Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесовосстановление с использованием интродуцентов рода Pinus L. в зеленой зоне поселений

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Лесовосстановление с использованием интродуцентов рода Pinus L. в зеленой зоне поселений"

На правах рукописи

ПРИСТАВКО Иван Алексеевич

ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТРОДУЦЕНТОВ РОДА РНМШ Ь. В ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЕ ПОСЕЛЕНИЙ (на примере Брянской области)

06.03.01 - лесные культуры, селекция, семеноводство

г 6 СЕН 2013

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск 2013

005533541

005533541

Работа выполнена на кафедре лесных культур и почвоведения ФГБО ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Шошин Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

Афонин Алексей Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, д цент, профессор ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет име: академика И.Г. Петровского»

Мельник Петр Григорьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, д цент, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса»

Ведущая организация: ФБУ «Всероссийский научно-исследовательски институт лесоводства и механизации лесного х зяйства»

Защита состоится «11» октября 2013 г. в 10s2 ч. на заседании диссертащ онного совета Д 212.019.01 в ФГБОУ ВПО «Брянская государственная инж нерно-технологическая академия» по адресу: 241037, г. Брянск, пр-т Ст. Димитрова, 3. Телефон: (4832) 74-03-59, факс: (4832) 74-60-08 E-mail: mail@bgita.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Бря екая государственная инженерно-технологическая академия»

Автореферат разослан «?» сентября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

^^------Нартов Д.И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Согласно лесному законодательству (Лесной кодекс РФ, 2006; Положение об определении...., 2009), зеленые зоны поселений РФ устанавливаются в целях организации отдыха населения, сохранения санитарно-гигиенической, оздоровительной и эстетической ценности природных ландшафтов. Леса зеленых зон должны быть устойчивы к рекреационным нагрузкам, обладать эстетической привлекательностью формируемых ими ландшафтов (Анти-пов, 2000; Большаков, 2000; Соколова, 2008; Перепечина, 2008; Иванов, 2009).

Применяемые здесь отраслевые технологии лесовосстановления не обеспечивают в полной мере формирование лесных культур требуемых параметров (Таран и др. 1977; Антипов, 2000; Багинский, 2005). Введение в насаждения новых видов позволяет существенно расширить функции насаждений зеленых зон (Рубцов, 1977; Рубцов, 1984; Бирюков, 1989; Дроздов, 2001; Смирнова, 2001).

Имеются только отрывочные данные по введению сосновых интродуцентов в лесные культуры зеленых зон Брянщины (Бирюков, 1989; Рубцов, 1997; Смирнова, 1997, 2001). Влияние почвенно-грунтовых и погодных условий на их рост остается недостаточно изученным, отсутствуют данные по формированию ассимиляционного аппарата и структуре надземной фитомассы, депонированию углерода интродуцентами, требует уточнения технология лесовосстановления.

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы на кафедре лесных культур и почвоведения БГИТА: «Разработка эколого-ресурсосберегающих технологий искусственного лесовосстановления в зоне хвойно-широколиственных лесов».

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение формирования искусственных насаждений сосновых экзотов, их биологической продуктивности, подготовка предложений по введению сосновых интродуцентов в зеленые зоны. Для достижения поставленных целей изучались следующие вопросы:

1. Особенности роста лесных культур сосновых интродуцентов в различных почвенно-грунтовых условиях.

2. Влияние погодных условий на радиальный прирост сосновых видов.

3. Влияние физико-химических свойств почв на рост в высоту и по диаметру.

4. Формирование надземной фитомассы деревьев и насаждений интродуцентов, депонирование атмосферного углерода.

5. Формирование ассимиляционного аппарата, индекса листовой поверхности деревьев и насаждений.

6. Введение интродуцентов в зеленые зоны поселений.

Объектами исследований являлись искусственные насаждения сосны Банкса (Pinus banksiana L.), сосны Веймутова (Pinus strobus L.), сосны Муррея (Pinus murrayana Balf.), сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica L.) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающие в зеленой зоне 8 поселений Брянской области.

Научная новизна. Впервые изучен рост сосновых интродуцентов в насаждениях зеленых зон Брянской области в зависимости от почвенно-грунтовых и погодных условий, получены данные но структуре их надземной фитомассы, формированию ассимиляционного аппарата, депонированию атмосферного углерода.

Практическая значимость работы заключается в обобщении опыта и тродукции видов рода Pinus L. в Брянской области, в разработанном комплек технологических приемов создания лесных культур зеленых зон поселени Брянской области.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследован)

подтверждается большим объемом экспериментального материала, собранно и обработанного с использованием современных апробированных методов и следований и средств программного обеспечения для ПК.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Особенности роста интродуцентов сосновых видов в зеленой зоне пос лений Брянской области.

2. Фракционный состав и вертикальная структура фитомассы сосновых видов

3. Депонирование атмосферного углерода сосновыми интродуцентами.

4. Формирование ассимиляционного аппарата различных видов сосны.

5. Рекомендации по введению интродуцентов в зеленую зону.

Личный вклад автора. Разработка программы и методики исследовани

подбор опытных объектов, сбор, обработка, анализ и обобщение экспериме} тального материала, формулирование выводов по результатам выполненн НИР, разработка предложений для производства, подготовка докладов и стате

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсу дены на международных научно-практических конференциях: «Леса Евразии Брянский лес» (Брянск, 2011); «Леса Евразии - Белорусское поозерье» (Беларус

2012); «Лесоуправление, лесоустройство и лесозащита - настоящее, будуще (Брянск, 2012); «Современные проблемы и инновации в ландшафтной архитектур (Брянск, 2012); «Биосферносовместимые города и поселения» (Брянск, 2012); «/ туальные проблемы лесного хозяйства и ландшафтной архитектуры» (Брянс

2013), «Рациональное использование, охрана, защита и воспроизводство лесных р сурсов» (Москва, 2011); на областном конкурсе научных работ «Современные до тижения России» (Брянск, 2010-2013 гг., 2012 г - 1-е место, 2013 г - 3-е место); межкафедрапьных заседаниях лесохозяйственного факультета БГИТА (2010-2013

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей, том числе одна - в журнале, рекомендованном ВАК РФ (в трудах МГУЛа), одна отправлена в печать.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 178 стран цах, состоит из общей характеристики работы, восьми глав, списка использ ванных источников и десяти приложений; иллюстрирована 42 таблицами, рисунками. Список использованных источников включает 245 наименований, том числе 9 на иностранном языке.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В диссертации приведена история становления и развития зеленых зон п селений в России, отражено, что леса зеленых зон улучшают ионизационны состав (Сверчков, 1964; Власюк, 1970; Таран, 1977), температурный режим i влажность воздуха (Берюшев, 1961; Машинский, 1962), обогащают его кисло

родом (Белов, 1964; Болычевцев, 1968; Володько, 1983) и фитонцидами (Токин, 1957; Пряжников, 1966; Протопопов и др., 1974; Сверчков, 1981), очищают от пыли и газов (Таран, 1977; Илькун, 1978; Вронский, 1996; Уткин и др., 2008). Леса играют значительную роль в углеродном балансе атмосферы (Алексеев, Бердси, 1994; Исаев и др., 1995; Усольцев, 2005). Насаждения зеленых зон все более активно вовлекаются в рекреацию (Большаков, 2000; Иванов, 2009).

На основании работ (Илькун, 1978; Матюк, 1983; Ерохина и др., 1987; Смоляк, 1990; Антипов, 2000; Дубовицкая, 2003; Папулов, 2004; Павлов, 2005; Неволин, 2003; Бех, 2007; Соколова, 2008; Тихонов, Прутской, 2009) выделены дополнительные требования к насаждениям зеленых зон: декоративность, долговечность, устойчивость, быстрота роста, газоустойчивость и др. Перспективны в этом отношении хвойные интродуценты: сосна кедровая сибирская, сосна Веймутова, сосна Банкса, сосна Муррея (Бирюков, 1989; Данчук, 1990; Rudolph, 1990; Дроздов, 2002; Ермоленко, 2002; Демидова, 2003; Беляев, 2010; Васильев, 2010; Мерзленко и др., 2011).

Отмечено, что сосна Банкса (Кобенский, 1966; Лантратов, 1980; Бирюков, 1989; Данчук, 1990; Юскевич, 2000; Шовган, 2002; Жмурко, 2003; Васильев, 2010), сосна Муррея (Мауринь, 1967; Куцевалов, 1977; Мелихов, 1984; Дроздов, 1998; Демидова, 2003; Бирюков, 2007) сосна Веймутова (Лаптин и др., 1979; Болотов, 1986; Бирюков, 1989; Смирнова, 1997; Дроздов, 1998; Фади, 2000; Серебрякова, 2005; Репин, 2009; Мерзленко и др., 2011) и сосна кедровая сибирская (Лоскутов, 1971; Бех, Таран, 1979; Дроздов, Лавренов, 1984; Пермяков, 1986; Игнатенко, 1988; Брынцев, 1990; Бех, 1991; Титов, 1995; Дроздов, 1998, 1999; Фади, 2000; Ермоленко, 2002) активно внедряются в европейской части России и в ближнем зарубежье. В тоже время почти полностью отсутствуют данные по их надземной фитомассе, по структуре ассимиляционного аппарата и его поверхности. Не обоснованы требования к почвенно-грунтовым и погодным условиям для успешного роста, требует корректировки технология лесовосстановления с использованием интродуцентов в зеленой зоне поселений Брянской области.

2 МЕТОДИКА РАБОТ, КРАТКАЯ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 МЕТОДИКА РАБОТ

Для решения основных задач исследования в насаждениях сосны Банкса (Pinus banksiana L.), сосны Веймутова (Pinus strobus L.), сосны скрученной (Pinus contorta L.), сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica L.) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на территории 8 административных районов Брянской области было заложено 22 пробные площади с рубкой 63 модельных деревьев на фитомас-су, взято 240 кернов древесины, 98 образцов почвы, 550 образцов фитомассы.

Рост сосновых интродуцентов изучался на временных пробных площадях, заложенных по общепринятым методам (ГОСТ 16128-70, ОСТ 56-69-83). На основании данных измерительной таксации (Загреев, 1991; Кишенков и др., 1996; Анучин, 2004; Верхунов, Черных, 2007) рассчитывали таксационные характеристики древостоев (средний диаметр, высота, относительная и абсолютная полно-

та, запас). Относительная полнота насаждения определялась в сравнении с нас ждением сосны обыкновенной, класс бонитета по шкале М.М. Орлова (1925).

Рубку модельных деревьев проводили в сентябре — первой половине октяб (Молчанов, Смирнов, 1967; Родин и др., 1968). Фракционный состав фитомасс определяли по методикам В.А. Усольцева (2005); JI.E. Родина (1968); А.И. Утки: (1975), М.Г. Семечкиной (1978), A.A. Молчанова (1967). Модельные деревья (по шт. на пробной площади) выбирали средними по высоте, диаметру, степени рг вития кроны. Фитомассу учитывали по 1-метровым (молодняки) и 2-метровы секциям. Массу ствола определяли через его объем по плотности древесины, п лученной по спилам ствола (Молчанов, Смирнов, 1967). Фитомассу фракций кр ны находили по модельным ветвям. По разнице весов всей ветви, ветви без хво 1-го, 2-го, 3-го и последующих годов находили массу хвои различных возрасто Аналогично устанавливали массу побегов текущего года, массу шишек. Из ка дой фракции отбирали образцы, герметично упаковывали в пакеты и отправляли лабораторию. Сушку образцов осуществляли в сушильном шкафу ШС-80-01 СГ до постоянного веса при температуре 70-75°С (Snowdon, 2002).

Фитомассу фракций среднего дерева определяли как среднее фитомассы тр модельных деревьев, а запас фракций фитомассы древостоя - как произведен фитомассы каждой фракции среднего дерева на число деревьев на 1 га (Усольце Залесов, 2005). Размеры аккумуляции углерода в надземной части исследуемы культур рассчитывали исходя из того, что в 1 кг абсолютно сухой массы ветве коры и древесины содержится 0,5 кг углерода, а в 1 кг абсолютно сухой масс древесной зелени - 0,45 кг (Исаев и др., 1995 г; Алексеев, Бердси, 1994).

Для изучения почвенных условий на пробной площади закладывали оди почвенный разрез глубиной 1,5...2,0 м и 3-4 прикопки (30...50 см) по рекоменд циям кафедры лесных культур и почвоведения (Орловский, Остроумов, 198 Маркина, 2003). Из середины слоя каждого генетического горизонта отбирал почвенный образец массой около 1 кг. Физико-химический анализ почвенных о разцов проводили стандартными методами (Петербургский, 1968; ГОСТ 2926 91). В почвенных образцах определяли содержание подвижного фосфора (Р205) обменного калия (К20) по А.Т. Кирсанову (ГОСТ 26207-91); гидролитическу кислотность (pH) - по методу Каппена (ГОСТ 26212-91); гумус - по методу И. Тюрина в модификации В.Н. Симакова (ГОСТ 26213-91); гранулометрический с став - по H.A. Качинскому; плотность сложения почвы - весовым методом из ра сыпного образца. Расчет запасов азота, фосфора и калия проводили послойно (2 50 и 100 см) и для горизонтов Ai и А2В по методу Н.П. Ремезова (Маркина, 2013)

Влияние почвенных условий на рост оценивалось по среднему прирос модельных деревьев в высоту и по диаметру в первые 30 лет жизни (Z ь и Z d Связь средних приростов и почвенных условий оценивалась методом пошаг вой регрессии (Мешалкина, Самсонова, 2008). Для регрессионных уравнени рассчитаны стандартизированные коэффициенты «beta», позволяющие оцени вклады независимых почвенных переменных в средний прирост.

Ширину годичных колец на кернах измеряли по фотографиям высокого раз решения (Марченко, 2008). Временные ряды радиального прироста (Zr) были пре образованы в индексы радиального прироста (1д), рассчитанные через скользящу

среднюю по 5 годам (Кухта, 2003; Велисевич, Хуторной, 2009). Связь индексов прироста и метеоданных (среднемесячные температуры и месячные суммы осадков мая, июня, июля, августа, сентября текущего и предыдущего годов) осуществляли с помощью корреляционного анализа (Тишин, 2011) в соответствии с рекомендациями К.С. Бобковой, (1981), А.Е. Кухта, (2003).

Опираясь на работы М.Я. Оскреткова (1956), Л.П. Яцыно (1977), А.И. Уткина с соавторами (2008) нами использован геометрический метод определения поверхности хвои (Sxb.) через ее длину и периметр поперечного сечения. Площадь поверхности хвои двуххвойных сосен определяли по формуле М.Я. Оскреткова (1959), а пятихвойных - по формуле W.T. Swank, Н.Т. Schreuder (1974). Хвою 1, 2 и 3 годов отбирали в верхней, средней и нижней частях кроны (Madqwick, 1964; Молчанов, Смирнов, 1967; Родин и др., 1968; Усольцев, Наги-мов, 1988; Усольцев, Залесов, 2005). Длину хвои измеряли металлической линейкой с точностью 1 мм, толщину и ширину - по фотографиям высокого разрешения среза поперечного сечения с точностью 0,01 мм (Марченко, 2008). Для определения площади поверхности хвои (Б«,) дерева нами использован показатель удельной листовой поверхности (SLA). Для всего насаждения по методике А.И. Уткина с соавторами (2008) рассчитан индекс листовой поверхности (LAI).

При обработке экспериментального материала были использованы программы «Статистика», «Корреляция», «Michxod» средства электронной таблицы Excel (программная настройка «Пакет анализа»). Для измерений ширины годичных колец и длины периметра поперечного сечения хвои по фотографиям использовали персональный компьютер, программу Surfer 10 и электронную таблицу Excel в составе пакета Microsoft Office.

2.2 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

По С.Ф. Курнаеву (1982) объекты исследований расположены в Скандинавско-Русской провинции Евроазиатской области лесов умеренного пояса в пределах двух зональных полос — в подзоне смешанных и широколиственных лесов, а в соответствии с приказом Министерства сельского хозяйства РФ №37 от 04.02.2009 г. «Об утверждении перечня лесорастительных зон...» регион входит в район хвойно-широколиственных (смешанных) лесов европейской части РФ.

В диссертации на основании работ (Антыков, 1960; Просянников, 1987; Ахромеев, Данилов, 1988; Воробьев, 1993; Рубцов, 1997; Волкова, 1998; Васильев и др., 1999; Ториков, 1999; Самошкин, 2001; Тихонов, 2001; Котенков, Мурахтанов, 2006; Регионы России..., 2011) приводятся данные по природно-географическим условиям, рельефу, почвам, климату и растительности региона.

3 ЗЕЛЕНЫЕ ЗОНЫ ПОСЕЛЕНИЙ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Площадь лесов зеленых зон поселений Брянской области составляет 150,3 тыс. га (12,4 % от площади лесного фонда). Зеленые зоны выделены вокруг областного центра г. Брянск на площади 70,9 тыс. га и городов Новозыбков, Дять-

ково, Злынка, Жуковка, Карачев, Клинцы, Почеп, Севск, Унеча, Сураж, Старо дуб, поселков Локоть, Выгоничи, Клетня, Навля, Климово, Вышков, Старь Красная Гора, Суземка и Погар (Лесной план Брянской области, 2008)

Зеленые зоны приурочены к 5 основным типологическим группам ландшафто аллювиальные равнины (65,0 тыс. га), полесья (63,5 тыс. га), моренные равнины (11, тыс. га), предполесья (6,8 тыс. га) и морено-зандровые равнины (1,4 тыс. га), в кото рых A.B. Жучковой выделено 26 географических ландшафтов. Преобладающими яв ляются подзолисто-глеевые, подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Ochobhoi лесообразующей породой здесь является сосна обыкновенная (Волкова, 1998).

Лесокультурный фонд зеленых зон составляет около 700 га и представле вырубками (56,0%), прогалинами и пустырями (26,9%), гарями и погибшим лесными насаждениями (17,1%). Его площадь меняется по поселениям от 1 д 150 га. Лесовосстановление осуществляется общепринятыми технологиям: При выборе главной породы учитывается тип лесорастительных условий.

Единичные лесные культуры хвойных интродуцентов созданы в 20 веке А.1 Тюриным, В.М. Обновленским, В.В. Огиевским, Е.В. Титовым и работниками ле хозов Брянской области посадкой сеянцев (реже саженцев) весной в плужные бо розды под меч Колесова с густотой посадки от 4,7 до 10,0 тыс.шт./га (таблица 1).

Лесные культуры сосны Веймутова, сосны Муррея и сосны Банкса регуляр но плодоносят, в насаждениях встречается подрост, что свидетельствует об и хорошей акклиматизации в условиях Брянской области.

Таблица 1 - Краткая характеристика объектов исследования*

№ ПП Лесничество Поселение Группа ландшафтов Год создания Категория площади Посад, материал Размещение, м ТЛУ Почв

Сосна кедровая сибирская

1 Дубровское г. Жуковка долинный 1966 вырубка СЖ5 2,5x0,5 с2 2

2 Дубровское г. Жуковка долинный 1966 то же СЖ5 3,0x0,5 с2 2

18 Унечское г. Унеча полесье 1993 земли с/х СЖ4 3,0x0,5 Сз 3

21 Уч.- опытное г. Брянск долинный 1969 прогалина СЖ4 2,0x0,5 с2 3

22 Уч.- опытное г. Брянск долинный 1985 вырубка СЖ4 3,5x0,5 с2 3

Сосна Веймутова

17 Унечское г. Стародуб предполесье 1940 прогалина сн2 3,5x0,6 В2 2

19 Уч.- опытное г. Брянск долинный 1911 то же сн, 2,0x0,5 в2 5

Сосна Муррея

8 Карачевское г. Карачев полесье 1953 прогалина сн2 2,5x0,6 в2 2

10 Карачевское г. Карачев полесье 1953 то же сн2 3,0x0,5 с2 4

Сосна Банкса

3 Карачевское г. Карачев полесье 1981 прогалина сн2 3,0x0,6 в2 1

11 Клетнянское п. Клетня полесье 1976 земли с/х сн2 3,5x0,5 с2 2

15 Унечское г. Унеча полесье 1965 то же сн2 3,5x0,5 в2 1

14 Почепское п. Краен. Рог моренный 1965 то же сн2 3,0x0,5 с2 2

12 Клинцовское п. Краен. Гора долинный 1959 то же сн2 2,5x0,5 в2 7

5 Карачевское Карачев полесье 1953 прогалина сн2 группы по 4-5 шт. Вз 6

7 Карачевское Карачев полесье 1953 то же сн2 2,5x0,5 в3 1

Продолжение таблицы 1

№ ПП Лесничество Зеленая зона поселения Группа ландшафтов Год создания Категория площади Посад, материал Размещение, м ГЛУ Почва

Сосна обыкновенная

4 Карачевское Карачев полесье 1983 прогалина СН2 3,5x0,5 в2 1

16 Унечское Унеча полесье 1955 земли с/х сн2 2,5x0,7 в2 1

13 Клинцовское Краен. Гора долинный 1959 то же сн2 2,5x0,6 в2 7

9 Карачевское Карачев полесье 1953 пустырь сн2 3,5x0,5 в2 2

6 Карачевское Карачев полесье 1948 прогалина сн2 2,5x0,6 в2 1

20 Уч.-опытное Брянск долинный 1911 то же сн, 2,0x0,5 в2 5

*Примечание: почвы: 1 - дерново-подзолистая песчаная на ФГП; 2 - дерново-подзолистая песчаная на ФГП с пятнами (прослойками) морены; 3 - дерново-подзолистая песчаная на смеси ФГП и морены; 4 — дерново-подзолистая песчаная на смеси ФГП и покровных суглинков; 5 — дерново-подзолистая песчаная на КГП с фосфоритами; 6 - дерново-подзолистая песчаная на моренных отложениях; 7 - дерново-подзолистая супесчаная на двучленных отложениях морены и ФГП

4 ОСОБЕННОСТИ РОСТА ВИДОВ Р1ЫШ Ь. В ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЕ ПОСЕЛЕНИЙ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

4.1 ЛЕСОВОДСТВЕННО-ТАКСАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР

В диссертации приведена подробная лесоводственно-таксационная характеристика исследуемых лесных культур. Показано, что сохранность изучаемых интродуцентов не отличается существенно от сохранности сосны обыкновенной. В лесных культурах зеленых зон поселений Брянской области сосна кедровая сибирская, сосна Веймутова и сосна Муррея могут расти по I, а сосна Банкса - по Г классам бонитета. Лучший рост сосны Банкса и сосны Муррея характерен для сложной субори.

На основании моделей роста изучаемых видов в высоту и по диаметру, рассчитанным по функции Митчерлиха (Черных и др., 2009), нами установлено, что сосна Банкса, сосна Муррея и сосна Веймутова в возрасте до 30-35 лет превосходят сосну обыкновенную в росте на 8-10% в высоту и на 10-30% по диаметру.

4.2 ВЛИЯНИЕ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ

В диссертации представлена морфометрическая характеристика модельных деревьев и величина их среднего радиального прироста. Отмечено снижение величины радиального прироста с возрастом дерева, что согласуется с работами Т.Т. Битвинскаса (1974), С.Г. Шиятова (1986), И.С. Дашковской (1989), Д.В. Тишина (2011). Так, у кедра отмечено снижение среднего прироста с 2,88 мм в возрасте 22х лет до 1,92 мм в 50-летнем возрасте, у сосны Веймутова - с 2,54 мм (73 года) до 1,48 мм (101 год), у сосны Банкса - с 2,57 мм (32 года) до 1,72 мм (60 лет) и у сосны обыкновенной - с 3,01 мм (37 лет) до 1,43 мм (101 год).

Корреляционный анализ связи индекса радиального прироста деревьев с температурой и осадками текущего и прошлого годов показал, что у различных видов отмечается общность в отклике радиального прироста на колебание погодных

факторов. Наиболее близкой к сосне обыкновенной является сосна Банкса. В т же время, внутри вида на разных участках отмечаются и различия в реакции н погодные показатели того или иного месяца, что объясняется географическим ме стоположением и лесорастительными условиями. Кластерный анализ коэффици ентов корреляции позволил выделить экологические группы роста или кластеры.

По отклику радиального прироста на погодные факторы насаждения соснь Веймутова и сосны Муррея образуют один кластер, сосны обыкновенной и соснь кедровой сибирской - 2 кластера, сосны Банкса - 3 кластера. Величину радиальноп прироста сосны обыкновенной определяет географическое местоположение (I кла стер - север области; II кластер - юго-запад области), сосны кедровой сибирской -условия увлажнения (I кластер - свежие условия, II кластер - влажные условия), сосны Банкса - местоположение участка (I кластер - свежие условия в центральной I северной частях области; II кластер - свежие условия в юго-западной части области и условия увлажнения (III кластер - влажные условия на юго-западе области).

Применение множественного регрессионного анализа по выделенным кла стерам позволило оценить влияние на индексы прироста совокупности погод ных данных (среднемесячные температуры и месячные суммы осадков ма июня, июля, августа, сентября текущего и предыдущего годов). Уравнения мно жественной регрессии линейного типа имеют коэффициенты множественно! корреляции от 0,525 до 0,884 (F=4,2...24,7, при Р<0,05), что позволяет их ис пользовать в прогнозных оценках.

На радиальный прирост сосны кедровой сибирской в свежих условиях роста по ложительное влияние оказывают высокие осадки в начале вегетационного период Повышенная температура конца вегетации негативна для роста по диаметру. В влажных условиях прослеживается схожее влияние температуры, а дополнительн« увлажнение в августе текущего года отрицательно сказывается на росте по диаметру

На рост по диаметру сосны Веймутова в свежих условиях положительн значимы высокие осадки второй половины вегетационного периода текущег года и температура сентября прошлого года. Повышенное значение текуще' температуры как в начале вегетации, так и второй его половине отрицательн сказываются на радиальном приросте деревьев.

Для роста сосны Муррея в свежих условиях положительно значимы боле высокие осадки и температура начала вегетации. Повышенная температура ав густа и большие осадки июня и сентября прошлого года ослабляют рост.

Рост по диаметру сосны Банкса в свежих условиях улучшается с повышение температуры в августе, а также при более высоких осадках середины вегетацио ного периода текущего года. Высокая температура июля текущего года, осад1 конца вегетации отрицательны. Во влажных условиях повышенная температур второй половины вегетации отрицательно сказывается на радиальном приросте.

5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЗЕЛЕНЫХ ЗОН И ВЛИЯНИЕ ИХ НА РОСТ СОСНОВЫХ ВИДОВ

Зеленые зоны поселений Брянской области приурочены к зональным дерно во-подзолистым почвам. Почвы имеют кислую реакцию среды (pHKci 2,8...5,0).

В аккумулятивном горизонте среднее содержание гумуса составляет 2,81% с диапазоном от 1,43 до 4,75%. Более высокое содержание гумуса характерно для супесчаных почв, сформированных на двучленных отложениях морены и ФГП с прослойками морены. Песчаные почвы на ФГП и смеси ФГП и КГП (без пятен и прослоек морены) содержат меньше гумуса. Для всех почв характерна низкая и средняя обеспеченность в запасах подвижного фосфора и обменного калия. В гумусовом горизонте плотность сложения составляет 0,7... 1,2 г/см3, максимальная плотность отмечена в материнской породе (1,53... 1,63 г/см3).

Почвенные условия дерново-подзолистых почв зеленых зон поселений весьма неоднородны. Мощность гумусового горизонта составляет 3...13 см. Основной запас элементов минерального питания приходится на верхний 50-сантиметровый слой почвы, где сосредоточена основная масса корней (Березин, 2009; Беляев, 2010). Запас азота здесь варьирует от 11,2 до 37,4 кг/га, подвижного фосфора - от 196,7 до 797,4 кг/га, обменного калия - от 133,4 до 516,7 кг/га.

Для сосны обыкновенной и сосны Банкса на основе корреляционного и пошагового регрессионного анализа приростов получены модели связи между средним приростом и почвенными характеристиками (таблица 2).

Таблица 2 - Зависимость средних приростов модельных деревьев сосны обыкновенной и сосны Банкса за первые 30 лет роста от почвенных условий верхнего 50-сантиметрового слоя дерново-подзолистых почв* ___

Аппроксимирующая модель И2 Б при р<0,05 Станд. ошибка

Сосна обыкновенная

,416 Ю,0234*ц1-0,2394*рН 10,042*Р205 -0,1037"К20 0,959 93,4 0,015

1596+0,0183*^-0,1Ш*рН+0,3972*Шз-Ю,039*Р205-0,1088*К20 0,993 420,9 0,007

Сосна Банкса

г-50ь=-1Д485+А,5984*И+0,1908*рН-Ю,348*ЫОз+0,060*Р205+0,151н'К20 0,997 850,0 0,005

г-50а=-1Д208+ОД679*і1+03744*рН-Ю,7140*Шз-0,044*Р205-Ю,111*К20 0,991 270,2 0,007

♦Примечание: ¡1 - содержание или, %; gl - содержание физической глины, %; рН - обменная кислотность; ЫОз, Р2О5, К2О - запасы азота, фосфора и калия соответственно, ц/га

На средний прирост сосны обыкновенной положительно влияют увеличение содержания илистых частиц, физической глины, запасов азота и фосфора в верхнем 50-сантиметровом слое почвы. Наибольший вклад в прирост по высоте вносит физическая глина (Ьс!а=1,33) и фосфор (ЬеШ=1,19). Значимыми для роста по диаметру являются фосфор (Ье1а=1,03) и содержание физической глины (Ье1а=0,98). Лучший рост сосны обыкновенной отмечается на кислых почвах. Содержание калия не является лимитирующим показателем на всех объектах исследования.

На средний прирост сосны Банкса в высоту влияют содержание ила (Ье1а=2,98), запасы калия (Ье1а=2,39) и фосфора (Ье1а=1,00), величина рН (Ье1а=0,54) и азот (Ье1а=0,38); а по диаметру - калий (ЬеШ=2,30), содержание ила (Ье1а=1,74), величина рН (Ье1а=1,37) и азот (ЬеШ=1,02). Интродуцент более продуктивен в средне- и слабокислых почвенных условиях.

На рост сосны Муррея, сосны Веймутова, сосны кедровой сибирской также влияют почвенные условия (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние почвенных условий верхнего 50-сантиметрового слоя почвь

327 197

511 177

239 300

Для сосны кедровой сибирской, сосны Муррея и сосны Веймутова важнь содержание физической глины, гумуса, запасы азота и фосфора. Увеличени содержания илистых фракций, запасов калия значимо для сосны кедровой си бирской и сосны Веймутова и не отражается на росте сосны Муррея. У этих со сен уменьшение кислотности почвы (от кислых до средне- и слабокислых) по ложительно сказывается на росте в высоту и по диаметру.

6 НАДЗЕМНАЯ ФИТОМАССА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР 6.1 НАДЗЕМНАЯ ФИТОМАССА ДЕРЕВА

Данные по надземной фитомассе модельных деревьев показали, что на ее величину влияют видовая принадлежность, возраст, условия роста, особенно сти формирования насаждения.

Общая масса среднего дерева сосны кедровой сибирской в возрасте 22х ле (ПП №18) составила 19,2 кг, а в 50 лет (ПП №1, №2) - 103,0... 117,4 кг. С возрас том возрастают доли древесины и коры ствола от 59 до 66% и от 7 до 9% соответ ственно. Доля живой кроны (хвоя, скелет, побеги текущего года) имеет болыпи значения в молодых культурах. Отмершие ветви отмечены только в культурах 50 летнего возраста с наибольшим содержанием при густоте посадки 8,0 тыс.шт./г (18,6%). Установлено, что у данной породы основная масса ствола сосредоточен в слое 0.. .0,4 Н, а основная масса фракций кроны - в слое 0,6.. .0,9 Н.

Модельные деревья сосны Веймутова в возрасте 73 и 101 год имели масс 327,4 и 441,2 кг. Доли древесины, коры ствола и скелета кроны различаются незна чительно и составляют около 82%, 10% и 5,2% соответственно. Наблюдаются разли чия в долевом участии хвои. Так, в 73 года на долю хвои приходится 2,7%, а в 10 год только 1,0%. Основная масса древесного ствола приходится на слой 0..ДЗ Н, основная масса фракций кроны - на слой 0,8.. .0,9 Н (73 года) и 0,9... 1,0 Н (101 год).

В возрасте 60 лет у сосны Муррея установлено, что в условиях сложной субор деревья имеют на 46% большую массу, чем в условиях простой субори. Древесина ствола в общей массе среднего дерева составляет 63,3...66,1%, кора сгвола -4,0...5,8%. Для этого вида характерно большое количество сухих ветвей (5,4... 17,4%) и массы шишек (3,0.. .5,9%). Отмечено, что в условиях сложно)! субори

на рост культур сосны кедровой сибирской, сосны Муррея и сосны Веймутова

№ ПП

А, лет

•730

£ и,

£ а, см

Плотность, г/см3

Ил, %

Физич. глина, %

Гумус, %

рНш

Запас, кг/га

| фосфор Г

Сосна Муррея

60

0,32

0,38

1,41

1,40 4,42 0,70 4,07 20 673

10

60

0,40

0,46

1,38

0,86

6,00

0,91 4,35

25

797

Сосна Веймутова

17

73

0,42

0,43

1,37 0,79 7,63 1,11 4,20 31

753

19

101

0,33

0,28

1,41

0,76

3,48

0,81

3,91

23

197

50 50

Сосна кедровая сибирская

0,27 0,29

0,35 0,39

1,37 1,34

0,16 0,61

7,51 8,33

0,8 1,18

4,28 4,08

24 32

280 795

деревья формируют более массивную крону, имеют и большую массу сухих ветвей. Сухие ветви начинаются от основания ствола и сохраняются до отметки 0,7 Н.

Модельные деревья сосны Банкса взяты на 7 участках в возрасте от 32х до 60-ти лет. Отмечено, что с возрастом доля древесины увеличивается от 59 до 69,0%, коры ствола - от 6,7 до 7,9%, погибших ветвей - от 5,8% до 13,1% против скелета кроны, массы хвои, доля которых закономерно снижается с 13,1 до 6,0% и 5,1 до 2,8% соответственно. Наибольшая фитомасса дерева характерна для 48-летних культур, произрастающих в условиях свежей сложной субори (280,7 кг). Средние деревья того же возраста в условиях свежей простой субори имеют массу меньше в 2,1 раза. Было выявлено, что при густоте посадке 8,0 тыс.шт./га фитомасса среднего дерева меньше на 24%, чем при густоте 6,0 тыс.шт./га. Основная масса ствола сосредоточена в слое 0-0,4 Н. Мертвая крона начинается от основания ствола, а основная ее масса приходится на слой 0,2-0,5 Н. В условиях простой субори деревья сосны Банкса формируют на 35% более длинную крону, чем в сложной субори.

Масса среднего дерева сосны обыкновенной в возрасте 32... 101 год составила 76,8...575,6 кг. На древесину приходится 76,1...87,9 %. С возрастом доля этой фракции в общей фитомассе дерева увеличивается. Наибольшую долю скелета кроны и хвои отмечаем у более молодых деревьев. Лучшая очищаемость от сухих сучьев отмечается в насаждениях с первоначальной густой посадки 6,7 и 10,0 тыс.штУга.

По отношению фракций фитомассы к выявлены видовые особенности (таблица 4).

Таблица 4 - Отношение фракций фитомассы (кг) сосновых видов к показателю ё2Ь по пробным площадям*____

Фракция Сосна кедровая сибирская Сосна Веймутова Сосна Муррея Сосна -Банкса Сосна обыкновенная

древесина 145,7 (136,6-157,2) 142,9 (126,3-159,5) 184,7 (179,8-189,6) 160,2 (133,8-168,1) 159,8 (131,6-169,2)

кора 19,2 (15,8-21,3) 17,9 (16,9-18,8) 14,0 (11,3-16,7) 17,4 (15,7-23,7) на (10,1-15,2)

скелет кроны 23,4 (10,8-35,5) 9,1 (8,2-9,9) 29,7 (25,7-33,7) 22,8 (14,7-29,0) 13,4 (9,2-17,7)

хвоя 21,5 (16,0-24,2) 3,1 (2,0-4,2) 10,2 (8,1-12,3) 9,2 (6,5-13,1) 6,6 (4,9-8,9)

всего дерева 209,8 (184,0-227,8) 173,0 (155,5-190,2) 238,6 (225,0-252,3) 209,6 (178,2-215,3) 191,0 (158,4-210,7)

*Примечание: в скобках указаны пределы (гшп-тах) значений, полужирным - среднее значение

Установлено, что при равных размерах (по показателю <12К) деревья сосны Муррея формируют на 15,6% большую, а сосны кедровой сибирской и сосны Веймутова соответственно на 8,8% и 10,6% меньшую массу древесины, чем сосна обыкновенная. Все интродуценты имеют более тяжелую кору, самыми толстокорыми являются сосна кедровая сибирская и сосна Веймутова

По возрастанию массы хвои, приходящейся на <Йі, сосны расположились в ряд: сосна Веймутова, сосна обыкновенная, сосна Банкса, сосна Муррея, сосна кедровая сибирская. Различия между сосной обыкновенной и сосной кедровой сибирской достигают трех раз, а с сосной Веймутова - почти 7 раз.

6.2 ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР СОСНОВЫХ ВИДОВ

Запас надземной фитомассы и ее структура в исследуемых культурах зна чительно различаются (таблица 5).

Таблица 5 - Фитомасса лесных культур интродуцированных видов сосны и со сны обыкновенной на пробных площадях_

-^тек. тыс. шт./га Фитомасса в абсолютно-сухом состоянии, т/га

№ПП А, лет ствол в коре кора ствола сухие ветви скелет кроны хвоя итого

Сосна кедровая сибирская

18 22 1,855 23,30 2,41 - 6,12 6,10 35,52

1 50 1,013 75,60 9,77 19,40 5,42 3,89 104,31

2 50 0,921 79,98 9,20 9,48 11,45 7,21 108,12

Сосна Веймутова

17- 73 0,466 140,22 16,51 - 8,25 4,08 152,55

19 101 0,473 195,50 20,67 - 10,99 2,20 208,69

Сосна Муррея

8 60 0,717 132,22 10,70 9,97 22,77 7,87 172,83

10 60 0,657 165,47 9,80 42,79 23,07 7,05 238,38

Сосна Банкса

3 32 0,945 56,43 5,77 4,97 11,60 4,41 77,41

11 37 1,289 142,31 11,37 14,04 13,86 6,43 176,63

15 48 1,194 111,51 9,79 15,28 18,61 7,15 152,56

14 48 0,813 181,71 14,46 15,20 23,92 7,15 227,98

12 54 0,905 86,36 9,30 16,51 13,89 5,16 121,91

5 60 0,795 141,11 14,44 19,47 12,97 5,14 178,68

7 60 0,850 114,23 14,14 15.35 9,57 4,94 144,09

Сосна обыкновенная

4 32 1,151 71,89 4,63 3,56 7,65 5,04 88,14

11 37 0,974 160,49 9,56 6,28 12,02 5,48 184,27

16 52 0,900 115,92 9,54 - 11,67 5,63 133,23

13 54 0,886 168,78 9,80 - 13.03 6,13 187,95

9 60 0,690 136.59 8,63 6,07 12,10 4,66 159,42

6- 65 0,600 127,73 9,35 2,86 10,79 4,33 145,71

20 101 0,488 261,77 14,97 - 13,50 4,09 279,37

Самые высокие запасы характерны для 101-летних культур сосны Веймутова сосны обыкновенной. Прослеживается явное влияние возраста лесных культур н запас фитомассы насаждения (1=0,743).

Сосна Веймутова накопила на 71 т/га меньше надземной фитомассы, чем сосн обыкновенная, и имеет более высокую массу коры ствола. Сосна Муррея в услови ях сложной субори имеет на 66 т/га больший запас фитомассы, чем в простой субо ри. В свежей простой субори культуры сосны Банкса на 12% уступают по надзем ной фитомассе сосне обыкновенной.

Для сосны Банкса и сосны обыкновенной применены модели по расчету запасов надземной фитомассы, ее фракций по возрасту (А), высоте (Н), диаметру (О) и густоте (Ы) насаждений (таблица 6).

•Ч-- - -...; іі - ■ .

Таблица 6 - Регрессионные модели компонентов фитомассы насаждений сосны Банкса и сосны обыкновенной __

Фракция фитомассы Аппроксимирующая модель Я Я2 Р при р<0,05 Станд. ошибка уравнения

Сосна Банкса

Ствол в коре 1ёРст = -8,125+1,468*^+4,550*^0 0,972 0,944 34,0 0,048

Сухие ветви 1ёРсв. = -9.525+1,623*^Ы+1,375*^А+2,756*^0 0,991 0,982 55,1 0,037

Скелет 1ёРск= -21,230+4,195*^-6,177*^Н+13,909*№ 0,955 0,913 10,5 0,055

Хвоя [ёРХЕ = -12,410+2.561 * ^N-2,829*^1-1+7,157*^0 0,993 0,986 71,6 0,014

Всего дерева ^Рет = -8,125+1,468*1§И+4,550*^0 0,977 0,954 41,1 0,040

Сосна обыкновенная

Ствол в коре 1§рск=-6,912+1,454*1ёы+1,558*1ён+2,060*1ё0 0,977 0,955 21,2 0,051

Скелет 1ёРс, = -6,793+1,551*^+0,621 *1ёА+1,708*1§0 0,978 0,956 21,6 0,024

Хвоя 1ёРсв = -5,555+1,511*1ё№0,527*1ёА+0,725*^0 0,967 0,935 14,3 0,023

Всего дерева 1ёРск - -6,284+1,370* 1,457*^Н+1,912*^0 0,975 0,951 19,4 0,050

Из приведенных данных видно, что около 91-98 % общей вариации фракций фитомассы объясняется вариацией факторных признаков. Для сосны Банкса в запасе всей фитомассы и стволовой части значимы текущая густота и диаметр. Причем, диаметр более значим (ЬеШ=1,26), чем густота (Ье1а=0,74).

Для культур сосны обыкновенной в общей фитомассе насаждения значимы диаметр (Ьега=1,14), густота (Ьега=1,12) и высота (Ьега=0,83); а для скелета кроны и хвои - густота (Ьега=2,46 и 3,08), диаметр (Ье1а=1,97 и 1,35) и возраст (Ье1а=1,24 и 1,07 соответственно).

6.3 ДЕПОНИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО УГЛЕРОДА НАСАЖДЕНИЯМИ

СОСНОВЫХ ВИДОВ

Лесные экосистемы активно депонируют атмосферный углерод (Алексеев, Бердси, 1994; Исаев и др., 1995; Чураков, Манякина, 2012).

В Брянской области среднегодовая величина связанного атмосферного углерода насаждениями сосновых видов напрямую зависит от их продуктивности (рисунок 1).

в сосна кедровая сибирская и соснаВеймутова ОсоснаМуррея Ш сосна Банкса Н сосна обыкновенная

Рисунок 1 - Среднегодовое депонирование атмосферного углерода культурами сосновых видов по объектам исследования

За 1 год жизни культуры сосны кедровой сибирской депонируют 0,9 т/га, сосны Веймутова 1,04 т/га, что на 86 и 61 % соответственно меньше, чем куль туры сосны обыкновенной. В брусничном типе леса сосна Банкса связывае больше на 0,34 т/га в год углерода, чем сосна обыкновенная. В черничном тип леса сравниваемые виды депонируют близкое количество углерода (1,4 т/га в год) в орляковом - сосна обыкновенная связывает углерода на 0,4 т/га в год больше, условиях сложной субори на первом месте находится сосна обыкновенная (2,4 т/га в год), затем сосна Банкса (2,38 т/га в год) и сосна Муррея (1,98 т/га в год).

Для формализации данных по депонирующей функции вида использова показатель среднегодового депонирования культурами углерода в возрасте 5 лет. Установлено, что по мере возрастания среднегодового депонирования рас сматриваемые виды расположились в следующий ряд: сосна кедровая сибир екая (1,06 т/га в год), сосна Веймутова (1,22 т/га в год), сосна Банкса (1,43 т/га год), сосна обыкновенная (1,49 т/га в год), сосна Муррея (1,81 т/га в год).

7 МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА АССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА

Хвоя - самый чувствительный орган растения, быстро реагирующий на услов окружающей среды. На размеры хвои влияют внутренние (возраст хвои, возраст де рева) и внешние факторы (полнота древостоя, условия роста, положение в кроне стрессовые ситуации) (Оскретков, 1956; Бабич и др., 2004; Уткин и др., 2008).

В Брянской области хвоя всех исследуемых видов удерживается в основ ном 3 года, хвоя четвертого года встречается лишь на отдельных ветвях. Сред няя длина (Ь)*хвои сосны кедровой сибирской за 2009-2012 гг. менялась от 10 до 135 мм; сосны Веймутова - от 88 до 169 мм; сосны Муррея - от 39 до 45 мм сосны Банкса - от 34 до 56 мм; сосны обыкновенной - от 54 до 83 мм. Пери метр срединного сечения (Р) хвои составил 2,08-2,69 мм у сосны кедровой си бирской, 1,54-1,71 мм у сосны Веймутова, 2,35-2,64 мм у сосны Муррея, 2,18 2,69 мм у сосны Банкса, 1,97-2,60 мм у сосны обыкновенной.

У всех видов наибольшие размеры имеет хвоя, сформированная в 2009 г (3 год а наименьшие — в 2011 г (1 год), что мы связываем с экстремально сухим 2010 шдо Отмечено, что на размеры хвои влияет ее положение в кроне дерева (таблица 7).

Таблица 7 - Средние размеры хвои 3 года в пределах кроны модельного дерева*

Показатель Часть кроны дерева Порода

сосна обыкновенная сосна кедровая сибирская сосна Веймутова сосна Муррея сосна Банкса

Ь, мм нижняя 62,35±0,25 117,65±0,54 88,38±0,33 40,13±0,19 38,35±0,1

средняя 65,60±0,76 125,80±0,25 91.38±0,32 44,68±0,47 40,5 5±0,2

верхняя 69,35±0,32 129,15±0,33 96,40±0,18 54,50±0,33 41,05±0,25

Р, мм нижняя 2,13±0.05 2,42±0,03 1,59±0,02 2,52±0,04 2,60±0,03

средняя 2,40±0,04 2,63±0,03 1,74±0,02 2,64±0,03 2,68±0,04

верхняя 2,54±0,03 2,62±0,03 1,87±0,02 2,87±0,04 2,78±0,05

Эхв. , ММ2 нижняя 132,68±3,14 284,44±3,89 140,55±1,52 101,27±1,62 99,86±1,43

средняя 158,05±4,27 331,06±3,55 159,34±1,97 117,71±1,48 108,51±1,7

верхняя 176,15±2,33 338,01±3,79 180,85±1,94 156,51±2,75 112,47±1,3

♦Примечание: модельные деревья на ПП №1, №5, № 9, №10, №17

Различия между хвоей в нижней и верхней частях кроны по длине у сосны обыкновенной составили 11,2%, сосны кедровой сибирской - 9,8%; сосны Вей-мутова - 9,1%, сосны Муррея - 35,8%, сосны Банкса - 7,0%. По величине поверхности хвои соответственно 32,8, 18,8, 28,7, 54,5, 12,6%.

Отмечено, что в условиях Брянской области хвоя имеет максимальные размеры на деревьях 35-50 лет. Выявлено так же, что в более высокопродуктивных культурах формируется хвоя больших размеров. Различия со значимостью не ниже 99% установлены для сосны Банкса 1 и 1а, I и II классов бонитета, сосны обыкновенной I и 1а классов бонитета и сосны Муррея I и II классов бонитета.

Для всех видов характерна тесная связь площади поверхности и массы одной средней хвоинки, описываемая уравнением параболы второго порядка с коэффициентами детерминации близкими к единице (таблица 8).

Таблица 8 - Коэффициенты уравнений регрессии и коэффициенты детерминации (Я2) связи площади поверхности средней хвои с ее массой в сухом состоянии_

Порода Коэффициенты

а b с R

Сосна кедровая сибирская -0,2225 20,183 -11,153 0,988

Сосна Веймутова -0,4631 17,62 25,318 0,978

Сосна Муррея -0,1169 10,302 1,947 0,993

Сосна Банкса -0,1913 12,181 -12,825 0,986

Сосна обыкновенная -0,0523 6,6458 31,457 0,984

На основании данных удельной листовой поверхности (SLA) была определена поверхность хвои среднего дерева и насаждения. У сосны кедровой сибирской среднее значения SLA составили 152,66±1,81 см2г"'; сосны Веймутова -154,39±4,24 cmV; сосны Муррея - 90,17±0,86 cmV; сосны Банкса - 87,09±0,57 см2г"сосны обыкновенной - 70,40±1,26 см2г"'. У всех видов наибольшую SLA имеет хвоя текущего года в нижней части кроны и в более старых древостоях. Индекс листовой поверхности в культурах сосны находится в пределах

□ сосна .Муррея_ЕЭ сосіа Банкса_И сосна обыкновенная__В сосна Веймутова 3 сосна кедровая сибирская |

Рисунок 2 - Индекс листовой поверхности сосновых насаждений

LAI в насаждениях сосны кедровой сибирской равен 5,83... 10,78 га га'1, соснь Веймутова - 3,59...6,46 га га'1, сосны Муррея - 6,49...7,56 га га'1, сосны Банкса 4,63...6,30 га га"1, сосны обыкновенной - 3,13...4,48 га га'1. Установлено, что до. хвои текущего годавЬА! составляет-41-71%, 2 года-24-45%, 3 года-6-17%.

Анализ данных по LAI показал, что на него влияет возраст, густота и про изводительность насаждения. В 50-летних культурах сосны кедровой сибир ской величина LAI оказалась выше почти в 2 раза при густоте посадки 6, тыс.шт./га, чем при посадке 8,0 тыс.шт./га. Различия в LAI 60-летних культу сосны Муррея, произрастающих в С2 и В2, не существенны (6,49...7,56 га га") У сосны Веймутова отмечено снижение величины LAI с 6,46 до 3,58 га га" п мере старения насаждения с 73 до 101 года. У сосны Банкса и сосны обыкно венной наблюдаются общие закономерности: до 50-летнего возраста отмечает ся постепенное увеличение LAI, затем его снижение.

8 ВВЕДЕНИЕ СОСНОВЫХ ИНТРОДУЦЕНТОВ В ЗЕЛЕНЫЕ ЗОНЫ ПОСЕЛЕНИЙ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

На основании анализа влияния отдельных элементов плодородия на рост со сновых видов была составлена таблица их требовательности к физико-химически показателям верхнего 50-сантиметрового слоя почвы (таблица 9).

Таблица 9 - Требовательность сосновых видов к показателям плодородия верх него 50-сантиметрового слоя дерново-подзолистых почв __

Почвенный показатель Значения (min-max) Сосна обыкновенная Сосна Банкса Сосна Муррея Сосна Веймутова Сосна кедровая сибирск•

Содержание илистых фракций, % 0,16-1,50 средняя средняя мало требовательна средняя высокая

Физическая глина, % 1,1-13,5 высокая мало требовательна высокая высокая высокая

рНкс1 (повышенная кислотность) 3,5-4,7 средняя мало требовательна мало требовательна мало требовательна мало треб вательна

Запас азота, кг/га 11-37 высокая средняя средняя высокая высокая

Запас подвижного фосфора, кг/га 197-797 высокая мало требовательна средняя высокая высокая

Запас обменного калия, кг/га 133-517 мало требовательна средняя мало требовательна средняя средняя

Отмечено, что возможный почвенный ареал сосны Банкса и сосны Мурре шире, чем у сосны обыкновенной. Сосна Веймутова по требовательности к поч венным показателям близка к сосне обыкновенной, сосна кедровая сибирская более требовательна. Сосну Веймутова, сосну Банкса и сосну Муррея рекомен дуем высаживать в свежую (влажную) простую и сложную суборь, сосну кед ровую сибирскую - в сложные субори и судубравы.

На основании реакции сосновых и нтродуцентов на метеофакторы установ лено, что сосну кедровую сибирскую и сосну Веймутова предпочтительнее вы

саживать в северной части области, сосну Муррея и сосну Банкса - в центральной и юго-западной частях.

В качестве посадочного материала рекомендуем применение крупномерных саженцев: СЖ2+5 (сосна кедровая сибирская), СЖ2+4 (сосна Веймутова), СЖ2+з (сосна Банкса, сосна Муррея).

Анализ роста сосновых интродуцентов в высоту и по диаметру, их реакция на показатели почвенного плодородия, структурные особенности надземной фитомассы, а также поверхность ассимиляционного аппарата позволили рекомендовать введение сосновых интродуцентов по видам посадок.

Лесовосстановительные посадки с участием сосновых интродуцентов рекомендуем создавать рядами, при этом доля посадочных мест сосны обыкновенной составляет не менее 70% (для сосны Веймутова, сосны Муррея, сосны Банкса - З...4р Соб- 1р интродуцента). Сосну кедровую сибирскую в лесовосстановительные посадки небольших площадей (до 0,5 га) рекомендуем вводить чистыми рядами в богатые почвенные условия.

Формирующие и оформляющие ландшафтные посадки целесообразно создавать биогруппами. Число деревьев сосновых интродуцентов в группе от 6...7 (сосна Веймутова, сосна кедровая сибирская) до 10 (сосна Банкса, сосна Муррея) крупномерных саженцев. Расстояние между центрами биогрупп -5,0...6,0 м, между саженцами внутри биогруппы - 0,7... 1 м. Сосну Муррея и сосну Банкса в биогруппы перспективно вводить в смешении с сосной обыкновенной (по 5 саженцев интродуцента и сосны обыкновенной).

Маскирующие лесопарковые посадки для закрытия недекоративных мест ландшафта рекомендуем создавать однопородньми из сосны Банкса и сосны Муррея линейного типа в два ряда вдоль маскируемого объекта с расстоянием между рядами 3,0.. .3,5 м и шагом посадки 0,7... 1,0 м.

Защитные полосы вдоль дорожной магистрали желательно создавать густыми чистыми рядами. Вдоль железнодорожных путей ширина защитной полосы должна составлять 10...25 м, а автомобильных дорог - 4...14 м. Рекомендуем в защитные посадки наряду с сосной обыкновенной вводить сосну Веймутова с размещением 3,5x1,0 м.

Все посадки лучше проводить ранней весной.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Зеленые зоны поселений Брянской области площадью 150,3 тыс. га приурочены к 5 основным типологическим группам ландшафтов (аллювиальные равнины, полесья, моренные равнины, предполесья и морено-зандровые равнины). Преобладающими являются дерново-подзолистые почвы, для которых характерна низкая и средняя обеспеченность подвижным фосфором и обменным калием.

2. Интродуценты рода Ртш Ь. в насаждениях зеленых зон встречаются в виде единичных посадок, созданных по базовым технологиям искусственного лесовосстановления региона. Сосна кедровая сибирская, сосна Веймутова и сосна Муррея могут расти по I, а сосна Банкса - по 1б классам бонитета. Сосна

Банкса, сосна Муррея и сосна Веймутова в возрасте до 30...35 лет обгоняют росте в высоту на 8...10% и по диаметру на 10...40% сосну обыкновенную.

3. Отмечено, что в свежих условиях высокие осадки начала вегетационног периода положительно влияют на радиальный прирост сосны кедровой сибир ской, а повышенная температура конца вегетации снижает прирост. Сосна Вей мутова в свежих условиях увеличивает прирост по диаметру при высоких осад ках второй половины вегетации и теплом сентябре прошлого года. Высокая тем пература начала вегетации отрицательно сказывается на росте. Сосна Мурре положительно реагирует на высокие осадки и температуру начала вегетации Повышенная температура августа, большие осадки июня и сентября снижают е прирост в следующем году. Рост по диаметру сосны Банкса в центральной и се верной частях Брянской области увеличивается с повышением температуры в ав густе, а также при более высоких осадках середины вегетационного периода Высокая температура июля и осадки конца вегетации снижают прирост.

4. По отклику радиального прироста на погодные факторы насаждения соснь Веймутова и сосны Муррея образуют один кластер, сосны обыкновенной и соснь кедровой сибирской - 2 кластера, сосны Банкса - 3 кластера. Уравнения множест венной регрессии влияния комплекса погодных факторов (среднемесячная темпе ратура и месячная сумма осадков за вегетацию текущего и прошлого годов) н индекс радиального прироста сосны обыкновенной, сосны кедровой сибирской сосны Веймутова, сосны Муррея и сосны Банкса с коэффициентами множествен ной корреляции от 0,525 до 0,884 можно использовать в прогнозных оценках.

5. По сравнению с сосной обыкновенной, сосна Банкса менее требовательна содержанию в почве физической глины, запасу азота и подвижного фосфора. Воз можный почвенный ареал сосны Муррея шире, чем у сосны обыкновенной по с держанию в почве илистых фракций, азота и подвижного фосфора. Сосна Вейму това по требовательности близка к сосне обыкновенной. Сосна кедровая сибир екая более требовательна к содержанию илистых фракций и запасу калия. Все ин тродуценты более продуктивны на средне- и слабокислых почвах.

6. На фитомассу дерева всех рассматриваемых видов рода Ртиэ Ь. влияю возраст, тип лесорастительных условий, лесоводственные особенности насаж дения. При равных размерах (по показателю <1211) деревья сосны Муррея форми руют большую, а сосны кедровой сибирской и сосны Веймутова меньшую мае су древесины, чем деревья сосны обыкновенной. Все интродуценты имеют бо лее тяжелую кору. Доля скелета кроны, хвои и сухих ветвей у сосны Муррея сосны кедровой сибирской и сосны Банкса значительно выше, чем у сосн обыкновенной и сосны Веймутова. По возрастанию отношения массы хвои й2Ъ виды расположились в ряд: сосна Веймутова, сосна обыкновенная, сосн Банкса, сосна Муррея и сосна кедровая сибирская.

7. Наибольшая фитомасса (279 т/га) отмечается в 101-летнем насаждении со сны обыкновенной, а наименьшая (36 т/га) - в 22-летних культурах сосны кедро вой сибирской. На величину фитомассы насаждений исследуемых видов влияе возраст культур (г=0,743). Связь фитомассы фракций культур сосны Банкса и со сны обыкновенной с возрастом, средней высотой и диаметром описывается уравнением множественной регрессии (Л2=0,913.. .0,986). У сосны Банкса для фракции

ствол в коре и масса всего дерева значимы текущая густота и диаметр, для скелета кроны и хвои - густота, диаметр, высота. В лесных культурах сосны обыкновенной на массу ствола в коре и массу всего дерева наиболее влияют диаметр, густота и высота, а на массу скелета кроны и хвои - густота, диаметр и возраст.

8. По возрастанию ежегодного депонирования углерода 1 га лесных культур к 50-летнему возрасту насаждения расположились в ряд: сосна кедровая сибирская (1,06 т/га в год), сосна Веймутова (1,22 т/га в год), сосна Банкса (1,43 т/га в год), сосна обыкновенная (1,49 т/га в год), сосна Муррея (1,81 т/га в год).

9. В Брянской области хвоя исследуемых видов удерживается 3 года, хвоя четвертого года встречается лишь на отдельных ветвях. У всех видов хвоя имеет максимальные размеры в лесных культурах 35...50-летнего возраста и в верхней части кроны. Более продуктивные культуры имеют и большие размеры хвои. Отмечена тесная связь между поверхностью и весом хвои для всех видов, которая описывается уравнением параболы второго порядка с коэффициентами детерминации близкими к единице. Средний индекс листовой поверхности в культурах сосны кедровой сибирской 8,8 га га"1, сосны Муррея - 7,0 га га"1, сосны Банкса — 5,2 га га'1, сосны Веймутова — 5,1 га га"1, сосны обыкновенной - 3,7 га га"1. У всех видов в величине LAI главенствующую роль играет хвоя текущего года (около 56%). Максимальный LAI имеют лесные культуры высшей продуктивности к 50-летнего возрасту.

РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОИЗВОДСТВУ

Сосна Веймутова, сосна Банкса и сосна Муррея рекомендуются для введения в условиях свежей (влажной) простой и сложной субори, сосна кедровая сибирская — в свежих сложных суборях и судубравах. Культуры желательно создавать крупномерным посадочным материалом, с учетом энергии их роста в молодом возрасте. В лесовосстановительных посадках рекомендуем смешение рядами с долей сосны обыкновенной не менее 70%. Формирующие и оформляющие ландшафтные посадки целесообразно создавать биогруппами. Расстояние между центрами биогрупп — 5,0...6,0 м, между саженцами внутри биогруппы - 0,7... 1,0 м. В маскирующих рядовых посадках возможно широкое введение сосны Банкса и сосны Муррея с размещением 3,0.. .3,5x0,7... 1,0 м. В защитных полосах вдоль ж/д и автомобильной магистралей вместе с сосной обыкновенной рекомендуем вводить сосну Веймутова.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Дроздов, И.И. Интродуценты в лесах зеленых зон г. Брянска / И.И. Дроздов, М.Ю. Смирнова, И.А. Приставко II Вести. МГУЛ - Лесной вестн.: науч.-инф. журн., 2012. - №4. -С. 35-38.

Публикации в иных изданиях:

1. Смирнова, М.Ю. Хвойные интродуценты в лесных культурах зеленой зоны г. Брянска / М.Ю. Смирнова, И.А. Приставко, А.А. Приставко // Рацион, использование, охрана, защита и воспр. лесных ресурсов: науч. тр.-М.: МГУЛ, 2011. - Вып. 352. - С. 22-28.

2. Приставко, И.А. Природно-экологическая неоднородность зеленых зон пос лений Брянской области / И.А. Приставко, В.И. Шошин // Леса Евразии - Брян. ле Материалы XI Междунар. конф. молодых ученых, посвящ. 80-летию БГИТА и про В.П. Тимофееву. - М.: ГОУ ВПО МГУ Л, 2011. - С. 153-155.

3. Приставко, И.А. Продуктивность насаждений сосны Веймутова на дернов подзолистых песчаных почвах в условиях Брянского лесного массива / И.А. Приставко др. // Лесоуправление, лесоустройство и лесозащита - настоящее, будущее: Материал науч.-практ. конф. / Брян. гос. инженер.-технол. акад. - Брянск, 2012. - С. 137-140.

4. Приставко, И.А. Перспективы использования сосны Банкса в лесопарковых насажд ниях Брянской области / ИА. Приставко, В.И. Шошин // Леса Евразии - Белорусское пооз рье: Материалы XII Междунар. конф. молодых ученых, посвящ. 145-летию со дня рождет i проф. Г.Ф. Морозова. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2012. - С. 204-205.

5. Шошин, В.И. Целевые составы искусственных дендроценозов зеленых зон гор дов / В.И. Шошин, В.А. Егорушкин, Г.П. Плотникова, И.А. Приставко // Леса Евразии Белорусское поозерье: Материалы XII Междунар. конф. молодых ученых, посвящ. 14 легию со дня рождения проф. Г.Ф. Морозова. -М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2012. - С. 217-218

6. Приставко, И.А. Интродукция североамериканских видов в насаждения зел ных зон Брянской области / И.А. Приставко, В.И. Шошин, // Современные проблем и инновации в ландшафтной архитектуре: материалы междунар. науч.-практ. конф Брян. гос. инженер.-технол. акад. - Брянск, 2012. - С. 101-105.

7. Приставко, И.А. Особенности формирования ассимиляционного аппарата сосн Банкса и сосны обыкновенной в условиях хвойно-широколиственных лесов Брянско области / И .А. Приставко // Сб. матер. Всероссийского конкурса проектов инновацио ного развития и сетевого взаимодействия в аграрном секторе экономики РФ / Брян. го инженер.-технол. акад. - Брянск, 2012. - С. 237-247.

8. Биржов, A.B. Биологическая продуктивность культур сосны обыкновенной фазе приспевания района хвойно-широколиственных лесов / A.B. Биржов, И.А. Пр ставко, В.И. Шошин // Актуальные проблемы лесного хоз-ва и ландшафтной арх тектуры: материалы науч.-практ. конф. (Брянск, 2-3 апр. 2013 г.) / Брян. гос. инж нер.-технол. акад. - Брянск, 2013. - С. 17-20.

9. Приставко, И.А. Влияние климатических факторов на радиальный прирост с сны Банкса и сосны обыкновенной в условиях хвойно-широколиственных лес Брянской области / И.А. Приставко, В.И. Шошин // Актуальные проблемы лесно хоз-ва и ландшафтной архитектуры: материалы науч.-практ. конф. (Брянск, 2-3 ап 2013 г.) / Брян. гос. инженер.-технол. акад. - Брянск, 2013. - С. 78-84.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим высылать по адресу:

241037, г. Брянск, пр-т Ст. Димитрова, 3, БГИТА, Диссертационный совет. Тел. (4832) 64-96-29, факс: (4832) 74-60-08, e-mail: mail@bgita.ru

Лицензия ИД № 04185 от 06.03.2005 г. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Объем 1,0 п.л. Брянская государственная инженерно-технологическая академия 241037, г. Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3, редакционно-издательский отдел Подразделение оперативной печати Подписано к печати 6.09.2013 г.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Приставко, Иван Алексеевич, Брянск

Министерство образования и науки Российской Федерации Брянская государственная инженерно-технологическая академия

На правах рукописи

Щ

Приставко Иван Алексеевич

ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТРОДУЦЕНТОВ РОДА РШШ Ь. В ЗЕЛЕНОЙ ЗОНЕ ПОСЕЛЕНИЙ (на примере Брянской области)

06.03.01 - лесные культуры, селекция, семеноводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -доцент, кандидат сельскохозяйственных наук

В.И.Шошин

Брянск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы.................................................................4

1 Состояние вопроса...........................................................................7

1.1 Выделение зеленых зон поселений..................................................................7

1.2 Роль лесных насаждений в зеленых зонах...........................................10

1.3 Особенности лесокультурного процесса в зеленой зоне..........................16

1.4 Опыт интродукции сосновых видов в лесные культуры.........................23

Выводы..........................................................................................31

2 Программа и методика работ, краткая природно-климатическая характеристика объектов исследования...............................................................32

2.1 Цели и задачи исследования............................................................32

2.2 Методика работ...........................................................................33

2.2.1 Закладка пробных площадей для определения основных лесоводственно-таксационных показателей..................................................................33

2.2.2 Определение физико-химических свойств почв и их влияния на рост деревьев в высоту и по диаметру.............................................................35

2.2.3 Изучение влияния погодных условий на рост деревьев по диаметру........36

2.2.4 Определение фитомассы насаждения и ее структурных компонентов......37

2.2.5 Изучение поверхности ассимиляционного аппарата............................38

2.3 Краткая характеристика природно-климатических условий объектов исследования..........................................................................................40

3 Зеленые зоны поселений Брянской области...........................................44

3.1 Распределение по ландшафтам, преобладающим породам и группам возраста..........................................................................................44

3.2 Лесокультурный фонд....................................................................50

3.3 Опыт создания культур видов рода Ртиэ Ь. в зеленых зонах..................52

Выводы..........................................................................................66

4 Особенности роста видов Ртш Ь. в зеленой зоне поселений Брянской области...........................................................................................67

4.1 Лесоводственно-таксационные показатели лесных культур....................67

4.2 Влияние погодных условий на радиальный прирост..............................74

Выводы..........................................................................................92

5 Физико-химические свойства почв зеленых зон и влияние их на рост сосновых видов.......................................................................................94

Выводы.........................................................................................103

6 Надземная фитомасса лесных культур сосновых видов...........................105

6.1 Надземная фитомасса дерева.........................................................105

6.1.1 Сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica L.)....................................105

6.1.2 Сосна Веймутова (Pinus strobus L.)................................................108

6.1.3 Сосна скрученная (Муррея) (Pinus contorta L.).................................109

6.1.4 Сосна Банкса (Pinus banksiana L.)..................................................112

6.1.5 Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.).........................................117

6.1.6 Видовые особенности структуры фитомассы...................................120

6.2 Продуктивность культур сосновых видов..........................................122

6.3 Депонирование атмосферного углерода насаждениями сосновых видов...126 Выводы.........................................................................................129

7 Морфологическая структура ассимиляционного аппарата.......................131

7.1 Особенности формирования ассимиляционного аппарата различных видов сосны...........................................................................................131

7.2 Площадь поверхности хвои насаждений сосновых видов.....................137

Выводы.........................................................................................142

8 Введение сосновых интродуцентов в зеленые зоны поселений Брянской

области.........................................................................................143

Общие выводы и рекомендации..........................................................152

Список используемых источников литературы.......................................156

Приложения...................................................................................178

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Согласно лесному законодательству (Лесной кодекс РФ, 2006; Положение об определении функциональных зон...., 2009), зеленые и лесопарковые зоны поселений РФ устанавливаются в целях организации отдыха населения, сохранения санитарно-гигиенической, оздоровительной и эстетической ценности природных ландшафтов. Насаждениям зеленых зон предъявляются дополнительные требования по устойчивости к рекреационным нагрузкам, эстетической привлекательности формируемых ими ландшафтов (Антипов, 2000; Большаков, 2000; Соколова, 2008; Перепечина, 2008; Иванов, 2009).

Существующие отраслевые технологии создания лесных культур не в полной мере обеспечивают формирование насаждений с высокими эстетическими качествами и обладающих значительным биоразнообразием (Подгурский, 1957; Таран и др. 1977; Антипов, 2000; Багинский, 2005). Введение в насаждения новых видов позволяет существенно расширить функции насаждений зеленых зон (Рубцов, 1977; Рубцов, 1984; Бирюков, 1989; Дроздов, 1998; Смирнова, 2001).

Применительно к зеленой зоне поселений Брянской области, имеются только отрывочные данные по особенностям роста сосновых интродуцентов (Бирюков, 1989; Рубцов, 1997; Смирнова, 1997; Смирнова; 2001). Их рост в зависимости от почвенно-грунтовых и погодных условий зоны хвойно-широколиственных лесов остается недостаточно изученным. Нами не обнаружены данные по формированию ассимиляционного аппарата и структуре надземной фитомассы интродуцентов и формируемых ими насаждений.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение формирования искусственных насаждений сосновых экзотов, их биологической продуктивности, и подготовка предложений по введению сосновых интродуцентов в зеленые зоны. Для достижения поставленных целей изучались следующие вопросы:

1. Особенности роста лесных культур сосновых интродуцентов в различных почвенно-грунтовых условиях.

2. Влияние погодных условий на радиальный прирост сосновых видов.

3. Влияние физико-химических свойств почв на рост в высоту и по диаметру.

4. Формирование надземной фитомассы деревьев и насаждений интроду-центов, депонирование атмосферного углерода.

5. Формирование ассимиляционного аппарата, индекса листовой поверхности деревьев и насаждений.

6. Введение интродуцентов в зеленые зоны поселений.

Объектами исследований являлись искусственные насаждения сосны Банкса (Pinus banksiana L.), сосны Веймутова (Pinus strobus L.), сосны Муррея (Pinus murrayana Balf.), сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica L.) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающие в зеленой зоне 8 поселений Брянской области.

Научная новизна. Впервые изучен рост сосновых интродуцентов в насаждениях зеленых зон Брянской области в зависимости от почвенно-грунтовых и погодных условий, получены данные по структуре их надземной фитомассы, формированию ассимиляционного аппарата, депонированию атмосферного углерода.

Практическая значимость работы заключается в обобщении опыта интродукции видов рода Pinus L. в Брянской области, в разработанном комплексе технологических приемов создания лесных культур зеленых зон поселений Брянской области.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований

подтверждается большим объемом экспериментального материала, собранного и обработанного с использованием современных апробированных методов исследований и средств программного обеспечения для ПК.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Особенности роста интродуцентов сосновых видов в зеленой зоне поселений Брянской области.

2. Фракционный состав и вертикальная структура фитомассы сосновых видов.

3. Депонирование атмосферного углерода сосновыми интродуцентами.

4. Формирование ассимиляционного аппарата различных видов сосны.

5. Рекомендации по введению интродуцентов в зеленую зону.

Личный вклад автора. Разработка программы и методики исследований, подбор опытных объектов, сбор, обработка, анализ и обобщение экспериментального материала, формулирование выводов по результатам выполненной НИР, разработка предложений для производства, подготовка докладов и статей.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях: «Леса Евразии -Брянский лес» (Брянск, 2011); «Леса Евразии - Белорусское поозерье» (Беларусь, 2012); «Лесоуправление, лесоустройство и лесозащита - настоящее, будущее» (Брянск, 2012); «Современные проблемы и инновации в ландшафтной архитектуре» (Брянск, 2012); «Биосферносовместимые города и поселения» (Брянск, 2012); «Актуальные проблемы лесного хозяйства и ландшафтной архитектуры» (Брянск, 2013), «Рациональное использование, охрана, защита и воспроизводство лесных ресурсов» (Москва, 2011); на областном конкурсе научных работ аспирантов, докторантов и молодых ученых «Современные достижения России» (Брянск, 2010-2013 гг., 2012 г - 1-е место, 2013 г - 3-е место); на межкафедральных заседаниях лесохозяйственного факультета БГИТА (2010-2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных статей, в том числе одна - в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК РФ (в трудах МГУЛа) и одна отправлена в печать.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 178 страницах, состоит из общей характеристики работы, восьми глав, списка использованных источников и десяти приложений; иллюстрирована 42 таблицами, 34 рисунками. Список использованных источников включает 245 наименований, в том числе 9 на иностранном языке.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 ВЫДЕЛЕНИЕ ЗЕЛЕНЫХ ЗОН ПОСЕЛЕНИЙ

История выделения и развития лесов зеленой зоны в России имеет свои особенности, связанные с национальным укладом жизни.

Первые сады на Руси созданы в XI веке в Киеве, в XII веке во Владимире, Суздале, Орле. В феодальной Руси были широко распространены приусадебные рощи, без которых не было ни одной помещичьей усадьбы. Приусадебные рощи из древесно-кустарниковых пород создавались для защиты плодовых садов и огородов усадеб от холодных (в центральных губерниях) и сухих (в южных губерниях) ветров, а также в целях гигиенической защиты их жителей (Кона-шова, 2002). В защитных насаждениях выращивались грибы и другие продукты питания (Болотов, 2005).

В Москве сады и парки рекреационного назначения появились в ХУ-ХУ1 вв. В ХУШ-Х1Х вв. в России был создан ряд уникальных ботанических объектов рекреационного значения (Петродворец, Летний сад, Павловский парк, Ораниенбаум, Царицыно, Кусково, Коломенское), сохранившихся до нашего времени (Гостев, Юскевич, 1991).

Первые попытки государственного управления процессом создания насаждений лесопаркового типа на базе пригородных лесов можно отнести к 1723 году, когда Петр I издал указ «О подчищении лесов на приморских и загородных дворах». Однако, в результате неконтролируемых рубок, пригородные леса быстро сводились (Конашова, 2002; Перепечина, 2008). Только в XIX веке в Англии были разработаны предложения по организации зеленых зон, а также созданию нового типа города - город-сад (Кучерявый, 1981).

Вначале XX в. развитие промышленности, железнодорожного и автомобильного транспорта в Европе явились основой возникновения идеи загородного отдыха. Вокруг крупных городов создаются «зеленые пояса». В Англии создаются 10 национальных парков и выделяются зеленые зоны вокруг Лондона,

Манчестера. Во Франции первые зеленые зоны были созданы в 1928 году вокруг Парижа (Калинин, 1981).

Начало выделения зеленых зон в России было положено Декретом ВЦИК «О лесах» от 27 мая 1918г. Специальными постановлениями ЦК ВКП (б), СНК были выделены зеленые зоны вокруг Москвы, Ленинграда, Киева, Екатеринбурга и других крупных городов (1933-1937 гг.).

Первая в России лесопарковая зона была создана в 1933 году вокруг г. Ленинграда на площади 98,4 тыс. га (Гаврилов, Игнатенко, 1987).

В 1935 году вокруг г. Москвы был выделен лесопарковый защитный пояс площадью 172,5 тыс.га. Он включал 26 городских парков (в том числе 9 специализированных), 11 лесопарков, 58 районных парков (из них 21 детский), 14 садов, более 700 скверов и 100 бульваров (Гальперин, 1967; Гаврилов, Игнатенко, 1987; Тюльпанов, 1997; Таран, 2004; Перепечина, 2008).

В апреле 1943 года было принято Постановление СНК СССР № 430 «О порядке отвода лесосек в лесах государственного лесного фонда СССР и о лесосечном фонде на 1943 год», разделившее леса на три группы. Этим документом было положено массовое выделение лесов зеленых зон вблизи крупных областных и районных центров (Гальперин, 1967).

В апреле 1961 года приказом Главлесхоза РСФСР № 174 «О передаче лесов управлению лесопаркового хозяйства Мосгорисполкома» зеленые зоны были разделены на лесопарковую и лесохозяйственную части. Насаждения зеленых зон входили в I группу лесов. По ГОСТу - 17.5.3.01-78 «Охрана природы. Земли. Состав и размеры зеленых зон городов», леса зеленых зон представляли собой окружающую город территорию, формирование которой подчиняется его интересам, которая выполняет природоохранные и рекреационные функции, и подразделяются на три хозяйственные части с различным уровнем ведения лесного хозяйства: парковую, лесопарковую и лесохозяйственную.

Разделение лесов зеленых зон на хозяйственные части применительно к Брянской области основывалось на следующих постановлениях:

а) Лесопарковая часть лесов зеленой зоны - Решение Брянского облисполкома №611 от 5.01.1963 г., №596 от 14.08.1972 г.; Решение Малого Совета народных депутатов №117 от 15.09.1993 г.;

б) Лесохозяйственная часть лесов зеленой зоны - Распоряжение СМ СССР №20097-р от 17.10.1944 г., №7679-р от 23.06.47 г., №4462-р от 06.04.1950 г.; Распоряжение СМ РСФСР №192-р от 25.01.1963 г., №4746-р от 11.12.1965 г., №2123-р от 28.12.1978 г., №1091-р от 30.06.1983 г.

В соответствии со статьей 8 Федерального Закона от 04.12.2006 г. №201-ФЗ «О введении в действие Лесного кодекса РФ», леса по целевому назначению были разделены на защитные, эксплуатационные и резервные.

В защитные леса согласно статье 102 Лесного кодекса входят зеленые зоны. Для данной категории защитных лесов Федеральным законом от 14.03.2009 №32-ФЗ была выделена дополнительная подкатегория - лесопарковая зона. Правовой режим зеленых и лесопарковых зон устанавливает статья 105 Лесного кодекса РФ.

В зависимости от территориального размещения лесов, выделяемых в зеленую зону, а также от сочетания отдельных элементов ландшафта территории зоны (лугов, рек, садов и т.д.), размещение лесов в зеленой зоне может быть различно (Генсирук, 1987; Казанская, 1977; Гусев, 1985; Николаенко, 1992; Тюльпанов, 1999).

Во-первых, лесные массивы распределяются равномерно вокруг города или другого населенного пункта. Такое размещение лесов зеленой зоны наиболее целесообразно для крупных городов и рабочих поселков с наличием хорошо развитых транспортных путей.

Во-вторых, размещение лесов зеленой зоны может быть неравномерным. Такое выделение характерно тогда, когда по условиям развития или расположения населенного пункта равномерность размещения лесов не представляется возможной или не оправдана по природно-экономическим соображениям.

В-третьих, в виде отдельных массивов и полос. Такое размещение лесов целесообразно около населенных пунктов в безлесных районах страны.

Согласно Положению об определении функциональных зон в лесопарко-

вых зонах, площади и границ лесопарковых зон, зеленых зон (утв. от 14 декабря 2009 г.), зеленые и лесопарковые зоны устанавливаются в целях организации отдыха населения, сохранения санитарно-гигиенической, оздоровительной и эстетической ценности природных ландшафтов. В состав зеленых зон могут включаться лесопарковые зоны (лесопарки). В пределах зеленых зон устанавливается ограниченный режим природопользования.

В настоящее время площадь лесов зеленых зон России составляет 12,7 млн. га.

1.2 РОЛЬ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ЗЕЛЕНЫХ ЗОНАХ

В основу хозяйственного использования лесов с учетом их многоцелевого назначения положены различные функции и роли леса.

Современное представление об основных функциях леса позволяет классифицировать функции лесной растительности по характеру, масштабу и взаимной обусловленности. М.В. Рубцов (1984) под функцией леса понимал специфическое влияние леса на факторы среды, явления природы и компоненты биосферы, определяющиеся характером взаимодействия с ними и свойствами лесных биогеоценозов. Лесная растительность представлена четырьмя функциональными группами соответственно характеру их влияния на компоненты биосферы - кли-мато-, почво- и гидросферопребразующие. В свою очередь каждая группа представлена рядом частных функций, такими как терморегулирующая, противоэро-зионная, водоохранная, водорегулирующая, фитоценопреобразующая и др.

Роль леса - его значе�