Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесовосстановительные процессы в пихтовых лесах Горного Алтая

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Лесовосстановительные процессы в пихтовых лесах Горного Алтая"

- '

1 Ц ДЕК 1998 На правах рукописи

ТЕРЕХОВА Светлана Алексеевна

ЛЕСОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПИХТОВЫХ ЛЕСАХ ГОРНОГО АЛТАЯ

06.03.03 - "Лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск-1998 У^"

Работа выполнена в Сибирском государственном технологическом университете

йучный руководитель - васлукенвый деятель науки РСФЗР,

доктор сельскохозяйственных наук, почетный.академик PASH, профессор|3.З.Протопопов

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик МАЙ Blii П.М.Матвеев

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Б. Б. Го лик'ов

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Б.3.Иванов

Ведущая организация - Комитет по лесу республики Алтай

Защита диссертации состоится "1 &&8г. в -часов на заседании диссертационного совета К 063.33.06 при Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 660049, Красноярск, пр.Мира 82, СибГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета .

Автореферат разослан " ¿¿€>^d>/cJL 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук, '//2^ г- П.А.Тарасов

доцент ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что с увеличением объема рубок в пихтарниках Горного Алтая особое внимание необходимо уделить сохранению достаточной лесистости водосборных бассейнов и обеспечить успешность лесовосстанови-тельных процессов на вырубаемых площадях. Только при этом возможно сохранение ресурсного и экологического потенциала пихтовых лесов изучаемого региона. Лесовоестановительные процессы - одна из наиболее острых и сложных экологических и экономических проблем..Современные механизированные заготовки в значительной степени ухудшают лесорастительвые условия на вырубках, особенно в горных условиях Сибири.

Наиболее перспективными в рассматриваемом аспекте являются пихтовые насаждения, занимающие 10,6 ^ лесопокрытой площади региона (Парамонов,1&98). йти леса являются не только источником древесины и другой биологической продукции, но и выполняют исключительно важную средообразуюшую роль, поддерживая экологический баланс природных комплексов (Крылов,1^61,1988; Протопопов, 1975; Парамонов, 1&89, 1992 и др.).

Кроме того, в настоящее время запрещена рубка кедра сибирского, произрастающего на площади 28,6 % лесного фонда Горного Алтая, в связи с чем возникает необходимость дополнительного вовлечения в промышленную эксплуатацию других растительных о'юрмаций. Б связи с вышеизложенным, очевидной является необходимость тщательного изучения лесо-восстановительных процессов в пихтовых лесах Горного Алтая, которые к тому же в конце XX века оказались в изменен-

ннх климатических и экологических условиях.

Цели и задачи исследований. Целью исследования является изучение и анализ лесовосстановотельных процессов и разработка рекомендаций по возобновлению наиболее распространенных типов пихтовых лесов Горного Алтая, что определило необходимость решения следующих программных задач:

1) изучить лесорастительные свойства почвы в пихтарниках;

2) проанализировать возобновление пихты сибирской под пологом леса;

3) оценить состояние возобновления пихты сибирской на вырубках;

4) разработать мероприятия по улучшению лесовозобновления пихты сибирской в Горном Алтае.

Научная новизна состоит в том, что впервые в условиях Горного Алтая обобщены данные по лесовосстановлению пихтовых десов и дана лесоводетвенная оценка естественного возобновления. Получена экспериментальная информация о состоянии возобновления пихты сибирской в зависимости от ти-_пов леса, давности рубки, задернения почвы, посевных качеств семян.

Защищаемые положения. _______ 1) Сравнительная оценкд лесовосстановительных процессов в различных лесорастительных условиях Горного Алтая.

2) Лесовосстановительные процессы в пихтовых лесах региона протекают неудовлетворительно.

3) Рекомендации по улучшению естественного возобновления пихты сибирской.

Практическая значимость. Разработаны рекомендации по

повышению зуфективное'от естественного возобновления пихтарников Горного Алтая.

А.проОацчя рнботы. Основный результаты исследований по теме диссертации докладывались на российской научно-практической конференции '.'Проблемы химико-лес ного комплекса" (Красноярск,1994), на научно-методических и научно-практических конференциях СибГТУ (Красноярск,1993-1998). рекомендации по восстановлению пихты сибирской прошли опытно-проиаводетвенную проверку в лесных предприятиях Горного Алтая и получили положительную оценку.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, 2 находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на ¿-Сбс, состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников. (175* наименований, в т.ч. 5 на иностранных языках), 7 приложений.

1. СОД^ЖДЭК РАБОТЫ

К настоящему времени накоплена большая научная информация, посвященная изучению лэсовосставовитеяьных процессов в пихтовых лесах Сибири (Громова,Попов,1963; Поликарпов, Бабинцева,1963; лалалеев,1&63; Поздняков,1954; Савченко, 1970; Некрасова, 1975; Бурдика и др., 1990; Мартынов,. 1991; Ермоленко и др.,1993; Голиков,1994; йрохина,1997; Бабивцева и др.,1998). Значительно меньше изучено естественное возобновление в пихтарниках Горного Алтая (Короби-цина,1962; Крылов,КУлинов,1962; Киргизов,1977; Спиридонов, 1980; Ермолова,1981; Парамонов,1992, и др.).

Анализ литературных данных о состоянии естественного

\

возобновления гшхты сибирское показал, что успешность

'десозоссть новительных процессов в у висит от многих факторов, интегральное воздействие которых определяет их характер в различных частях ареала и в связи с появлением необходимости эксплуатации пихтовых лесов конкретных районов требует регионального изучения. Ьто еще раз убеждает в актуальности и своевременности решения данной проблемы.

2. РАЙОН, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ,ПРОГРАММА И МЯГОДИНА'РАБОТ

Исследованиями охвачены ниакогорные пихтовые и пихтово-кедровые леса, доступные для широкого комплексного освоения. Эти насаждения частично уже затрагивались эксплуатацией эа десятилетия до запрещения главных рубок в кедровых лесах.

В этот период отмечено глобальное потепление (Шнайдер, 1589) и иссушение в средних широтах (Цудыко,1&74) климата, что изменило многовековые тенденции развития горных темнохвойвых лесов (Савина,1961; Протопопов,Терехова,Га-ветова, 1995).

- Существенной особенностью района является техногенное загрязнение северо-западными ветрами с территории Куанец-ко-Алгайской котловины.

Основные исследования были проведены в Горно-Алтайском опытном лесном хозяйстве, территория которого согласно лесорастигельному районированию отнесена к Прителецко-му округу (Смагин и др.,1980). В соответствии с целью работы :ее программа включала: .1) выявление влияния лесо-растительвых свойств почвы на лесовосстановление пихты; 2) изучение семе ношения-и посевных качеств семян пихтьг

сибирской и влияние травянистых растений на всхожесть и анергию прорнст&вия семян; 3) качественную и количественную оценку состояния возобновления под пологом и на вырубках пихтарников; 4) разработку рекомендаций по содействию естественному лесовосстановлению пихты сибирской.

Исследования лесовосставовительньгх процессов пихтарников Горного Алтая проводили в трех основных группах типов леса: крупнотравной, разнотравной, папоротниковой черневых и горно-таежных темнохвойных лесов.

Диссертационная работа выполнена с 1991 по 1998 г.г.

Выбор и закладку пробвых площадей проводили в соответствии с общепринятыми в лесоводетвевных исследованиях основными методиками (Авучин, 1962; Программа и методика био-геоценологичесних исследований,1966 и др.)« Для получения данных, характеризующих структуру древостоев, были выполнены профильные диаграммы вертикальной сомкнутости по методике З.Б.Протопопова (1975). При проведении геоботанических исследований описывали основной фон живого напочвенного покрова, определяли проективное покрытие, обилие по шкале Друде (Богданов,1974).

При мучении естественного возобновления использовали методические приемы А.й.Буаыкина и А.З.Побединского (1966). Почвенные условия изучали путем закладки почвенных разрезов с последующим морфологическим описанием горизонтов и определением основных физических и химических свойств почв по общепринятым методикам (Роде,1§68;Дылис, 1974; Попова,Смольянова,1&80 и др.).

Изучение микроклимата проводили по методикам А.А.Молчанова (1961), З.А.Алексеева (1963), обработку материалов-

-о-

М.Л.Дворецкого (1971), 3". 3.фзьмичева (1994).

. з. жт ¿стенной .юаоБНозл-шие пикты

МБЛРСКОЙ ПОД ПОЛОГОМ Л¿СА 3.1. Почвенные условия

Почва является одним из важнейших экологических факторов, определяющих продуктивность лесов. Почвенный покров пихтарников в районе исследований представлен в основном горно-лесными бурыми псевдооподзолеиными тяжелоеуглинис-тыми почвами (Ковалева,1971; Ковалев,197 3).

Существует вполне обоснованное мнение, что лесорасти-тельные свойства горно-лесных бурых псевдооподзоленных почв вполне благоприятны для роста темнохвойных пород и, в частности, пихты. В атих почвах содержится довольно много гумуса, а такке значительное количество кальция, магния, калия и фосфора, о чем свидетельствуют-как известные публикации З.М.Корсувова (1985), С.Р.Ковалевой (1974), С.С.Трофимова (1975), И.А.Качинского (1985) И др., так и результаты наших исследований. Вполне удовлетворяют требованиям пихты и основные физико-химические показатели вышеназванных почв (табл.3.1). Следовательно, почвенные условия региона не долкны отрицательно влиять на успешность лесовозобновления данной породы.

3.2. Семеношение и посевные качества семян

Процессы естественного возобновления пихты сибирской складываются из нескольких этапов, главными иэ которых являются: семеношение, прорастание семян, рост и выживаемость подроста.

В главе анализируется влияние компонентов фитоценоза,

Таблица 3- 1 ■■¡¡ивико-химические показатели почвы

~ Подержание, мг-экв2100_г__

!

в { Пр

Т---

!Сте-~!пень ! насшцен-! носги !основа-!ниями, ! %

Горизонт и его мощность, см

Гумус,

%

рн

водное

солевое

Л1 5-10

А1А2 10-18

¿2 18-40

Б

40-62

С >62

7,84 5,6 4,8 28,2 3,3 31,5 89,5

5,16 5,8 4,9 15,1 3,0 18,1 83,4

1,23 5,3 4,8 9,3 2,7 12,0 77,5

0,98 6,2 5,0 18,7 0,5 19,2 97,4

0,54 6,2 5,1 18,2 0,3 18,5 98,4

<2. также экологических факторов на лесовосстановлевие пихтарников. Кроме того изучен процесс семеношения пихты сибирской, дана количественная и качественная оценка возобновления. В результате установлена зависимость семе-нощения от высоты и диаметра деревьев, описываемая уравнениями:

у | = 0,0241 + 1,4023Х.Э - 20, 216Х. + 86,016 £ =0,85 У2 = 0.0145Х8 - 3,3235Х2 + 176,341 - 2031 Я =0,88 Полученные результаты согласуются с выводами З.З.Попова (1940), З.В.Ярохиной (1997), проводивших исследова-

ния в пихтарниках Восточного Саяна. Характерной особенностью семян пихты сибирской является их низкая всхожесть (30-60 %), независимо от сроков сбора. При хранении в течение года их всхожесть снижмется на 50 а после двух летнего хранения семена не пригодны для посева.

При изучении посевных качеств свежесобранных семян, в лабораторных условиях, выявлено, что доля полноаернистых составляет 23-62 1", встречаются поврежденные вредителями и загнившие (38-77 , что согласуется с исследованиями других авторов (Некрасова,Рябинков,1&73 и др.)« Учитывая специфику лесорастительных условий, природу лесов Горного Алтая и формирующиеся в регионе погодные ситуации, можно предположить, что успешность лесовозобновительных процессов пихтовых насаждений лимитируется комплексом неблагоприятных факторов таких как техногенное загрязнение воздушной среды, негативное влияние лесной подстилки и некоторые свойства почвы и др.

Обравгр почвенного запаса семян, взятые в июле-августе, использовались для установления их качественных показателей в условиях более приближенных к природным, результаты проращивания в лабораторных условиях приведены в таблице 3.2. Наличие пустых и загнивших семян связано с партенокарпией и партеноспермией в связи с недоразвитостью пыльцевых трубок у пыльцы пихты при техногенном загрязнении воздуха (Бажива»Третьякова,19&7).

Лесная подстилка, которая является субстратом для прорастания семян, представляет собой специфическое органогена ное образование, покрывающее поверхность почвы. Она влияет на газообмен в почве, ее термический и водный режим,

Таблица 3.2

Почвенный заггас и всхожесть семян

Количество семян, тыс . шт/га

Группа г ~ Зсхо-

типов ! загнивших всего !------- ! п ус тых х _ _ жесть 1 1*

леса 1 1 1 1

j шт ! ! ! $ ! шт 1 Р"

Крупнотравная 310,0+15,52 223,2+14,72 7 2 86,8+5,М 28 О

Папоротниковая 230,0+15,65 182,0+10,65 65 98,0+6,59 35 О

разнотравная 200,0+13,10 110,0+9,55 55 90,0+7,83 45 О

интенсивность круговорота веществ в системе, производительность лесов и качество древостоя (Сукачев.,Бонн,Дылис, 1947; 3ohh,1S5S; Поликарпов,1970; Смирнов,1971; Протопопов, 1975; Назимова,1975; Алексеев,1978; Мелехов,1980 и Др.).

Проведенные исследования по выявлению роли лесной подстилки в пихтовых лесах Горного Алтая показали, что в изученных насаждениях она способна усилить отрицательные последствия париейоспермии при прорастании семян, развитии всходов. Так, в исследуемых группах типов леса, семена, извлеченные из подстилки имели нулевую всхожесть см. табл.3.2.

Известно, что все растения в процессе своей жизнедеятельности образуют и выделяют в окружающую среду различные физиологически активные вещества как летучие, так и

водорастворимые (Гроздинский,1965;Галкина,1985; Мещерякова, 1985). Выделяемые в среду физиологически активные вещества однлх видов растений оказывают положительное или отрицательное влияние на рост и развитие других видов, изменяя их продуктивность. Поэтому нельзя недооценивать роль аллелопатического фактора в возобновительном процессе, поскольку в районе-исследований ежегодный запас травянистых растений достигает больших величин.

С целью изучения аллелопатического влияния травянистых растений использованы водные экстракты преобладающих видов для исследования их возможного воздействия на'прорастание семян пихты сибирской. Лабораторные опыты позволили установить, что испытанные экстракты сникают энергию Прорастания семян по сравнению с контролем в среднем на 2 за исключением папоротника страусоперого, который увеличивает всхожесть (табл.3.3). Следовательно, аллелопати-ческий эффект может явиться одной из причин низкой всхожести семян.

3.3. Фтественное возобновление

гйзтественное возобновление под пологом древостоев обуславливается комплексным действием природных факторов, в большей или меньшей степени благоприятствующих восстановительным процессам или, наоборот, затрудняющих последние.

Влияние этих факторов всегда отражается на молодом поколении леса и проявляется прежде всего в количестве, составе, высоте, возрасте самосева и подроста.

Известно, что успешность возобновления под пологом леса

Таблица 3. 3

Влияние экстрактов из травяного покрова на энергии пропястанад ш всхожесть семян пихты

г

сибирской

Видовое название трав

Ьнергия

прорастания

%

Всхожесть, $ т---1---

7

X \ ±т | ¿р

Борец высокий

21 + 0,1 37 0,2 12, 5 4,6

Папоротник с траус оперый

51 ± 0,2 57 0,2 10,0 3,2

Осочка больше-хвое тая

32 + 0,1 33 0,1 18,0 3,2

Крестовник

обыкновенный Я+ 0,1 19 0,1 70,0 3,1

Кислица обыкновенная 25 + 0,1 36 0,1 22,0 4,4

Контроль (вода) 43 + 0,2 47 0,2

зависит от сомкнутости полога, степени развития живого напочвенного покрова, полноты древостоя (Орлов и др.,1949; Ткаченко,1952; Савченко,1965; Гаас,1970; Протопопов,1975; Поликарпов,1985; Бабинцева,Иванов,1998 и др.).

Нами установлено, что увеличением полноты древостоя от 0,4 до 0,6 количество подроста уменьшается от 1169 до 477 (табл.3.4). Это согласуется с выводами Э.Н.Фалалеева (1964), проводившего исследования в лесах Восточной Сибири. Оценивая возобновительные процессы под пологом пихтарников Горного Алтая во всех изученных группах типов леса, можно констатировать, что они протекают неудовлетворительно, поскольку количество пихтового подроста не превышает

Таблица 3,4 Характеристика возобновления под пологом в крупвотрввной группе типов леса

Состав древостоя

т--

|

|Пол-

! нота !

! {

Количество самосева и подроста

___по породам________

шт/га , >

т ~ "1

пихта

кедр ¡беРе" ! за

ос и-|х вой | л ис т -на !ные ¡вен-

ЗП( 110)2П(70) 1К30с 1Б 0,47 924 71 51 83 88 12 4П(100)2П(55)ЗК1Б+К 0,42 944 160 65 0 94 б 5П( 120)2П(70)2Б10с 0,67 340 0 9 3 44 71 29

2000 шт/га. В составе подроста преобладает пихта, несколько реже от 6 до 14 % встречается кедр сибирский. Участие лиственных пород незначительное (6-29 %).

Подрост хвойных пород неравномерно распределяется по площади и обычно представлен биогруппами, приуроченными преимушественно к местам сгнившего валежника.

В результате проведенных исследований выявлено, что поскольку естественное возобновление под пологом пихтовых лесов характеризуется как неудовлетворительное, нельзя рассчитывать на лесовосетановление вырубок только аа счет сохранившегося при рубке подроста.

4. ¿СТЗСТЗЗНгШ ЗОЗОБНОЗЛШЗ ПИХТЫ СИБИРСКОЙ НА ВЫРУБКАХ

Лесовосстановительные процессы в горной системе Сибири на современном зтапе по заключению ряда авторов (Прудов, 1983; Гавршюв, 1990; Савченко, 1991; Парамонов, 1997 и др;) должны базироваться на широком внедрении технологии лесосеч-

ннх работ, обеспечивающих максимально возможное сохранение лесной среды.

Экспериментальными исследованиями, проведенными на вырубках различной давности в пихтарниках Горного Алтая, изучено влияние основных абиотических и биотических факторов среды. Среди факторов, влияющих на лесообрэзователь-ный процесс, прежде всего следует выделить механическое ункчтокение самосева и подроста на вырубках при лесозаготовительных операциях. Лесосеки, характеризующиеся наличием семенных деревьев имеют больше подроста (от 400 до 3000 шт/га); Специфичным для естественного возобновления на исследованных вырубках является то, что с увеличением их возраста наблюдается отчетливо выраженная тенденция уменьшения сохранившегося на лесосеках подроста предварительной генерации (разнотравная группа типов леса от 1300 до 150 шт/га, крупнотравная от 1100 до 80 шт/га). Однако этот процесс на вырубках различных групп типов леса протекает не одинаково. Максимальное количество благонадежного подроста пихты на вырубке десятилетней давности произрастает в папоротниковой группе типов леса, минимальное в крупнотравной. Характерно, что на вырубках десятилетней давности в папоротниковой группе типов леса наблюдается ярко выракенный процесс отмирания предварительного возобновления по сравнению с другими типами.

Анализируя данные таблиц 4,1; 4.2; 4.3, можно сказать, что общее количество подроста предварительной и последующей генераций зависит отдавносги рубки, крутизны склона, экспозиции.

Анализ экспериментальных материалов покаэывает, что

Таблица 4.1

Влияние давности рубки на количество подроста, шт/ге

Давность рубки, лет

Статистические показатели

X

± т

±6

I V

при =2,09

2 102, 1 7,3 23,0 22, 5 7,1 -

10-12 448,2 25,2 80,6 17,6 5,6 13, 19

15-20 541,0 18,2 60,1 11, 1 3,4 22, 39

Таблица 4.2 Злияние экспозиции склона на количество, подроста, шт/га

Статистические показатели

склона | X ! ! ° V, % Р. % ! пои 1 плг =й,

СЗ ' 343,0 32,6 104,-3 30,4 9,5 8,21

С8 ' 3-59,6 34,9 111,7 31, 1 9,7 7,77

Ю8 314, 1 21,6 69, 1 30,0 6,9 10,35

Ю 87,0 3,4 10,9 1'2, 5 3,9 -

процессы возобновления на лесосеках во всех исследуемых случаях протекают неудовлетворительно. После рубки леса по мере увеличения их возраста наблюдается некоторое уменьшение количества подроста, предварительного происхождения, характеризующегося замедленным ростом.

При такой ситуации, учитывая и прогрессирующее зарастание площади вырубок напочвенным покровом, нельзя рассчитывать на успешное естественное восстановление пихты си-

Таблица 4.3

Злияние крутизны склона на количество подроста, шт/.га

Крутизна! склона, ! град. ! X Отатистич ! / лг 1 ■еекие показатели^ ! * в IV 1 I т--- Т^ при

5-10 1 >20 428,0 92,0 14,8 2, 5 203,0 •7,7 47,4 8,3 3,4 2,6 22,40

бирской.

5. ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ РУБКИ НА В080БН03Л5НИЗ ПИХТЫ СИБИРСКОЙ И МЕРОПРИЯТИЯ по его УЛУЧИ! ЗНЙЮ

Известно, что в исследуемом регионе основным способом рубок главного пользования продолжают оставаться сплошные рубки.

С целью изучения хода последующего возобновления были обследованы сплошные вырубки различной давности, проведенные на территории Горно-Алтайского опытного хозяйства, по .узколесосечному и костромскому способам и постепенные. днализ полученных данных (табл.5.1) позволяет сделать вывод, что наиболее успешно последующее возобновление протекает при постепенных рубках. Эзли максимальное количество подроста после сплошных рубок, проведенных по костромскому способу, наблюдаемое в пихтарниках крупнотравных составляет лишь 355 шт/га, то после проведения постепенных рубок в вышеназванных типах леса оно изменяется в пределах от 3400 до 3800 шт/га. В целом на площадях, пройденных постепенными рубками, процесс возобновления является непрерывным, что доказывают исследования Горского (1963), Свалова"(1981), которые устанавливают

стабильность запасов разновозрастных лесов,наши исследования также подтверждают наличие подроста остающегося после лесозаготовок (табл.5. 1).

Таблица 5.1

Влияние способа рубки на успешность естественного возобновления

Давность

Количество подроста при разных способах рубок,шт/га

узкопасечвыи

рубки,!

лет

! х I г

1 ж

всего

! х ! х

I О I о

® к

! х ] к

постепенный !

всего

ж !х

в

й

! В , »

I о

Iх

19

4-5 2212+132 82,4 17,6 152+14 93,6 6,4 3420+204 96,4 3,6 8-9 2293+143 35,4 14,6 210+16 78,2 21,8 3508+215 98,1 1,9 10-15 2683+155 74,1 25,9 355+18 64,7 35,3 3805+258 78,4 11,6

Наблюдение за результатами мер по содействию естественному возобновлению на вырубках показали, что количество подроста после применения мер содействия (рыхление почвы и подстилки, пирогенное воздействие) значительно превышают таковое на вырубках, где подобных мер не проводилось (табл. 5.2).

Для большей объективности обсеменения как под пологом, так и на вырубках минерализацию рекомендуется проводить в урожайные годы. Площадь минерализации должна быть не менее 30 $ на вырубках и 15-20 % под пологом древостоя в соответствии с существующими рекомендациями (Луганский и др.,1996).

При изучении состояния возобновления нами обследованы

Таблица 5.2 Влияние различных мероприятий по содействию естественному возобновлению на вырубках пихтовых древоетоев

Мероприятия

Порода

!Количество самосева и

____

|до содейет-¡после содей-;вия возоб- ¡ствия возоб-, новлению | новлению

Рыхление поверхности почвы и подстилки

Пирогеиное воздействие

Контроль (без содействия возобновлению)

пихта 123 + 8,0 2692 +131,0

кедр 15 + 1,0 1551, +111,0

пихта 151 +11,0 4695 +208,0

пихта 63 + 0, 3 2158 +163,0

пихта 181 +15,0 201 + 17,0

кедр 21 + 1,0 44 + 3,0

сплошные вырубки 2-3 летней дьвности, на которых оставлены обсеменители. Рубки проводили в урожайные годы. На тех площадях вырубок, где оставлены одиночные семенники или группы семенных деревьев, были заложены пробные площади размером 1-2 га, удаленные от стен леса на 100 и более метров. Установлено, что правильное назначение и размещение семенных деревьев достаточно устойчиво обеспечивает удовлетворительный процесс лесовосстановления на вырубках при условии наступления семенного года не позднее 2х лет после проведения рубки.

ЗАКЛЮЧЕНИЙ И ВЫВОДЫ 1, Почвы изучаемого района вполне соответствуют экологи-

ческим требованиям пихту сибирской. Они содержат значительное количество гумуса, важнейших элементов питания.

2. Основной причиной неудовлетворительного лесовозобновления пихты сибирской является низкая всхожесть семян, мощное развитие живого напочвенного покрова, затрудняющего их прорастание.

3. Под пологом пихтовых древостоев крупнотравной, папоротниковой и разнотравной групп типов леса общее количество благонадежного подроста не превышает 1600 шт/га. Йго максимальное количество наблюдается в пихтарниках разнотравной группы типов леса, минимальное - в насаждениях крупнотравной группы (340 шт/гэ).

4. На вырубках, с увеличением их давности, наблюдается некоторое уменьшение численности подроста пихты, количество которого, в зависимости от срока давности, находится в пределах 70-750 шт/га.

5. На вырубках двух-летней давности сохраняется только 20 % от общего количества подроста, произрастающего под пологом насаждений до рубки. На старых вырубках 10—S0 летней давности происходит процесс дальнейшего уменьшения количества подроста предварительной генерации, что связано с резким изменением лесной обстановки. В результате частичного отмирания на старых вырубках возраст преобладающего подроста не превышает 20 лет при средней высоте 150 см. Сохранившийся на старых вырубках подрост пихты, характеризуется групповым размещением и замедленным приростом по высоте.

6. Характерным для размещения подроста пихты сибирской по площади вырубок является пространственная неоднородность.

Сохранившийся после вырубки подрост произрастает в основном на полуразложившихся колодах, пнях, микроповышениях.

7. При неудовлетворительном естественном возобновлении пихты сибирской под пологом леса нельзя рассчитывать на успешное восстановление на сплошных вырубках кгупнотрав-ных, разнотравных, папоротниковых групп типов леса.

Для обеспечения надежного возобновления предложены следующие рекоме нда ции:

1. Проводить постепенные рубки.

2. При сплошных рубках необходимо:

а) обеспечение предварительного возобновления путем использования наиболее приемлемой технологии разработки ' лесосек (узкопасечный метод при сплошных рубках);

б) проведение ухода для адаптации и дальнейшего роста подроста (рыхление почвы на вырубках давности свыше 5 лет);

в) оставление обсеменителей, семенных групп, куртин. Обе вменители должны располагаться на лесосеке равномерно, чтобы они обеспечивали налет семян на всю площадь вырубки;

г) проведение минерализации почвы в урожайные годы. Площадь минерализованной поверхности на вырубках должна составлять не менее .30

3. Интенсивность и параметры рекомендуемых операций должны назначаться в соответствии с группами типов леса.

ПО ТЕМВ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛВДГВДИЕ РАБОТЫ

1. Терехова С.А. , Скрипалыцикова Л.Н. Запасы лесной подстилки в Горных пихтарниках Алтая//Проблемы химико-лесного комплекса. -Красноярск, КГТА, 1&94.- С.172-178. Тр.Российской научно-практической конференции.

' 2. Протопопов 3. ,Терехова С.А.,Гаветова Н.3. Климатические условия произрастания темнохвойной тайги//Лесвая таксации и лесоустройство.- Красноярск: КГТА, 1995.-С. 77-85.

3. Терехова С.А. Аллелоп&тический эффект экстрактов их травянистых растений, на семена пихты сибкрской//Проб-лемы химико-лесного комплекса,- Красноярск: КГТА, 1996.-С.41. Тез.докл. научно-практической конференции,

4. Карпачева А.В.»Терехова С.А. Злияние лесной подстилки на лесовосстановительные процессы пихтарников Горного Алтая//Проблемы химико-лесного комплекса,- Красноярск: КГТА, 1997,- С.62. Тез.докл.научно-практической конференции.

5. Терехова С.А. Злияние водных экстрактов из травянистых растений на прорастание семян пихты сибирской//Непрерывное экологическое образование. - Красноярск: СибГТУ, 1998.- С. 1.54. Тез.докл. научно-методической конференции.

Подписано в печать 17.11.98. Сдано в производство 19.11.98. Формат 6С)ХМ1/16. Печать офсетная. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 455. Изд. № 126.

Лицензия ЛР № 020346. 20.01.1997г._

Редакционно-издательский отдел СибГТУ. 660049,г.Красноярск,пр. Мира,82,тип.СибГТУ

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Терехова, Светлана Алексеевна, Красноярск

СКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

УДК 630.23.582 4 75.2

ТЕРЕХОВА Светлана Алексеевна

ЛЕСОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПИХТОВЫХ ЛЕСАХ

ГОРНОГО АЛТАЯ

06.03.03 - «Лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - заслуженный деятель

науки РСФСР, доктор с.-х. наук, почётный академик РАЕН, проф. [В . В. Протопопов

Доктор с.-х. наук, профессор, академик МИ ВШ П.М.Матвеев

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ ............................................................ 3

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ...................................................... 6

2. РАЙОН, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА РАБОТ ................................................................................................... 14

2.1. Орография ................................................................................................... 14

2.2. Климат ............................................................................................................ 15

2.3. Почвенный покров .............................................................................. 18

2.4. Лесная растительность ............................................................... 20

2.5. Методика исследований ............................................................... 2 6

2.6. Характеристика пробных площадей ................................. 31

3. ЕСТЕСТВЕННОЕ^ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ПИХТЫ СИБИРСКОЙ ПОД

ПОЛОГОМ ЛЕСА ......................................................................................................... 38

3.1. Почвы ............................................................................................................... 38

3.2'. Семеношение пихты сибирской ............................................. 44

3.3. Влияние лесной подстилки на лесовосстанови-тельные процессы пихтарников .......................................... 50

3.4. Аллелопатическое влияние травянистых растений па прорастание семян пихты сибирской ...... 56

3.5. Освещенность .......................................................................................... 60

3.6. Температурный режим воздуха под пологом пихтовых древостоев ..................................................................... 64

3.7. Относительная влажность воздуха ................................. 67

3.8. Естественное, возобновление ................................................ 7 0

3.8.1. Пихтарники крупнотравные ............................................. 71

3.8.2. Пихтарники папоротниковые .......................................... 7 9

3.8.3. Пихтарники разнотравные ................................................ 8 6

4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ПИХТЫ НА ВЫРУБКАХ ......... 96

5 . ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ РУБКИ НА ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ПИХТЫ

СИБИРСКОЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕГО УЛУЧШЕНИЮ ..................... 116

ЗАКЛЮЧЕНИЯ И ВЫВОДЫ .................................................................................... 128

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................. 131

ПРИЛОЖЕНИЯ ...............................................................................................................

1. Профильные диаграммы пихтарников крупнот-равных: Пробная площадь № 1 ..........................................

2. Пробная площадь № 2 .....................................................................

3. Пробная площадь № 3 .....................................................................

4. Профильные диаграммы пихтарников папоротниковых : Пробная площадь № 4 ................................................

5. Пробная площадь № 5 .....................................................................

6. Профильные диаграммы пихтарников разнотравных: Пробная площадь № 6 ......................................................

7. Пробная площадь № 7 .....................................................................

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что с увеличением объёма рубок в пихтарниках Горного Алтая необходимо уделить особое внимание сохранению достаточной лесистости водосборных бассейнов и обеспечить успешность лесс-восстановительных процессов на вырубаемых площадях. Только при этом условии возможно сохранение ресурсного и экологического потенциала пихтовых лесов изучаемого региона. Лесовосстановительные процессы -одна из наиболее острых и сложных экологических и экономических проблем. Современные механизированные заготовки в значительной степени ухудшают лесорастительные условия на вырубках, особенно в горных условиях Сибири.

Наиболее перспективными в рассматриваемом аспекте являются пихтовые насаждения, занимающие 10.6 % лесо-покрытой площади региона (Парамонов, 1998). Эти леса являются не только источником древесины и другой биологической продукции, но и выполняют исключительно важную средообразующую роль, поддерживая экологический баланс природных комплексов (Крылов, 1961, 1988; Протопопов, 1375; Парамонов, 1989, 1992 и др.).

Кроме того в настоящее время запрещена рубка кедра сибирского, произрастающего на площади 28.6 % лесного фонда Горного Алтая, в связи с чем возникает необходимость дополнительного вовлечения в промышленную эксплуатацию других растительных формаций. В связи с вышеизложенным, очевидной является необходимость тщательного изучения лесовосстановительных процессов в

пихтовых лесах Горного Алтая, которые к тому же в конце XX века оказались в изменённых климатических и экологических условиях.

Цели и задачи исследований. Целью исследования является изучение и анализ лесовосстановительных процессов и разработка рекомендаций по возобновлению наиболее распространённых типов пихтовых лесов Горного Алтая, что определило необходимость решения следующих программных задач:

1) изучить лесорастительные свойства почвы в пихтарниках;

2) проанализировать возобновление пихты сибирской под пологом леса;

3) оценить состояние возобновления пихты сибирской на вырубках;

4) разработать мероприятия по улучшению лесовозобновления пихты сибирской в Горном Алтае.

Научная новизна состоит в том, что впервые в условиях Горного Алтая обобщены данные по лесовосстанов-леыию пихтовых лесов и дана лесоводственная оценка естественного возобновления. Получена экспериментальная информация о состоянии возобновления пихты сибирской в зависимости от типов леса, давности рубки, задернения почвы, посевных качеств семян.

Защищаемые положения.

1) Сравнительная оценка лесовосстановительных процессов в различных лесорастительных условиях Горного Алтая.

2) Лесовосстановительные процессы в пихтовых лесах региона протекают неудовлетворительно.

3) Рекомендации по улучшению естественного возобновления пихты сибирской.

Практическая значимость. Разработаны рекомендации по повышению эффективности естественного возобновления пихтарников Норного Алтая.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на Российской научно-практической конференции «Проблемы химико-лесного комплекса» (Красноярск, 1994), на научно-методических и научно-практических конференциях СибГТУ (Красноярск, 1993-1998). Рекомендации по восстановлению гшхты сибирской прошли опытно-производственную проверку в лесных предприятиях Горного Алтая и получили положительную оценку.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, 2 находятся в печати.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 148 е., состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованных источников (175 наименований, в т.ч. 5 на иностранных языках), 7 приложений.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Первые широкомасштабные исследования в пихтовых лесах Сибири были проведены В.В.Поповым (1932). По его данным в изученных типах леса: пихтарниках кустарнико-во-папоротниковых, кустарниково-широкотравных, кустар-никово-разнотравных, папоротниковых, низкотравных и мшистых естественное возобновление пихты протекает удовлетворительно. В пихтарниках разнотравных этот процесс протекает хорошо, а в пихтарниках широкотрав-ньтх неудовлетворительно. Автор отмечает, что почти во всех типах леса удовлетворительное и хорошее возобновление наблюдается в насаждениях средней и высокой полноты .

Несколько позже появились работы ученых, посвя-щсппыс изучению лесовосстановительных процессов на вырубках пихтарников в горной Шории (Тихомиров, Попов, 1934). Авторы указывают в общем на неудовлетворительное возобновление вырубок. Однако дальнейшее изучение этого вопроса показало, что ход естественного возобновления на сплошных и условно-сплошных вырубках существенно отличаются.

¿Многолетние исследования, процессов восстановления хвойных пород, проводимые на условно-сплошных вырубках Горной Шории показали, что их успех зависит не только от предварительного, но и последующего возобновления (Крылов 1953).

На сплошных концентрированных вырубках наблюдается полное отсутствие последующего возобновления хвой-

ных пород. Лесовосстановление этих вырубок происходит лишь за счет предварительно появившегося подроста.

В связи с этим по мнению Г.В.Крылова и Н.Г.Коломнец (1956) вопрос сохранения подроста в процессе лесозаготовок приобретает важное значение.

Проведенными исследованиями в пихтарниках Горной ЗДории установлено, что на 20-ти летних условно-сплошных вырубках преобладает подрост пихты в возрасте от 5 до 15 лет (Крылов, 1953).

Изучение пихтовых вырубок по Чулымскому и Приобскому плато показало, что здесь наблюдается несколько лесовосстановительных стадий. Их продолжительность и характер изменяются в зависимости от типа леса. Выборочные и условно-сплошные вырубки в большинстве типов пихтарников восстанавливаются за 10-20 лет естественным путем. Причем этот процесс зависит от наличия на вырубках подроста предварительного происхождения. Сплошные вырубки в мшистых и разнотравных пихтарниках восстанавливаются через стадию осиново-березового леса .

В крупнотравно-папоротниковых и широкотравных типах пихтарников лесовосстановление идет без смены пород. Продолжительность этой стадии колеблется от 20 до 30 и 40 лет (Крылов, 1964).

Характеризуя естественное возобновление на старых пихтовых вырубках в северо-западной части Восточного Саяна, З.А.Громова и В.В.Попов делают вывод об успешности его развития за счет значительного количества тонкомера, сохранившегося при разработке лесосек.

Анализ состояния вырубок в пихтовых лесах через 20-25 лет показал, что тонкомер, оставленный на лесосеках в разнотравных насаждениях выполняет основную роль в лесообразовании. Оставление семенных деревьев на лесосеках рассматривается как дополнительное мероприятие, способствующее ускорению процессов лесовос-становления (Громова, Попов, 1963).

Исследованиями лесовосстановительных процессов, проведенными в горных темнохвойных лесах северной части Западного Саяна установлено, что пихта сибирская здесь возобновляется во всех типах верхнего подпояса удовлетворительно и неудовлетворительно в среднем под-поясе этой горной системы, особенно в папоротниковой группе типов леса (Поликарпов, Бабинцева, 1963).

3 работах Э.Н.Фалалеева (1964) дана количественная оценка подроста пихты под пологом пихтовых древо-стоев по типам леса. По его данным в Восточном Саяне максимальное количество подроста (3370 шт.) произрастает в пихтарниках мшистых, минимальное в разнотравных (1940 шт.) . В том же районе среднее количество подроста варьирует в пределах от 2100 шт./га до 427 0 шт./га. Его максимальное количество до 15400 шт./га оказалось в Западном Саяне в разнотравном и зеленомош-никовом типах леса.

Кроме количественных характеристик пихтового подроста Э.Н.Фалалеев в своих работах дает качественные и выделяет целый ряд факторов, от которых зависит успешность возобновительных процессов.

При наличии семян и благоприятных условий для их произрастания подроста его численность может достигать до 10000 шт./га.

В отличие от выводов Фалалеева, Савченко при изучении возобновления пихтовых лесов в восточных районах Западно-Сибирской низменности установил, что возобновительные процессы под пологом пихтарников кислично-зеленомошных протекают успешно. Здесь количество подроста достигает 25000 шт. на 1 га. Пихтарники разнотравно -зеленомошные возобновляются удовлетворительно. Количество подроста в этих типах леса от 10 до 15 тыс. ШТ. На 1 га.

Значительно хуже возобновительные процессы протекают в пихтарниках приручейных и разнотравно-осочковых, где количество подроста не превышает 3 тыс. шт. па 1 га. Характеризуя пихтарники разнотравно-вейниковые можно сказать, что возобновление здесь протекает удовлетворительно, так как количество подроста изменяется здесь в пределах от 3 до 7 тыс. шт. на 1 га (Савченко, 1970).

Анализируя результаты исследований различных авторов по естественному возобновлению под пологом леса и на вырубках в Сибири можно констатировать, что этот процесс в различных лесорастительных условиях протекает гю-разному. Б одних случаях оценивается удовлетворительно или хорошо, в других неудовлетворительно. К сожалению, в немногих работах, посвященных этому вопросу раскрываются причины лесовосстановительных процессов (Поликарпов, Бабинцева, 1963; Фалалеев, 1963; Поздняков, 1964; Савченко, 1970). Известно, что эти

процессы зависят как от эколого-биологических свойств пихты сибирской, так и от растительных условий среды.

Прежде всего, естественное возобновление пихты зависит от степени обсеменения площади, которая тесно связана с периодичностью плодоношения пихтовых насаждений .

В вопросе периодичности повторения семенных годов у пихты единого мнения среди исследователей нет. Так О.Г.Каппер (1954) отмечал, что обильное плодоношение пихты' на Урале наступает через 3-4 года. В.В.Попов (1940) в Красноярском крае наблюдал только один урожайный период с 1961 по 1967 гг.

Большинство исследователей считает, что для пихты сибирской характерно позднее вступление в фазу плодоношения (Каппер, 1954; Гроздов, 1960; Фалалеев, 1964; Мищенко, 1966; Нухимовская, 1971).

Многие ученые отмечают, что семена пихты сибирской по сравнению с другими темнохвойными породами быстро теряют всхожесть при хранении (Степанов, 1930; Гроздов, 1952; Каппер, 1954; Плаксина, 1969; Рябинков, 1974) .

Савченко A.M. (1970) на основе экспериментов доказал, что в районах с избыточным увлажнением в природных условиях большое количество семян пихты погибает, прежде чем появляется возможность для их прорастания .

В дальнейшем процесс естественного возобновления контролируется условиями среды для прорастания семян, появления всходов, роста и развития самосева и подроста (Мишенко, 1963 и Сокович, 1968; Некрасова, Рябин-

ков, 197 8 и др.). Под пологом материнских древостоев на появление всходов большое влияние оказывает мощность й фракционный состав подстилки и её влажность (Некрасова, 1960, 1965). Интенсивность роста и развитие самосева и подроста связаны со степенью развития живого напочвенного покрова, его видового состава (Огиевский, 1898; Тольский, 1922; Ткаченко, 1955; Дмитриев, 1962; Савченко, 1965; Поликарпов, 1985; Бур-дина и др., 1990).

Как в насаждениях, так и на вырубках различные виды травянистых растений оказывают отрицательное влияние на развитие всходов и самосева особенно темно-хвойных пород. Однако некоторые виды травянистых растений улучшают условия их существования на вырубках (Поздняков, 1962; Шумаков, 1962; Протопопов, 1967).

Количество и качество подроста пихты в насаждениях в значительной степени зависит от сомкнутости крон древостоя (Осипова, 1955; Козловский, 1960; Фалалеев, 1982) .

Дальнейшая жизнь молодого поколения леса как в насаждениях, так и на вырубках по мере увеличения занимаемого им пространства в атмосфере и почве осложняются обостряющимися конкурентными взаимоотношениями между взрослыми деревьями и растениями подчиненных ярусов.

Причем они не сводятся только к борьбе за питательные вещества и влагу, но и проявляются в других сложных взаимоотношениях между растениями, включая ал-лелопатические (Чернобривенко, 1956; Санадзе, 1967;

Шумаков, 1962; Ахромейко, 1964; Протопопов, Никитенко, 1964) .

Однако нельзя забывать, что во всех случаях процессы естественного возобновления контролируются климатическими факторами, к которым пихта сибирская особенно чувствительна. Эта порода наиболее требовательна к богатству почвы, теплу и влаге. Она нуждается в довольно богатых и влажных почвах, избегая при этом заболачивания. Её требовательность к богатству почвы особенно ярко проявляется при произрастании в неоптимальных климатических условиях. В этом случае пихтовые насаждения размещаются, как правило, на богатых, развитых и хорошо дренированных почвах. В горных лесах Сибири при климатических условиях, приближающихся для пихты к оптимальным (сумма активных температур не ниже 1200°, гидротермический коэффициент около 3, среднемесячная относительная влажность в 13 часов не ниже 6070%, годовое количество осадков 600-700 мм.) она может произрастать на самых разнообразных почвах, включая грубоскелетные (Поликарпов, 1966). В результате исследований, проведенным в горных лесах Сибири (Протопопов, 1965) выявлено, что благоприятными климатическими условиями для произрастания пихтовых лесов являются следующие показатели: продолжительность вегетационного периода 120 дней, сумма температур выше 5°-1600°; выше 10и-1300и, сумма осадков за вегетационный период 7 00 мм, за год 900-1500 мм, относительная влажность воздуха в 14 часов в июле не менее 65%, глубина снежного покрова 120 см.

Проведённый анализ литературных данных о естественном возобновлении пихты сибирской в условиях Сибири, показал, что успеш