Формирование древостоя в полезащитных лесных полосах, созданных коридорным способом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формирование древостоя в полезащитных лесных полосах, созданных коридорным способом

Тунякин В.Д. ведущий научный сотрудник, к. с.-х. н.

Вавин В.С. директор, к. с.-х. н.

Рыбалкина Н.В. старший научный сотрудник, к. с.-х. н.

Попов А.В. научный сотрудник

ФГБНУ «Каменно-Степное опытное лесничество»,

Институт им. Докучаева,

Аннотация

В статье представлен краткий обзор истории появления природоохранного комплекса - системы лесных полос Каменной степи. Исследовано состояние дуба черешчатого, клена остролистного и тополя бальзамического в лесной полосе, созданной коридорным способом при формировании древостоя без рубок ухода. Выявлена высокая выживаемость клена остролистного, большой процент гибели дуба и тополя бальзамического. Установлена положительная роль тополя бальзамического в лесообразовательном процессе, направленном на формирование нового кленово-дубового насаждения. Показано ужесточение лесорастительных условий в Каменной Степи в связи с глобальным потеплением климата.

Ключевые слова: лесная полоса, процесс лесообразования, дуб черешчатый, клен остролистный, тополь бальзамический, формирование древостоя, подрост, самосев

FORMATION OF THE FOREST STAND IN THE FIELD FOREST BELTS CREATED BY CORRIDOR METHOD

Tunyakin V.D., Vavin V.S., Rybalkina N.V., Popov A.V.

The article presents a brief overview of the history of the environmental complex-a system of forest strips of the Stone steppe. The state of pedunculate oak, Norway maple and balsamic poplar in the forest belt created by the corridor method in the formation of the forest stand without felling care is investigated. The high survival of Norway maple, a large percentage of the death of oak and balsamic poplars. The positive role of balsamic poplar in the forest-forming process aimed at the formation of a new maple-oak plantation is established. The tightening of forest vegetation conditions in the Stone steppe due to global warming is shown.

Keywords: forest belt, forest formation, pedunculate oak, Norway maple, balsamic poplar, formation of the forest stand, undergrowth, self-seeding

Постановка задачи

В Каменной Степи защитные лесные насаждения начали создавать в период работы «Особой экспедиции лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России». Инициатором и организатором экспедиции был проф. Петербургского университета, основоположник Российского почвоведения В.В. Докучаев.

Этот грандиозный эксперимент выполнялся на трех участках южных степей Российской империи. Наиболее северным был Хреновской участок, расположенный в Каменной Степи на водоразделе рек Битюга и Хопра Воронежской Губернии на территории сухой Ковыльной степи. Второй участок - Старобельский на водоразделе между Доном и Северным Донцом в Харьковской губернии. Третий участок в Екатеринославской губернии на водоразделе Северного Донца и Днепра в Мариупольском уезде. В.В. Докучаев выбирал участки с наиболее жесткими климатическими условиями.

Экспедиция работала с 1892 по 1898 гг. Замысел проф. В.В. Докучаева о преобразовании природы степей наиболее полно выполнен на Хреновском участке, далее участок называется: Каменная Степь. Первые посадки лесных полос начались здесь в 1893 году. Лесоводы к этому времени руководствовались только небольшим опытом степного лесоразведения, а для создания узкополосных насаждений надо было искать новые подходы к подбору древесных пород и их сочетанию. Создаваемые лесные полосы узкополосными можно назвать условно, так как большая их часть при закладке имела ширину от 21 до 60 м, а на склонах в период деятельности Каменно-Степного опытного лесничества была посажена полоса 215 метровой ширины. Так называемые снегосборные опушки создавались шириной от 64 до 115 м. Это полноценные насаждения из дуба, ясеня, вяза и клена остролистного с участием кустарниковых пород. Поскольку цель создания лесных полос была оптимизация природы степного края, то ширина их не лимитировалась, авторы посадок руководствовались главным образом идеей улучшения микроклимата и водного режима местности.

Для оптимизации аграрного производства требования к лесным насаждениям другие. Полезащитные лесные полосы должны занимать минимум пашни, но в то же время они должны быть высокорослыми, долголетними и быстро вступать в работу. Требования, с лесоводческой точки зрения, противоречивые и трудновыполнимые, так как несовместимы долголетие дерева и быстрый его рост. Поэтому нужен набор пород, каждая из которых обладает одним из вышеуказанных свойств.

Подбором древесных пород и поиском лучшего их сочетания - (схемы смешения) с 1893 по 1948 гг. занимались в Каменной Степи лесоводы О.И. Ковалев, К.Э. Собеневский, Г.Ф. Морозов, Н.А. Михайлов, А.А. Шаповалов, Ю.В. Ключников.

С 50-х по 90-е годы XX века схемы смешения совершенствовали Е.С. Павловский, Н.Г. Петров, Б.И. Скачков, В.В. Тищенко, А.Г. Ахтямов [5].

На Каменно-Степном участке «Особой Экспедиции» испытаны все древесные породы, в основном представители лиственных пород, произрастающих на территории средней полосы России и некоторые породы, завезенные из Канады, Америки, Китая.

Предпочтение получили дуб черешчатый, ясеня (обыкновенный, пушистый, американский), клен остролистный и ильмовые: вяз обыкновенный и берест (в зависимости от условий лесопроизрастания), но статус главной породы утвердился за дубом черешчатым.

Внимание лесоводов Каменной Степи было направлено на поиск лучших спутников дуба и их размещения. Испытали все типы посадок: донской, нормальный, смешанный, кустарниковый. Наибольшую популярность в Каменной Степи получил древесно-кустарниковый тип, предложенный Г.Ф. Морозовым [2].

Для полезащитных лесных полос кустарники не рекомендуются, поэтому наиболее приемлемым оказался древесно-теневой тип.

Модернизированным вариантом этого типа посадок является коридорный способ выращивания дуба в защитных лесных полосах. Автором этого способа является Ю.В. Ключников, получивший за него государственную премию в 1946 году [1]. Наименьшая ширина насаждений, заложенных этим способом, была 23 м. Для создания более узких полезащитных лесных полос этот способ усовершенствовали Е.С. Павловский [2] и Н.Г. Петров [7], в разные годы работавшие руководителями отдела агролесомелиорации ныне существующего НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. Они испытали способ «уплотненного коридора», который позволяет создавать лесные полосы шириной 15 м с использованием всего трех древесных пород, главной породой остается дуб черешчатый.

Для быстрейшего ввода лесной полосы в работу нужны временные спутники дуба из быстрорастущих пород, в наших условиях самой быстрорастущей породой является тополь, а полноценная «шуба» из клена остролистного. Статья посвящена изучению состояния дуба, клена остролистного и тополя бальзамического при совместном их произрастании в лесной полосе, заложенной способом «уплотненный коридор» без дальнейших рубок ухода, т. е. естественному выживанию этих пород в искусственно созданном древесном сообществе.

Объекты и методика исследований

Объектом исследований послужила 49 летняя пятирядная лесная полоса, созданная способом «уплотненный коридор». Расположение Восток-Запад длина - 1070 м, ширина 15 м, почва - обыкновенный чернозем. Крайние ряды из тополя и клена остролистного, 3 внутренних ряда из чистого дуба черешчатого, посажена весной 1969 года отделом агролесомелиорации НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. Заведующий отделом к. с-х. н. Н.Г. Петров и м.н.с. В.А. Сальников заложили опыт для поиска оптимальной густоты посадки в рядах при ширине междурядья 2,5 м. Испытывалось 4 варианта размещения посадочных мест в рядах: посадка через 0,7 м, через 1 м, через 1,5 м и через 2 м.

Схема размещения вариантов показана на рисунке 1. Тополь - гибрид из секции бальзамических.

Рис. 1 Схема размещения древесных пород в лесной полосе №242

- Тополь бальзамический; - - Клен остролистный; - Дуб черешчатый

Цель данной работы показать состояние древостоя, создаваемого способом «уплотненный коридор» с разной густотой посадки в ряду без лесохозяйственных уходов.

Задача исследований - выявить жизнеспособность культур дуба черешчатого, клена остролистного и тополя бальзамического в «коридорной» лесной полосе.

Полевые исследования проведены с применением методики Е.С. Павловского, А.В. Каргана [8].

Использованы фондовые материалы НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. Обмер диаметра деревьев проводился с точностью до 1 см, высоты - до 0,5 м.

Размер крон деревьев материнского древостоя проводился по 4 направлениям.

Длина учетных площадок по 50 м на ширину полосы. Ширину опушек замеряли как по стволам, так и по проекции крон опушечных деревьев. Учет и обмеры подроста и самосева проводился на временных учетных площадках размером 2Ч3 м в трехкратной повторности. Учетные площадки размещали в крайних междурядьях и по центральному ряду.

Результаты исследования

Лесная полоса заложена на слабопересеченном рельефе, и первый вариант с размещением в ряду через 0,7 м высажен на двух участках рельефа: на плакоре - вариант I п и на ложбине - вариант I л. Остальные варианты размещены на плакоре. Анализ данных таблицы 1 показывает, что на всех вариантах коридорного способа выращивания дуба произошла массовая гибель культур дуба, особенно на варианте I п.

древостой полезащитный лесной коридорный

Таблица 1 - Влияние густоты посадки на состояние дуба черешчатого в 5-и рядной лесной полосе, заложенной способом «уплотненный коридор», л. п. 242, 49 лет

*I п -посадка в ряду через 0,7 м на плакоре, I л - посадка в ряду через 0,7 м на ложбине, I с - посадка в ряду через 0,7 м на склоне ложбины, II - посадка в ряду через 2 м, III - посадка в ряду через 1,5 м, IV - посадка в ряду через 1 м ** для расчета берется площадь, занимаемая тремя рядами дуба: 7,5 м Ч 1333,3 м.

Гибель дубочков началась через 3-4 года после посадки, так как из-за сложившихся обстоятельств опыт был заброшен и осветления культур дуба не проводили. По количеству сохранившихся дубочков лучшим оказался вариант с размещением сеянцев в ряду через 2 м (вар. II). На втором месте вариант III, с посадкой сеянцев через 1,5 м и на третьем месте вариант с посадкой через 1 м (вар. IV). По развитию деревьев, судя по диаметрам (d 1,3 м), только на варианте II дуб отличается лучшим ростом, а на остальных вариантах различий по диаметру ствола практически нет. Интерес представляют данные первого варианта, где на ложбине деревьев дуба, как сырорастущих, так и сухостойных, сохранилось больше, чем на плакоре, причем сырорастущего дуба на ложбине больше на 17 %.

Причину такого явления можно понять, проанализировав состояние крайних рядов лесной полосы, составляющих «коридор». Из таблицы 2 видно, что, несмотря на отсутствие рубок ухода, на всех вариантах высокая сохранность клена остролистного и низкая - тополя, причем не зависимо от густоты посадки. Например, на варианте с посадкой в ряду через 0,7 м в южном ряду тополя на 3,6 % больше, чем на варианте с посадкой через 2 м и на 1,6 % больше, чем при посадке через 1,5 м, а на варианте с посадкой через 1 м тополя сохранилось на 12 % больше, чем на варианте II.

В северном ряду одинаковая сохранность тополя на вариантах с посадкой через 1 м и 1,5 м, а на варианте с посадкой через 2 м сохранилось на 12 % больше.

Таблица 2 - Влияние густоты посадки на сохранность деревьев в крайних рядах при коридорном способе выращивания дуба, (л. п. № 242), 49 лет

³ I п -посадка в ряду через 0,7 м на плакоре, I л - посадка в ряду через 0,7 м на ложбине, I с - посадка в ряду через 0,7 м на склоне ложбины, II - посадка в ряду через 2 м, III - посадка в ряду через 1,5 м, IV - посадка в ряду через 1 м

⁴ Ко - клен остролистный, Т - тополь бальзамический

⁵ Ширина ряда принята равной ширине междурядья (2,5 м)

Сохранность клена одинаково высокая во втором, третьем и четвертом вариантах (по 96 %). На первом варианте, расположенном на плакоре клена сохранилось на 10% меньше и значительно меньше на варианте, расположенном на ложбине, где сохранность сырорастущих деревьев клена всего 36,4 %. Именно этим можно объяснить лучшую сохранность дуба в ложбине по сравнению с I вариантом на плакоре.

Следует отметить особенность клена остролистного: при чередовании его в ряду с тополем, у клена развивается многоствольность. Наблюдается от трех до пяти стволов, разветвление ствола начинается на высоте от 30 до 50 см и выше от корневой шейки. При чередовании клена с тополем быстро образуется плотная многоярусная «стена», перекрывающая доступ света к дубу. Поэтому при коридорном способе выращивания дуба предусматривается обязательное прореживание крайних рядов лесной полосы. В данном случае прореживания не проводили, и состояние дуба в основном неудовлетворительное.

Логично предполагать, что деревья дуба центрального ряда должны быть в более благоприятных условиях, чем деревья, соседствующие с кленово-тополевыми рядами. Возможно, при регулируемом выращивании насаждения так и должно быть, но из таблицы 3 видно, что на варианте I п в центральном и северном рядах диаметры одинаковые, а в южном значительно меньше. На варианте II наибольший диаметр в среднем ряду, но от северного ряда этот показатель практически мало отличается. В первом варианте на ложбине наибольший диаметр дуба в среднем ряду, а наименьший - в северном. На третьем варианте дуб в северном ряду выпал полностью, а в среднем и южном доказуемой разницы нет. На четвертом варианте диаметры во всех трех рядах одинаковые, следовательно, какой-либо закономерности в развитии деревьев дуба в данном случае не наблюдается. Анализируя состояние древостоя, можно утверждать, что решающим фактором, влияющим на состояние деревьев дуба в «коридоре», будет состояние крайних рядов, образующих «коридор». При естественном формировании древостоя в насаждении, созданном коридорным способом, выживаемость дуба зависит от отпада конкурентов: тополя бальзамического и клена остролистного.

Таблица 3 - Состояние дуба черешчатого в зависимости от расположения ряда в лесной полосе, посаженной способом «уплотненный коридор», (л. п. 242, 49 лет)

* Счет рядов- от крайнего южного ряда

В данном случае «естественным формированием» мы называем формирование без участия человека, а именно, без рубок ухода. Но даже в местах значительного отпада тополя, угнетающий фактор не исчезает, так как в этом случае интенсивнее развивается клен, опережая рост дуба. И только там, где клен был в сильной степени угнетен тополем, а тополь по каким-либо причинам погиб, то угнетенный дуб выживает. В некоторых местах насаждения, на всех вариантах опыта, встречается дуб высотой 19-20 м, диаметром до 27 см, с размером крон до 24 м², в то время, как площадь крон дуба центрального ряда в пределах 8 м², а крайних рядов дуба - 6,7 м². Хорошее состояние отдельных деревьев дуба получилось в результате раннего выпадения тополя.

В настоящее время преобладающей породой в насаждении остается тополь, несмотря на значительный его отпад.

Лесная полоса представляет собой трёхъярусное насаждение с неравномерной сомкнутостью крон деревьев первого яруса - от 0,4 до 0,8. Первый ярус состоит из тополя, второй - из клена остролистного, третий из дуба и подроста клена остролистного. Размещение подроста куртинное, где количество его в переводе на 1 га площади лесной полосы достигает 27000 шт./га. В подросте преобладает клен остролистный, но в восточной части лесной полосы появляется подрост из рябины и груши лесной. Семена этих пород занесены из соседних лесных полос. На всех вариантах имеется разновозрастный самосев клена остролистного высотой от 10 до 50 см, состояние угнетенное, в виде торчков, с усыхающими вершинками, но однолетний самосев вполне жизнеспособный (рис. 2), количество его насчитывается до 108000 шт. на 1 га.

Рис. 2 - Однолетний самосев клена остролистного

При благоприятных условиях этот самосев перейдет в подрост. В настоящее время условия существования подроста и самосева создает тополь бальзамический. В некоторых местах лесной полосы, не зависимо от вариантов опыта, наблюдается смыкание крон тополя северного и южного ряда, но благодаря рыхлой кроне тополя подрост клена может существовать много лет, даже в угнетенном состоянии. А некоторые экземпляры имеют высоту 3,5-4,0 м при диаметре 4-5 см. Состояние тополя неблагонадежное. Среди сырорастущих деревьев более 60 % ограниченно жизнеспособные.

Вокруг материнского древостоя образовалась лесная опушка, в основном из клена ясенелистного. Ширина ее неравномерная, от 3,5 до 7 м (независимо от вариантов опытов). Ширину опушки определяет развитие клена ясенелистного. В опушках имеется подрост клена остролистного, встречаются экземпляры высотой до 7 м, диаметром 6-7 см. Фактически, рядом с материнским древостоем вырастает новое поколение клена остролистного.

Таким образом, видно, что в насаждении идет лесообразовательный процесс, направленный на формирование лесного биоценоза с преобладанием клена остролистного. Но если же сейчас начинать постепенное изреживание крайних рядов за счет удаления части тополя и клена остролистного, то реально можно получить ценный кленово-дубовый древостой. Участие дуба в защитных насаждениях тем более актуально в связи с глобальным потеплением климата, это явление подтверждается и у нас в Каменной Степи.

Если в целом климат Земли потеплел на 0,6° [9], то климат Каменной степи за столетний период также изменился в сторону потепления.

Анализ данных водно-балансовой станции «Каменная Степь», с 1893 по 2017 год показывает, что климат вегетационного периода потеплел на 1,5°, а количество осадков увеличилось незначительно, причем в самый ответственный период формирования дерева, с мая по август количество осадков уменьшилось на 7,1 мм. Ужесточение климата реальное, поэтому необходим дальнейший поиск технологий создания засухоустойчивых насаждений.

Список литературы

1. Ключников Ю.В. Коридорный способ посадки и посева дуба с быстрорастущими породами в лесных полосах //Советская агролесомелиорация с основами лесоводства. 1948. - № 8. - С. 52-54.

2. Павловский Е.С. Выращивание защитных насаждений в Каменной Степи. М.: Лесная промышленность, 1965. - 170 с.

3. Павловский Е.С. Развитие защитного лесоразведения в Каменной Степи в советское время //Лесные полосы Каменной Степи. Воронеж: Центрально-Черноземное кн. изд-во, 1967. - С. 183-259.

4. Петров П. Г. Формирование агролесосистем и развитие лесомелиоративных исследований //Каменная Степь: лесоаграрные ландшафты. Воронеж: ВГУ, 1992. - С. 13-38.

5. Степин В. В., Петров Н.Г. Эффективность защитного лесоразведения. М.: ЦБНТИ, лесхоз, 1986. - 40 с.

6. Тунякин В.Д., Ахтямов А.Г. Лесные полосы и микроклимат //Каменная Степь лесоаграрные ландшафты. - Воронеж: ВГУ, 1992. - С. 85-94.

7. Отчет НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева. № 1037. тема XIII «Разработка и совершенствование технологии выращивания защитных насаждений и повышение эффективности существующих лесных полос в районах ЦЧП». Возобновительные рубки. 1969 г.,- С. 224.

8. Павловский Е.С., Карган А.В. Справочник по агролесомелиоративному устройству. М.: «Лесная промышленность», 1977,- 152 с.

9. G.R. Walther et al. Ecological responses to recent climate change / Walther G.R. Post E., Convey P., Menzel A., Papmesan C., Beebee T.J., Fromentin J.-M., Hoegh-Culdberg O., Bairbein F. // Nature, 2002, v. 416, pp. 389-395.

References

1. Klyuchnikov Yu.V. Corridor method of planting and sowing of oak with fast-growing species in forest strips / / Soviet agroforestry with the basics of forestry. 1948. - № 8. - P. 52-54.

2. Pavlovsky E.S. Сultivation of protective plantings in the Stone Steppe. M.: Forest industry, 1965. - 170 p.

3. Pavlovsky E.S. Development of protective afforestation in the Stone Steppe in Soviet times. Forest strips of the Stone Steppe. Voronezh: Central black earth book. publishing house, 1967. - Pp. 183-259.

4. Petrov P.G. Formation of agroecosystem and development of agroforestry research //Stone Steppe: forest-agrarian landscapes. Voronezh: Voronezh state University, 1992. - P. 13-38.

5. Stepin V.V., Petrov N.D. Efficiency of protective afforestation. M.: CBNTI, forestry, 1986. - 40 p.

6. Tunyakin D.V., Akhtyamov A.G. The Forest zone and microclimate //Stone Steppe, forest-agrarian landscapes. - Voronezh: Voronezh state University, 1992. - P. 85-94.

7. Report NIISKH TSCHP im. V.V. Dokuchaeva. No. 1037. theme XIII "Development and improvement of technology for growing protective plantations and improving the efficiency of existing forest belts in the areas of NIISKH TSCHP im.V.V. Dokuchaeva ". Renewable felling. 1969, - P. 224.

8. Pavlovsky, E.S., Kargin A.V. Handbook on agroforestry device. M.: "Forest industry", 1977, - 152 p.

9. G.R. Walther et al. Ecological responses to recent climate change / Walther G.R. Post E., Convey P., Menzel A., Papmesan C., Beebee T.J., Fromentin J.-M., Hoegh-Culdberg O., Bairbein F. // Nature, 2002, v. 416, pp. 389-395.

Размещено на Allbest.ru