Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме
Автор: Зарубина Лилия Валерьевна
Журнал: Молочнохозяйственный вестник @vestnik-molochnoe
Рубрика: Биологические науки
Статья в выпуске: 1 (13), 2014 года.
Бесплатный доступ
Проведено изучение влияния лесохозяйственных мероприятий (рубок ухода) на структуру и форму кроны у оставшейся на доращивание части осушенного соснового древостоя, расположенного в Холмогорском районе Архангельской области. Описана методика и приведена краткая характеристика объектов исследования. В результатах исследования описывается изменение экологического коэффициента кроны, биометрических показателей побегов и хвои, ход роста сосны по высоте в послерубочный период.
Осушение, прирост, экологический коэффициент кроны, биометрические показатели, рубки ухода
Короткий адрес: https://sciup.org/14998725
IDR: 14998725
Текст научной статьи Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме
Европейский Север является главной лесосырьевой базой России и основным поставщиком древесины и ее продукции на мировой рынок и для удовлетворения внутренних потребностей страны [1]. Лесной комплекс составляет основу экономики Севера страны, и до последнего времени располагал значительной лесосырьевой базой суходольных хвойных лесов. Однако истощение базы высокопродуктивных экономически доступных лесов значительно обострило проблему лесопользования, вызвало необходимость изыскания новых путей получения хвойной древесины. В результате для удовлетворения потребностей страны в хвойной древесине в промышленную рубку стали широко вовлекаться спелые и перестойные старо-осушенные сосняки и ельники, площадь которых в регионе до последнего времени составляла около 738 тыс. га. [2]
Большое значение в решении проблемы лесопользования на осушаемых землях отводится также рубкам ухода за лесом. Известно, что за счет улучшения вертикальной и горизонтальной структуры формирующихся насаждений, светового и корневого питания деревьев рубки ухода способствуют значительному усилению физиологической и ростовой деятельности. [3,4]
Целью работы явился анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений. Экспериментальные исследования нами проводились в 2007 году в осушенном сосняке, произрастающем на торфяно-болотной почве, в Холмогорском лесхозе Архангельской области, относящемся к средней подзоне тайги.
Закладка пробных площадей велась с учетом требований ОСТ 56-69-83 [5]. Биометрические показатели определялись с применением торсионных весов ВТ-1000 и штангенциркуля в 9-12 кратной повторности.
Обработка полевых материалов осуществлялась общепринятыми в лесоводстве и таксации методами. Кроме этого проводилась статистическая обработка данных с использованием современной вычислительной техники и применением соответствующего программного обеспечения.
Влияние рубок ухода изучалось в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом V класса бонитета. Участок осушен в 1968 г. Осушение выполнено системой открытых каналов с расстоянием 140 м между ними. Осушение выполнено системой мелкой мелиорации. Расстояние между осушителями около 50 м, глубина осушителей 0,3 м. Все осушители (канавы) в хорошем состоянии. Рубки ухода на изучаемом участке проведены в 1988 г. вручную сотрудниками Архангельского института леса и лесохимии путем равномерной вырубки тонкомерной (угнетенной) части древостоя и фаутных деревьев. Опытные и контрольные участки в 52-летнем сосняке располагались в зонах интенсивного (10–15 м) и экстенсивного (50–60 м) осушения. Краткая лесоводственно-таксационная характеристика изучаемых участков дана в таблице 1.
Таблица 1. Лесоводственная характеристика объектов исследования
Объект исследования |
Расстояние до осушителя, м |
Состав древостоя |
Средние показатели |
Относи-тельная полнота |
Запас, м3/га |
Процент выборки (%) |
||
Д, см |
Н, м |
по количеству стволов |
по запасу |
|||||
Контроль |
10-20 |
10СедБ |
6,0 |
7,5 |
0,91 |
68 |
- |
- |
50-60 |
3,9 |
6,6 |
0,90 |
64 |
- |
- |
Объект исследования |
Расстояние до осушителя, м |
Состав древостоя |
Средние показатели |
Относи-тельная полнота |
Запас, м3/га |
Процент выборки (%) |
||
Д, см |
Н, м |
по количеству стволов |
по запасу |
|||||
Опыт |
10-20 |
10С+Б |
7,6 |
8,9 |
0,89 |
76 |
54 |
22 |
50-60 |
6,0 |
7,3 |
0,88 |
71 |
56 |
30 |
По данным таблицы видно, что в центре межканальной зоны высота сосны на контроле (без рубок ухода) равнялась 6,6 м, диаметр – 3,9 см, на участке с рубками эти показатели возросли до 7,3 м и 6,0 см.
Прирост в высоту служит хорошим интегральным показателем жизненного состояния растений. Характер текущего среднегодичного прироста сосны в высоту показан в таблице 2. Как видно из таблицы, у сосны средний прирост в высоту в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом осушенном в отдельные годы изменяется от 21 до 30 см. Величина прироста боковых побегов также не остается постоянной, а изменяется, но при более низких абсолютных значениях (от 7,2 до 10,0 см). Максимальный прирост сосны в высоту приходится на более теплый с достаточным количеством осадков 2007 г.
Таблица 2 – Соотношение между приростом верхушечного и боковых побегов сосны (Кэк )
Годы |
Контроль |
Рубки ухода |
||||
прирост побегов, см |
||||||
главный |
боковой |
Кэк |
главный |
боковой |
Кэк |
|
2007 |
30,1±2,3 |
7,2±1,3 |
4,3 |
35,6±2,9 |
12,2±0,7 |
2,9 |
2006 |
24,0±1,1 |
8,2±0,6 |
3,0 |
35,0±2,4 |
16,6±1,3 |
2,2 |
2005 |
24,9±2,0 |
11,3±0,7 |
2,3 |
29,1±2,8 |
15,3±1,0 |
1,9 |
2004 |
21,8±1,3 |
8,1±0,5 |
2,8 |
26,3±1,9 |
14,5±0,9 |
1,8 |
2003 |
21,0±1,4 |
9,2±0,7 |
2,3 |
27,1±1,7 |
15,9±1,1 |
1,7 |
2002 |
24,2±1,8 |
10,0±0,6 |
2,4 |
33,2±3,2 |
19,1±2,2 |
1,6 |
Улучшение светового и теплового режимов, активизация метаболической деятельности в результате вырубки части древесного яруса положительно сказались на росте сосны в высоту. За 19 лет после рубок ухода прирост верхушечного побега в отдельные годы увеличивался в 1,2-1,4 раза по сравнению с контролем. Прирост оказался существенным и статистически достоверным (tst 0,95=3,2…4,5). За все послерубочные годы суммарный дополнительный прирост верхушечных побегов составил: вблизи осушителей 1,1 м, на удалении 60 м от них 0,8 м.
Длительное произрастание в условиях ограниченного освещения проявилось у сосны в строении кроны. Для оценки состояния кроны нами использован экологический коэффициент (Кэк), определяемый как отношение прироста верхушечного побега к боковым (табл. 2).
Как показали исследования, в изучаемом сосняке рост сосны в высоту значительно опережает рост ветвей и боковых побегов. Однако, из-за перегущенности насаждения, крона становится короткой и узкой, хотя и развивается симметрично, но при этом приобретает близкую к пирамидальной форму. В этих условиях экологический коэффициент деревьев намного выше единицы.
Другим важным диагностическим показателем оценки состояния кроны в целом является форма ее поперечника и протяженность по стволу. Длительное пре- бывание сосны в перегущенном насаждении в стесненных условиях повлекло за собой поднятие кроны по стволу. Крона стала более фитонасыщенной на ограниченном пространстве по сравнению с деревьями, растущими в разреженном древостое (табл. 3).
Таблица 3. Форма кроны сосны в 52-летнем сосняке кустарничково-сфагновом
Расстояние до осушителя, м |
Показатели формы кроны |
|||||
протяженность по стволу, м |
поперечник, м |
отношение поперечника к высоте кроны |
||||
контроль |
опыт |
контроль |
опыт |
контроль |
опыт |
|
10-20 |
4,3±0,07 |
5,7±0,06 |
1,5±0,01 |
2,0±0,02 |
0,35 |
0,35 |
50-60 |
2,4±0,02 |
3,3±0,02 |
0,8±0,01 |
1,0±0,01 |
0,33 |
0,31 |
Как видно из таблицы 3, в ненарушенном древостое поперечник кроны у сосны менее вытянут в горизонтальном направлении за счет менее активного роста боковых побегов по сравнению с верхушечным. Крона более приближена к пирамидальной форме. Такое состояние кроны негативно отражается на ее функциональной деятельности и, прежде всего, на интенсивности фотосинтеза, поскольку внутренние побеги перекрываются периферийными побегами и ветвями и изолируют их от света.
Улучшение светового и теплового режимов в результате вырубки части древостоя привело к трансформации кроны в сторону ее улучшения. Прежде всего изменился экологический коэффициент кроны в результате ускоренного роста боковых побегов. У большинства деревьев экологический коэффициент кроны стал ниже по сравнению с контролем. Крона из пирамидальной стала более походить на конусообразную форму. Однако отношение поперечника кроны к ее высоте у деревьев сохранилось на уровне контроля. Через 19 лет после рубок ухода протяженность кроны по стволу у сосны на разреженном участке увеличилась в 1,3 раза, а поперечник возрос на 25 %.
В целом экологическое значение позитивных изменений в кроне, происходящих у сосны после проведения в сосновом насаждении лесохозяйственных мероприятий, состоит, прежде всего, в улучшении микроклиматических условий, связанных с увеличением проникновения под полог солнечной радиации и осадков. Это влечет за собой улучшение температурного режима почвы и воздуха и влаго-запасов в почве, улучшения условий для функционирования корневой системы и ассимиляционного аппарата сосны и подпологовых растений.
Морфологическая характеристика побегов может служить критерием оценки жизненного состояния древесного растения. Условия светового режима, оказывая влияние на различные стороны обмена веществ растений, определенным образом влияют и на их морфоструктуру. Анализ имеющегося у нас материала (табл. 4) показал, что после рубок ухода у сосны в соответствии с изменившимся световым режимом изменяется величина главных и боковых побегов, количество и масса на них хвои. Наибольшая масса хвои на побегах деревьев накапливается в разреженном участке насаждения (табл. 4). В этих условиях масса хвои на каждом побеге в среднем увеличена на 37 %.
Таблица 4. Биометрические показатели побегов и хвои сосны в 52-летнем сосняке и их изменение под влиянием рубок ухода
Контроль |
Рубки ухода |
|||||
Наименование показателей |
возраст побегов, лет |
|||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
Масса хвои, г/побег |
0,92±0,02 |
0,61±0,01 |
0,82±0,02 |
1,48±0,09 |
1,27±0,06 |
1,62±0,09 |
Масса побега, г |
0,11±0,01 |
0,10±0,01 |
0,18±0,01 |
0,28±0,02 |
0,26±0,01 |
0,40±0,03 |
Длина побега, см |
3,70±0,01 |
3,22±0,02 |
4,10±0,03 |
5,95±0,03 |
5,20±0,04 |
7,35±0,04 |
Длина 10 хвоин, см |
39,0±0,21 |
27,5±0,14 |
31,0±0,16 |
43,2±0,18 |
33,5±0,17 |
35,0±0,11 |
Масса 10пар хвоин, мг |
0,23±0,04 |
0,15±0,01 |
0,18±0,02 |
0,25±0,04 |
0,17±0,01 |
0,21±0,06 |
Количество пар хвоинок: на побеге, шт. на 1 см побега, шт. |
40 10,8 |
47 14,6 |
46 11,2 |
59 9,9 |
75 14,4 |
77 10,5 |
Длительное пребывание в условиях повышенной освещенности влечет за собой также увеличение длины и массы хвои на них. В разреженном древостое у сосны на побегах содержится от 1,5 до 1,62 г хвои или в 1,5 раза больше, чем в условиях слабого освещения.
Известно, что длина хвои, как и размер листьев, являются важным диагностическим признаком вида, критерием оценки условий местопроизрастания, успешности роста его. Измерения биометрических показателей хвои, взятой с однолетних побегов деревьев сосны, показало, что под влиянием разных световых условий они также существенно изменяются. Наибольшая длина 10 штук хвоинок (33,043,2 см) отмечена у сосны в разреженном насаждении. В этих условиях на побегах содержится и самое большое количество хвоинок (до 77 шт.). Самая короткая хвоя (2,7–3,9 см) и наименьшее количество хвоинок на побегах (40–47 шт.) у сосны на контрольном участке. На участке с рубками ухода по сравнению с контролем каждая хвоинка на 12…17 % длиннее, но и по массе она на 5–8 % тяжелее. В результате, общая масса хвои на побегах у сосны в насаждении с рубками на 46–53 % выше, особенно у деревьев, растущих вблизи осушителей.
Самая высокая насыщенность побегов хвоей наблюдается в естественном насаждении. Здесь на каждом сантиметре побегов содержится от 11 до 15 парных хвоинок. На участке с рубками ухода на 1 см побега имеется не более 14 штук парных хвоинок.
Масса одной хвоинки как и ее длина у сосны изменяется в соответствии с условиями местопроизрастания и возрастом. В наших условиях у сосны самая тяжелая оказалась молодая хвоя, причем наиболее тяжелая у сосны в разреженном насаждении.
Рубки ухода в сосновых насаждениях на осушенных землях, улучшая световые условия для сосны, положительно отражаются также на морфоструктуре побегов. Под их влиянием увеличилась масса и длина побегов, количество и масса хвои на них, длина и масса 10 парных хвоинок. Так, на разреженном участке масса хвои на побегах возросла в 1,6 раза по сравнению с контролем, а количество парных хвоинок почти удвоилось, при этом каждая парная хвоинка стала в 1,-1,3 раза тяжелее. В работах отдельных исследователей [6, 7] указывается, что у хвойных пород каждая единица массы хвои продуцирует две единицы органического вещества (углеводов), одна из которых идет на новообразование хвои, другая распределятся между органами дерева для поддержания жизнедеятельности и на рост. Следовательно, увеличение ассимилирующей массы на фоне усиленного (в 1,5-2,0 раза) фотосинтеза после проведения рубок ухода, позволяет осветленной сосне в разреженных древостоях больше продуцировать органических веществ, направляя их на формирование объемного ассимиляционного аппарата и усиление ростовых процессов.
В целом анализ роста и формирования осушенных и осветленных сосновых насаждений свидетельствует, что для успешного роста заболоченных сосняков целесообразно своевременное осушение с последующим после начала активного роста разреживанием их путем проведения рубок ухода.
Список литературы Структура и форма кроны сосны в осушенном сосняке кустарничко-восфагновом при разном световом режиме
- Чупров, Н. П. Об экономической значимости древесных и недревесных ресурсов Архангельской области/Н. П. Чупров//Лесной журнал. -2000. -№2. -С. 123-128. -(Изв. высш. учебн. заведений).
- Тараканов, А. М. Рост осушаемых лесов и ведение в них хозяйства/А. М. Тараканов. -Архангельск: СевНИИЛХ, 2004. -228 с.
- Коновалов, В. Н. Влияние рубок ухода на морфологическое состояние сосновых молодняков на осушаемых землях/В. Н. Коновалов, А. М. Тараканов//Глобальное потепление и леса Поволжья: материалы междунар. науч.-тех. семинара. -Йошкар-Ола, 2001. -С. 82-86.
- Коновалов, В. Н. Влияние осушения и рубок ухода на обмен веществ молодняков сосны на торфяно-болотных почвах Севера/В. Н. Коновалов, В. В. Пышкина, Н. В. Неклюдова//Структурно-функциональные особенности биосистем Севера (особи, популяции, сообщества): материалы междунар. конф. (26-30 сент. 2005 г. Петрозаводск). -Петрозаводск: ПетрГУ, 2005. -Ч. 1 (А-Л). -С. 180-185.
- ОСТ-56-69-83 Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки.
- Станков, В. Д. Распределение органического вещества в различных частях дерева сосны обыкновенной/В. Д. Станков//Лесоведение. -1990. -№4. -С. 25-33.
- Феклистов, П. А. Изменение экологических условий и рост северотаежных сосняков после осушения/П. А. Феклистов, В. Н. Евдокимов, В. В. Худяков. -Архангельск: АГТУ, РИО, 1995. -52 с.