Состояние лесной подстилки в еловых насаждениях Республики Удмуртия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Состояние лесной подстилки в еловых насаждениях Республики Удмуртия

Бухарина И.Л.

Светлакова О.А.

Конопкова А.

Леднева О.С.

Абсалямов Р.Р.

Аннотация

В статье приведены результаты изучения состояния лесных подстилок в очагах усыхания еловых насаждений, произрастающих в зонах хвойно-широколиственных и южно-таежных лесов Удмуртской республики. Установлено, что в районах исследования лесная подстилка включает три морфологических слоя. Большую часть лесных подстилок составляют полностью разложившиеся остатки или труха от 44 до 77 %, отмечено преобладание верхнего неразложившегося слоя над полуразложившимся средним слоем. В Яганском лесничестве, которое характеризуется чистыми насаждениями ели с полнотами 0,4 и 0,1 на пробных площадях, где подстилка характеризуется большей влажностью, отмечено преобладание горизонта А 0'". Аналогичные особенности отмечены и для пробной площади с большей влажностью в Якшур-Больинском лесничестве, характеризующемся смешанными древостоями с высокими полнотами.

Ключевые слова: ЛЕСНАЯ ПОДСТИЛКА, КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ, МАССА ПОДСТИЛКИ, ЕЛОВЫЕ НАСАЖДЕНИЯ, ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНАЯ ЗОНА

Введение

Лесная подстилка представляет собой биохимически активное органо-минеральное надпочвенное образование, формирующееся из ежегодного опада, главным образом, надземных частей растений и частично из корней некоторых мелкоукореняющихся растений лесного фитоценоза с примесью минеральных частиц, привнесенных в нее роющей фауной из подстилающей почвы, а также с пылью атмосферы [1].

Л.О. Карпачевский лесной подстилкой называл особый динамичный биогеогоризонт, резко отличающийся по свойствам от почвы [2]. Вопросами классификации подстилок занимались Н.Н. Степанов, О.Г. Чертов, А.П. Сапожников, Л.Г. Богатырев [3-7]. лес подстилка еловый

Основными показателями, характеризующими лесную подстилку, являются запас и мощность [1, 2]. Увеличение запасов лесной подстилки происходит с юга на север, что связано с нарастанием степени ее увлажнения [8, 9]. Запасов лесной подстилки в хвойных лесах значительно больше, чем в лиственных, что связано с большей скоростью разложения лиственного опада [10-12]. Мощность лесной подстилки позволяет судить о скорости процессов поступления и разложения опада [13]. Изучением мощности лесных подстилок занимались W. Covington, Р.М. Морозова и Н.Г. Федорец [14, 15].

Зависимость запаса и мощности лесной подстилки от антропогенного воздействия изучали С.А. Чжан, Н.В. Бурова, Т.А. Трифонова, Г.С. Куст [16-19].

В настоящее время весьма актуально изучение состояния лесной подстилки в еловых насаждениях, подверженных комплексному усыханию и повреждению короедом-типографом, т.е. лесная подстилка в лесном биогеоценозе имеет весьма значительную роль. Лесная подстилка является не только продуктом леса и его компонентом, но и фактором, определяющим состояние леса. Особенности и свойства лесной подстилки влияют на процесс почвообразования, естественное возобновление леса, смену пород и другие процессы. От мощности лесной подстилки зависят рост и продуктивность древостоя. Она влияет на ряд компонентов лесного биогеоценоза: физические, химические и биологические свойства, водный режим почвы, защиту почв от эрозии. Лесная подстилка обеспечивает жизнедеятельность некоторых видов почвенной фауны, микроорганизмов, является одним из основных источников углекислоты, азотного питания, играет важную роль в биологическом круговороте веществ и энергии.

Присутствие в лесу лесной подстилки может быть индикатором рекреационной нагрузки, испытываемой лесным ландшафтом. С изменения запасов лесной подстилки под пологом леса и характера ее распределения по площади начинается рекреационная дегрессия лесного ландшафта [1].

В профиле лесных подстилок различают три слоя, каждый из которых отличается степенью сохранности изначальной структуры, морфологии и прочности растительных остатков, слагающих данный профиль: верхний слой - А 0', средний - А 0" и нижний слой - А 0'''. Накопление массы и наличие всех трех слоев в профиле лесной подстилки зависят от ряда факторов: физико-географических условий; видового состава и возраста насаждений; сомкнутости древесного полога и водно-теплового режима, складывающегося под пологом леса.

Целью нашего исследования являлось изучение состояния лесных подстилок в очагах усыхания еловых насаждений, произрастающих в зонах хвойно-широколиственных и южно-таежных лесов Удмуртской республики.

Объекты и методы исследования

Исследования проводились в ельниках-кисличниках Яганского и Якшур-Бодьинского лесничеств Удмуртской республики.

Яганское лесничество Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Удмуртской республики расположено в южной части Удмуртской Республики на территории Малопургинского района. Протяженность территории лесничества с севера на юг около 45 км, а с запада на восток - около 55 км. Климат района - умеренно континентальный. Среднегодовое количество осадков ? 511 мм, достаточное для развития растений, но их распределение по сезонам года неравномерное, свыше половины выпадает в теплый период, причем, преимущественно, во второй половине лета и осенью. Большое количество осадков, выпадающих в течение лета, и относительная влажность воздуха благоприятно влияют на рост и развитие древесной растительности и уменьшают количество пожаров в этот период. Минимальная относительная влажность воздуха никогда не снижается ниже 49-52 % (май-июнь). Преобладают ветры южного и юго-западного направлений. По агроклиматическому районированию территория Яганского лесничества относится к теплому, умеренно влажному подрайону южного агроклиматического района.

Якшур-Бодьинское лесничество расположено в центральной части Удмуртской республики на территории Якшур-Бодьинского района. Протяженность территории лесничества с севера на юг около 45 км, а с запада на восток - 65 км. Климат - умеренно континентальный. Средняя температура января - 13,5°С, июля - +18,7°С. Осадков выпадает 532 мм в год. Среднегодовая скорость ветра - 3,7 м/с. Среднегодовая влажность воздуха - 76%. Местность находится в возвышенном месте на водоразделе реки Чепцы и нижней Камы, частично расположена в пределах Красногорской возвышенности. Район характеризуется среднеподзолистыми почвами и высокой лесистостью. Лесные массивы занимают две трети территории района. Среди деревьев преобладают хвойные породы: ель, сосна, пихта; встречаются также участки лиственных лесов.

Исследования проводились в выделах с поврежденным древостоем с наличием процессов усыхания ели. В пределах каждого выбранного лесничества закладывались по две прямоугольные пробные площади по стандартной методике размером 100 м 2. Древесная растительность на пробной площади характеризовалась методами глазомерно-измерительной таксации. Данные о характеристике пробных площадей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика пробных площадей в ельниках-кисличниках Яганского и Якшур-Бодьинского лесничеств Удмуртии

№ пробной площади	Состав насаждения	Возраст, лет	Высота, м	Бонитет	Полнота	Число деревьев на пробной площади, шт./%
					абсолютная	относительная	живых	погибших
Яганское лесничество
1	10Е+П	60	18	2	16,6	0,4	156/62	96/38
2	10Е	65	22	1	5,9	0,1	105/68	49/32
Якшур-Бодьинское лесничество
1	7Е 1П 1Б 1Ос	77	18	2	13,4	0,4	255/82	57/18
2	9Е 1Ос+П	74	23	2	26,0	0,6	370/84	71/16

С каждой пробной площади методом малых проб были изъяты образцы подстилки общим объемом 1м 2. Отбираемые индивидуальные образцы содержали в себе все три (А 0',А 0",А 0'") слоя лесной подстилки.

Определялась масса каждого образца, после чего из образцов отбирались пробы для определения влажности и содержания воздушно-сухого вещества термостатно-весовым методом в четырехкратной повторности.

Для исследования компонентного состава образцов лесных подстилок применялся метод ситового анализа с последующим взвешиванием и вычислением процентного содержания каждого компонента от общей массы в пересчете на абсолютно сухое вещество.

Статистический анализ результатов выполнен с использованием Microsoft Exсel, программы "Statistica 5,5", методом описательной статистики.

Результаты исследования

Результаты изучения массы и компонентного состава подстилки показали, что в Якшур-Бодьинском лесничестве масса лесной подстилки больше, чем в расположенном южнее Яганском лесничестве. Данные о массе отобранных образцов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Масса образцов лесных подстилок в ельниках-кисличниках Яганского и Якшур-Бодьинского лесничеств Удмуртии (в сыром состоянии, г)

Лесничество	№ пробной площади	Масса, г
Яганское	ПП 1	1222,237
	ПП 2	765,624
Якшур-Бодьинское	ПП 1	1756,038
	ПП 2	716,818

Такое расхождение в массах, как мы полагаем, зависит от состава и полноты насаждений. Насаждения Якшур-Бодьинского лесничества представлены смешанными древостоями с наличием лиственных пород (7Е 1П 1Б 1Ос и 9Е 1Ос+П) и с высокими полнотами (0,4 и 0,6) для ПП 1 и ПП 2, соответственно. Древостои Яганского лесничества представлены чистыми насаждениями ели (10Е и 10Е+П) полнотами 0,4 и 0,1 для ПП 1 и ПП 2, соответственно.

Масса и морфологическая структура лесных подстилок зависит от ее влажности, что, в свою очередь, связано с лесорастительными условиями места произрастания насаждений. Анализ результатов определения влажности и содержания сухого вещества в лесной подстилке показал, что в более северном районе влажность образцов выше, при этом содержание абсолютно сухого вещества ниже, чем в более южном районе проведения исследований. (табл. 3).

Таблица 3. Показатели влажности и содержание сухого вещества в лесной подстилке в ельниках-кисличниках Яганского и Якшур-Бодьинского лесничеств Удмуртии

Лесничество	№ пробной площади	Влажность, %	Содержание сухого вещества, %
Яганское лесничество	ПП 1	14,36	85,64
	ПП 2	8,60	91,40
Якшур-Бодьинское лесничество	ПП 1	31,88	68,12
	ПП 2	38,24	61,76

Такая закономерность обусловлена тем, что в Якшур-Бодьинском лесничестве показатель среднегодового количества осадков больше (532 мм), чем в Яганском (511 мм). Немаловажную роль играет и полнота насаждений: чем выше этот показатель в насаждении, тем выше влажность лесной подстилки.

При исследовании морфологического состава образцов нами были выявлены все три слоя лесной подстилки: А 0', А 0" и А 0'". Данные о процентном соотношении (массовой доле) каждого слоя лесной подстилки на пробных площадях в насаждениях разных лесничеств представлены на рис. 1 и 2.

По результатам морфологического (компонентного) анализа можно сделать вывод, что большую часть лесных подстилок составляют полностью разложившиеся остатки или труха от 44 до 77 %. В образцах лесной подстилки в обоих лесничествах отмечается преобладание верхнего неразложившегося слоя над полуразложившимся средним слоем.

Статистический анализ влажности и компонентного состава образцов показал, что в Яганском лесничестве ПП 1 характеризуется большей влажностью подстилки по сравнению с ПП 2 и достоверно более высоким показателем массы фракции А 0'" в общем фракционном составе лесной подстилки.

Рис.1. Содержание компонентов лесной подстилки в еловых насаждениях Яганского лесничества Удмуртской Республики
Рис. 2. Содержание компонентов лесной подстилки в еловых насаждениях Якшур-Бодьинского лесничества Удмуртской Республики, %

В Якшур-Бодьинском лесничестве лесная подстилка на обеих пробных площадях имела более высокую влажность, чем в Яганском лесничестве. Более высокие показатели влажности лесной подстилки были на ПП 2. Пробная площадь №1, имеющая более низкую влажность подстилки, отличалась достоверно более высоким показателем массы фракции А 0'". Данные представлены в таблице 4.

Таблица 4. Влажность и компонентный состав лесной подстилки в еловых насаждениях Яганского и Якшур-Бодьинского лесничеств Удмуртии

Район	№ пробной площади	Влажность, %	Компонентный состав абсолютно сухого вещества, г
			А 0'	А 0"	А 0'"
Яганское лесничество	ПП 1	14,4±2,4 8,5…20,3*	157,7±54,7 70,8…244,8	116,2±67,0 9,5…222,9	772,8±147,9 405,3..1140,2
	ПП 2	8,6±0,9 6,5…10,7	210,4±81,3 81,0…339,7	184,9±67,3 77,9…291,9	340,8±124,4 31,7…649,9
Якшур-Бодьинское лесничество	ПП 1	31,9±7,9 12,3…51,5	174,7±39,4 111,9…237,5	75,5±10,4 58,9…91,9	838,4±60,9 686,9…989,9
	ПП 2	38,2±2,9 31,0…45,5	126,5±18,2 97,5…155,5	141,5±25,1 101,7…181,4	195,4±44,4 85,1…305,7

* - указано среднее значение ± стандартное отклонение, доверительный интервал для среднего значения (р ? 0,05).

Заключение

Таким образом, можно заключить, что в районах исследования лесная подстилка включает три морфологических слоя. Большую часть лесных подстилок составляют полностью разложившиеся остатки или труха от 44 до 77 %, отмечено преобладание верхнего неразложившегося слоя над полуразложившимся средним слоем. В Яганском лесничестве, которое характеризуется чистыми насаждениями ели с полнотами 0,4 и 0,1 на пробных площадях, где подстилка характеризуется большей влажностью, отмечено преобладание горизонта А 0'". Аналогичные особенности отмечены и для пробной площади с большей влажностью в Якшур-Больинском лесничестве, характеризующемся смешанными древостоями с высокими полнотами.

Список использованных источников

1. Методические рекомендации по определению запасов лесной подстилки и её зольности при лесоводственных исследованиях. - М.: ВНИИЛХ. - 1979. - 38 с.

2. Карпачевский Л.О. Лес и лесные почвы. - М.: Лесная промышленность. - 1981. - 264 с.

3. Степанов Н.Н. Химические свойства лесной подстилки // Тр. Центр. лесн. опыт. станции. - М.: Сельхозгиз. - 1929, вып. 2. - 92 с.

4. Чертов О.Г. Экология лесных земель. - Л.: Наука. - 1981. - 191 с.

5. Сапожников А.П. Лесная подстилка: номенклатура, классификация, индексация // Почвоведение. - 1984, № 5. - С. 96-105.

6. Сапожников А.П. Об использовании признаков лесной подстилки в оценке гумусного состояния почв // Почвоведение. - 1987, № 9. - С. 26-31.

7. Богатырев Л.Г. О классификации лесных подстилок // Почвоведение. - 1990, №3. - С. 118-127.

8. Аврова А.Ф. Изменение свойств лесной подстилки в болотных березняках различных типов // Биосферные функции почвенного покрова. Материалы. Всероссийской науч. конф. - Пущино. - 2010. - С. 4-6.

9. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Аврова А.Ф. Строение и пространственно-временная изменчивость накопления подстилки в болотных березняках западной Сибири // Вестник Томского гос. ун-та. - 2009, №2 (6). - С. 84-94.

10. Базилевич Н.И., Титлянова А.А., Смирнов В.В., Родин Л.Е., Нечаева Н.Т., Левин Ф.И. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. - М.: Мысль. - 1978. - 178 с.

11. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. - М.: Наука. - 1986. - 296 с.

12. Богатырев Л.Г., Свентицкий И.А., Шарафутдинов Р.Н., Степанов А.А. Лесные подстилки и диагностика современной направленности гумусобразования в различных географических зонах // Почвоведение. - 1998, № 7. - С. 864-876.

13. Соломатова Е.А. Лесные подстилки и почвы ельников черничных свежих заповедника "Кивач" // Труды Карельского научного центра РАН. - 2006, вып. 10. - С. 116-130.

14. Covington W. Changes in forest floor organic matter and nutrient content following clear cutting in northern hardwoods // Ecology. - 1981, vol. 62, № 1. - P. 41-48.

15. Морозова Р.М., Федорец Н.Г. Современные процессы почвообразования в хвойных лесах Карелии. - Петрозаводск. - 1992. - 284 с.

16. Чжан С.А., Рунова ЕМ., Пузанова О.А., Чжан Л.А. Мощность лесной подстилки сосновых насаждений в условиях длительного техногенного пресса // Системы. Методы. Технологии. - 2011. - С. 157-162.

17. Бурова Н.В. Трансформация лесной подстилки в ельниках под воздействием антропогенных нагрузок // Вестник КрасГАУ. - 2011, № 1. - С. 85-88.

18. Трифонова Т.А., Быкова Е.П., Матекина Н.П., Буйволова А.Ю. Оценка особенностей функционирования компонентов природных экосистем природно-исторического парка "Кузьминки-Люблино" // Роль почв в биосфере: Тр. Ин-та экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова / Под ред. Г.В. Добровольского и Г.К. Куста. - М.: МАКС Пресс. - 2012, вып.12. - С. 61-70.

19. Куст Г.С., Шишкин М.М. Особенности миграции водорастворимого органического углерода в почвах и ландшафтах Кенозерского национального парка // Роль почв в биосфере: Тр. ин-та экологического почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова / Под ред. Г.В. Добровольского и Г.К. Куста. - М.: МАКС Пресс. - 2012, вып. 12. - С. 38-46.

Размещено на Allbest.ru

...