Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Рост и развитие культур дуба черешчатого в полупустыне Северного Прикаспия и факторы их определяющие

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Рост и развитие культур дуба черешчатого в полупустыне Северного Прикаспия и факторы их определяющие"

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени 300-летия ВОССОВДИНЕНИН УКРАИНЫ С РОССИЯ

На правах рукописи

САПАНОВ Махай Каэиевич

581.52+630*182.8+630*232(574.1)

РОСТ И РАЗВИТИЕ КУЛЬТУР ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО В ПОЛУПУСТЫНЕ СЕВЕРНОГО ПРИКАСПШ И ФАКТОРЫ ИХ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ

03.00.16 - экология 03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Днепропетровск - 1987

Вабота выполнена в Лаборатории лесоведения АН СССР

Научные руководители: доктор биологических на>к

УТКИН А.И.

кандидат биологических наук ОЛОШННМКОВА И.Н.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

БЕЛЬГАРД А.Л.

кандидат биологических наук ПАН1АН В.И.

Ведущее учреждение - Воронежский лесотехнический

институт

Защита состоится " " 1988 г. в {Ь часов

на заседании специализированного совета К СбЗ.24.04 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук в Днепропетровском ордена Трудового ¡.сного Знамени государственном университете имени 300-летия воссоединения Украины с Россией.

Адрес: 320625, ГСП, г. Днепропетровск-Ю, проспект Гагарина,72, университет, биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Днепропетровского государственного университета

Автореферат разослан И//Д " ^.¿СЗ.^^ 1987 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

Доцент РЛБ0В

: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В комплексе народохозяйственных задач по улучшению природопользования и среды обитания человека в острозасушливых регионах СССР возникает необходимость выращивания лесных массивных насаждений, обеспечивающих увеличение рекреационного потенциала этих территорий.

В исконно безлесной глинистой полупустыне Северного Прикаспия междуречья Волги и Урала выращивание массивных насаждений возможно лишь на плодородных почвах естественных понижений рельеф, так называемых "больших падинах". В качестве главной породы здесь может быть рекомендован дуб чарешчатий, гарантирующий создание долговечных, сомкнутых, высокобонитетных насаждений. Научные основы создания таких лесонасаждений до сих пор не разработаны.

Цель исследований - выявить наиболее значимые абиотические факторы, определяющие рост дуба, оценить конкурентные взаимоотношения между деревьями в различных по густоте культурах, определить механизм притока грунтовых вод под насаядение; на основе этих исследований обосновать размещение на больших падинах массивных насаддений дуба, способы их создания и ведения хозяйства в них.

Научная новизна и обоснованность результатов. В работе впервые для полупустынной зоны Юго-Востока выявлены основные факторы, определяющие рост и развитие культур дуба череочатого. Предложен комплексный гидротермический показатель, достоверно объясняющий погодич-ную динамику приростов дуба. Отмечено в жизни деревьев некоторое функциональное различие влаги из верхних горизонтов почвы и из грунтовых вод. Предложен новый метод оценки силы взаимовлияний деревьев в насадцениях, позволяющий сравнивать разнохарактерные участки культур. Изучен механизм притока влаги в депрессионную ворожу грунтовых вод (под насаждение) и намечены пути более точного учета расхода влаги на дес^кцию древостоем.

Обоснованность научных положений и вчводов следует из обширного сосланного материала, отражающего объект исследований, из теоретических разработок и Биологической обусловленности исследуемых взаимосвязей.

Практическая значимость. Предложены по созданию смешанных и чистых культур дуба вошли в качестве одного из разделов в "Рекомендации по защитному .^соразведениго и лесной мелиорации в глинистой полулус-• те Северного Прикаспия" , которые рассмотрены и одобрены Гослесхозом СССР (в настоящее время сданы в почать).

Апробация. Материалы были представлены на научных конференциях:

"Проблемы биоэкологии животных и растений и охраны окружающей среды" (Ин-т биологии АН Кирг.ССР, Фрунзе, 1982), "Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов" (Коми филиал АН СССР, Сыктывкар, 1987), на конференции молодих ученых и Ученом совете Лаборатории лесоведения АН СССР (1986), на заседаниях кафедры общего земледелия факультета почвоведения МГУ (1981 г.) и кафедры биологии Днепропетровского государственного университета (1987 г.).

Публикации. По ма.¿риалам диссертация опубликовано 5 работ.

Объем работы. Диссертация наложена на 115 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Содержит 10 таблиц и 21 рисунок. Список литературы включает 104 наименования, в том числе 5 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РШШ

Глава I. Природные условия глинистой полупустыня Северного Прикаспия

Г&бг>та выполнена на Джаныбекском стационаре Лаборатории лесоведения АН СССР (Джаныбекский р-н Уральской обл. Каз.ССР), которой расположен в глинистой полупустыне междуречья Волги и Урала. Район характеризуется континентальным климатом (Роде, 1959): годовая амплитуда температуры воздуха близка к 80°; трех=четырех-кратное превышение испаряемости (более 1000 мм) над годовым количеством осадков (273 мм); падение относительной влажности воздуха в летние месяцы до 8-1096; неустойчивость атмосферного увлажнения; сильные ветры и частые суховеи (до 88 дней в период вегетации растений).

Территория Прикаспийской низменности представляет собой почти идеальную равнину с локальными понижениями - лиманами и падинами, занимающими площадь до 15%. Остальная часть (около 85#) занята солонцовым комплексом: солончаковыми солонцами, светло-каштановыми и лугово-каштановыми почвами. При этом комплексность, т.е. сменяемость почвенных разностей по элементам микрорельефа, отмечается через каждые несколько мотров. Высокое содержание солей в солонцах и светло-каштановых почвах (соответственно, 1400 и 1000 т/га в 6-метровой толще почвогрунта) затрудняет лесовыращивание без предварительной мелиорации земель. Но даже в этом случае возможно выращивание лишь ограниченного ассортимента пород (в основном, вяза приземистого, смородины золотой и жимолости татарской). Согласно опытным работам Дка-

ныбекского стационара, лиманы и падины с осолоделыми почвами для лесоразведения непригодны.

Лишь на больших падинах возможно выращивание широкого ассортимента деревьев и кустарников (Карандина и др., 1972). Падины занимают до 10% от всей территории и представляют собой замкнутые понижения глубиной 1-1,5 ы и площадью от I до 100 га (обычно 6-12 га). При благоприятных условиях снеготаяния, отмечаемых раз в 5-10 лет, они затапливаются талыми водами, благодаря чему под ними на глубине 6-7 и выражена линза пресных грунтовых вод с мощностью капиллярной каймы около 3 м. В падинах развиты плодородные черноземовидные почвы (содержание гусума до 4%), которые, как и материнская порода, по механическому составу относятся к иловато-пылеватому тяжелому суглинку. На глубине 15 м залегает mi ,ный засоленный песчаный слой грунте. (Роде и др., 1961; Ковда, 1950).

Из 4-метрового слоя почвогрунта корнями растений может быть израсходовано около 424 мм влаги (разность между наименьшей влагоеы-костью и влажностью завядания), однако во многие годы почвенный профиль промачивается незначительно, расход влаги составляет лишь 87-108 мл (Очовянникова, 1977). Остальное количество влаги насаждения используют из нижних слоев почвогрунта, капиллярно свдзанных с грунтовыми водами (ГВ). Поэтому в ГВ лето:: образуется локальная депрессия, которая заполняется лишь в осенне-зимний период (по окончании вегетации растений).

Глава 2. Состояние проблемы. Объекта и методика исследований

История выращивания дуба черешчатого в засушливых условиях богата как положительными примерами (Аршань-Зельменьская, Тингутинская, Элистинская дачи), так и отрицательными (например, создание промышленных дубрав, большая часть которых погибла из-за недостаточной научной обоснованности их создания и выращивания).

Исследованиями В.В.Докучаева, Г.Н.Высоцкого, А.Л.Бельгарда и других исследователей доказана возможность и необходимость создания насаждений на безлесных территориях, но исключительно при их строгом соответствии типам условий мэстопроиэрастания. В то же время, некоторые исследователи (Лысова, 1977) усматривают в быстром росте и развитии лесонасаждений в этих условиях скоротечность их онтогенеза и недолговечно сть.

Биоэколо1 .л дуба черешчатого как главной породы в засушливых ус--овиях изучена га уровне насаждения, отдельного дерева и их органов достаточно полно (Вихров, 1972; Годнев, 1969, 1977, 1978; Князева,

1975; Краевой, 1968; Лукьянец, 1977, 1980; Павловский, 1975; Раскатов, 1948; Савельева, 1975; Сидельник, 1955). В этих работах показано при каких лесораотительных условиях предпочтение при создании культур должно отдаваться дубу черешчатому.

Между тем региональные особенности роста и развития дуба в Северном Прикаспии мало изучены, поскольку массивные культури этой породы имеются в наличии лишь на Джаныбекском стационаре. Их исследованиям до 13-летнего возраста посвящены работы С.Н.Карандиной (1953, 1958, 1961, 1966, 1968). Дальнейшее их изучение до 30-летнего возраста проводилось нами. Материалы по истории создания культур дуба на стацио-

наре были любезно переданы нам Р.Н.Карандиной

До последнего времени здесь не были с достаточной полнотой выявлены отношения культур дуба к абиотическим дакторам, хотя н были сделаны основные шаги в этом направлении (Каравдина, 1966). Не были определены и оптимальные варианты лесоводственшх уходов для максимальной реализации биологических возможностей насаждений из дуба. Задача осложнялась еще и тем, что для большинства участков при рубках ухода не были вставлены контрольные пробные площади. Наиболее остро встал вопрос о научном обосновании размеров насаждений и их размещения на падинах, так как процесс ежегодного образования локальной депрессии в грунтовых водах под лесными участками повлек за собой повышение минерализации вода от 0,524 г/л в 9-летних культурах до 3,96 г/л в 30-летних.

Для решения указанных згдач были выбраны наиболее типичные участки культур (как чистые, так и смешанные), различающиеся по своим таксационным показателям (табл.).

Амплитуды различий таксационных показателей насаждений обусловлены в большей степени разной повторяемостью и интенсивностью рубок ухода, чем особенностями их роста (см. ниже).

В фитоценотическом отношении все насаждения ыертвопокровные, с незначительным количеством самосева кустарниковых видов, появление и рост которых регулируется густотой основного полога древостоя.

Листовая диагностика (при сравнении с литературными данными) показала нормальную обеспеченность дуба основными элементами питания ( ЫШ).

Учитывая высокую щучную ценность этих насаждений, на каздой пробной площади (пр.пл.) в качестве модельных было взято только по 3-7 дерева, соответствующих среднему; в загущенном насаждении (пр.пл. 4), выращенном без разреживания - 16 деревьев, относящихся к различным рангам по толщине.

- б -

Таблица

Таксационная характеристика насаждений на пробных площадях

Показатель

Номер пробной площади

I '2 3 '4 5 6 7 8 9

Возраст по дубу Состав55 27 28 27 28 26 28 28 28 28

I ярус юд ЮД юд год ЮД 6Д4Я ЮД ЮД

II ярус - - - - - - - 1Ш 1СК

Средн. высота, и

дуба 11,6 13,0 12,0 7,3 11,4 13,0 11,0 11,0 10,9

сопут. породы 11,5 11,0 5,5 6,2

Средн. диаметр, см

дуба 13,6 12,8 12,5 6,6 13,3 14,5 11,9 15,3 11,0

сопут. породы Запас, м3/га 11,5 10,0 Не опред.

дуба 105 163 145 77 141 102 121 95 106

сопут. породы Класс бонитета I 1а I III I 52 1а 37 I Не опред. II II

Сомкнутость крон 0,8 1.0 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0 0,7 1,0

к - в составе отмечены: Д - дуб черешчатый, Г - груша обыкновенная,

Я -.яелоня лесная, К - клен татарский.

Приросты по высоте у моделей определяли по следам верхушечных почек на стволе, которое заметны с 2-4 м высоты, корректируя их затем подсчетом годичных колец на выпилах, взятых чорзз каждые 0,25-0,50 см по высоте. Радиальные прироста определяли на выпиле с высота 1,3 м в четырех направлениях с точностью ¿0,05 мм. При необходимости (например, для устранения кратковременно воздействующих факторов) полученные значения приростов сглаживали методом 5-летних скользящих.

Сезонную динамику приростов у I? деревьев различных рангов изучали по мзтсдике А.А.Молчанова и В.В.Смирнова (1967).

Водный режим почзогрунтов изучали на участках бурением, с последующим определением влажности образцов термовесовым методом. Определения проводились в два срока (весной и осенью) до грунтовых вод, а в отдельные годы - ежемесячно на протяжении вегетационного сезона.

Уровни грунтовых вод (УГВ) замеряли через каядые 7-10 дней рулеткой в пронивелированных скважинах по профилю, секущему один из »'ассивов культур дуба с выходом га целинную территорию. Суточную пульсацию УГВ регистрировали двумя недельными самописцами в точение двух вегетационных сезонов.

В 20-летних чистых культурах дуба был заложен поливной участок. На нем в течение 4 лет проводились поливы в июне-августе различной нормой (100-300 мм), начиная их при достаточном влагозапасе верхних слоов почвы, при этом нормы поливов всегда превышали количество осадков за то же время. На поливном и контрольном участках осуществляли дендрометрические измерения, определяли влажность почв и замеры УГВ, вели фенологические наблюдения.

Погодные условия характеризовали по данным Джаныбекской метеостанции системы Госкомгидромета.

Для сравнения прироста дуба из культур Дканыбекского стационара с приростами дуба из других условий местопроизрастания, маршрутно обследованы насаждения этой породы на Приволжской возвышенности, Ергенях, в Ккном Заволжье. Шли выбраны участки насаждений, отличающиеся как по лесорастительным условиям (днища и тальвеги балок, западины на водоразделе, терраса роки), так и по происхождению насаждений (естественные и искусственные), по возрасту (от 27 до 67 лет), по таксационным показателям.

Глава 3. Влияние на рост дуба черешчатого абиотических факторов

3.1. Влияние погодных условий на прирост дуба

Рост и развитие лесных насаждений в любых условиях произрастания определяется воздействием экологических факторов. Древесный прирост как интегральный фиксатор -акого воздействия, отражает и изменение условий внешней среды, и взаимоотношение деревьев в насаждении, причем бывает трудно разграничить факторы, количественно определившие тот или иной прирост в конкретные годы. Нами предпринята попытка такого разграничения на основе изменил и сравнения абсолютных величин' прироста, его сезонной динамики формирования, посредством сопряженного изучения с изменяющимися условиями среды.

Достоверно установлено (при Р=0,01), что приросты ствола по радиусу у средних модельных деревьев (отдельно по каждой пробной площади) колеблются синхронно, т.е. повышаясь или понижаясь в одни и те же годы и мало различаясь по величине. Следовательно, анализируемые деревья имеют близкий по величине годичный прирост, присущий данному древостою. В этом случае они характеризуют некоторую совокупность деревьев, одинаково развивающихся в насаждении.

Анализ материала выявил положительную достоверную зависимость размера приростов по толщине стволов дуба от количества осадков за предшествующее холодное полугодие (октябрь-март), ибо осадки этого периода обеспечивают весеннюю влагозарядку почвы. Например, за 5-лет-

ний период зависимость запасов влаги в почве на пр.пл. 2. от количества осадков холодного периода весьма достоверна (при Р=0,01).

Выявлена достоверная отрицательная зависимость прироста от средней температуры четырех весенне-летних месяцев (апрель-июль), когда имеет место наиболее интенсивную деятельность камбии ствола (см. ниже).

В связи с этил, нами предлагается оценивать действующие на прирост факторы осадков и температур! - баллами, причем, раздельно и независимо друг от друга. В шкале таких оценок наилучшим гидро- или термическим условиям соответствует самый высокий балл (5), наихудшим - самый низкий (I). Оценка каядого года по двум показателям по способу суммирования обеих оценок достоверно (при Р=0,01) объясняет причину ежегодных колебаний приростов (рис. I).

За период 1956-1979 г.г. саше плохие условия имели место в 1972 г. - 2 балла, когда наблюдались самые низкие приросты, причем у всех деревьев без исключения. Более того, и в благоприятные по погодным условиям последующие годы приросты у дуба возрастали на величины, меньше ожидаемых (рис. 2). Видимо, засуха 1972 г. коренным образом сказалась на внутренней структуре и функционировании самих деревьев. Во всяком случае, её последействие проявлялось в течение следующих 6-7 лет.

По аналогии с изучением зависимостей радиальных приростов стволов дуба от погодшх условий рассмотрена динамика приростов деревьев по высоте. Отмечается та же зависимость от осадков и термических условий что и для радиального прироста. Эго вполне естественно, учитывая тот факт, что первый прирост терминального побега фор-гаруотся в начале вегетации. Зависимость прироста от температурного режима летних месяцев можно объяснить способностью дуба давать вторичный прирост, который появляется лишь га фоне благоприятной теплообеспеченности.

3.2. Взаимосвязь водного режима почв и радиального прироста дуба

Насаждения в остроэасушливых условиях полупустыни почти ежегодно испытывают острый дефицит штаги (Киссис, 1963; Оловянникова, 1977); поэтому актуален вопрос улучшения их влагообеспеченности. Раное считалось, что прирост дуба зависит здесь :>т осадков за весь гидрологический год и лишь летние осадки интенсивностью менее 5 мм не эффективны (Каранд а, 1965).

Казалось бы, повышение влагообеспеченности поливом должно было продлить период формирования годичного слоя древесины, но этого но наблюдалось. Дополнительная влага вызывает увеличение интенсивности

Ы

оэд

а с

ЗАО

гс ■о

Си

1960 Ш5 1§70 1Э?5 Годы

Рис, I. Динамика ежегодных радиальных приростов и гидротерт еского показателя года: 1-4 - радиальный прирост дуба на пробных площадях 4, 2» 5 и 5(клетнего дуба из сада Байкадан; 5 - сумма баллов оценки погодных условий

-О иГ

эс со 18.0

•О ЧО

§ и «О

/О ¡л

а о то

а-

ис

1969

19?) 1975 Й?5 ¡977

Гооы

Рис. 2. Ход роста средних модельных деревьев дуба (1-3) с пробных площадей 4, 2 и 5; - углы изменения скорости роста деревьев после 1972 г.

транспирации деревьев. При этом поливная влага расходуется почти полностью.

Начало прироста деревьев дуба на обоих участках приурочено к фе-кофаэам "распускание листьев" и "цветение" (конец апреля-начало мая). Сезонная динамика радиального роста стволов дуба различается по величине прироста и срока его окончания лишь у деревьев разного развития (господствующие и подчи?юнные), причем, вне зависимости от полива.

В отдельные годы у части деревьев отмечался второй прирост верхушечных побегов, на которых формировалось лишь 0,2-0,354 от общей массы листьев. Можно было бы ожидать значительного проявления второго прироста у деревьев на поливном участке. Но и здесь, как и'на контроле, он имел место в те же года, в том же количестве и также только для отдельных деревьев.

Как уже отмечалось выше, прирост дуба в большей степени зависит от осадков холодного полугодия и от температурного режима летних месяцев. Между приростами и осадками за теплое' полугодие прямой связи не обнаружено.. Если данное утверждение верно, то улучшение влагообес-печенности дуба (при поливах) в течение вегетационных периодов не должно было сказаться на приростах, ибо приведение одного из лим».га-рующих факторов среды к оптимуму не заменяет И не исключает влияние других факторов (Одум, 1975). Наши исследования подтверждают данный тезис.

В любые по увлажнению годы наибольший прирост дуба в толщину приурочен к первым месяцам вегетации. При этом, например, в 1978 г., отличающемся хорошим весенним увл. шением и благоприятным температурным режимом в летний ¡ериод, формирование годичного слоя древесины продолжалось у господствующих деревьев до августа, у подчиненных - до июля; в 1980 г. (при плохом увлажнении и хорошем температурном режиме) соответственно только до июля и до июня.

Насаждения нь. падинах потребляют влагу не только из верхних слоев почвогрунта, но и из грунтовых вод. Причем, до начала активного потребления, которое отмечается по опусканию УГВ, господствующие деревья формируют в зависимости от гидротермических условий года до 46-67& своего прироста, подчиненные - 73-88%.

Мы не приводи-! здесь расходы влаги насаждениями на десукцию за вегетационные сезона, ибо как формулы Л.Л.Роде (1960) с учетом сезонной динамики УГВ, так и формулы Дж.Китреджа (1951) с учетом суточной пульсации УГВ, подразумевают определение коэффициента удельной водоотдачи почвогрунта по разности между полной и наименьшей влыгоемкос-

тями. Такиэ подхода оправдали бы себя, если капиллярная кайма (КК) отвечала условиям "равновесной" системы при любых изменениях УГВ. В природных условиях имеет место "растягивание" КК, что исключает корректность расчетов расхода воды насаждением в случае доступности грунтовых вод.

На данном этапе своих исследований лишь констатируем, что роль ГВ в десукции насаждений увеличивается по мере иссушения верхних горизонтов почЕогрунта, причем особенно велика она в осенний период, так как нередко является в это время единственной статьей расхода.

3.3. Сравнительная характеристика приростов дуба из различных условий произрастания

Дендроиндикационние исследования в зональном разрезе помогают понять биологическую сущность изучаемой древесной порода, поскольку известно, что древесный прирост отличается определенной способностью к гомеостазу и одновременно - высокой чувствительностью к экологи-чес. .¡м факторам (йценко-Хмелевский и др., 1978).

Для сравнения использованы материалы, собранные в лучших лесо-растительных условиях сухой степи (Приволжская возвышенность, Ергени, Южное Заволжье). Для дуба эти условия принято считать вполне благоприятными (Щербаков, 1951; Фурсаев, 1952; Двораковский, 1961; Год-нев, 1983). Нам не известно, являются ли таксационные показатели изученных насаждений оптимальными для этих условий, ибо разная густота выращивания существенным образом влияет на них. Поэтому ш на затрагиваем вопросов роста этих насаждений и ке располагаем основаниями для вывода о том, какие условия Читать лучшими для дуба.

В то же время, графическое сравнение годичных приростов дуба изученных культур показало отчетливую и" погодичную синхронность для всех условий произрастания, т.е. приросты повышаются или понижаются в отдельные годы одновременно, хотя абсолютные величины их всюду различны.

Очевидно, во всех рассмотренных насаждениях в одни года отмечается больш ) накопление влаги в почве, в другие ~ неньшее, за счет перераспределения снега на площади в пользу понижений (где, собствен' ко, и выращивается дуб). Кроме того, температурный реаим л-гних мося' ц93 территорий, где расположены участки, также не должен существенно различаться, ибо максимальное их удаление от Дхашбека составляет 250 км.

Можно, следовательно, полагать, что в культурах полупустыни евер но го Прикаспия дуб черешчашй по адаптивным реакциям на погодные условия нельзя считать обособленным от популяций дуба, растущего в луч

ших лесорастительных условиях сухой степи.

Глава 4. Влияние густоты культур на рост и развитие дуба череш-чатого

Взаимоотношения между деревьями в насаждении определяются различными причинами (конкуренцией за свет, влагу, минеральное питание и дрД которые порой бывает трудно разграничить (Дшис, Карпов, Цельникер, 1964). Изучение конкурентных взаимоотношений древесных растений усложнено и тем, что в процессе роста древостоеа обеспеченность каждого дерева жизненным пространством уменьшается из-за увеличения его размеров и, напротив, возрастает при отпаде (или удалении при рубках ухода) соседних деревьев (Кузьмичев, 1975).

В основу наших исследований было положено общеизвестное положение, что любое растение регулирует рост своих органов в разных направлениях в зависимости от условий (Синнот, 1963), а следовательно, и их биологические показатели фокусир'-чзт в себе реакцию на изменение жизненного пространства. При этом, например, деревья не могут быть чрезмерно тонкими и высокими, т.е. "гонкими", что противоречило бы устойчивости деревьев как -механических конструкций (Раздорский, 1955).

Изучая сопряженность в изменчивости двух объемообрг чующих параметров, мы сравнивали ежегодные приросты в высоту и по диаметру в масштабе соответственно 100:1, т.е. на I м прироста по высоте принимался I см прироста по диаметру. При таком сравнении анализ таблиц хода роста насаждений дуба (по Павловскому с соавт., 1977) показал, что до 30-35-летнего возраста дуб может расти лучше как э высоту, так и по диаметру, если оценку лучше" согласовывать с принятым нами масштабом.

В культурах Джаныбекского стационара рассмотрены взаимоотношения деревьев в загущенных культурах (пр.пл. 4), не пройденных рубками ухода, когда из-за сильной конкуренции насаждение развивается по III классу бонитета. В то же время саше крупные экземпляры дуба (ранги 72-95) растут здесь очень хорошо, причем в первые 20 лет жизни кривые их приростов в высоту и по диаметру располагаются рядом (рис. 3 а). Очевидно, такие деревья не испытывают сильной конкуренции за жизненное пространство. Мало того, у некоторых из них, которых немного, выявляется более интенсивный прирост по диаметру, чем в высоту. Подобный рост отдельных деревьев, скорее всего, обусловлен их генетическими особенностями. У деревьев меньших размеров, напротив, длительное время превалирует прирост в высоту, т.е. они как бы стремятся вырваться вверх (рис. 3 б,в,г).

г:

31

о. »-

ш

г—----г

1955 Ш Ш то тз Шэ Годы

Рис. 3. Динамика приростов дуба в Шсоту (I) и по диаметру (2) в культурах» О.-Ь - ыоделыыо деревья различных рангов в заг гущенной культуре (пробная площадь 4):й^£Г - ранги 75-55, Ь -- ранги 40-65, 8. - ранги 3-10; Э - средние модели и к льтуро дуба с грушей (пробная площадь 6)

В культурах, выращиваемых в разреженном состоянии с молодого возраста с подгоном из груши (пр.пл. 6), величины приростов очень значительные, причем как по высоте, так и по диаметру. Этому же способствовали рубки ухода по низовому типу, проведенные в 6- и 9-летнем восрасте культур. Так как при уходе оставляли лучшие дубки, спустя несколько лет проявилась сильная конкуренция между ними, следствием чего имела место длительная депрессия в росте дуба, с преобладанием прироста по высоте (рис. 3 д). Следующее разреживание таких насаждений надо было проводить в 17-18-летнем возрасте.

Общее развитие дуба на других пробных площадях также подчиняется указанным закономерностям. Например, при двухкратных интенсивных рубках ухода в насаждении возрастом 7 и 18 лет дуб рос лучше в толщину в течение всего 28-летнего периода (пр.пл. I). Пяти- и трехкратные рубки ухода способствовали более равномерному развитию дуба (пр. пл.

2 и 3). Интенсивное разреживание в возрасте 8 и 14 лет (оставление лишь 900 экз. 1а I га с подлеском и" клена татарского) улучшило рост дуба по диаметру, но при отставании в росте по высоте (пр.пл. 8). Таким же образом были изучены все другие участки.

Предлагаемый метод оценки взаимовлияний деревьев в насаждениях позволяет выявить и объяснить: возрастной тренд прирос-->в по высоте и диаметру и периоды хорошего роста, причину возникновения длительных периодов депрессий в развитии насаждений; сравнивать рост дуба

3 разных искусственных насаждениях (в том числе и смешанных) и рекомендовать оптимальные варианты густоты древостоев, руководствуясь периодом интенсивного роста дуба по высоте.

Глава 5. Ети чие насаждений на грунтовые вода и определение оптимальных площадей участков создаваемых культур

Как уже отмечалось выше, одна из негативных особенностей лесоразведения на больших падинах связана с тем, что сильная десукция взрослых насаждений влечет за собой образование ежегодной локальной депрессии ¿ТВ глубиной 1,5-2,5 м (относительно целинных участков).

Считается, что летний приток в депрессию (как впрочем, и осенне-зимний) связан с боковым подтоком со стороны целитшой территории (Киссис, 1963; Базнкина и др., 1978).

Нами установлено, что замещение вода, израсходованной гаса-здени -ем на десукцию, происходит, в основном, за счет гидростатического выравнивания уровней под насаждением и целшгной территорией. Другими словами, под основную часть занимаемой насаждением площади вода поступает снизу, а не за счет бокового подтока, как считалось ра.;ее.

Доказательства в пользу такого механизма "поведения" води в деп-рессионной воронке: I) отсутствие значительного уклона зеркала грунтовых вод в центральной части занимаемого лесонасаждением участка, причем в течение всего вегетационного периода, даже когда идет процесс опускания УГВ, но уклон тем не менее составляет лишь 0,2-0,7 см/м; 2) синхронная и одинаковая амплитуда суточной пульсации УГВ как в центральной части насаждения,"так и в его опушечных рядах, при полном отсутствии пульсации на целине; 3) наличие опресненной зоны ГВ вдоль опушки и под целинной растительностью падины (минерализация соответственно 0,88-0,97 и 0,82-0,88 г/л), тогда как в центре насаждения ГВ оказываются более минерализованными (3,56-4,34 г/л).

Показано, что грунтовые воды целинной территории испытывают влияние насаждения в приопущечной полосе шириной 60 и. Наилучшие гидрологические условия под массивом дуба складываются в опушечной зоне шириной II ы, где в составе потребляемой деревьями влаги увеличивается вклад опресненной воды из-под целинной территории.

Следовательно, ширина участков лесных культур в больших падинах не должна превышать 22 м. При этом на одной падине можно расположить несколько таких узкополосных массивов, ко расстояние между ними не должно превышать 120 м, а крайние массивы должны отстоять от края падины tía 60 м.

Выводы

1. В культурах дуба.черешчатого, созданных в полупустыне Северного Прикаспия на лучших черноземовццных почвах больших падин, прирост деревьев лимитируется преимущественно осадками за холодное полугодие, которые обеспечивают весеннюю влагозарядку почвы, и температурным режимом весенне-летних месяцев, -".е. в период формирования прироста. После острозасушливого 1972 г. рост деревьев был ослаблен в течение последующих 6-7 лет. Для оценки условий года предлагается комплексный гидротермический показатель, хорошо объясняющий опасные для дуба годы экстремальных засух.

2. Екег' дно в начале вегетации деревья используют преимущественно влагу из верхних слоев почвы, что обеспечивает формирование до 50-70/- прироста годичного слоя древесины. Грунтовые воды ст^ловятся физиологически необходимыми для насаждения по мере иссушения верхних горизонтов почеы, особенно в конце периода вегетации дуба, когда деревья ужо не прирастают.

3. Нь фоне воздействия абиотических факторов интенсивность развития чистых и смешанных культур до 30-летнего возраста изменяется в зависимости от густоты лесонасаждений и при одинаковых условиях

произрастания колеблется от 1а до III класса бонитетов.

Конкурентные взаимоотношения наиболее сильны в загущенных древос-тоях; в разреженных - после низовых рубок ухода, где спустя несколько лет оставленные лучшие (сходные по конкурентным возможностям) эк-землляры, заняв жизненное пространство убранных деревьев, неохотно уступают дорогу себе подобным. Поэтому процесс дифференциации и из-реживания в таких насаждениях замедляется и проявляется длительная депрессия в их развитии. Лучший рост обеспечивается при равномерных комбинированных рубках ухода.

4. Под массивными культурами дуба вследствие десукции ежегодно образуется локальная депрессия в опресненных грунтовых водах (ГВ), приток п которую обеспечивается гидростатическим выравниванием зеркала ГЗ относительно целинной территории, что приводит к засолению ГВ нижележащими засоленными слоями води. Лучший водно-солевой режим складывается под опушечными рядами деревьев за счет подтока пресной воды из-под целинной территории падртц.

ПО TSE Д5ЙСЕРТАЦДО ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДЯЩИЕ РАБОТЫ:

1. Особенности сезонкой динамики приростов дуба черешчатого я полупустыне Северного Прикаспия // Проблемы биоэкологии ж..вотных и растений и охраны окружающей среды: Тез. докл. Фрунзе: Ин-т биологии.

АН Кирг.ССР. 1982. С.87-88.

2. Влияние рубок ухода на рост дуба черешчатого в полупустыне Северного Прикаспия// Лесоведение. 1983. К? 6, C.35-4I.

3. Влияние погодных условий на радиальный прирост дуба в полупустыне Северного Прикаспия// Лесоведение. 1984. $ 2. С. 59-64.

4. Оценка взаимовлияний деревьев дуба по приростам в высоту и по диаметру// Лесоведение. 1984. № 5, С.53-59.

5. Особенности гидрологического режима почв под массивными насаждениями дуба чере-ччатого в глинистой полупустыне Северного Прикаспия// Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов: Тез. докл. Сыктывкар: Ин-т биологии Коми фил. АН СССР. 1987. С. 47-48.