WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Жаргалсайхан Тушигмаа

ЛЕСОВОЗОБНОВИТЕЛЬные процессы на вырубках и гарях в сосновых лесах Монголии

06.03.02. – Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и

лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Санкт-Петербург – 2012

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете им. С. М. Кирова

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Ярмишко Василий Трофимович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Грязькин Анатолий Васильевич

доктор биологических наук,

Слемнев Николай Николаевич

Ведущая организация:

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого


Защита состоится «30» марта 2012 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.02 при Санкт-Петербургском государственном лесотехническом университете им. С. М. Кирова по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский переулок, дом 5, зал заседаний Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета им. С. М. Кирова.

Автореферат разослан «  » февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Маркова И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Хэнтэй является одним из основных лесных регионов Монголии, где сосредоточена лесного фонда и производится заготовка почти всей древесины в стране. Основные и наиболее производительные массивы сосновых древостоев располагаются в  западной части Хэнтэя.

Относительно большая плотность населения на территории Западного Хэнтэе, интенсивные лесозаготовки (до 1 млн. м/год) и часто повторяющиеся пожары заметно снижают жизненное состояние лесов, их продуктивность, средообразующую и почвозащитную роль (Леса…, 1978). 

В настоящее время мы располагаем достаточно подробными сведениями о состоянии лиственничных лесов Монголии, о происходящих в них сукцессионных и восстановительных процессах после антропогенных воздействий (Дугаржав, 1980; Леса…, 1983; Ярмишко и др., 2008; Доржсурэн, 2009 и др.). К сожалению, подобных материалов, полученных в сообществах  сосновых лесов, особенно данных о возобновлении главной лесообразующей породы под пологом леса, на вырубках и гарях в условиях Западного Хэнтэя, крайне мало (Зоёо, Дэлгэржаргал, Доржсурэн, 1999; Зоёо, 2000; Тушигмаа, 2003; Тушигмаа и др., 2004; Тушигмаа, 2009).

В связи с этим весьма важным, на наш взгляд, является изучение и оценка состояния ненарушенных лесных сообществ сосны обыкновенной, анализ изменения их под воздействием рубок и пожаров, оценка  изменения видового разнообразия и состояния живого напочвенного покрова нарушенных территорий. Весьма актуальным является вопрос об интенсивности и направленности  возобновительных процессов в сосновых лесах после воздействия указанных выше антропогенных факторов.  Полученные данные могут быть положены в основу разработки системы мероприятий по устойчивому лесоуправлению и лесопользованию в исследуемом районе Монголии. Это собственно и послужило главной причиной выбора цели и направления настоящих исследований.

Цель настоящей работы – изучить особенности восстановления лесной растительности на вырубках и гарях разной давности в сосновых лесах Монголии (на примере Западного Хэнтэя).

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

– изучить ненарушенные сосновые леса в районе исследований: их строение, состояние, естественное возобновление под пологом древостоев;

       – оценить состояние лесной растительности на вырубках разных лет и особенности естественного возобновления сосны обыкновенной на них;

– исследовать особенности восстановления лесной растительности на гарях разной давности в сосновых лесах;

       – оценить возобновительный потенциал сосновых лесов в условиях антропогенных воздействий.

Научная новизна. Впервые за последние 20-25 лет проведены детальные исследования в сосновых лесах Западного Хэнтэя после нарушения их бессистемными рубками и довольно частыми пожарами. При этом впервые получены сведения об особенностях строения лесных сообществ сосны обыкновенной, их возрастной, размерной и виталитетной структуре, об интенсивности прироста древесины древостоев разного возраста. Впервые изучены лесовозобновительные процессы на вырубках и гарях в сосновых лесах Западного Хэнтэя. Дана оценка возобновительного потенциала сосны обыкновенной в условиях интенсивного антропогенного воздействия. Впервые изучены особенности роста и развития сосны обыкновенной на степных участках и участках искусственного восстановления, примыкающих к лесным массивам. 

Практическая значимость. Заложенная серия постоянных пробных площадей в сосновых лесах Западного Хэнтэя является базой для осуществления долгосрочного экологического мониторинга состояния лесов Монголии. Полученные оригинальные материалы могут быть положены в основу разработки системы мероприятий по устойчивому лесоуправлению и лесопользованию в Монголии. Материалы диссертации могут быть включены в программы дисциплин «Лесоведение», «Лесоводство», «Устойчивое управление лесным хозяйством» при чтении лекционных курсов и проведения лабораторно-практических занятий со студентами общебиологического профиля университетов.

Обоснованность и достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается применением современных методов исследований и обработки материалов с необходимыми  оценками точности и достоверности полученных данных, его объемом и длительностью полевых работ (2001-2011 гг.), а также использованием большого числа стационарных объектов (17 постоянных пробных площадей и экспериментальных участков).

Личный вклад автора. В диссертации рассмотрена только та часть исследований, которая выполнена лично автором или под его непосредственным руководством, т.е. в тех случаях, когда им определялась цель, ставились задачи, разрабатывались программы и методики работ, проводились полевые исследования и обобщались полученные результаты. Цитируемые или обсуждаемые в диссертации материалы других авторов, а также данные, полученные в соавторстве, имеют соответствующие ссылки.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета института Ботаники АНМ (Улан-Батор, 2002, 2006)); на научной конференции молодых ученых «Хурэл тогоот-2003» (Улан-Батор, 2003); на международной конференции «Ecosystems of Mongolia and frontier areas of adjacent countries: natural resources, biodiversity and ecological prospects» (Ulaanbaatar, 2005); на ежегодной Научно-технической конференции СПбГЛТУ (Санкт-Петербург, 2009, 2010); на международной конференции «Экологические последствия биосферных процессов в экотонной зоне Южной Сибири и Центральной Азии» (Улан-Батор, 2010); на Всероссийской научной конференции «Отечественная геоботаника; основные вехи и перспективы» (Санкт-Петербург, 2011).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных работах, в том числе в 2 статьях в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК. 

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав и выводов, списка литературы, который включает 178 наименований, в том числе 5 источников на иностранных языках и приложения. Текст сопровождается 25 таблицами, иллюстрирован 38 рисунками. 

Благодарности. Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю, заведующему кафедрой ботаники и дендрологии СПбГЛТУ, директору Ботанического института им. В. Л. Комарова РАН, д.б.н., проф. В. Т. Ярмишко за ценные советы, замечания и консультации, всестороннюю помощь и поддержку. Автор благодарен доктору Г. Цэдэндашу и своим коллегам из Ботанического института АНМ за ценные советы и консультации в ходе обобщения и анализа оригинальных полевых материалов.

Содержание работы

Глава 1. Влияние природных и антропогенных факторов на лесные экосистемы Монголии

(обзор литературы)

Исследования растительного покрова Западного Хэнтэя Монголии впервые были предприняты российскими учеными географами, ботаниками, лесоводами Н.П. Иконниковым-Галицким, С.А. Кондратьевым, П.К. Козловым, А. Гнадебергом, А.И. Лисовским в первой половине XX века (Юнатов, 1950; Улзийхутаг, 1989). Исследованиям лесов Хэнтэя посвятил свои  работы выдающийся русский ученый-ботаник А.А. Юнатов (1946).

В 1970-х гг. начался новый этап в изучении растительности Монголии. В результате маршрутных и стационарных исследований, проведенных в Центральном и Северо-Восточном Хангае, в Восточном и Западном Хэнтэе силами Совместной Советско-Монгольской комплексной биологической экспедиции (СРМКБЭ), была оценена средообразующая роль лесов Монголии, выявлены некоторые особенности строения и хода роста древостоев, оценена степень влияния различных антропогенных факторов на состояние лесов, прирост насаждений, выявлены начальные стадии сукцессий фитоценозов лесных экосистем на вырубках и гарях в отдельных регионах страны (Леса…, 1980, 1983; Данилин, Цогт, 1990; Доржсурэн, Цогт, 2005; Доржсурэн, 2006; Дугаржав, 1996; Зоёо, 2000; Леса МНР, 1983; 1988; Матвеев, Савин, 1977; Тушигмаа, 2001; Цогт, 1993; Цэдэндаш, 1993; Чулуунбаатар, 1998). В большинстве работ обсуждаются вопросы влияния антропогенных воздействий на сообщества лиственницы сибирской (Larix sibirica L). К сожалению, исследованиям  в сосновых лесах (Pinus sylvestris L.) уделялось недостаточно внимания.

       

Глава 2. Краткая характеристика природных условий районов исследований

Район исследований (с координатами 490-49030` с. ш. и 106030`-1070 в. д.) с восточной стороны граничит с центральной частью Хэнтэйского нагорья, с западной стороны – со степью Монгольской Даурии (рис. 1).

Рис. 1. Схема лесорастительного районирования Монголии

(по: Карта лесов МНР, 1983)

П р и м е ч а н и е: – звездочкой обозначен районы исследований автора.

В этом районе нет высоких гор, большая часть территории занята низко- и среднегорными лесами на высоте 1200-1400 м над уровнем моря (Цэгмид, 1969). В данном районе глубина расчленения поверхности земли около 600 м, густота расчленения 03-04 км/км2 (Геоморфология МНР, 1982).

Среднегодовая температура воздуха составляет +1.10С, среднемесячная температура января - 23.50С, июля - 21.50С, среднегодовая относительная влажность воздуха 75%, среднегодовая температура поверхности почвы +3.20С, вегетационный период - 145 дней, среднегодовая сумма осадков - 314 мм (данные Гидрометеорологического института, 2010).

По мере удаления от центральной части Хэнтэйского нагорья пояс распространения многолетнемерзлых пород снижается. На восточном склоне границы высотных геокриологических поясов расположены выше, чем на западном  (Геокриологические условия МНР, 1974).

Рыхлые четвертичные образования представлены аллювиальными, элювиальными, делювиальными отложениями (Девяткин, 1974). Доминируют горные дерново-таежные, лесо-луговые мерзлотные, мерзлотно-таежные почвы.

Подтаежные сосновые леса имеют наибольшее распространение в Западном Хэнтэе. Преобладают осоково-разнотравные, разнотравные, разнотравно-осоковые, злаково-разнотравные, бруснично-разнотравные сообщества. В напочвенном покрове доминируют: Carex pediformis, Calamagrostis obtusata, Fragaria orientalis, Lathyrus humilis, Phlomis tuberosa, Thalictrum minus, Vaccinium vitis-idaea, Vicia baicalensis.

Глава 3. Программа, объекты и методы исследований

Программой исследований было предусмотрено:

- детальное обследование сосновых лесов, ненарушенных  антропогенными факторами,  а также вырубок и гарей разной давности;

- закладка постоянных пробных площадей и экспериментальных участков;

- детальное описание лесных сообществ и их компонентов;

- сбор гербария высших сосудистых растений, мхов, лишайников, грибов для уточнения их видовой принадлежности;

- описание почв;

- отбор образцов древесины для определения возраста древесных растений, давности пожаров и оценки интенсивности радиального прироста древесины сосны обыкновенной;

Полевые исследования проводились на постоянных пробных площадях (ППП) в районе расположения Шарынгольского лесного стационара в Западном Хэнтэе в период с 2001 по 2011 гг.

Выбор участков для исследований предусматривал сопоставимость по основным таксационным и типологическим показателям лесных сообществ, находящихся под влиянием гари разной интенсивности и вырубки разных лет в сосновых лесах. Постоянные пробные площади сосредоточены в четырех районах наших исследований на высотах 875-1290 м над уровнем моря.

В качестве объектов исследований были побраны ненарушенные участки таежных и подтаежных сосновых лесов, вырубки и гари разной давности, участки степей, заселяющиеся сосной. Для получения достоверных и сопоставимых данных ППП были подобраны в близких между собой ассоциациях сосновых лесов.

Древостои исследуемых сосновых лесов представляют собой, как правило, одноярусные, чистые по составу насаждения, III-IV классов возраста, III-IV класса бонитета с полнотой древостоев от 0.7 до 0.9. Подлесок в сосновых лесах формируют 2-3 видов кустарников. Подрост под пологом древостоев достигает 10-11 тыс. шт./га и состояние его весьма жизнеспособное. В напочвенном покрове в сосновых лесах преобладают таежные, лесостепные и степные виды растений. 

На вырубках было зафиксировано  от 30 до 100 шт. не вырубленных сосен, оставленных в качестве семенных деревьев или недорубов. Состояние и количество подлеска и подроста зависит от интенсивности и давности пожара на вырубке. В напочвенном покрове преобладают лесолуговые, лесостепные и степные виды растений.

На гарях древостои сильно повреждаются огнем. Некоторые деревья вываливаются с корнями и при очередном пожаре сгорают, другие, наиболее развитые с хорошей очищаемостью от сучьев и толстой корой, сохраняются и служат в качестве семенников. Количество и качество возобновления сосны обыкновенной находится в прямой зависимости от интенсивности и давности пожара. В восстанавливающемся на гарях напочвенном покрове преобладают гаревые, лесостепные и степные виды растений.

Подбор и закладка ППП были выполнены по общепринятым (ГОСТ 16128-70) и подробно описанным в литературе методикам (Моисеев, 1971; Рысин и др., 1988; Баккал и др., 1990; Ярмишко, 1997; Методы…, 2002 и др.). Размеры ППП варьировали в пределах 0.16-0.25 га (в зависимости от густоты древостоя).

На ППП проводилась таксация древостоя методом, принятым в лесной таксации (Молчанов, Смирнов, 1967; Анучин, 1982).

Лесовозобновительные процессы под пологом леса, на вырубках и  гарях изучались по методикам А. В. Побединского (1966) и С. В. Белова (1983). Для этого на пробной площади в регулярном порядке закладывали учетные площадки размером 2 х 2 м в количестве 20 шт., на которых проводился учет подроста по видам.

Учет и описание нижних ярусов растительности (живого напочвенного покрова) осуществлялся в каждом квадрате 10х10 м на площадках размером 4 м по нижеследующей схеме:

Рис. 2. Схема разметки ППП на квадраты для описания и учета растительности

  Жизненное состояние деревьев и древостоев оценивались по шкале категорий состояния деревьев, согласно методике, изложенной в «Санитарных правилах в лесах Российской Федерации», 2005 г.

Описание и учет кустарникового, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов выполнялись на тех же 20 постоянных площадках размером 2 х 2 м, где проводился учет возобновления. При описании растительного покрова обилие видов определялось по шкале Друде с указанием проективного покрытия (Сукачев, Зонн, 1961).

Материалы исследований обработаны статистическими методами по  программе для персонального компьютера (Доржсурэн, 1992). Анализ эколого-ценотического состава подчиненных ярусов осуществлен методами Т.Н. Буториной (1967) и Ильинской (1963). Степень однородности состава подчиненых ярусов на пробных площадях оценивалась по коэффициентам сходства между учетными площадками по видовому составу (по формуле Серенсена) и по ценотической значимости слагающих их видов методом наименьших сумм (Василевич, 1969).

Глава 4. Особенности строения и состояние

сосновых лесов в западном хэнтэе

       Лесные сообщества, сформированные сосной обыкновенной, распространены в Западном Хэнтэе повсеместно и отличаются некоторым своеобразием. Они здесь не образуют сплошных массивов, а встречаются участками разной величины и конфигурации.

4.1. Вертикальная структура сосновых лесов была изучена на примере таежного разнотравно-брусничного и подтаежного разнотравно-осокового сосняков. Древостой разнотравно-брусничного сосняка представлен двумя ярусами. Первый ярус сформирован деревьями сосны обыкновенной первого поколения, возраст которого достигает 160-180 лет. Во втором ярусе, который на 30-35% ниже первого, размещается сосна в возрасте 120-130 лет с примесью березы. Бонитет таких древостоев не превышает IV класс, полнота 0.8 и запас древесины около 160-180 м/га. Более молодые подтаежные разнотравно-осоковые сосняки (60-70 лет) представляют собой одноярусные, чистые по составу древостои, III-IV класса бонитета, с полнотой 0.9 и запасом древесины до 300 и более м3/га.

Подлесок исследуемых ненарушенных сосновых лесов достаточно редкий (проективное покрытие не превышает 3-4%), формируется 3-4 видами (Rhododendron dahuricum, Rosa acicularis, Dasiphora fruticosa и Spiraea aquilegifolia).

Под пологом ненарушенных древостоев формируется подрост сосны обыкновенной в количестве от 2 до 11 тыс. шт./га и более. Возраст, высота и состояние его зависят от интенсивности и давности пожаров в сообществе.

Травяно-кустарничковый ярус исследуемых фоновых сосняков слагают, как правило, 37-60 видов сосудистых растений (среднее проективное покрытия яруса достигает 22-52%). В его составе преобладают: Allium victorialis, Ledum palustre, Linnaea borealis, Maianthemum bifolium, Vaccinium vitis-idaea, Carex pediformis, Phlomis tuberosa, Stipa sibirica и др. Мохово-лишайниковый ярус формирует в основном Hylocomium splendens.

Почвы: горные таежные мерзлотно-торфянистые, обычные темно-коричневые.

4.2. Горизонтальная структура сосновых лесов была изучена на примере таежного разнотравно-брусничного сосняка. Древостой IV класс бонитета, разновозрастный, образует 2 яруса (см. ППП-1).

Горизонтальная структура сообщества в данном типе леса неоднородная. Неравномерное расположение деревьев создает своеобразный микроклимат, конкуренцию в зоне корневых систем, а также за свет. Эдификаторное давление древостоя в разных участках определяет мозаичность сообщества. В данном типе леса выделяются четыре синузии:

1. Брусничная синузия занимает 40% площади. В травяно-кустарничковом ярусе доминируют Vaccinium vitis-idaea, Ledum palustre, Linnaea borealis.

2. Разнотравная синузия занимает 30% площади. В травяно-кустарничковом ярусе доминируют Maianthemum bifolium, Allium victorialis, Vaccinium vitis-idaea, Iris ruthenica.

3. Бруснично-разнотравная синузия занимает 25% площади. В травяно-кустарничковом ярусе доминируют Maianthemum bifolium, Vaccinium vitis-idaea, Ledum palustre, Allium victorialis.

4. Рододендроновая занимает 5% площади. Проективное покрытие составляет 20%.

4.3. Возрастная и размерная структура сосновых лесов была исследована на примере подтаежных и таежных сосняков.

Исследованиями установлено, что наиболее четко выраженная одновозрастная структура эдифицирующей синузии лесных сообществ наблюдается в приспевающих (60-70 лет) древостоях сосны обыкновенной. Такие сообщества формируются обычно на гарях, иногда на вырубках, а также при поселении на остепненных участках при стечении благоприятных климатических условий  в вегетационный период.

Важным показателем строения древостоев является распределение числа деревьев по толщине (Зябченко, 1984; Алексеев, 1990а).

Рис. 3. Распределение деревьев сосны обыкновенной по ступеням толщины в приспевающем разнотравно-осоковом сосняке (ППП-3)

Распределение деревьев сосны обыкновенной по ступеням толщины на рассматриваемой пробной площади № 3 можно классифицировать как нормальное (рис. 3).

Рис. 4. Распределение деревьев сосны обыкновенной по ступеням толщины в разнотравно-брусничном сосняке (ППП-1)

Из рис. 4. видно, что распределение деревьев сосны обыкновенной на ППП-1 по диаметру имеет двухвершинный характер, что свидетельствует о наличии двух поколений сосны в исследуемом древостое.

4.4. Виталитетная структура сосновых лесов определялось путем визуальной оценки жизненного состояния каждого дерева на ППП по методике, изложенной в «Санитарных правилах…, 2005 г. В качестве примера приводятся данные на ППП-4.

Рис. 5. Виталитетная структура древостоев Pinus sylvestris в сосняке

разнотравно-осоковом (ППП-4)

Из рис. 5. видно, что в исследованном сосняке разнотравно-осоковом на долю здоровых деревьев приходится 73%, остальная часть древостоя состоит из ослабленных особей в результате естественной дифференциации деревьев и сухостоя. Это позволяет нам отнести рассматриваемый древостой к категории здоровый. Близкие данные были получены и на других участках.

4.5. Особенности роста по диаметру сосны обыкновенной оценивались на модельных деревьях, отобранных для этих целей на ППП-1, 3, 4. Было установлено, что сосна обыкновенная в Западном Хэнтэе обладает достаточно хорошим приростом по диаметру в приспевающем и даже спелом возрасте (1.5-2.5 мм/год). Анализ кривых абсолютных значений радиального прироста сосны разного возраста показал, что у особей всех исследованных возрастных групп древостоев (70, 120-130, 180-200 лет) в районе лесного стационара Шарынгол четко выражены кратковременные циклы естественных флюктуаций прироста по диаметру. Они имеют синхронный характер в отдельные годы и заметно различаются по амплитудам колебаний значений прироста. На фоне выявленных естественных изменений радиального прироста сосны обыкновенной в исследуемом районе отмечены существенные изменения его под влиянием антропогенных факторов.

Глава 5. Восстановление лесной растительности

на сплошных вырубках  в сосновых лесах

Одним из наиболее значительных факторов, коренным образом влияющих на биоразнообразие и устойчивость лесных экосистем, являются рубки главного пользования. В лесах на территории Монголии преимущественно проводятся сплошные рубки, как наиболее простые и легко выполнимые. В результате проведения сплошнолесосечных рубок исходные лесные экосистемы претерпевают серьезные нарушения: уничтожается древостой, принципиально меняются микроклиматические условия, режим увлажнения, возрастают ветровые нагрузки.

  Проведенные исследования на вырубках разной давности в сосновых лесах позволили установить, что в таежных и подтаежных сосняках во время лесозаготовок методами сплошных и условно-сплошных рубок на лесосеках оставляются недорубы в количестве 30-100 деревьев на 1 га. В составе их, как правило, 50% здоровых, хорошо развитых деревьев главной породы, а другая половина представляет собой тонкомер, угнетенные и фаутные деревья. Все оставшиеся на вырубке сосны обсеменяют вырубку.

  Кустарники на вырубках слабо развиты, редко размещаются по площади, часто повреждаются во время рубки древостоя. Изменение условий произрастания на вырубках не оказывает благоприятного воздействия на состояние подлеска и его разрастание.

Исследованные вырубки разных лет в таежных и подтаежных сосняках практически лишены жизнеспособного подроста главной лесообразующей породы, хотя в ненарушенных лесных сообществах под пологом древостоя численность его иногда достигает 11 тыс. шт./га и более. Учеты показали, что подрост сосны обыкновенной в значительной степени повреждается во время рубки и трелевки деревьев, а на волоках он просто уничтожается. Так, например, на 1-летней сплошной вырубке был выявлен подрост сосны в количестве 750 шт./га в возрасте 3-4 года и высотой 5-7 см (табл. 1). Всходов сосны обнаружено не было.

Табл. 1

Краткая характеристика подроста сосны обыкновенной на 1-летней вырубке (над чертой) и под пологом леса на контроле (под чертой)

Вид

Плотность особей, экз. га-1

Встречаемость, %

Возраст, лет

Высота, м

Pinus sylvestris

750

5500

10

35

3-4

2–8

0.05-0.07

0.05–0.14

Следует отметить, что появлению всходов и формированию подроста на вырубках препятствуют следующие факторы: изменение окружающей среды (повышение температурного режима приземного слоя воздуха, иссушение подстилки и верхних горизонтов почвы и др.), интенсивно развивающийся напочвенный покров и часто повторяющиеся низовые пожары. На более старых вырубках (30-34 года), неоднократно пройденных низовыми пожарами (1996, 2003 гг.), подрост сосны обыкновенной либо не встречается вовсе, либо представлен в очень небольшом количестве (табл. 2).

Возраст его, как правило, не превышает давность последнего пожара. На таких вырубках интенсивно формируется подрост березы плосколистной в количестве 4-6 тыс. шт./га и более. Возраст его также равен давности последнего пожара на вырубке. Любопытно, что в порослевых кустах березы наряду с хорошо развивающимися стволиками имеются отмершие стволы.

Табл. 2

Краткая характеристика подроста на 34-летней вырубке (ППП 5-над чертой) и под пологом леса на контроле (ППП 1-под чертой)

Вид

Плотность особей, экз./га-1

Встречае-мость, %

Возраст, лет

Высота, м

Pinus sylvestris

625

2000

15

50

5-7

5–8

0.1–0.3

0.1–0.5

Betula platyphylla

4125

500

35

15

12-13

12–13

1.5–3.5

1.5–3.5

Populus tremula

125

2000

5

30

5

5

1.5

1.5

Salix kochiana

125

5

12-13

1.5–2.0

Это свидетельствует о том, что последний пожар сильно повредил возобновление березы и на место их формируются новые особи.

Самые заметные изменения на сплошных и условно-сплошных вырубках по сравнению с ненарушенными лесными сообществами наблюдаются в напочвенном покрове. Так, спустя 5-8 лет после уборки древостоя на вырубках исчезает часть таежных лесных видов травяно-кустарничкового яруса: Allium victorialis, Linnaea borealis, Maianthemum bifolium, Pyrola incarnata, Vaccinium vitis-idaea и появляются степные и лесолуговые виды растений: Bromus pumpellianus, Calamagrostis pseudophragmitis, Carex pediformis, Fragaria orientalis, Rubus saxatilis (рис. 6).

Рис. 6. Распределение растений по эколого-ценотическим группам

под пологом ненарушенного сосняка и на вырубке разной давности

На 5-летней вырубке в напочвенном покрове преобладают Calamagrostis pseudophragmitis, Carex pediformis, Chamaenerion angustifolium, Bromus pumpellianus. На 8-летней вырубке позиции рыхлокустовых и корневищных злаков продолжают укрепляться, особенно разрастается Bromus pumpellianus.

В заключение можно отметить, что возобновление сосны обыкновенной на вырубках в условиях Западного Хэнтэя затруднено из-за часто повторяющихся пожаров, разрастания луговых и степных растений, в частности злаков. Не редко вырубки зарастают лиственными породами (березой и осиной), которые благодаря своей вегетативной подвижности противостоят низовым пожарам, интенсивно развиваются и в известной степени препятствуют развитию подроста сосны обыкновенной.

Глава 6. ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ГАРЯХ РАЗНОЙ ДАВНОСТИ

В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ

Пирогенный фактор играет первостепенную роль в дестабилизации  лесных экосистем. Практически все  подтаежные сосновые леса Западного Хэнтэя подвергаются лесным пожарам разной интенсивности с различной частотой, во время которых уничтожается деловая древесина, ухудшается породный состав лесов, сокращается лесом покрытая площадь, существенно снижается почвозащитная и климатообразующая роль лесов на южном пределе их распространения. В большинстве случаев пожары возникают в результате неосторожного обращения с огнем, либо случайно переходят на лесные участки при интенсивных степных пожарах, преднамеренно вызванных скотоводами (Фуряев, 1977).

Дендрохронологический анализ образцов древесины сосны обыкновенной свидетельствует о том, что пожары в исследуемом районе возникали в прошлом с частотой в среднем около 14 лет. В последние 20-25 лет, в период бесконтрольной эксплуатации лесов, лесные сообщества подвергаются пожарам гораздо чаще – один раз в 7-9 лет, а отдельных урочищах значительно чаще. Во время пожаров в разной степени повреждаются огнем особи эдифицирующей синузии лесного сообщества: подкапчиваются стволы деревьев от основания до высоты 3-4 м и более, прогорает кора, луб и частично древесина стволов и корневых лап, оставляя огневые рубцы или прогары на многие годы, якорные корни деревьев, прогорая, не обеспечивают их устойчивость на корню и они вываливаются вместе с корневой системой. На исследованных гарях около 15-17% сухих деревьев остаются на корню, часть поврежденных сосен (до 35-40%) вываливаются. Молодые особи сосны и сформировавшийся подрост с тонкой корой повреждаются значительно сильнее, чем деревья старших поколений.

Сосна обыкновенная достаточно успешно возобновляется на гарях, особенно в местах, где подстилка уничтожена огнем до минеральных горизонтов почвы, где успешно прорастают семена сосны и укореняются всходы. На исследованных нами гарях количество жизнеспособного подроста колеблется в пределах от 3 до 10 тыс. шт./га. Он имеет хороший прирост в высоту и интенсивно развивается (рис. 7).

  Рис. 7. Динамика линейного прироста центральных побегов подроста сосны обыкновенной на гари 1996 г.

При повторных пожарах на этих участках повреждается или почти полностью уничтожается подрост хвойных пород и живой напочвенный покров. После очередного пожара в местах выгоревшей подстилки появляются всходы в количестве около 4-5 тыс. шт./га и более. Возраст подроста сосны обыкновенной на гарях определяется, в большинстве своем, давностью последнего пожара.

При беглых низовых пожарах в наибольшей степени повреждается живой напочвенный покров лесных сообществ. Наблюдается разрастание гаревых, лесостепных и степных видов: Chamaenerion angustifolium, Carex pediformis, Festuca ovina, Lespedeza dahurica, Stipa baicalensis и др.

Глава 7.  заселения соснОЙ обыкновенной ЛУГОВЫХ СТЕПЕЙ, примыкающих к лесным массивам

Особый интерес для нас представляют чисто природные сукцессии в растительном покрове Монголии, а именно, - массовое возобновление лиственницы и сосны 70-80 лет назад в экотопах, примыкающих к лесным, луговостепным и степным сообществам. Фрагменты заселения луговых степей лесной растительностью были зафиксированы исследователями в Северо-Восточном и Центральном Хангае (Леса МНР, 1978; Ярмишко и др., 2008), а также в горной лесостепи Восточного Хангая (Горная лесостепь ..., 1983). Широкое распространение хвойных молодняков было описано исследователями и в Восточном Хэнтэе (Коротков, 1978).

7.1. Естественное заселение степных участков сосной обыкновенной. В ходе исследований сосновых лесов мы обнаружили, что в условиях Западного Хэнтэя сосна обыкновенная достаточно активно поселяется на степных участках, образуя молодые древостои различной густоты (1200-8200 шт./га) в виде лент шириной до 200-250 м, примыкающих к лесным массивам. Возраст этих древостоев в исследуемом районе не одинаков и составляет в среднем  10, 20 и 40 лет. Заселение открытого степного пространства начинается с верхней части склона непосредственно от стены леса. При этом формируются одновозрастные редкие древостои (1200-1500 шт./га). В рассматриваемых условиях встречаются и довольно густые молодняки сосны обыкновенной (более 8 тыс. шт./га).

Сосна обыкновенная на новых местообитаниях обнаруживает хороший линейный прирост в высоту, формирует полноценные насаждения.

Под пологом молодых древостоев появляются всходы, и формируется подрост сосны обыкновенной в количестве до 2 тыс. шт./га. Возраст его колеблется в пределах от 3 до 6 лет. В напочвенном покрове наблюдается постепенное выпадение степных видов растений (Alopecurus pratense, Carex pediformis, Stipa baicalensis, Leontopodium leontopodiodes) и появление видов, присущих таежным и лесолуговым экосистемам (Ptilium crista-castrensis, Pleurozium schreberi, Geranium sibiricum, Agrimonia pilosa).

7.2. Искусственное восстановление лесов.  Среди причин, не всегда приводящих к успешному лесовосстановлению, прежде всего, необходимо отметить недостаточный контроль за соблюдением правил рубок. При бесконтрольности применения лесозаготовительной техники происходит уничтожение подроста, не соблюдаются правила очистки площадей от порубочных остатков и требования к высоте пней. В результате многие вырубки и прилегающие к ним лесолуговые участки остаются без возобновления главных лесообразующих пород и представляют собой лесокультурный фонд. Примеры создания лесных культур сосны обыкновенной имеются в Монголии, в частности в районе наших исследований.

  Обследованные нами лесные культуры сосны обыкновенной, созданные на невозобновившихся вырубках и лугово-степных участках, отличаются достаточно высокой сохранностью (70-80%), интенсивным ежегодным приростом в высоту (рис. 8) и хорошим развитием (98-100% особей без видимых признаков угнетения или болезней).

Рис. 8. Погодичная динамика линейного прироста центральных побегов в культурах сосны обыкновенной на лесном стационаре Шарынгол

Анализ обследованных лесных культур свидетельствуют о том, что сосна обладает достаточно энергичным ростом, интенсивность которого увеличивается с возрастом культур. Так, например, в первые 2-3 года этот показатель не превышал 12-13 см/год, то в 6-летних культурах средний линейный прирост центральных побегов сосны уже составляет более 30 см/год (рис. 8).

Проведенные исследования показали, насколько высокими потенциальными способностями обладает сосна обыкновенная в условиях Западного Хэнтэя – она успешно произрастает на вырубках, на лесолуговых и степных участках, она активно внедряется на несвойственные для нее местообитания.

ВЫВОДЫ

  1. Сосна обыкновенная в условиях Западного Хэнтэя формирует  одновозрастные, одно - или двухъярусные, среднеполнотные (0.7-0.9), III-IV классов бонитета, чистые по составу или с небольшой примесью березы древостои, средний диаметр которых варьирует в пределах от 18 до 30 см, высота – от 17 до 21 м, запас древесины – от 150 до 400 м/га.
  2. Возобновление под пологом таежных и подтаежных сосновых лесов в хорошем состоянии и количество его варьирует в пределах от 2 до 11 тыс. шт./га и более. Жизнеспо­собность и возраст подроста сосны об. находятся в прямой зависимости от интенсивности и частоты низовых пожаров. 
  3. Напочвенный покров сосновых лесов формируют около 60 видов высших сосудистых растений. Лесолуговые виды составляют около 50%, а на долю таежных - приходится немногим более 30%.
  4. Сплошные и условно-сплошные рубки в значительной степени нарушают структуру и состояние сосновых лесов. Во время лесозаготовок на лесосеках остаются недорубы в количестве 30-100 деревьев на 1 га. В составе их, как правило, 50% здоровых особей главной породы, которые используются в качестве семенников.
  5. На вырубках количество подроста сосны обыкновенной в 15-18 раз меньше, чем под пологом ненарушенных древостоев. Во время рубки древостоя подрост повреждается, а на трелевочных волоках полностью уничтожается. Изменение экологических условий, интенсивно развивающийся напочвенный покров и часто повторяющиеся низовые пожары на вырубках препятствуют появлению всходов и формированию подроста главной лесообразующей породы.
  6. Заметные изменения на вырубках наблюдаются в напочвенном покрове. Так, спустя 5-8 лет после уборки древостоя на вырубках исчезает часть таежных лесных видов травяно-кустарничкового яруса, и появляются степные и лесолуговые виды растений (Bromus pumpellianus, Calamagrostis obtusata, Carex pediformis, Fragaria orientalis, Rubus saxatilis).
  7. Пирогенный фактор является главным антропогенным фактором, препятствующим естественному восстановлению лесов после их нарушений. Дендрохронологический анализ древесины сосны обыкновенной свидетельствует о том, что пожары в исследуемом районе возникали в прошлом с частотой в среднем около 14 лет. В последние 20-25 лет, в период бесконтрольной эксплуатации лесов, лесные сообщества подвергаются пожарам один раз в 7-9 лет, а в отдельных урочищах значительно чаще.
  8. На исследованных гарях около 60% деревьев остаются на корню (15-17% среди них сухие), часть поврежденных сосен (35-40%) вываливаются.  Подрост сосны и напочвенный покров уничтожаются огнем практически полностью.
  9. Сосна обыкновенная достаточно успешно возобновляется на гарях. Количество жизнеспособного подроста колеблется в пределах от 3 до 10 тыс. шт./га. При повторных пожарах на этих участках повреждается или полностью уничтожается подрост сосны и живой напочвенный покров. В местах выгоревшей подстилки появляются всходы в количестве 4-5 тыс. шт./га и более. Возраст подроста сосны обыкновенной на гарях определяется, в большинстве своем, давностью последнего пожара.

10. В районе исследований сосна обыкновенная активно поселяется на степных участках, образуя молодые древостои различной густоты (1200-8200 шт./га) в виде лент шириной до 200-250 м, примыкающих к лесным массивам. Возраст этих древостоев не одинаков и составляет в среднем 10, 20 и 40 лет. Сосна обыкновенная на новых местообитаниях проявляет хороший прирост, формирует полноценные насаждения.

11. Обследованные экспериментальные участки лесных культур сосны, созданные на не возобновившихся вырубках и лугово-степных участках, отличаются достаточно высокой сохранностью (70-80%), интенсивным ежегодным приростом в высоту (30-40 см) и хорошим развитием.

12. Исследованиями установлено, что сосна обыкновенная в условиях Западного Хэнтэя успешно возобновляется на вырубках и гарях, активно внедряется в прилегающие к лесу степные и луговые территории, широко используется при создании искусственных насаждений. Все это свидетельствует о ее высоком возобновительном потенциале на южном пределе распространения в Монголии.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Жаргалсайхан Тушигмаа. Изменение растительного покрова на вырубке в таежном сосняке мохово-разнотравно-брусничном в Монголии //Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии: Вып.188. СПб.: СПбГЛТА, 2009. С. 86-92.

2. Жаргалсайхан Тушигмаа. Восстановление растительности на вырубках сосновых лесов в Западном Хэнтэе (Монголия) // Раст. ресурсы. Санкт-Петербург, 2012. вып. 1. С. 35-44.

3. Жаргалсайхан Тушигмаа. Леса Западного Хэнтэя // Охрана, возобновление и комплексное пользование леса. Тр. научно-исследовательского центра леса и древесины, – Улан-Батор, 2001, № 1 (2), С. 138-143. (на монг. яз.)

4. Жаргалсайхан Тушигмаа. Влияние рубки главного пользования на живой напочвенный покров и лесовозобновление //Лесоэксплуатация и лесовосстановление - 2003. Спец. выпуск Тр. университета Науки и Технологии, Улан-Батор, 2003, № 1/52, С. 205-209. (на монг. яз.)

5. Жаргалсайхан Тушигмаа, Г.Цэдэндаш, Ч.Доржсурэн, Д.Зоёо. Изменения фитоценозов и лесовозобновление после рубок главного пользования в сосновых лесах в бассейне р. Шарын гол //Тр. Института Ботаники АНМ. – Улан-Батор, 2004. №14. - С. 108-117. (на монг. яз.)

6. Жаргалсайхан Тушигмаа. К вопросу сукцессии сосновых лесов расселяющих в степи //Тр. Университета Науки и Технологии, Улан-Батор, 2005. № 3/74, С. 96-102. (на монг. яз.)

7. Jargalsaikhan Tushigmaa. The Baikal lake and the Mongol forests //Ecosystems of Mongolia and frontier areas of adjacent countries: natural resources, biodiversity and ecological prospects, UB., 2005, P. 455-456. 

8. Хонгор Ц., Жаргалсайхан Тушигмаа. Некоторые итоги сосновых молодняков. //Климатические изменения и Леса Монголии. Улан-Батор, 2006. С.52-53. (на монг. яз.)

9. Жаргалсайхан Тушигмаа. Изменение растительного покрова после рубки сосновых лесов Западного Хэнтэя // Тр. Института Ботаники АНМ. Улан-Батор, 2007. №17. - С. 139-142. (на монг. яз.)

10. Жаргалсайхан Тушигмаа, Батнасан М. Динамика фитоценозов таежных сосновых лесов под воздействием сплошных рубок в Западном-Хэнтэе //Экологические последствия биосферных процессов в экотонной зоне Южной Сибири и Центральной Азии. Улан-Батор, 2010. С.140-143.

11. Ярмишко В.Т., Жаргалсайхан Тушигмаа, Цэдэндаш Г., Ярмишко М.А. Восстановление сосновых лесов Монголии лесокультурными методами //Разнообразие почв и биоты Северной и Центральной Азии, Т. 1. Улан-Удэ, 2011. С. 283-284.

12. Жаргалсайхан Тушигмаа, Ярмишко В.Т. Состояние растительного покрова на свежей вырубке в подтаежном разнотравно-осоковом сосняке Монголии // Всеросс. науч. конф. «Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы»: Т. 2. Санкт-Петербург, 2011. С. 257-260. 

13. Ярмишко В.Т., Жаргалсайхан Тушигмаа, Цэдэндаш Г., Ярмишко М.А. Опыт создания лесных культур сосны обыкновенной на южном пределе ее распространения в Монголии //Всеросс. науч. конф. «Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы»: Т. 2. Санкт-Петербург, 2011. С. 273-276.

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д 212.220.02 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер. 5. Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.220.02

Тел. (812) 670-92-17, факс (812) 670-93-30






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.