Динамика древесного опада в лесных экосистемах Стрийско-Санской Верховины (Украинские Карпаты)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Динамика древесного опада в лесных экосистемах Стрийско-Санской Верховины (Украинские Карпаты)

Растительный опад является одним из основных потоков органического вещества при оценке баланса карбона в лесных экосистемах и потому может быть одним из ключевых компонентов при изучении, моделировании и прогнозе количества карбона в почвенном блоке [9]. Опад - это пространственно-временной процесс поступления отмерших растительных остатков на поверхность почвы и компонент растительного сообщества, из которого формируется верхний слой подстилки [7]. Количество опада и временная динамика его поступления на поверхность почвы имеют важное значение для формирования и дальнейшей трансформации фитодетрита в лесных экосистемах [8]. Компонентная структура опада, т.е. соотношения его различных фракций, важно для изучения процессов катаболизма на экосистемном уровне, в частности - трансформации лесной подстилки [1]. Касательно скорости последующей минерализации органического вещества в опаде различают активную (хвоя, листья) и неактивную фракцию (ветки плоды) [5]. Поэтому при исследовании годового баланса органического углерода в лесных экосистемах необходимо установление количества той его части, которая формирует поток углерода из блока «фитомасса» в блок «почва», т.е. - изучение особенностей годовой динамики опада.

Объекты исследований расположены на территории физико-географического района Украинских Карпат - Стрийско-Санской Верховины, которая принадлежит к Водораздельно-Верховинской физико-географической области. За геоботаническим районированием - это район елово-буковых и пихтово-елово-буковых лесов [2]. Изучаемые участки расположены в пределах высот 658-775 м н.у.м. и локализованы в пределах двух кварталов (8; 38) государственного лесохозяйственного предприятия «Боринское лесное хозяйство» Львовского областного управления лесного хозяйства (табл. 1, рис. 1).

Рис. 1. Расположение пробных площадей на территории Стрийско-Санской Верховины: 1 - Пихтово-буковый ельник мертвопокровный; 2 - Буковый ельник папоротниково-ежевичный; 3 - Буково-дубовый ельник зеленчуково-ежевичный; 4 - Пихтовый ельник ежевичный; 5 - Буково-еловый пихтарник лещиново-ежевично-папоротниковый

Таблица 1. Краткая характеристика и локализация пробных площадей

Динамику опада древесного яруса изучали в течение вегетационного периода с мая по ноябрь (2010 год) с ежемесячным отбором образцов. Для определения количества опада на каждом участке были заложены по 10 учетных площадок площадью 1 м². Собранный опад разделяли по основным фракциями (листья, хвоя, ветки, плоды).

Исследуемые участки принадлежат к эксплуатационным хвойным и смешанным лесам Стрийско-Санской Верховины, расположены на склонах северо-восточной и восточной экспозиций в пределах высот 658-775 м н.у.м., они отличаются породным составом, возрастом и доминантами травяно-кустарникового яруса (табл. 1). Поскольку природными лесами этой территории были смешанные леса с участием бука лесного и пихты белой условно коренным участком целесообразно считать 110 - летний буково-еловый пихтарник.

Установлено, что в условно коренном буково-еловом пихтарнике возрастом 110 лет интенсивность поступления опада с мая по июль составляет 177-246 кг * га^-1 за месяц (рис. 2).

Рис. 2. Динамика опада в 110-летнем буково-еловом пихтарнике

В августе количество опада увеличилось в 1,6 раза (418 кг * га^-1), в сентябре поступления растительного материала уменьшилось по сравнению с предыдущим месяцем в 2,5 раза за счет уменьшения всех его фракций. С октября по ноябрь наблюдается увеличение количества древесного опада, в основном за счет активных фракций, так количесто хвои в октябре составило 312, а в ноябре 492 кг * га^-1, в то время, как листьев - соответственно 150 и 135 кг * га^-1. В течение вегетационного периода количество опада, поступившего на поверхность почвы составляло 289 кг * га?№, причем на последние два месяца (октябрь-ноябрь) приходилось больше половини его общего количества - 53%.

Участки под 70 - летним пихтовым ельником и 45-летним буковым ельником характеризуются сходными динамическими тенденциями поступления древесного опада (рис. 3). С мая по сентябрь на обеих участках наблюдается постепенное уменьшение количества опада, в основном за счет хвои, с 357 до 124 кг * га?№ в 70-летнем пихтовом ельнике и с 314 до 108 кг * га?№ в 45 летнем буковом ельнике. С октября по ноябрь значительно увеличивается количество поступления хвои: в пихтовом ельнике (57%) и хвои и листьев в буковом ельнике (64% от общего количества опада). Динамика поступления неактивной части (плоды, ветки) имела вид кривой с двумя пиками в июле и ноябре соответственно 107-52 и 124-204 кг * га?№.

Рис. 3. Динамика опада а) 70-летний пихтовый ельник; б) 45-летний буковый ельник

опад древесный пихтовый ельник

За исследуемый период величина опада в экосистемах буково-дубового ельника и пихтово-букового ельника составила соответственно 559 - 327 кг * га?№. Динамика поступления хвои под пологом 50 - летнего буково-дубового ельника и 30 летнего пихтово-букового ельника характеризуется двумя пиками в начале и в конце вегетационного периода (рис. 4), однако в ноябре количество опада было больше майского в 2,6-1,3 раза. В целом соотношение неактивная: активная фракции опада составляет 1:4 в экосистеме буково-дубового ельника и 1: 5,1 в пихтово-буковом ельнике.

На всех исследуемых участках в июле наблюдается изменение ритмики поступления растительного материала, в сторону увеличения. Также следует отметить, что основную массу опада в течение вегетационного периода составляет опад фотосинтетических органов (хвои и листьев), увеличение интенсивности его поступления приходится на начало вегетационного периода, а также на октябрь и ноябрь, что особенно четко проявляется в смешанных древостоях.

Рис. 4. Динамика опада а) 50-летний буково-дубовый ельник; б) 30-летний пихтово-буковый ельник

Динамика поступления растительных остатков - важная составляющая цикла органического вещества в лесных экосистемах. Особое значение имеет фракционный состав растительного детрита, соотношение которого определяет величину и интенсивность возврата в почву органического вещества и минеральных элементов [4]. Поэтому была проанализирована структура опада и удельная часть отдельных фракций от суммарного его количества (рис. 5). Так, в исследуемых экосистемах наибольшую часть в составляет его активная фракция опада - соответственно 77% в 110-летнем буково-еловом пихтарнике; 86-87% в 70-летнем пихтовом ельнике и 45 - летнем буковом ельнике; 81-83% в 50 - летнем буково-дубовом ельнике и 30-летнем пихтово-буковом ельнике. Наименьшая часть активной фракции была в 110-летнем буково-еловом пихтарнике, где она составляла 77%. Это совпадает с литературными данными об уменьшении доли активной фракции от общего количества опада в спелых насаждениях, которое обусловлено увеличением доли отмерших ветвей в общем опаде вследствие естественного изреживания древостоя [6].

Рис. 5. Соотношение фракций древесного опада: 1-30-летний пихтово-буковый ельник; 2-45-летний буковый ельник; 3-50-летний буково-дубовый ельник; 4-70-летний пихтовый ельник; 5-110-летний буково-еловый пихтарник. Цифры в столбцах - количество древесного опада кг*га^-1

Общее количество древесного опада за вегетационный период в лесных экосистемах эксплуатационных лесов Стрийско-Санской Верховины составляет 289-559 кг * га ? № и зависит от породного состава древостоя.

Основная часть годового количества опада приходится на октябрь и ноябрь за счет увеличения в его составе хвои и листьев. Динамика поступления хвои имеет вид кривой с двумя пиками в начале и в конце вегетационного сезона и с минимумом в начале осени. Количество отмерших веток и плодов, которые формируют древесный отпад, в течение сезона является равномерным с незначительным увеличением в июле-августе. Основную часть растительного опада составляет его активная фракция, которая составляет 77-87%.

Литература

1. Бобкова К.С. Роль лесной подстилки в функционировании хвойных экосистем Европейского Севера / К.С. Бобкова / / НИА - Природа Национальный портал «Природа России», 2000. - 4 с 2.

2. Голубец М.А., Малиновский К.А., Стойко С.М. Геоботаническое районирование Украинских Карпат. - Львов: Изд-во Льв. Ун-та, 1965, 10-13 с.

3. Дылис Н.В, Носова Л.М., Сперанская Е.С. Особенности накопления и разложения опада в хвойных лесах Подмосковья / / Лесоведение. - 1975. - №6. - С. 10 -183.

4. Ермоленко П.М. / / Формирование и продуктивность древостоев. - Новосибирск: Наука, 1981. - С. 53-714.

5. Карпачевский Л.О., Киселева Н.К. О методике учета опада и подстилки в смешанных лесах - Лесоведение, 1968, №3, с. 335-341.

6. Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот зольных элементов и азота в основных типах растительности Земного шара. М.: Наука, 1965. 264 с.

7. Смирнов В.В. Учет динамики растительной органической массы в лесных сообществах / / Методы изучения биологического круговорота В различных природных зонах. - М.: Мысль, 1978. - С. 21-81.

8. Чернобай Ю.М. Трансформация растительного детрита в природных экосистемах / Ю.М. Чернобай. - М.: ДББ НАН Украины, 2000. - 352 с.

9. VITOUSEK, P.M., ANDR. L. SANFORD. 1986. Nutrient cycling in moist tropical forest. Annu. Rev. Ecol. Syst. 17: 137-167.

Размещено на Allbest.ru