Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности естественного возобновления древесных и кустарниковых пород под влиянием стока удобрений с пашни (на примере Московской области)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Особенности естественного возобновления древесных и кустарниковых пород под влиянием стока удобрений с пашни (на примере Московской области)"

.ii.il

Государственный агропромышленный комитат СССР

Всесоюзный научно-исследовательсклй институт охра™ природы и заповедного дала

На пргшэх рукописи

УДК 634.0.231:502,75:632.156: :634.018(470.311)(043.3)

РШАНЬКО Владимир Степанович

ОСОБЕННОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ДРЕВЕСНЫХ И КУСТАРНИКОВЫХ ПОРОД ПОД ВЛИЯНИЕМ СТОКА УДОБРЕНИЙ С ПАШНИ (на примере Московской области)

(Специальность 03.00.16 - экология)

Автореферат диссертации ка соискание ученой степени кандидата биологических наЗ>к

Москва - 1987

Диссертационная работа выполнена ео Всесоюзном научно-исследовательском института охрани природы и заповедного дала Госагропрома СССР.

НауяныД руководитель: доктор биологических наук,

профессор Н.Г»Васильев

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор В.Б,Кунаев доктор биологических наук, профессор А.В.Смирное

Ведущее учреждение; Всесоюзный государственный проактро-изыскательский институт "Сорзгипролесхоз".

Защита состоится "./г?."1Э8"Л г. в ,?Х час. на заседании специализированного соната К 120.63,01 во Всесоюзном научно-исследовательском института охраны природа и заповедного дала Госагропрома СССР по адресу:

113628, Москва, Ы-628. п/о ВШ1АР, Знамежяюе-Садки,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека Всесоюзного научно-иссладорательского института охраны природы и заровадйого дала Госагропрома СССР,

Автореферат разослан "//К." Л. 1987 г.

Ученый секретарь

специализированного совета,

каядвдат биологических наук

Васильева В.Д,

ОЕШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность те.'/и. Современное сальскоо хозяйство ока-зигпбТ; значительное ноздйГютяио i'.n скружатауга среду. В числе факторов, ЕИзиютаг нобл^гоприлт.'шя последствия в природной среди, е ппоч':дис'1 дремя усиливается роль мшюралышх и органических удобрений, применявмих в земледелии во вое возраставших дозах. Это связано с там, что вследствие поверх-костного к лнутрипочЕОнного стока с удобряемых сельхозугодий выносится значительное количество элементов питания, загрязняя грунтовые вода, наземные и водные экосистемы.

В этих условиях исследования по определанию реакции сообществ, в том числе лесов, на дополнительныа поступления элементов питания приобретают важное значение. Актуальность исследований по данному вопросу возрастает в свете решений ХХУП съезда КПСС по интенсификации сельского хозяйства и охране окружаидзй среды и в связи с недостаточной изученностью его в настоящее время. Особенно ваяны исследования, позволяющие определить изменения в сообществах на стадиях, предшеству-пцих критическим (пороговым) накоплёниям биогенов в экосистемах .

Результаты подобных работ необходимы для прогнозирования динамики природных комплексов и разработки мер по снижению нежелательных последствий, связанных о использованием удобрений»

Цель и задачи исследования. Цель наших исследований состояла в изучении основных тенденция изменения состояния естественного возобновления древесных и кустарниковых пород в еловых и березовых насаждениях под влиянием стока удобрений о пашни.

При проведении исследований ставились следующие конкретные задачи: провести анализ количественных и качественных по-

1{азаталпй естественного возобновления, оцонить уро^еяь лита-шш ели в оловых насаедспиях; охарактеризовать ряд экологических факторов, определявших состояние возобновления на участках иосладуамих вариантов, в их числи: подержанно элементов питания в талих водах с опытных и контрольных сельхозугодий, фито-масоа травяного покрова, сода ржание некоторых элементов питания в почвах вартнтов Сна глубина 0-10 см); освещенность на уровне верхушечное почки подроста ели высотой более I и; определить масштабы воздействия склонового стока на экотош сопредельных с пашней участков лесной растительности (на примера двух хозяйств области).

Научная новизна работы. Впервые установлены особенности влияния выноса удобрений с пашни на численность, видовой состав, возрастную структуру подроста и подлеска в еловых и производных от них березовых насаждениях. Показано воздействие стока биогонов на агрохимические характернотики лесных почв, улучшение условий минерального питания подроста ели, интенсивность разложения лесной подстилки, прирост по высоте подлеска и качество подроста ели высотой до 10 см и около I метра. Определены основные экологические факторы, обусловливающие численность и жизненное состояние древесных и кустарнико-' вых растений в зона'выноса биогенов. Полученные данные позволили выяснить масштабы, степень и характер современного воздействия химизации сельскохозяйственного производства на лесные .биогеоценозы и установить в зоне выноса удобрений существенную зависимость состояния естественного возобновления от взаимодействия биотических факторов, и главным образом - факторов, обусловленных живым напочвенным покровом.

Практическое значение работа. Получение е ходе исследований результаты послужат научной основой для разработки лесохозяйствешшх и природоохранных мероприятий с уютом целевого назначения лесных насаждений: .чащитно-толы/лтируицого по берегам водоемов или защитно-эксплуатационного - на других категориях земель. Воздействие выноса биогонов необходимо учитывать при организации охраны редких и исчезающих вмдоа растений, а ••лэку.о эталонных и редких сообществ.

Результаты исследований дают также возможность прогнозировать изменение экотонов ласта насаждений, подвергающихся воздействию выноса биогонов,с учетов их роли как буфер,'Ш зон, трансферлиругощих сток.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на зональной научной конференции "Системно-экологический подход к современным проблемам сельского хозяйства и науки" (Горький, 1980); на конференции "Проблемы охраны природа в Нечерноземной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства" (Брянск,1983); на заседании Отдела охраны и рационального использования растительного пира ВНИИПрирода (Москва, 1Э84) и на совместном заседания лабораторий ВНИИПрирода (Москва, 1986).

Публикации результатов исследования. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 175 страницах и состоит из введения, 4-х глав, выводов, прилежания и списка литературы. Диссертация иллюстрирована 10 рисунками и 45 таблицами. Список цитируемой литература содержит 247 наименований, из которых 29 работ зарубежных авторов„

СОДКШШИЗ РАБОТУ

Вввдениа. СТор,аудирована актуальность проблемы.

Глаза I. Обзоп литорату 111. Б литературном обзоре анализируются данные по реашцш отдельных компонентов лесных биогеоценозов на удобрения (кноскша непосредственно е лесные объекты) и на элементы питания, поступающие со склоно!ым стоком с пашш. Приводятся сведения о размерах выноса биогенов с пашни, роли ласа в поглощении и очищении вод поверхностного стока. Освещаются основные аспекты сформирования козобнов-ления главных пород в естественных (фоновых) условиях.

По результатам анализа литературного материала установлен характер воздействия удобронкй на отдельные компоненты лесных биогеоценозов, проведано сопоставление воздействия вносимых в лесные объекты удобрений и выноса элементов питания с пашни. Данные обзора использованы при разработке методики исследований и подборе объектов изучения.

Глава П. Объекты, материалы и методика исследовании.

Исследования выполнены на территории Рузского ц Одинцовского районов Московской области,- Объектами исследования явились высоковозрастные, высокопродуктивные, среднепэлнотние ельники-кисличники и производные от них березовые насаждения.

При проведении исследований учитывались особенности объектов, связанные с видами используемых на полях удобрений, выращиваемыми сельскохозяйственными культурами, освещенностью под пологом древостоав, численностью возобновления древесных пород и подлеска и с доминирующими в покрове видами. В тексте •работы^ изучаемые объекты (березовые насаждения) на территории Рузского района,обозначены для удобства кратко "березняки Руз-

ского района", Одинцовского - "березняки Одинцовского района".

Экотоиы, испытывание воздействие интенсивного стока, березняков Одинпоеского района, в отличие от экотоноп березняков Рузского, характеризуются изрокенннм древостоем, меньшей сомкнутостью крон, родым возобновлением пород.

При выбора объектов .чссладования предпочтение отдавалось значительным площадям пашни, обеспечивающим наибольшие объемы вод поверхностного стока (Безменные методические указания, 1981). В качестве объектов использованы насаждения с благоприятным водно-воздушным рож и« ом, сходные по типу рельефа, почвам и близкие по основным таксационным показателям.

Пробные площади (опытные и контрольные) закладывались на границе с пашней (участки № I), в 30 м (8 2) и до 100 м (№ 3) (фоновые) - от первых. Исследования выполнены в насаждениях, испытывающих'воздействие "слабого" стока (при уклоне пашни до 2° и длине склона - до 200 м) и'интансивного'Чуклон выше 2°, длина склона более 200 м).

В качестве контрольных использованы наоаадзния, не подверженные влиянию выноса удобрений; расположенные выше, или по , склону нижб нвудобряймых, сельхозугодий.

Опытные и контрольные пробные площади закладывались в 3-кратпой повторностл (Суворов,1973), В отобранных насаждениях заложено в общей сложности 51 пробная площадь: 12 контрольных и 39 опытных. «

Учет численности; естественного возобновления пород выполнен на узких лэнтах (Атрохин,197б), заложенных по краям и в середине каждой пробной площади. Подсчитавелось количество побегов подроста лиственных пород и подлеска (Воронов,1973). Учет естественного возобновления проводился но оледуадвм группам вы-

- Я - •

сот: до 10 см, 11-25, 26-50, 51-100, 101-200, 201-300 и более 300 см (Гришина,Са»ло[1ппва,1971) „ Опенка жизненного состояния выполнена в соответствии с рекомендациями Ю.Л.Злобина (1970), Е.И.Успенского и др.(1974).А.В.Огорольцева (1275), Н.Г.Иванова (1978). Обморсно в общей сложности 3500 особой ели.Собраняый матерчял обработан с приманенном статистических методов.

Для химического анализа почв березовых насаждений использованы смешанные образцы,составленные из 10 единичных на кадцои пробной площади (Победов и др.,1981). Всего отобрано 37 образцов с глубины 0-10 см.

Отбор образцов хвои и годичных побегов произведен с 10 опытных и контрольных площадей. Смешанные образцы на какдой пробной площади составлены из 10 единичных.

Фитомасса травяного покрова изучалась методом укоса на площадках 50x50 см, заложенных по 20 шт в пределах какдой из 27 пробных площадей.

Освещенность определена люксметром на 15 пробных площадях. На какдой из них произведено по 20 ее замеров.

В 1984 г. с 5, в 1985 г, с 7 площадей сельхозугодий-отобраны образцы талых вод, стекающих с опытных и контрольных участков.

В ходе маршрутного обследования определена протяженность экотонов лесов, подверженных воздействию склонового стока биогенов с сельхозугодий хозяйств Рузского и Одинцовского районов области. '

Глава Ш. Динамика агрохимических показателей лесных почв, фитомассы живого напочвенного покрова и уровня питания подроста ели под влиянием выноса элементов питания с пашни

Сток биогенных веществ с пашни в первую очередь отражается на свойствах почвы. -Установлено (Головкин и др.,1978,1980; По-

пова,1980) улучшение агрохимических характеристик дерново-подзолистых почв в исследуемых еловых насаждениях. Почвы (в слое 0-10 см) опушечной зоны по сравнению с участник лесов, удаленных от поля на IDO м опытного варианта и опушечных -контрольного, содаркат больше общего азота, подвижных форм фосфора, калия, кальция, натрия и магния. Они отличаются также пониженной кислотностью и повышенной степенью насыщенности основаниями.

Улучшение агрохимических показателей лесных почв под воздействием выноса биогенов с пашни вызывает изменение структуры и функциональных особенностей растительных сообществ. Особенно явные изменения наблюдаются в разнообразии видового состава и продуктивности травяно-кустарничкового яруса. Значительное развитие на этих участках достигают факультативные■и облигат-ныв нитратофшш, Так, встречаемость крапивы двудомной возрастает до 70$ покрова. В 3-4 раза увеличивается на опытных участках, в сравнении с контрольными, фитомасса травянистых растений (Головкин и др.,1978,1980),

По результатам химического анализа почв (отбор проб почвы проведен в конце июня) в березовых насаждениях установлено, что на опушечных участках варианта с интенсивным стоком березняков Одинцовского района, несмотря 'на максимальное поступление биогзнов с пашни, содержание элементов питания (например, 1?2°5' ^0) в почве ниже, чем на участках под пологом леса (В 2 и № 3), По мара удаления рт поля (участки ¡i 2) содержание элементов питания в почве увеличивается, достигая наибольшей величины на фоновых (Л 3) участках. В отмеченных березняках прослеживается обратная зависимость между продуктивностью травянистой растительности на участках леса и содержанием (по со-

Рис .-¿.Изменение содержания элементов питали* в почве лесных участков в зависимости от продуктивности травяного покрова/в березняках Одинцовского ранона/.

поле участки участки участки

N1 мг Л/3

4вэ-

0

1

па-

/ Я 3 * 5

а

1 2 3ч 5 <71

1 2. 3 V £ Ь 7 &

ТТитпТ

Содерлание/в %% от контроля/: 1-гумуса,2-Р20^, З-К^О, ^-Са,5-М$;6-фитомасса травяного покрова,7-численность подроста и под леска,8-численность ели.

Примечание:образцы почвы с пашни отбирались в нижнеи ее части/на границе с лесом/.

стоянию на июль) в их почвах элементов питания. Максимальная фитомасса покрова отмочена на олушечних участках варианта с интенсивным стоком. По мере удаления в глубину лиса продуктивность травяного пскроза подает, составляя на фоновых (й 3) участках минимальную величину (Рис. I),

В отличие от опытных березняков Одинцовского района в зоне интенсивного стока, в барезнякгх Рузского района максимальное количество элементов питания в почве зафиксировано на опушечных участках, испытывающих наибольшее влияние выноса биогонов. По море продвижения вглубь леса (участок !1 2) содержание элементов питания в почва в целом снижается. Повышенное содержание элементов питания в почвах опушечных участков березняков Рузского района, вероятно, связано со значительным привносом биогенов водами поверхностного стока о полей, удобряемых, помимо-минеральных удобрений, также навозом с рядом расположенной фарш.

В исследуемых березняках максимальная продуктивность травяного покрова отмечена на опушечных участках опытных вариантов, минимальная - на участках контроля (табл.1).

Таблица I

Фитомасса травянистой растительности березовых насаждений (сырой вес,.кг)

Район ис- :Уча~: Вари анты

следования .стки. интенсивный сток :слабый сток : контрольный

Одинцов- I 0.353+0.113 0.320+0.071 0.169+0.020

ский 2 0.215+0.075 0.250+0.014 0.205+0.055

3 0.184+0.026 0.240+0.023 - '

Рузский I 0.285+0.012 - 0.187+0.033

2 0.224+0.031 - -

3 - - -

Примечание фитомасса не определялась.

-1С. - , •

Фитомаоса травяного покрова на опушо чшх участках варианта с интенсивным стоком в березняках Рузского и Одинцовского районов, несмотря на различия в содержании элементов питания в почтах этих участков, практически одинакова (вероятность достоверности различи: составляет 0,45). Однако видовой состав резко отличается: на отмоченных первых участках доминирует кралииа двудомная (проективное покрытие около 70/£), нг вторых - злаки и разнотравье. Злаки же являются осноешми потребителями азота, углерода и зольных веществ, которих накапливают в фитомассе в 100-400 раз больше, чем разнотравье (Второ-ва,1981).

Интенсивному разрастанию 'злаков в опытных березняках Рузского района препятствует, по всей видимости, хорошее возобновление пород (16,4 тыс.шт. против 5,9 тыс.шт./га в зоне выноса в березняках Одинцовского района), а также, вероятно, доминирование крапивы в оптимальных для ее развития условиях. Интенсивное развитие крапивы на опытных участках Рузского района связано такяе с большой теневыносливостью этого растения СЧшр, 1977).

Сток, таким образом, улучшает агрохимические характеристики лесных почв, способствует увеличению продуктивности травяного покрова/ особенно нитратсфильных видов и злаков. Злаки являются основным наиболее опасным конкурентом естественного возобновления пород, в том числа за элементы питания. Интенсивному разрастанию злаков в зоне выноса биогаиои способствует повышенная освещенность на уровне травяного покрова.

Свидетельством значительного поглощения травянистой растительностью элементов питания может стать, в частности, относительно низкое, чем на участках под пологом леса, содержание биоганов на опушечных участках березняков Одинцовского

района, испытывающих максимальное воздействий стока. Абсолют-нсо содержание подшшшх форм элементов питания в почвах исследуемых насаждений по состоянию на июль (врам отбора проб почвы), вероятно, отражт разницу между количеством поступивших в почву со стоком биоганов и их выносом главным образом травянистой растительностью. Процесс возобновления пород л зоне выноса биогенов в березняках Рузского и Одинцовского районов происходи"' во взаимодействии (наряду с древостоем и подлеском) с травянистой растительность?} различного видового состава.

Сток биогенных веществ оказывас 1 влияние на количество х зсной подстилки. В еловых насаждениях, подверженных воздействию выноса, масса подстилки в 3,8 раза (Герасимов,1981), а мощность в 2,4 раза меньше, чем на участка! контроля. Способствуя ускоренному разложению подстилки, сток том спмым/приводит к усилению круговорота элементов минерального питания в лэсных сообществах.

Для характеристики уровня питания растений, помимо данных о морфологических и физико-химических свойствах почвы, используется также результаты метода листового анализа (Косты-лева,1973),

Установлено, что внешне здоровые'особи ели, растущие на участках, подверженных воздействию выноса удобрений с сельскохозяйственных полой, содержат в хвое и побегах азота, фосфора и калия; кальция, магния, меди, цинка больше, чем на фоновых участках. Прослеживается прямая зависимость между содержанием этих элементов в хвое и побегах елей и величиной уклона палши.

В соответствии с предельными значениям концентрация элементов питания по И.Варману (Крот,1976) подрост ели на участках, подверженных воздействия интенсивного стока, находится в

оптимальных условиях роста. Улучшение условий минерального питания способствует повышению теневыносливости ели (Киселева,1977), а следовательно, лучшей сохранности ае на отмеченных учасиссх (в условиях затенения со стороны довольно сомкнутого полога подроста лиственных пород и подлеска).

. Изменения биохимического состава органов растений в еловых насаждениях, подверженных воздействию выноса с пашни,прослеживаются на расстоянии примерно до 50-70 м. Биохимический состав вегетативных органов особей с контрольных участков близок к составу растений, произрастающих на фоновых (/£ 3) участках. На суглинистых почвах на расстоянии более 100 м от паднш с уклоном до 4° изменений' биохимического состава экземпляров подроста ели не обнаружено,

Глава 1У. Изменение количественных и качественных показателей естественного возобновления древесных пород и подлеска в еловых и березовых насаждениях под влиянием выноса элементов питания с пашни

Сопоставление показателей возобновления на участках, подверженных воздействию стока биогенов и контрольных, позволяет проследить основные тенденции изменения возобновления пород •'. под влиянием выноса биогенов с пашни в исследуемых насавде*-

НИЯ2.

Слабый и интенсивный сток способствовали увеличению об-п(ей численности подроста и подлеска в еловых насаждениях (табл.2). По сравнению с опушечными (Jé I) участками контрольного варианта численность подроста на первых (H¡ I) участках варианта со слабым стоком возросла в 4 раза (с 5,4 тыс.шт./га на контроле до 21,4 тыс.шт,/га на опытных участках); варианта о интенсивным стоком - в 2,7 раза (с 5,4 тыс.мт./га до 14,4

тыс.шт./га), подлеска соответственно - в 2,7 и 2,0 раза (о 9,1 до 24,1 тыс.шт./га и 9,1 до 18,2 тыс.шт./га соответственно).

Слабый п интенсивный сток обеспечил максимальную численность подроста лиственных пород на опушечных участках. Со стоком связано увеличение численности ели в еловых насаждениях (16,3 тыс.шт./га - е зоне слабого стока; 8,7 тыс.шт./га на участках опушечных, 9,2 тыс.шт./га - на участках № 2 варианта с интенсивным стоком, против 3,6 тнс.шт./га - на участках контроля) .

Вместе с тем, количество ели, в особенности особей высотой до 10 см, в зоне интенсивного стока ниже, чем на фоновых участках, что свидетельствует об условиях среды, сдерживающих рост численности ели в зоне Еыноса удобрений.

Негативное воздействие интенсивного стока весьма ощутимо проявляется на самых ранних этапах формирования возобновления ели. Так, в зоне интенсивного стока в елоЕкх насаждениях всходов учтено в 3,6 и 2,4 раза меньше, чем на опушечных участках вариантов со слабым стоком и контрольного, соответственно.

В березняках Одинцовского района сток обусловил снижение на опушечных участках, в сравнении с участками контроля и под пологом леса (Я 2), численности подлеска (6,9 тыс.шт./га и 4,7 тнс.шт./га, соответственно на участках вариантов со слабым и интенсивным стоком, против 9,6 тыс.шт./га - на контроле). Интенсивный сток привел к уменьшению до минимума количества еля и подроста лиственных пород.

В березняках Рузского района интенсивный сток положительно повлиял на численность в опушечных участках подроста лиственных пород (7 тыс.шт./га в сравнении с 4,В тыс.шт./га и 4,5 тыс.шт./га - на участках под пологом леса и опушечными контроля, соответственно). В отмеченных березняках сток снизил час-

Таблица 2

Численность (средняя на участок) подроста и подлеска' в исследуемых вариантах

: Уча» •'ст' ки Количество (тыс.шт./га) особей

п 0 всего д р 0 с т : в том : ели а числе :листвен-:ных пород Всего подлеска

Ельники

Контрольный I 5.4 3.6 1.8 9.1

2 5.6 5.6 - 10.6

Слабый сток I 21.4 16.3 5.1 24.1

2 2.7 2.3 0.4 13.8

Интенсивный I 14.4 8.7 5.7 18.2

сток 2 11.6 9.2 2.4 II .0

3 14.6 10.5 4.1 10.5

Березняки Рузского района

Контрольный I 6.2 1.7 4.5 11.2

Интенсивный I 7.5 0.5 7.0 9.4

сток 2 5.2 0.4 • со 9.6

Березняки Одинцовского района

Контрольный I 3.1 0.4 2.7 9.6

2 2.8 0.5 2.3 ■ 8.2

Слабый сток I 2,9 0.5 2.4 6.9

2 2.6 1.2 1.4 10.9

3 4.4 0.7 3.7 11.4

Интенсивный I 1.3 ед. г.з 4.7

сток 2 2.0 1.0 1.0 7.1

3 2.1 1.1 1.0 3.5

Примечание: - отсутствуют

ед.- единичные особи.

ленность ели (0,5 тыо.шт./га на участках опушечных, 0,4 - под дологом леса 05 2), по сравнению с 1,7 тыс.шт./га - на участках контроля!

Численность подроста и подлеска в опытных березняках Рузского района выше, неяели в насаждениях Одинцовского района (16,9 тыс.шт./га на участках № I; 14,8 тыс.шт./га - гё 2, против 6,0 и 9,1 тыс.шт./га, соответственно).

Сток не оказал заметного воздействия на видовой состав подлеска, однако влияет на соотношение численности ввдов. В среднеполиотных еловых и березовых насаждениях сток, в особенности интенсивный, увеличил численность и долевое участив в состава подлеска бузины красной (6,6 тыс.шт./га и 6,0 тыс.шт./ га в вариантах со слабым и интенсивным стоком против 1,4 тыс. шт./га - на контроле в еловых насаждениях; 1,0 тыс.шт,/га против 0,2 тыс.шт./га - на контроле - в березовых). Вероятно, со стоком связано сннжание численности лещины (0,1 тыс.шт./га, в сравнении с 3,7 тыс.шт./га - на фоновых участках в еловых на-сазде ниях).

В опытных березняках Одинцовского района, в сравнении с насаждениями Рузского, зафиксирована меньшая численность почти всех видов подлеска, за исключением ивы серой.

Сток обусловил заметные изменения возрастной (высотной) структур! подлеска. В еловых насаждениях интенсивный сток, в сравнении с контролем, снизил численность особей подлеска группы высот до 10 см и увеличил, в сравнении с контролем и участками под пологом ласа, - более I м (9,5 тыс.шт./га на участка № I, против 2,4 тыс.шт./га - на № 3 (фоновом) и 4,5 тыс.шт./ га - на контрольном). Слабый сток положительно повлиял на численность особей до 10 см и белее I м, в сравнении с участками под пологом леса л контроля.

Сток не оказал, в сравнении с контролем, заметного воздействия на численность подлеска всех групп высот в березняках

— хи -—~

Рузского района. Так, количество крупномерных особей на опушечных участках составило 5,5 тыс.шт./га, на участках № 2 -4,7 тыо.шт./га против 4,3 тис.шт./га - на контроле.

Условия среды в зоне интенсивного стока полностью исключили возможность появления возобновления подла ска (на контроле особей высотой до 25 см - 0,1 тыс.шт./га) и снизили численность крупномерных (высотой более I м): 1,3 тыс.шт./га против 2,5 тыс.шт./га - на участке К 3 (фоновом) и 4,6 тыс.шт./га -на контроле - в березняках Одинцовского района.

Со стоком связано увеличение прироста по высоте доминирующей в подлеска на всех исследуемых участках рябиш обыкновенной. Размер прироста особей на опытных участках березовых насаждений в 1,4 раза, еловых - в I, 5 выше, ненели у особей на контрольных участках.

Слабый и интенсивный сток не оказал влияния на видовой состав подроста в еловых насаждениях: одни и те же порода произрастаю! на опытных и контрольных участках.

Сток в ртмачеяных насаждениях обусловил большую численность ольхи серой (вегетативного происхождения): 3,2 Фыс.шт/ га йа опушечных участках варианта с интенсивным стоком, 3,0 тыс.шт./га - со слабым, против 0,4 тыс.шт./га - на контроле.

В зоне стока отмечена большая численность возобновления ели (8,7 тыс.шт./га на участках В I, 9,3 тыс.пгг./га - 2 варианта с интенсивным стоком, 26,2 тыс.шт./га - со слабым, против 3,6 тыс.шт./га - на контроле.

Сток не изменил видовое разнообразие подроста в березняках Рузского района. Так ке, как и в еловых насаждениях, увеличил численность побегов ольхи серой (5,1 тнс.вт./га на участках Л I, 4 тыс.шт./га - 2, против 2,2'тыс.шт./га - на кон-

троле).

Интенсивный сток отрицательно повлиял, в сравнении со всеми прочили участками, на видовое разнообразие подроста в березняках Одинцовского района, ограничив число видов на опушечных участках практически двумя породами Еагатативного происхождения: осиной (1,0 тыс.шт./га протиг 0,1 тыс.шт./га на контроле) и березой. Бль встречается единично.

Сток является фактором, оказывающим влияние на возрастную (висотнуга) структуру возобновления лиственных пород. В еловых насаждениях интенсивный сток обеспечил большую, чем на контроле численность особей высотой до I м (4,3 тыс.шт./га против 0,8 тыс.шт./га) подроста лиственных пород.

В березняках Рузского района со стоком связано увеличение численности крупномерных особей возобновления лиственных пород (4,3 тыс.шт./га против 1,3 тыо.шт./га - на контроле).

В зоне интенсивного стока березняков Одинцовского района отмечено полное отсутствие особей до 50 см высотой (на контроле их 0,6 тыс.шт./га).

Сток оказывает существенное воздействие на высотную (возрастную) структуру возобновления ели в еловых насаждениях. В зоне воздействия слабого стока явно доминируют особи до 10 см (16,2 тыс.шт./га), на участках, подверженных воздействию интенсивного стока, распределение ели по группам высот подобно контролю равномерное.

Численность особей высотой до 25 см'в зона интенсивного стока, хотя и выше таковой на участках контроля (3,5 тыс.шт./ га на участках опушечных, 7,3 тыс.шт./га - на № 2, против 1,0 тыс.шт./га — на контроле), однако ниже, чем на участках фоновых (9,1 тыс.ит./га). Числонность елей высотой более 25 см в

. — <.и —

зоне интенсивного стока, выше, 'пм на всех прочих участках вариантов. Приведенные данные свидетельствуют об условиях среды, сдерживающих численность особей самого молодого возраста и в то ге время способствующих сохранности крупномерных на участках, подверженных интенсивному стоку.

Со стоком связаны существенные изменения в распределении ели по группам высот в березовых насаждениях. В зоне интенсивного стока березняков Рузского района совершенно отсутствуют особи высотой до 50 см (, на контрольных участках их 0,8 тыс. шт./га \ доминируют крупномерные ( 0,4 тыс. шт./га ), численность которых сохраняется на уровне таковой контрольных участков. Распределен!! ели по группам высот на последних участках равномерное.

Условия среды в исследуемых березняках Одинцовского района исключили возможность появления ели новых генераций. Сток, в особенности интенсивный, отрицательно повлиял на численность крупнокзргых елзй, в сравнении с участками под пологом леса и контрольной. На опушечных участках варианта с интенсивным стоком сохранилась лишь единичные высотой более I м особи.

Сток обусловил существенные измензюш жизненного состояния нодрогта ?л'Д различных возрастных ( высотных ) групп в еловых п "ярезовых насаждениях.

Анализ чизненного состояния особей группы высот до 10 см в е..: ,'внх насаждениях показав относительно низкое качество елей на опушечкз;: участках варианта с интенсивным стоком, в сравнении с качеством растений на участках под пологом леса этого варианта, а тшже контрольного. Об этом гзствуит линейные и весовые данннз особей на отмеченных участках ( табл. 3 )- Так,

Таблица 3

Биометрические показатели ели 4-летнего возраста

Варианты:Участки

:Кол-во:Высота: Масса (г) 10 раствн :хвои :расте-:у :на I :ния :расте-:(см) : нии( шт):

:Хвои

Ствол!':Налзем .сов : ной

:части

: Общая Г&ито-: масса

Опытный Открытый

Всех ва- Полог риантов леса

Кон- Опушеч-троль- ный ный

Опытный Опушечный

151 141

92 86 107 100

77 72

7,7 112

7.6 ПО 6.9 100

6.7 98

0.670 0.630 216 242 0.308 0.272 .99 105 О.ЗЮ 0.260 100 ТОО

0.228 0.203 74 78 '

1.300 228 0.580 102 0.569 100

0.450 76

1.660 221 0.740 101 0.749 ТОО

0.550 73 *

Числитель - в абсолютных величинах, Знаменатель - в %% от контроля.

фитомасса 10 растений на опушечных участках варианта с интенсивным стоком составляет 0.550+005 г по сравнению с 0.749+

+006 г-на контроле, т.е. 73% от последнего. Достоверность разницы (с вероятностью не ниже 0.95) средних арифметических данных подроста этой группы высот на участках опушечных и под пологом леса варианта с интенсивным стоком, а также между опушечными участками вариантов с интенсивным стоком и ксятрольно-го^.подтверждена статистически. Достоверных различий между параметрами ели на участках опушечных и под пологом леса г вариантах со слабым стоком и контрольном не установлено.

Относительно низкая величина периодического прироста по высоте свидетельствует, что комплекс факторов в зона интенсивного стока отрицательно воздействует также на качество елей высотой около I м .в еловых насаждениях. Так, пятилетний прирост по высота в зоне интенсивного стока составил 33+1,03 см против 47+8.06 см у особей на участках варианта со слабым сто-

ком и 43+3.16 см - контрольного. Свидетельством наличия в зона интенсивного стока факторов, сдерживающих рост елей, является также худшее соотношение размеров приростов елей на опушечных и под пологом леса участках: 1,4 по сравнению с 1,6 - на контрольных и 2,4 - на участках варианта со слабым стоком. С увеличением высоты алей качество особей на опушечных участквх варианта с интенсивным стоком улучшается: показатели особей на опушечных участках становятся выше, чем на участках под пологом леса.

Сток обеспечил высокое качество елей в березовых насаждениях. Свидетельством тому служат, в частности, значительные размеры приростов по высоте, преобладание на опытных участках вполне здоровых особей. Самым высоким приростом отличаются осо-бп на опушечных участках березняков Одинцовского района, испытывающих воздействие интенсивного стока, что связано с максимальной освещенностью (29% от открытого пространства) елей на этих участках.

В березняках Рузского района качество елей в зоне выноса биогонов ниже, чем на участках контроля - результат затеняющего воздействия на ель сомкнутого полога интенсивно развитого и густого возобновления пород. Так, численность особей подроста лиственных пород и подлеска высотой более 2 м на опытных участках достигла 5 тыс.шт./га, против I тыс.шт./га - на контрольных, освещанность на уровне верхушечной почки подроста ели составила соответственно 14% и 21% от открытого пространства.

Анализ данных, полученных в экотонах лесных биогеоценозов, свидетельствует об интенсивном воздействии выноса удобрений на количественные и качественные характеристики естественного возобновления древесных и кустарниковых пород. Характер и степень

влияния стока на возобновлении пород в экотонах лесов зависит от его интенсивности, а также от состава и состояния сопредельных насаждении. Наибольшая численность подроста и подлеска отмечена на опытных участках среднеполнотных еловых насаждений.

Масштабы воздействия земледелия на леса области значительны. Например, около 20$ экотонов лесов, граничащих с пашней, что установлено в ходя маршрутного обследования лесов, сопредельных с сельхозугодьями хозяйств области, испытывают воздействие склонового стока удобрений.

Размеры выноса биогенов с пашни и расстояние миграции их в сопредельных лесных насаждениях зависят (при одинаковых прочих условиях) от крутизны склона и длины безлесного пространства (пашни). Указанные параметры учтены нами при разделении стога по интенсивности (слабый и интенсивный). Влияние слабого стока наблюдается лишь на приопушечных (№ I) участках насаждений, интенсивного --на участках № I а № 2, т.е. полоса лесов шириной около 70-80 м. Приопушзчннв участки (К I) испытывают максимальное воздействие склонового стока удобрений.

Существенное нарушение лесной срадн, связанное с деградацией возобновления п зона интенсивного стока, негативно отражается на водоохранно-эящитных функциях лесов, так как 1яога-нн свободно проникают вглубь лдсных участков.

Общие выводы

I. Воздействие склонового стока удобрений с пашни на эко-тоны лесных биогеоценозов проявляется прежде всего в обогащении лесных почв элементами питания. Почвы опушечной части лесов по сравнению с участками под пологом леса и контрольными

ул _

содержат больше общего азота, подвижных форм фосфора, калия, кальция и других элементов.

2. Сток способствует интенсивному разложению лесной подстилки, а следовательно, ускорению круговорота веществ. В еловых насаждениях, подверженных воздействию стока, мощность подстилки составила 1,6 см, контрольных -3,8 см, т.е. в 2,4 раза больше.

3. Обогащение почвы биогенными веществами обусловило увеличение фитомассы живого напочвенного покрова. Надземная фито-масса покрова на опытных участках исследуемых еловых насаждений в 3-4 раза выше контрольных, на участках среднеполнотных березняков фитомасса возросла в 1,5 раза, низкополнотных - в 2,1 раза.

4. Сток способствует повышению уровня питания здоровых экземпляров подроста, о чем свидетельствуют результаты анализа вегетативных органов подроста ели. Экземпляры елой опушечных участков, подверженных воздействию интенсивного стока, содержат в хвое и годичных побегах азота, кальция, магния, меди больше, чем на участках под пологом леса и контрольных. Биохимический состав хвои и побегов елей с контрольного участка близок к составу растений на участках под пологом леса. По обеспеченности элемента!,и; питания в зоНе интенсивного* стока подрост ели находится в олтшальныт условиях роста.

5. Сток оказывает существенное воздействие на количественные и качественные показатели естественного возобновления пород. На состояние возобновления в зоне интенсивного стока значительное влияние оказывают многолетние изменения агрохимических свойств почвы и биотические фактора, главным образом факторы, обусловленные живым напочвенным покровом. Получивший в ус-

ловлях улучшенного агрефзна интенсивное развитие живой напочвенный покров, в особе ннссти злаки, оказывает отрицательное влияние на ход лесовозобиовитального процесса и на жизненное состояние подроста главных пород.

6. Характер и степень воздействия интенсивного стока на возобновление' пород во многом зависят от состава, состояния и прежде всего полноты насаждений. В целом в исследуемых сред-неполнотных еловых и березовых насаждениях отмочено положительное влияние выноса удобрений на увеличение численности подроста лиственных пород вегетативного происхождения, а таюке подлеска, в особенности бузинк красной. В еловых насаждениях с интенсивным стоком сеязэяо снгленйв численности всходов и подроста ели самого молодого возраста и увеличение количества кр7пномерних особей. В березовых насаждениях сток обусловил снижение всего количества ели и практически исключил возможность появления особой новых генераций. Значительное отрицательное воздействие стока^проявляется в низкополнотннх, изре-женкых с редким подростом и подлеском участках насаждений.

7. Сток, в особенности интенсивный, снизил качество елей группы высот до 10 см в еловых насаждениях: вес 10 экземпляров на опушечном участка варианта с интенсивным стоком составил 0.55+0.05 г, против 0.74+0.04 г - на участках под пологом ласа. В сроднеполнотных еловых и берэзовых насаждениях интенсивный сток оказал отрицательное влияние на жизненное состоя-нио подроста ели высотой около I м. Сток'увеличил.прирост по высоте подлеска, в частности, рябины.

8. Основным лимитирующим фактором,"оказывающим негативное воздействие на жизненное состояний подроста ели на опытных участках, является недостаток освещения. Затеняющее влияние

на ель оказывают интенсивно развитый живой напочвенный покров (главным образом на особи до 50 см) и густой подрост лиственных пород и подлесок. Лучшее, качество елей отмечено на открытых участках, а также на участках с редким подростом и подлеском.

9. Полученные результаты послужат научной основой для разработки лееохозяйственных мероприятий с учетом целевого назначения лесных насаждений: защитно-кольматиругощого по берег ил водоемов и защитно-эксплуатационного - на других категориях земель. Воздействие выноса биогенов необходимо учитывать при разработке мер по охране редких видов растений, родкюс лесных сообществ, лесных эталонных участков и прочих охраняемых объектов.

Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Головкин А.Н.,Герасимов СЛ.»Попова И.В.,Романько B.C. К ис-

следованию экологических последствий стока минеральных удобрений в лесные биогеоценозы. И Опыт и методы экологического мониторинга. - Пущино,1978. - С.183-186.

2. Головкин А.Н..Герасимов С.Ы.,Попова И.В.,Романько B.C. Вли-

яние стока минеральных удобрений на леса водоохранной зоны Москворецких водохранилищ. !/ Тез.док.Всес.совещ. "Комлл.лэуч. и рацион.использ. природних ресурсов". - Ка-линин:Наука,1980. - C.II8-II9.

3. Головкин А.Н.,Герасимов С.М.,Попова И.В.,Романько B.C. Ка-

чественные изменения опушечных биогеоценозов как следствие стока в лес минеральных удобрений.// Тез.док.на зональной науч.конференции "Системно-экологический подход к современным проблемам сельского хозяйства и науки". -

Горький,IS60. - С.24-25.

4. Романько В,С, Влияние стока минеральных удобрений с пашш

на естественное Еозобьовленяа древесных пород и подлеска в ельниках-кисличниках.// Вл^пие деятельности человека На природные экосистем; - t.;.,T9?J0. - С„16-25,

5. Романько B/J. Влияние стока минеральных удобрений " паг«а

на жизненное состояние подроста ели.// Изменение природной среды в процессе сельскохозяйственного производетва.-i.i.,1381. - С.46-51.

6. Попова й.В., Романько B.C. Изменение биохимического соста-

ва вегетативных органов подроста ели как показатель воздействия стока минеральных удобрений с сельскохозяйственных полей на лесные биогеоценозы.// Фактор! интенсификации сельского хозяйства и их влияние на компоненты водных и наземных экосистем. - К.,1883. - С.39-43.

7. Романько B.C. Изменение естественного возобновления древес-

ных пород л подлеска .в березовых насаждениях под влиянием стока минеральных удобрений о пашни. 4.1. - М.,1984. -C.88-S2. - Деп. ВНИТЩЕНТР 16.07.1984, Й 80032146.

8. Романько B.C. Изменение качественных показателей подроста

ели под влиянием стока биогенных веществ с пашни.//Охрана и рациональноо использование колхозных и совхозных лесов. - М.,1984. - 0,93-87.

Подписано к печати 27.07,87. № 5621l.Зак.1641.тир.100 КьШ. iil/iP