ИЗУЧЕНИЕ ПОДРОСТА В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА
ИЗУЧЕНИЕ ПОДРОСТА В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ КАЗАХСКОГО МЕЛКОСОПОЧНИКА
Аннотация
Сосновые леса Казахского мелкосопочника испытывают сильную рекреационную нагрузку, в них практически нет естественного возобновления, что влияет на постепенную деградацию и гибель сосновых боров. Для их восстановления необходимо достаточное количество естественного возобновления, но по данным лесоустройства, обеспеченность подростом в сосновых насаждениях ГНПП «Бурабай» составляет 0,9%, в березовых лесах — 1,6%. Объектами исследований являлись всходы, однолетние сеянцы и подрост сосны обыкновенной в Бармашинском лесничестве ГНПП «Бурабай». Основным методом сбора экспериментальных данных являлось полевое обследование насаждений на временных пробных площадях. Цель исследований заключалась в изучении естественного возобновления сосны обыкновенной в лесах различных типов леса и полноты. Выявлено, что в различных типах леса происходит естественное возобновление разной интенсивности и наибольшее среднее количество молодых деревьев наблюдалось во влажном типе леса, а наибольшее число всходов — в очень сухих условиях произрастания. Корреляционная связь между полнотой насаждения и высотой подроста показывает, что при увеличении полноты леса уменьшается высота подроста. Возможные причины отрицательной связи между полнотой насаждения и приростом подроста заключаются в конкуренции за ресурсы в высокополнотных лесах. Вычисленный t-критерий подтвердил, что количество подроста зависит от полноты леса, что еще раз подчеркивает необходимость снижения полноты для получения жизнеспособного возобновления. Сильная корреляция подчеркивает, что на возникновение и выживание подроста большое влияние оказывает средняя температура воздуха в течение вегетационного периода.
1. Введение
Государственный национальный природный парк «Бурабай» является популярным местом отдыха, что приводит к значительным рекреационным нагрузкам на его экосистему, особенно на сосновые боры, которые занимают 68% территории и расположены в основных местах отдыха населения
.В рекреационных лесах Боровского массива до 10–15% насаждений находятся в стадии деградации, 36% испытывают критические перегрузки. В наиболее часто посещаемых сосновых лесах вытаптываются всходы, самосев и подрост, уплотняется грунт, оголяются корни взрослых деревьев. Как следствие, практически нет естественного возобновления и по достижении возраста спелости и распада насаждения его не заменит благонадежный подрост. Все это в большой мере влияет на постепенную деградацию и гибель сосновых боров. Для их восстановления необходимо достаточное количество естественного возобновления, но по данным лесоустройства, обеспеченность подростом в сосновых насаждениях ГНПП составляет 0,9%, в березовых лесах — 1,6%. Состояние осиновых лесов еще более критичное — естественное возобновление практически отсутствует.
Общеизвестно, что при естественном лесовозобновлении молодое поколение леса, растущее под пологом, защищено от экстремальных климатических факторов и находится в более благоприятном микроклимате
по сравнению с последующими лесными культурами. На возникновение подроста негативно влияют пожары , вредители и болезни и отсутствие рубок леса различной интенсивности, которые запрещены на особо охраняемых территориях Казахстана . Отсутствие рубок приводит к постепенному старению насаждений, в сосновых лесах ГНПП около 30% занимают приспевающие, спелые и перестойные насаждения, всего 5% площади занимают молодняки. В березовых лесах более 50% площади занимают леса старших возрастов, молодняков — около 10%. Многими авторами подтверждается необходимость проведения рубок для естественного возобновления и омоложения лесов , , , . После проведения рубок леса происходит снижение полноты насаждения, что является эффективным способом ускорить процесс восстановления , , а также увеличивается освещенность, что является жизненной необходимостью молодому поколению леса, особенно для светолюбивых пород , , , .Сосновые и березовые леса являются ключевыми экосистемами ГНПП «Бурабай» и играют важную роль в поддержании биоразнообразия региона. Чтобы не допустить распада уникальных сосновых боров, необходимо разработать мероприятия по содействию естественному возобновлению. Для этого нужно изучить современное состояние соснового подроста и его жизнеспособность. Поэтому цель исследований вытекает из актуальности исследований и заключается в изучении естественного возобновления сосны обыкновенной в лесах различных типов леса и полноты.
2. Методы и объекты исследования
Характерной особенностью природных условий ГНПП «Бурабай» является засушливость и резкая континентальность климата с суровыми продолжительными и малоснежными зимами, с ветрами и резкими сменами температур не только по временам года, но и в пределах суток. Лесорастительный район является влагодефицитным. Анализ многолетних метеорологических данных показывает, что для произрастания древесной растительности климат является очень жестким и все же он пригоден для произрастания таких лесообразующих пород как сосна, береза, осина. На местный климат оказывает влияние облесённость территории, наличие озёр, рельеф местности и т.д., что несколько смягчает летнюю жару и сухость воздуха. Лесные массивы способствуют более раннему установлению снежного покрова и более позднему его сходу, что в некоторой степени смягчает континентальность климата.
Объектами исследований являлись всходы, однолетние сеянцы и подрост сосны обыкновенной в Бармашинском лесничестве ГНПП «Бурабай». В статье представлены результаты исследований, проведенные в 2024 году. Основным методом сбора экспериментальных данных являлось полевое обследование насаждений на временных пробных площадях, которые закладывались в виде квадрата со сторонами 20 м, на которых проводился сплошной перечет всходов, самосева и подроста с разделением их по ступеням высоты. В каждом типе леса закладывалось по 10 пробных площадей. Учитывался, в основном, подрост сосны обыкновенной, т.к. она является главной лесообразующей породой ГНПП «Бурабай». Пробы закладывались в типичных древостоях возрастом от 80 до 130 лет в различных типах леса: очень сухие сосняки (С1), сухие сосняки (С2), свежие сосняки (С3), влажные сосняки (С4) .
В основу исследований положены общепринятые методические указания и руководства по изучению естественного возобновления леса , . Подрост разделялся на 6 высотных групп: до 10 см; 11–25 см; 25–50 см; 50–100 см; 101–150 см; 151 и более см. Отдельно учитывалось число всходов и однолетних сеянцев как наиболее уязвимых для неблагоприятных факторов среды и склонных к массовым выпадам. По качественным признакам подрост определялся с разделением его на две категории: здоровый и угнетенный. Здоровый подрост имел густое охвоение, островершинную или конусообразную симметричную крону протяженностью не менее 1/3 ствола с приростом по высоте за последние 3–5 лет, прямой неповрежденный стволик. Угнетенный подрост имел признаки неудовлетворительного качества. Учитывались механические повреждения и признаки заболеваний или повреждения вредителями.
3. Основные результаты и обсуждение
В таблице 1 приведено среднее количество подроста в пересчете на 1 га, под лимитами подразумевается его минимальное и максимальное значение на пробных площадях.
Таблица 1 - Количественные показатели подроста сосны обыкновенной
Тип леса | Среднее число подроста на п.п., шт/га | Лимиты количества подроста на п.п., шт/га | Количество здоровых деревьев, % | Среднее число всходов и однолеток, шт/п.п. |
С1 | 1962,2±0,4 | 600-3100 | 3,6 | 564,3±0.3 |
С2 | 1466,6±0,4 | 600-3000 | 12,0 | 288,2±0.5 |
С3 | 1845,4±0,6 | 600-3600 | 22,7 | 179,4±0.2 |
С4 | 2366,3±0,4 | 1200-3900 | 31,9 | 106,1±0,2 |
Очень сухой тип леса С1 характеризуется большим количеством всходов, но низкой долей здорового подроста — 3,6%. Возможно, в этом типе леса наблюдаются проблемы с почвенными условиями или повышенная конкуренция со стороны взрослых растений. Сухой тип леса С2 имеет средние показатели по количеству подроста и доле здоровых деревьев. Тип С3 характеризуется большим количеством подроста и удовлетворительной долей здоровых деревьев. Влажный тип леса С4 имеет наибольшую долю здоровых деревьев (31,9%), что свидетельствует о благоприятных условиях для роста подроста сосны в этом типе леса.
Число всходов и однолеток во всех типах лесах незначительно, кроме очень сухих условий произрастания. Но судя по многолетним наблюдениям сотрудников ГНПП «Бурабай», на следующий год после учета всходов число однолетних сеянцев значительно уменьшается и составляет 1–2 штуки на пробном участке. Можно предположить, что в сухом типе леса было много всходов из-за рекреационной составляющей, т.к. в лесу грибники активно собирали грузди, тем самым минерализуя почву.
Представленный график (рисунок 1) демонстрирует распределение подроста сосны обыкновенной по различным высотным классам в четырех типах леса. Основное количество подроста встречается в категории градации высоты — от 10 до 50 см, причем на ступень 21–50 см приходится 37% от общего числа подроста. Более высокого подроста встречается очень мало — в ступени 51-100 см — 11%, в ступени 101–150 см — 3%. Наблюдаются существенные различия в распределении подроста по высоте между различными типами лесов. Это свидетельствует о том, что условия произрастания в них существенно различаются, что, в свою очередь, оказывает влияние на рост и развитие молодых сосен. Выявлено доминирование определенных высотных классов: в типе леса C1 наблюдается наибольшее количество низкорослого подроста (до 10 см), а в типе леса C4 — высокорослого подроста (более 101 см). Распределение подроста по высотным классам носит неравномерный характер. В некоторых типах лесов наблюдается резкое преобладание определенных высотных классов, в других — более равномерное распределение. Следовательно, различия в почвенных условиях, освещенности, влажности и других экологических факторах могут оказывать существенное влияние на рост и развитие подроста.
Рисунок 1 - Распределение подроста сосны обыкновенной по классам высот в различных типах леса
В таблице 2 приведено число молодого поколения сосны обыкновенной в лесах различной полноты. Наибольшее количество подроста наблюдалось в сильно изреженных сосняках с полнотой 0,3, наименьшее — в загущенных лесах.
Таблица 2 - Число подроста сосны обыкновенной в разнополнотных лесах
Полнота | Всходы, шт/га | Число подроста, шт/га | ||
здоровые | угнетенные | всего | ||
0,9 | 216 | 68 | 754 | 822 |
0,7 | 137 | 123 | 1017 | 1140 |
0,6 | 179 | 117 | 1349 | 1466 |
0,5 | 106 | 178 | 1667 | 1845 |
0,3 | 499 | 162 | 2204 | 2366 |
Выполнен корреляционный анализ зависимости высоты и прироста подроста от полноты древостоя (таблица 3).
Таблица 3 - Корреляционная матрица взаимосвязи между полнотой леса и количественными признаками подроста
Показатели | Признаки | ||
полнота | высота | прирост | |
полнота | 1,00 | -0,44 | -0,22 |
высота | -0,44 | 1,00 | 0,62 |
прирост | -0,22 | 0,62 | 1,00 |
Значительным коэффициентом корреляции (0,62) отличается связь высоты и прироста, причем теснота связи — положительная. Корреляционная связь между полнотой насаждения и высотой подроста показывает, что при увеличении полноты уменьшается высота подроста. Коэффициент корреляции между полнотой и приростом равен -0,22, это означает, что с увеличением полноты леса его прирост, как правило, уменьшается. Вычисленный t-критерий показал, что количество подроста зависит от полноты леса Fвыч = 2,39 < Fфак = 2,69, а р<0,005.
Корреляционный анализ взаимосвязи числа подроста с погодными условиями (средняя температура вегетационного периода, среднее количество осадков и максимальное количество осадков) показал следующее (таблица 4).
Таблица 4 - Коэффициент корреляции зависимости числа подроста от погодных условий
Тип леса | Погодные условия за вегетационный период по годам | ||
температура, град | среднее количество осадков, мм | максимальное количество осадков, мм | |
С1 | -0,46 | -0,07 | -0,13 |
С2 | -0,33 | -0,33 | -0,34 |
С3 | -0,67 | 0,33 | 0,29 |
С4 | -0,72 | 0,26 | 0,21 |
В более влажных условиях местопроизрастания коэффициент корреляции увеличивается, что говорит о большей зависимости числа подроста от средней температуры воздуха за вегетационный период (апрель — сентябрь). Теснота связи числа молодых деревьев и среднего количества осадков — слабая и умеренная, причем в очень сухих и сухих условиях произрастания она обратная. Аналогичные значения коэффициента корреляции между максимальным количеством осадков и числом подроста. Следовательно, на возникновение и выживание подроста большое влияние оказывает средняя температура воздуха в течение вегетационного периода.
4. Заключение
Выявлено, что в различных типах леса происходит естественное возобновление разной интенсивности и наибольшее среднее количество молодых деревьев наблюдалось во влажном типе леса, а наибольшее число всходов — в очень сухих условиях произрастания.
Определено, что чем ниже полнота насаждения, тем более благоприятные условия создаются для естественного возобновления леса, больше света и ресурсов доступно для молодых деревьев. В загущенных насаждениях (с полнотой 0,7 и выше) молодые деревья подвержены сильной конкуренции со стороны взрослых деревьев.
Корреляционная связь между полнотой насаждения и высотой подроста показывает, что при увеличении полноты леса уменьшается высота подроста. Возможные причины отрицательной связи между полнотой насаждения и приростом подроста заключаются в конкуренции за ресурсы в высокополнотных лесах. Вычисленный t-критерий подтвердил, что количество подроста зависит от полноты леса, что еще раз подчеркивает необходимость снижения полноты для получения жизнеспособного возобновления. Сильная корреляция подчеркивает, что на возникновение и выживание подроста большое влияние оказывает средняя температура воздуха в течение вегетационного периода.