Особенности формирования насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных лесорастительных условиях на Бугульминско-Белебеевской возвышенности

Хамидуллина, Гульнара Гизаровна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности формирования насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных лесорастительных условиях на Бугульминско-Белебеевской возвышенности
ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных лесорастительных условиях на Бугульминско-Белебеевской возвышенности"

На правах рукописи

j6.hu/ '■"" Г

Хамидуллина Гульнара Гизаровна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (РШ№БУЬУЕБТШ Ь.) В РАЗЛИЧНЫХ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ НА БУГУЛЬМИНСКО-БЕЛЕБЕЕВСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ (В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)

Специальность: 03.02.01 - Ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1:: ПАЯ 2014

Оренбург - 2014

005548134

Диссертационная работа выполнена на кафедре экологии I природопользования ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный педагогически! университет им. М.Акмуллы»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

заслуженный деятель науки РФ и РБ Кулагнн Алексей Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

проректор по учебной работе ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет» Янбаев Юлай Аглямовнч

кандидат биологических наук, доцент кафедры лесоводства и лесовоспроизводства ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет»

Жамурнна Надежда Алексеевна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Удмуртский государственны! университет»

Защита диссертации состоится « » U ЮН 9 2014 г. в 9-Оь часов н заседании диссертационного совета Д.212.180.02 при Федерально государственном бюджетном образовательном учреждении высшег профессионального образования «Оренбургский государственный педагогически' университет» по адресу: 460014, г.Оренбург, ул. Советская, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВП< «Оренбургского государственного педагогического университета»

E-mail: ospu@ospu.ru

Автореферат разослан «■// » йпрелЯ 2014 г. и размещен на официальнои сайте http://www.ospu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Н.И. Мушинская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Естественные и искусственные леса являются важнейшими компонентами биосферы, мощными регуляторами биологического равновесия в природе, выполняют значительную роль в создании природных комплексов и экологических условий (Карпов, 1956). Системы защитных лесных насаждений являются объектом многофункционального воздействия на окружающую среду, которые стабилизируют экологическую и биологическую обстановку, образуют устойчивые агролесоландшафты. Лесные насаждения обеспечивают блокирование очагов дефляции, изменяют ландшафт, на протяжении длительного времени способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур на смежных полях, защищая их от заноса мелкоземом (Виноградов, 1983; Павловский, 1983; Ситдиков, 1997; и др.).

Большинство защитных лесонасаждений в Республике Башкортостан создавались согласно генеральному плану 1949-1963 годов и успешно выполняют свои противоэрозионньге функции (Журенко, 1976). Они оцениваются с учетом их формирования, состояния и продуктивности в зависимости от условий местопроизрастания. Следует отметить, что данный ландшафтно-природный комплекс изучен фрагментарно.

Чаще всего лесоводы, ориентированные, главным образом, на древостой, при исследовании культур древесных насаждений не обращают должного внимания на флористический состав лесного фитоценоза, ограничиваясь лишь учётом индикаторных видов. Детальный анализ всей флоры может оказаться перспективным для полной характеристики лесонасаждений. Поэтому выполнение флористического анализа сообществ лесных насаждений для характеристики их биотопов в зоне лесостепи имеет большое значение.

Цель диссертационной работы - оценить состояние искусственных насаждений сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности.

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Оценить состояние растительности сосняков;

2. Оценить относительное жизненное состояние сосняков и особенности роста деревьев на склонах различных экспозиций;

3. Составить эколого-биологическую характеристику насаждений сосны обыкновенной с учетом местоположения - экспозиции склонов.

Объектами исследований являются искусственные лесные экосистемы сосны на облесенных территориях Бугульминско-Белебеевской возвышенности.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые было проанализировано общее состояние и радиальный прирост сосновых культур в зависимости от экспозиций склона, произрастающих на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Апробирован математический аппарат и выбран рациональный комплекс методов - корреляционный анализ как основа дендроиндикационного анализа для условий Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Проведена инвентаризация растительности.

Практическая значимость связана с выявлением закономерностей изменений на структурно-функциональном уровне, являющихся основой для

предотвращения гибели лесов и сохранения их биосферных средостабилизирующих функций. Полученные результаты диссертационной работы могут использоваться при подборе ассортимента древесных растений при лесной рекультивации антропогенно нарушенных территорий, а также для фитоиндикационных исследований. Также, результаты работы могут быть использованы при прогнозировании прироста сосны обыкновенной в лесостепной зоне и для сравнительного анализа влияния экологических факторов на древесную растительность в различных природных зонах. Исследования в данном направлении являются составной частью экологического мониторинга.

Организация исследований. Работа выполнена в 2008-2013 годах. Сбор и обработка фактических материалов выполнялись в рамках плановых научно-исследовательских работ кафедры экологии и природопользования БГПУ им.М.Акмуллы и научно-образовательного центра «Дендроэкология и природопользование» лаборатории лесоведения Института биологии УНЦ РАН при поддержке НИР по тематическому плану МОН РФ (грант №5 4747 2011) грантов РФФИ №08-04-97017 и №11-04-97025), грантов Академии наук Республики Башкортостан №40/35-П, 40/30-П и №40/28-П (2008-2013 гг.). Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологические ресурсы» (20122013 гг.).

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на II Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и природопользование-прикладные аспекты» (г. Уфа, 2012); Международной молодежной научной школы «Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов (г. Воронеж, 2012); V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновации, экобезопасность, техника и технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (г. Уфа, 2012); III Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Охрана природной среды и эколого-биологическое образование (г. Елабуга, 2013); V Международной научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (г.Владимир, 2013); X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Организация территории: статика, динамика, управление» (г. Уфа, 2013); Республиканской конференции «Экологическое образование и воспитание школьников в Республике Башкортостан» (г. Уфа, 2013).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Формирование растительного покрова в культурах сосны обыкновенной происходи с участием представителей лесостепной, степной и неморальной растительности, выражено участие рудеральных видов;

2. На территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности состояние искусственных сосняков относится к категории «здоровых»;

3. На радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) оказывают влияние как климатические факторы (осадки и температура воздуха), так и геоморфологические (экспозиция склона).

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем выполнены постановка цели и основных задач диссертационной работы, подбор

методов исследований. Сбор полевого материала осуществлен совместно с сотрудниками лаборатории лесоведения Института биологии УНЦ РАН. Автором лично выполнена математическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов.

Список публикаций. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 - в журналах из списка ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка использованной литературы (178 наименований, в том числе 25 на иностранных языках), 4 приложений. Основной текст изложен на 125 страницах, включает 9 таблиц и 51 рисунок.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Защитные лесные насаждения и дендронндикация в системе экологического сбалансированного природопользования

Защитные лесные насаждения играют важную роль в стабилизации экологических систем. Они вносят изменения в биологическое и экологическое равновесие территории путем создания своеобразного микроклимата на почвах, предотвращая деградацию земель, и повышают продуктивность сельскохозяйственных угодий (Кругляков, 1959; Лавриненко и др., 1966; Горчаковский, 1968; Молчанов, 1968; Антипов, 1970; Мамаев, 1973; Георгиевский, 1974; Косоуров, 1974; 1984; 1996; Берлянд, 1975; Зайцев и др., 1977; Филипченко, 1978; Сергейчик, 1984; Кулагин, 1985; Смит, 1985; Алеев, 1986; Артамонов, 1986; Николаевский, 1989, 1998; Плотникова, 1994; Романовский, 1994; Кулагин, 1998; Omdahl, DeLuca, 1971; Snyder, 1976; Halle et. al., 1978; Hcrpka, 1987; Mountford, 1988; d'Oultremont, 1988; Hallgren, 1989; Bohnens, 1990; Michael et. al„ 1991; Ballach et. al., 1992 a,b; Bucker et. al., 1993; Ostry, 1994; Чибилев и др., 2011; и др.). Хозяйственная деятельность человека по мере своего развития привела к усилению антропогенного воздействия на природную среду, в том числе на лесные экосистемы (Исангулов, 2012).

Защитные лесные насаждения выделены на 20,6% территории лесного фонда Белебеевской возвышенности. При этом критерии категорий защитное™ не имеют четких обоснований. Большей частью они могли быть обусловлены колковым характером и раздробленностью лесных массивов. И к настоящему времени аргументированных подтверждений функционального назначения этих категорий лесов недостаточны (Хайретдинов, 1994).

1.2. Физико-географические условия района исследований

Бугульминско-Белебеевская возвышенность занимает западную приподнятую окраину Республики Башкортостан. вытянувшуюся широкой (90 км) полосой на 300 км от пос. Бакалы на севере до верховий р. Ашкадар на юге (Журенко, 1976). Общая площадь около 1,2 млн. га. Абсолютная высота 150 - 200 метров на севере и 420 - 480 метров на юго-востоке. Она сложена структурами Татарского и Пермско-Башкирского свода (Башкортостан..., 1996). Поверхность слагают породы Уфимского. Казанского и Татарского ярусов пермской системы. Они однообразны и состоят исключительно из глин, песчаников, известняков и доломитов. С ними же и с лежащим ниже гипсом, связано распространение и карстовых форм рельефа -воронок, провалов у Бижбуляка, Туймазов в районе озер Кандрыкуль и Аслыкуль (Гареев, 2001) (рисунок 1).

Климат Бугульминско—Белебеевской возвышенности характеризуется как континентальный, теплый, незначительно засушливый и засушливый. Сумма активных температур - 2100-2300 °С, гидротермический коэффициент - 0,9-1,2. Среднегодовая температура воздуха 1,8-2,8 °С, среднегодовое количество осадков 482-678 мм/год. Средняя продолжительность безморозного периода 125 дней (Кадильников, 1976).

Речная сеть собственно Бугульминско-Белебеевской возвышенности развита хорошо. Реки относятся к бассейну Волги и стекают в Белую и Каму. В пределах округа много мелких речек и ручьев, расчленяющих поверхность. Подземные воды приурочены к уфимским, казанским, татарским и четвертичным отложениям (Гареев, 2001).

Наиболее распространенными почвами на территории возвышенности являются выщелоченные, карбонатные, типичные, оподзоленные и солонцеватые черноземы и темно-серые лесные. Для крутых склонов характерны маломощные эродированные почвы, а для пойм - слоистые, бурые зернистые, лугово-солончаковые и др. (Кадильников, 1976).

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для реализации намеченных задач в период 2008-2010 гг. проводились рекогносцировочные исследования, а в полевой период 2010-2013 гг. в лесных культурах было проведено детальное обследование сосны обыкновенной. Обследование проводили по общепринятой методике на семи пробных площадях.

Респуб,

з *L ............. JL ( 'Kf

Татарстан УФА ■ , - j

uSL <

IP J*

IJff <5

Оренбургская i

область J (

^ 1

Рисунок 1. Картосхема расположения Бугульминско-Белебеевской возвышенности на территории Республики Башкортостан

заложенных на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Размер пробной площади (ПП) устанавливали в зависимости от полноты древостоя на выбранном участке, но не менее 100 деревьев основной лесообразующей породы на ПП (Сукачев. Зонн, 1961).

С целью инвентаризации флоры и растительности были выполнены геоботанические описания на 7 пробных площадях в лесных культурах (100 м ), составлен полный список сосудистых растений и осуществлен сбор более 200 листов гербарного материала. Обилие оценивалось по 7-ми бальной шкале Ж. Браун-Бланке (Миркин, Наумова, 1998). Исследования выполнены в полевые сезоны 2012-2013 гг. Флористическое разнообразие анализировалось по общепринятым методикам (Толмачев, 1974; Ильминских, 1993; Туганаев, Пузырев, 1988; Наумова, Хусаинов, 2010). Номенклатура видов приведена по сводке С.К. Черепанова (1995).

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1. Ландшафтно-экологическая характеристика пробных площадей

Исследуемые пробные площади расположены на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности и на разных экспозициях склонов (рисунок 2-41.

Масштаб 1:200 ООО ^ словные обошачения: ^пробная площадь на разных: экспозициях ск.аонов

Рисунок 2. Картосхема расположения пробных площадей на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности (ПП1-северный склон; ПП2-юго-восточный; ППЗ - северозападный; ПП4 - западный; ПП5 - восточный; ПП6 - западный; ПП7 - южный склон).

экспозиции склона

Рис.4. Пробная площадь на южной экспозиции склона

3.2. Характеристика живого напочвенного покрова

Таблица 3. - Характеристика пробных площадей

пп Экспозиц ия склона Формула древостоя Бонитет Полно та Возраст деревьев, лет Ср. вы сота дерев ьев, м Ср. диаметр деревьев, см Объем древос тоя, м7га

1 С ЮС 1а 1,0 50 23 20,7 65,31

2 Ю-В ЮС 1а 0,5 50 22 18,5 47,63

3 с-з ЮС 1а 0,5 48 22 20,6 52,57

4 3 10 С 1а 1,0 50 21 19,3 48,47

5 в ЮС 1а 1,0 48 24 19,4 49,65

6 3 ЮС 1а 1,0 50 22 20,1 52,37

7 ю ЮС 1а 1,0 50 24 19,9 5,,93

3.2.1. Систематический состав

Как показывают результаты анализа, растительность средневозрастных сосновых насаждений отличается низким видовым разнообразием - 135 видов, относящихся к 106 родам и 46 семействам. Основными или ведущими семействами являются АБ1егасеае (22 вида), Яозасеае (14), Ьаггиасеае (9), РаЬасеае (9), Роасеае, Капипси1асеае (по 6), Артсеае, Вога§тасеае (по 5), БсгорЫапасеае (5 видов). Средняя видовая и родовая насыщенность семейств составляет 2,9 и 2,3 соответственно, а видовая насыщенность рода равна 1,3.

Результаты анализа показали преобладание в растительности сосняков маловидовых семейств и родов. Так, одно-, двухвидовые семейства составляют более половины (76%) всех семейств, а одно-, двухвидовые роды составляют более 93% родов. Высокое число видов, в сравнительно небольшом количестве семейств, свойственно территориям с экстремальными условиями развития растительного покрова. В данном случае экстремальные условия формируются при сочетании низкого плодородия, сухости и сильной прогреваемости почвогрунтов, а также антропогенной нагрузки (рисунок 5).

Рисунок 5. Систематический состав растительности пробных площадей

3.2.2. Спектр жизненных форм

При анализе жизненных форм была использована широко распространенная и универсальная система К. Раункиера.

Анализ растительности средневозрастных сосновых насаждений показывает, что для ее состава характерно преобладание гемикриптофитов - 92 вида (68,1%). Это свидетельствует о сохранении видов естественных растительных сообществ (степных и луговых). Значительна доля фанерофитов - 21 вид (15,5%). Высокое участие терофитов (12; 8,8%) является показателем постоянного нарушения. Незначительное место во флоре занимают криптофиты-геофиты - 7 видов (5,2%). Хамефиты представлены тремя видами (2,2%) (рисунок 6).

кр и 11 то с1*ггы - гсофи ты 5% хамефиты 2%

тсро<|>иты ^ /

мсга-, мезо-, микро-, Г

иано<|кшерофиты 16% Ч мим у

—-—..... 68%

Рисунок 6. Спектр жизненных форм растительности пробных площадей (по К. Раункиеру)

3.2.3 Географическая структура

Анализ географической структуры растительности сосновых насаждений по составу долготных групп показал преобладание евразиатских видов (87 видов; 64,4%). Доля голарктических видов - 24 (17,7%), европейских - 13 (9,6%) и евросибирских - 11 видов (8,1%).

евросибирские 8%

европейские 10%

Рисунок 7. Географическая структура растительности пробных площадей

Высокая доля голарктических видов связано с усилением влияния человека и повышением доли рудеральных и сегетальных видов имеющих все более обширные ареалы. По отношению к широтному градиенту в растительности преобладают плюризональные виды (52; 38,5%). Это связано с увеличением доли рудеральных видов с широким экологическим спектром. Высокая представленность лесостепных (50; 37%) и степных (13; 9,6%) видов указывает на их способность выдерживать

ценотический и антропогенный пресс.

Невысокое число видов неморальной флоры (20; 14,8%) связано с почвенно-климатическими условиями, а так же относительной отдаленностью источников диссеминации (рисунок 7).

3.2.4. Происхождение видов

Анализ происхождения видов растительности средневозрастных сосновых насаждений на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности показал, что в ее составе преобладают естественные виды местной флоры (лесостепной, степной и неморальной) (115 видов; 85,2%). Адвентивные растения представлены двадцатью видами - 14,8%. Большинство адвентивных видов являются сорно-полевыми и сорно-мусорными растениями, внедрившиеся в данные местообитания из-за постоянных нарушений. Три адвентивных вида являются древесно-кустарниковыми растениями (Acer negundo, Berberís vulgaris, Malas domestica) (рисунок 8).

адвенти в н ые

1 5<Уо

естественные 85%

Рисунок 8. Происхождение видов растительности пробных площадей

3.2.5. Экологический спектр

Из экологического спектра видов по отношению к фактору увлажнения составленного с использованием шкалы Л.Г. Раменского, видно, что в составе растительности средневозрастных сосняков преобладают мезофиты — 61 вид (45,2%), растения умеренно увлажненных местообитаний. Другой массово представленной экологической группой являются ксеромезофиты - 46 видов (34%), которые имеют приспособления позволяющие переносить непродолжительную засуху. Ксерофиты представлены 24 видами (17,7%). Присутствие гигрофитов — 4 вида (2,9%) связано с сохранением большого количества влаги в почве под пологом деревьев (рисунок 9).

Рисунок 9. Экологический спектр растительности 10

3.2.6. Фитоценотический спектр

Принадлежность вида к ценофлоре класса по системе Ж. Браун-Бланке является его наиболее общей характеристикой выражающей экологию, фитоценологию и географию видов. По этой причине построение фитосоциологического спектра, т.е. определение соотношений представленности в растительности видов разных классов является ее важной характеристикой. При составлении фитосоциологического спектра растительности в ценофлору классов были включены диагностические виды, входящие в соответствующие синтаксоны.

Преобладающим классом естественной растительности является Festuco-Brometea включающий 26 степных видов (19,2%). Класс Molinio-Arrhenatheretea представлен 20 видами (14,8%), что указывает на присутствие видов естественной луговой растительности. Лесные растения класса Querco-Fagetea и растения ксеротермных лесных опушек - класса Trifolio-Geranietea представлены соответственно 19 (14%) и 7 (5,1%) видами.

В синантропной флоре сосняков высока представленность видов однолетников класса Stellarietea media - 14 видов (10,3%).

Высокое обилие видов класса рудеральных сообществ Artemisietea vulgaris — 19 видов (14%) связано с наличием хронически сериальных рудеральных многолетних сообществ.

Специфический для населенных пунктов, и в особенности для пастбищ, спортивных площадок, дорог, троп сообщества класса Plantaginetea majoris представлены 4-мя видами (2,9%), устойчивыми к вытаптыванию и выпасу.

Высокий показатель классов синантропной растительности (Stellarietea media, Artemisietea vulgaris, Plantaginetea majoris и др.) указывает на сильное антропогенное воздействие на растительность. Идет активный процесс синантропизации и внедрения рудеральных и сегетальных видов (рисунок 10).

Festuco-Brometea 18%

Molinio-

15%

Querco-Fagetea 14%

Stellarietea media 7%

Plantaginetea majoris 3%

Artemisietea vulgaris 7%

Plantaginetea majoris 7%

Artemisietea vulgaris 14%

Stellarietea media 10%

Trifolio- Geranie tea 5%

Рисунок 10. Фитоценотический спектр растительности пробных площадей

3.2.7. Хозяйственная характеристика

В составе флоры средневозрастных сосновых насаждений на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности насчитывается значительное количество хозяйственно-ценных растений. Во флоре сосновых насаждений нами

были встречены медоносные (64 вида; 47,5%), лекарственные (49; 36,3%), пищевые (28; 20,7%), сорные (26; 19,3%), ядовитые (21; 15,5%), кормовые (19; 14%), декоративные (17; 12,6%), источники древесины (7; 5,2%) (рисунок 11).

декоративные 7%

кормовые 8%

источники древесины

медоносные 29%

ядовитые 9%

сорные 1 1%

пищевые 12%

лекарственные 21%

Рисунок 11. Хозяйственная характеристика растительности пробных площадей

Разнообразие растительности на исследуемых пробных площадях в целом сходное. На всех экспозициях склона наблюдается обильная растительность (рисунок 12). Лишь на восточном склоне (рисунок 13) наблюдается практически отсутствие травяного покрова, причиной чего является пастьба скота.

Рисунок 12. Пробная площадь №¡7 с обильной Рисунок 13. Пробная площадь №5 с пастбищной травяной растительностью деградацией

3.3. Характеристика жизненного состояния насаждений сосны

обыкновенной

Были созданы гистограммы оценки жизненного состояния сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на пробных площадях (рисунок 14).

Насаждения сосны, произрастающие на пробных площадках, отнесены к категории «здоровых» - от 85% до 99%. Из рисунка 14 следует, что на северном и юго-восточном склонах количество здоровых деревьев составляет 93% и 92%. На северо-западном, западном и южном склонах — от 82% до 86%. На склоне восточной экспозиции доля здоровых сосен чуть больше половины - 57%. Оценивая основные параметры насаждений, было установлено, что густота кроны

деревьев составляет 70%, а повреждения хвои незначительные — до 20%. Следует отметить, что и суховершинность деревьев невысокая, количество мертвых сучьев на стволах низкое.

В целом, жизненное состояние сосен на пробных площадях, расположенных на разных экспозициях склонов, может быть оценено как «здоровое».

3.4. Характеристика приростов стволовой древесины дендрохронологии

Дендроклиматический анализ позволяет выделить специфические особенности реакции деревьев на изменения погодных условий на разных экспозициях склонов.

Графики динамики температур и осадков анализировались по угловому коэффициенту, т.е. по тренду. Принципиальным методическим моментом, принятым при анализе динамики температур и осадков, является дифференцированный подход, в котором кроме среднегодовой температуры учитываются среднемесячные и среднелетние (с мая по октябрь) показания. Ровная горизонтальная полоса средней температуры принималась за стабильное состояние. Изменения температур отражалась как потепление, если аппроксимирующая поднималась вверх, или как понижение, если она опускалась вниз. Для оценки влияния климата на динамику прироста деревьев использованы ежемесячные климатические данные метеостанции г. Туймазы по приземной температуре воздуха и количеству осадков (рисунок 15.)

2 а

В. У

<L> S X

100% 90% 80% 70% 60% -50% 40% -30% 20% 10% 0%

' ' i

: !

п ■ • I

3= iki T Г T-rffl Ш.1

Ю-В С-3

О здоровые

□ ослабленные

О сильноослабленные

□ сухие

I отмирающие

Рисунок 14. Оценка жизненного состояния сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности

Рисунок 15. Многолетняя динамика суммы среднемесячной температуры (А) и осадков (Б) в исследуемые годы Установлено, что за период наблюдения в условиях Бугульминско— Белебеевской возвышенности температура и количество осадков имеют тенденцию к увеличению.

Для выяснения особенностей роста сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) был проведен анализ радиального прироста. Для этого были построены дендрошкалы прироста древесины (рисунок 16).

у = -0,0009х + 3,553х - 3521,9

1950 1960 1970 i960 19S0 2000 2010 2020

ГОДЫ

2010 2020

2000 2010 2020

-0,0016x2 + 6,5257х - 6452,5

1950 i 960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Рисунок 16. Радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) на разных э кспозициях склонов Бугульминско-Белебеевской возвышенности (С - северный склон, В -восточный, Ю — южный, 3 — западный, С-3 — северо-западный, Ю-В — юго-восточный)

у = -0,0035х + 0,5975х - 22,308

80 85 90 95 100 105 сумма температур за вегетацию

у = -0,0017х + 0,2952х - 9,5986

; 80 85 90 95 100 105 сумма температур за вегетацию

у = 0,0003х - 0,0702х + 6,2296

80 85 90 95 100 105 сумма температур за вегетацию

С! ♦

/ ♦ ♦

♦

у = -0.0015х*+ 0.224?х- 7.1301

70 75 80 85 90 95 ЮС- 105 сумма температур за вегетацию

у = -0,0029х + 0,4859х - 17,578

90 95 100 105

сумма температур за вегетацию

Г i

у = 0.0002Х* - пржях * 5.292ÍÍ

1СО юо

сумма температур -га вегетащпо

Рисунок 17. Зависимость радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) от суммы температур за вегетационный период на разных экспозициях склона (С - северный склон, В - восточный, Ю - южный, 3 - западный, С-3 — северо-западный, Ю-В — юго-восточный)

Сравнительный анализ отклика радиального прироста сосны обыкновенной по пяти контрастным топоэкологическим условиям произрастания показывает, что хронологии деревьев северного, западного, восточного и южного склонов носят одинаковый характер. Во всех случаях вне зависимости от экспозиции склона отмечается одновершинная кривая, проходящая с пиком к деревьям 30-летнего возраста. Дальнейший рост сосны сопровождается снижением радиального прироста древесины, вероятно, связанное с затуханием ростовых функций уже повзрослевших деревьев.

Для исключения влияния возрастных особенностей роста сосны обыкновенной на радиальный прирост древесины в дальнейшем нами были использованы данные на момент интенсивного роста деревьев (1960-1990 гг.).

Результаты такой обработки предоставлены по температуре (рисунок 17) и по осадкам - (рисунок 18).

у = -1Е-05х + 0,0123х + 0,0188

200 300 400 500 600 700

сумма осадков/год

300 «30 500 600

сумма осадков/год

3 * *

* • / • *

у = 6Е-06х2 0,001х +2,8612

200 300 400 500 600 700

сумма осадков/год

В- 3 i 2

В * •• * *. - • *

____________

у = -IE-Обх2 + 0,005х + 1,3592

200 300

400 500 600 700

сумма осадков/год

2täJ.l5xs + 0,0117х+ 0,2611

сумма осадков, год

с-з

у = 1Е-05х - 0,053х + 3,0075

300 400 500 600

сумма осадков/год

Рисунок 18. Зависимость радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.J от суммы осадков за год на разных экспозициях склона (С - северный склон, В - восточный, Ю - южный, 3 - западный, С-З - северо-западный, Ю-В - юго-восточный)

Из представленных графиков (рисунок 17) следует, что в зависимости от экспозиции, увлажнения, суммы температур за вегетационный период четко прослеживается снижение радиального прироста сосны. Это может объясняться следующей закономерностью - чем выше температура, тем засушливее условия для роста, соответственно - неблагоприятные условия для роста деревьев.

Характеристика зависимости роста древесины от количества осадков (рисунок 18), показывает значимую статистически зависимость увеличения прироста на южном склоне, и в меньшей степени - на склонах другой экспозиции.

Вполне очевидно, что температура воздуха и выпадающие осадки на местности это независимые переменные, тогда как радиальный прирост древесины - есть результирующий итоговый показатель ростовых функций сосны на эти внешние воздействия. Тем не менее, было важно выяснить, какова роль отдельно взятого климатического фактора на рост сосны. Расчеты показывают, что отдельно взятый фактор не играет существенной роли в росте сосны (таблица 2). Среди всех прочих условий только совместное сочетание двух параметров - температуры и осадков - играет основную роль в ростовых процессах древесины. Полученные максимальные величины силы влияния сочетания температуры и осадков, равные 80% для деревьев, произрастающих на южном склоне и северо-западе, и самый низкий показатель - 20% - для северного склона, и промежуточные значения для других склонов вполне согласуется с топоэкологическими условиями, которые складываются по этим направлениям.

Таблица 2. - Сила влияния температуры воздуха (А) и осадков (В) на радиальный прирост сосны*, %

Факторы Экспозиции склонов

С ю-в С-3 3 В 3 Ю

А 0,00 0.01 0.01 0,04 0.03 0,04 0.04

В 0,08 0,00 0,03 0,02 0,00 0,02 0,02

АВ 20 65 80 62 58 58 80

* примечание: приведены только достоверные коэффициенты силы влияния

Для окончательного выяснения зависимости радиального прироста сосны обыкновенной в дендроиндикационном исследовании от климатических факторов нами был проведен корреляционный анализ (таблица 6). Установлено, что максимальные величины парной корреляции между температурой и приростом отмечаются на противоположных по тепловым характеристикам склонах -северном и южном направлениях (0,61; 0,64). Парная корреляция, рассчитанная между количеством осадков и приростом показывает меньшую величину. Множественная корреляция, рассчитанная между температурой воздуха, количеством осадков и величиной радиального прироста древесины сосны по своей величине в большинстве случаях была выше, чем парная корреляция. Что подтверждает вывод, полученный по силе влияния климатического фактора на рост древесины (таблица 3).

Таблица 3. - Коэффициент парной и множественной корреляции между температурой, осадками и радиальным приростом

Корреляция Сравниваемые пары Экспозиции склонов

С Ю-В С-3 3 В 3 Ю

Парная температура и прирост 0,61 0,53 0,32 0,41 0,62 0,42 0,64

осадки и прирост 0,52 0,40 0,22 0,51 0,51 0,53 0,52

Множественная температура. осадки, радиальный прирост 0,62 0,60 0,60 0,73 0,64 0,74 0,67

Вместе с тем, обращает на себя внимание тот факт, что максимальная величииа множественной корреляции получена для деревьев, произрастающих на западном склоне. Отсюда следует, что оптимальные условия для роста сосны создаются на этом склоне. Можно предположить, что эти условия не могут быть таковыми на южном склоне из-за высокой инсоляции и, соответственно, недостатка влаги, а на северном - из-за недостатка тепла - невозможность полной реализации роста при удовлетворительных условиях увлажненности.

В целом, следует отметить, что выбранные климатические факторы -температура и осадки оказывают существенное влияние на радиальный прирост сосны обыкновенной на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Влияние климатических факторов на радиальный прирост сосны неодинаково. При этом температура и осадки выступают в роли климатических факторов, определяющих динамику прироста, а их количество ограничивает рост сосны на данной территории, что согласуется с данными по Среднему Поволжью.

Таким образом, температурный режим и количество осадков Бугульминско-Белебеевской возвышенности являются основными экологическими факторами, определяющими величину и многолетнюю динамику радиального прироста сосны обыкновенной {Pinns sylvestris L.) исследуемого региона.

Выводы

1. Видовой состав средневозрастных сосновых культур (50 лет) лесостепной зоны отличается низким уровнем видового разнообразия. Под пологом лесных культур сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) отмечается постоянное присутствие Tilia cordata, Acer platanoides, Acer nigundo, Ulmus glabra, Betula pendida, Padus avium, Enonymits verrucosa, Lonicera tatarica, Lonicera xylosteum, Frangitla almts, Rhanmus cathartica, Coiylus avellana. Rabas idaeus, Rabas caesius\ в травяном ярусе - Viola ambigua, Aegopodium podagraria, Dryopteris filix-mas, Fragaria vesca, Geranium sylvaticum, виды рода Carex.. Это связано с созданием лесных насаждений на территориях, выведенных из сельскохозяйственного использования и, как следствие, низким участием степных, лесостепных и сорнополевых видов и относительно медленным внедрением в состав растительности неморальных и бореальных видов. Причинами снижения доли

степных и лесостепных видов в составе растительности лесных культур сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) на Белебеевской возвышенности являются затенение древесным пологом и повышение влажности.

2. Анализ жизненного состояния сосновых лесов, формирующих в естественных условиях развития, позволяет определить при обследовании производного соснового древостоя степень естественного повреждения, связанную с его возрастом и происходящими в нем природными процессам.

Оценивая основные параметры насаждений, было установлено, что густота кроны деревьев составляет 70%, а повреждения хвои незначительные - до 20%. Следует отметить, что и суховершинность деревьев невысокая, количество мертвых сучьев на стволах низкое.

В целом, жизненное состояние сосен на пробных площадях, расположенных на разных экспозициях склонов, оценивается как «здоровое».

3. Хронологии радиального прироста сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) носят одинаковый характер вне зависимости от экспозиции склона и характеризуются одновершинной кривой, приходящаяся к 30-летним деревьям. Дальнейший рост сосны сопровождается снижением радиального прироста древесины, что вероятно, связанно с затуханием ростовых функций уже повзрослевших деревьев.

Сумма температур за вегетационный период, как важнейший экологический фактор, является лимитирующим для роста сосен, произрастающих на южных, юго-восточных склонах - отмечается устойчивое снижение радиального прироста древесины, а на других - наблюдается незначительная положительная динамика прироста с последующим торможением при увеличении температуры. Увеличение годовой суммы осадков приводит в основном к усилению ростовой функции сосны.

4. В топоэкологических условиях, обеспечивающих нормальное функционирование сосны обыкновенной, как биологического объекта, выступают только совместное сочетание факторов - температуры и осадков, по отдельности они не работают. Причем, сила влияния их максимальна - на южном и северозападном склонах (80%), минимальна - на северном (20%) и промежуточное положение - для других склонов, что вполне согласуется с условиями для произрастания сосны. Тем не менее, в этом совместном влиянии, ведущая роль принадлежит температуре (г2 - 0,61-64). Аналогичное заключение получается и по данным множественной корреляции между температурой, осадками и приростом древесины (R2-0,60 - 0,74).

5. Представленные результаты свидетельствуют о том, что топоэкологические условия произрастания одних и тех же древесных пород существенно трансформирует региональный климатический сигнал в изменчивости радиального прироста. Вместе с тем даже в сходных условиях произрастания (температура, осадки) хвойные показывают видоспецифические особенности в климатическом отклике. С одной стороны, это расширяет возможность применения древесно-кольцевых хронологий для анализа зависимости роста от климатических изменений, а с другой, расширяет возможность более адекватной дендроклиматической реконструкции ведущих климатических переменных, используя сочетание разных древесно-климатических хронологий, где эти факторы значимы. Несомненно, что аналогичные подходы перспективны и в других

исследованиях древесных растений, различающихся по топоэкологическим условиям произрастания.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Султанова (Хамидуллина), Г.Г. Некоторые аспекты экологии медоносной пчелы в экосистеме гречишно-подсолнечниково-донниковой медоносной зоны Республики Башкортостан /Г.Г.Султанова (Хамидуллина) //Вестник ОГУ, 2008. -№10(92). -С.219-224.

2. Хамидуллина, Г.Г. Зависимость радиального прироста сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) от топоэкологических условий произрастания /Г.Г.Хамидуллина, Ф.Ф.Исхаков, А.А.Кулагин, Г.А. Зайцев, А.Н. Давыдычев //Вестник Оренбургского аграрного университета, 2014. - №1 (45). - С. 12-14.

3. Хамидуллина, Г.Г. Анализ видового состава средневозрастных сосновых культур Белсбесвской возвышенности (Республика Башкортостан) /Г.Г.Хамидуллина, А.Ф.Хусаинов, А.Ю.Кулагин //Вестник Удмуртского университета "Биология. Науки о Земле", 2014. - Вып.1. - С.68-72.

Публикации в сборниках и материалах конференций:

5. Хамидуллина, Г.Г. Оценка состояния сосны обыкновенной (Pinns si/vestris L.) на Бугульминско-Белебеевской возвышенности /Г.Г. Хамидуллина, АЛО. Кулагин // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования: материалы IV Всерос. научн.-практ. конф. с междунар. участием. - Нижний Тагил, 2012. - С. 247-250.

6. Хамидуллина, Г.Г. Оценка естественного возобновления сосны обыкновенной {Pinns sürestris L.) на Бугульминско-Белебеевской возвышенности /Г.Г.Хамидуллина //Экология и природопользование: прикладные аспекты: материалы II Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Уфа: Изд-во БГПУ, 2012. - С. 200-204.

7. Хамидуллина, Г.Г. Качественная характеристика насаждений сосны обыкновенной (Pinns silvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности /Г.Г. Хамидуллина //Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов: материалы международной молодежной научной школы 14-15 июня 2012 г. - Воронеж: Изд-во ВГЛТА, 2012. - С.290-293.

8. Хамидуллина, Г.Г. Рост и развитие лесных культур сосны обыкновенной (Pinns silvestris L.) произрастающих на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности. /Г.Г. Хамидуллина, АЛО. Кулагин // Инновации, экобезопасность, техника и технологии в переработке сельскохозяйственной продукции. Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. -Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2012. - С.225.

9. Хамидуллина, Г.Г. Биоэкологическая оценка искусственных сосняков Бугульминско-Белебеевской возвышенности на территории Республики Башкортостан /Г.Г.Хамидуллина. Л.Ю.Кулагин //Охрана природной среды и эколого-биологичсское образование: сборник материалов III Всероссийской с

международным участием научно-практической конференции. - Елабуга- Изд-во Елабужского ин-та К(П)ФУ, 2013. - С.287-288.

10. Хамидуллнна, Г.Г. Влияние суммы температур и осадков на радиальный прирост сосны обыкновенной {Pinns silvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности /Г.Г.Хамидуллина, А.Н. Давыдычев, А.Ю. Кулагин //Геоэкологические проблемы современности. Доклады V Международной научной конференции. - Владимир, 2013.- С. 198-200.

11. Хамидуллнна, Г.Г. Особенности состава и жизненное состояние исксственных сосняков Бугульминско-Белебеевской возвышенности /Г.Г.Хамидуллина, А.Ю. Кулагин //Организация территории: статистика, динамика управление: Материалы X научно-практической конференции /БГПУ им.М.Акмуллы, - Уфа: Изд-во БГПУ, 2013. - С.108-112.

12. Хамидуллнна, Г.Г. Климатические факторы и прирост сосновых насаждении Бугульминско-Белебеевской возвышенности. /Г Г Хамидуллнна Ф.Ф.Исхаков, А.Ю.Кулагин.-Уфа: Изд-во БГПУ, 2014 -С90-91

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Тайме. Тираж 100 экз. Заказ № 2045 Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. Ленина, 16

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Хамидуллина, Гульнара Гизаровна, Уфа

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы

На правах рукописи

04201459414

ХАМИДУЛЛИНА ГУЛЬНАРА ГИЗАРОВНА

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ {РШШ БУЬ УЕЗТШБ Ь.) В РАЗЛИЧНЫХ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ НА БУГУЛЬМИНСКО-БЕЛЕБЕЕВСКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ (В ПРЕДЕЛАХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН)

Специальность 03.02.01 - ботаника

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор, заслуженный деятель науки РФ и РБ Кулагин А.Ю.

Содержание

Введение ........................................................................................................................................................3

Глава 1. Обзор литературы........................................................................................................8

1.1 Защитные лесные насаждения и дендроиндикация в 8 системе экологического сбалансированного

природопользования...............................................

1.2. Физико-географические условия района исследований.... 19

Глава 2. Методика исследований......................................................................................25

Глава 3. Экспериментальная часть....................................................................................30

3.1. Ландшафтно-экологическая характеристика пробных 30 площадей...............................................................

3.2. Характеристика почвенного покрова........................................................40

3.3. Характеристика живого напочвенного покрова................................40

3.3.1. Систематический состав......................................................................................43

3.3.2. Спектр жизненных форм......................................................................................44

3.3.3. Географическая структура................................................................................44

3.3.4. Происхождение видов............................................................................................45

3.3.5. Экологический спектр............................................................................................46

3.3.6. Фитоценотический спектр..................................................................................47

3.3.7. Хозяйственная характеристика........................................................................48

3.4. Характеристика древостоя..................................................................................52

3.5. Характеристика приростов стволовой древесины 55 дендрохронологии....................................................

Выводы ......................................................................................................................................................82

Литература ........................................................................................................................................................85

Приложения ......................................................................................................................................................101

Введение

Большинство защитных лесонасаждений в Республике Башкортостан создавались согласно генеральному плану 1949-1963 годов и успешно выполняют свои противоэрозионные функции (Журенко, 1976). Они оцениваются с учетом их формирования, состояния и продуктивности в зависимости от условий местопроизрастания. Следует отметить, что данный ландшафтно-природный комплекс изучен фрагментарно.

Цель диссертационной работы - оценить состояние искусственных насаждений сосны обыкновенной {Pinus sylvestris L.) на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности.

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

1. Оценить состояние растительности сосняков;

Методы исследований:

• жизненное состояние древостоев по В.А. Алексееву и др. (1990);

• номенклатура видов растительности по сводке С.К. Черепанова (1995)

• дендрохронологические (С.Г.Шиятов, 1986; Methods, 1990; С.П.Арефьев, 1997; Методы, 2000);

• статистическая обработка в MS Excel 2000.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые были проанализировано общее состояние и радиальный прирост сосновых культур в зависимости от экспозиций склона, произрастающих на территории Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Апробирован математический аппарат и выбран рациональный комплекс методов - корреляционный анализ как основа дендроиндикационного анализа для условий Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Проведена инвентаризация растительности.

Практическая значимость. Полученные результаты диссертационной работы могут использоваться при подборе ассортимента древесных растений при лесной рекультивации антропогенно нарушенных территорий, а также для фитоиндикационных исследований. Также, результаты работы могут быть использованы при прогнозировании прироста сосны обыкновенной в лесостепной зоне и для сравнительного анализа влияния экологических факторов на

древесную растительность в различных природных зонах. Исследования в данном направлении являются составной частью экологического мониторинга.

Организация исследований. Работа выполнена в 2008-2013 годах. Сбор и обработка фактических материалов выполнялись в рамках плановых научно-исследовательских работ кафедры экологии и природопользования БГПУ им.М.Акмуллы и научно-образовательного центра «Дендроэкология и природопользование» лаборатории лесоведения Института биологии УНЦ РАН при поддержке НИР по тематическому плану МОН РФ (грант №5.4747.2011), грантов РФФИ №08-04-97017 и №11-04-97025), грантов Академии наук Республики Башкортостан №40/35-П, 40/30-П и №40/28-П (2008-2013 гг.). Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Биологические ресурсы» (2012-2013 гг.).

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на II Всероссийской (с международным участием) научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и природопользование: прикладные аспекты» (г.Уфа, 2012); Международной молодежной научной школы «Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов (г.Воронеж, 2012); V Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновации, экобезопасность, техника и технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (г.Уфа, 2012); III Всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Охрана природной среды и эколого-биологическое образование (г.Елабуга, 2013); V Международной научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (г.Владимир, 2013); X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Организация территории: статика, динамика, управление» (г.Уфа, 2013); Республиканской конференции «Экологическое образование и воспитание школьников в Республике Башкортостан» (г.Уфа, 2013).

Основные положения, выносимые на защиту:

3. На радиальный прирост сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) оказывают влияние как климатические факторы (осадки и температура воздуха), так и геоморфологические (экспозиция склона);

Личный вклад автора. Автором совместно с научным руководителем выполнены постановка цели и основных задач диссертационной работы, подбор методов исследований. Сбор полевого материала осуществлен совместно с сотрудниками лаборатории лесоведения Института биологии УНЦ РАН. Автором лично выполнена математическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов.

Обоснованность выводов и достоверность результатов подтверждены данными исследований, обработанных с использованием методов статистики, экспериментальных данных, собранных на пробных площадях.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, заведующему лабораторией лесоведения Института биологии Уфимского научного центра РАН, профессору кафедры экологии и природопользования БГПУ им. М.Акмуллы, заслуженному деятелю науки Российской Федерации и Республики Башкортостан доктору биологических наук, профессору Кулагину А.Ю.

Благодарю за практическую помощь в сборе и обработке фактического материала кандидата биологических наук Давыдычева А.Н., кандидата биологических наук, доцента Хусаинова А.Ф., кандидата биологических наук, доцента Исхакова Ф.Ф., директора ФГУ «Туймазинский опытный лесхоз», кандидата биологических наук Фаррахова Р.Ю., лесничего Кандринского участкового лесничества Хасанова Ф.Р., главу Администрации Муниципального района Буздякский район Республики Башкортостан Хазиева P.A., главного специалиста по бухгалтерскому учету Муниципального бюджетного учреждения «Буздякский информационно-консультационный центр» Султанова Г.Н., старшего участкового лесничего по Буздякскому району Ганиева H.H., участкового лесничего Ярмунчинского участкового лесничества Лисова В.

Благодарю за консультации заведующего кафедрой экологии и природопользования БГПУ им. М.Акмуллы, доктора биологических наук, профессора Кулагина A.A., доктора биологических наук профессора Зайцева Г.А.; доктора биологических наук, профессора Хисамова P.P., доктора географических наук, профессора Кашапова Р.Ш., доктора биологических наук, профессора Мигранова М.Г., доктора биологических наук, профессора Саттарова В.Н.

Благодарю за всестороннюю поддержку сотрудников и аспирантов кафедры экологии и природопользования БГПУ им. М.Акмуллы и лаборатории лесоведения Института биологии Уфимского научного центра РАН.

Глава 1. Обзор литературы 1.1. Защитные лесные насаждения и дендроиндикация в системе экологического сбалансированного природопользования

Лесные экосистемы, выполняя средостабилизирующие функции, препятствуют распространению экотоксикантов в биосфере, накапливая их в своих органах и тканях. Очевидно, что древесная растительность страдает от действиях поллютантов, но оздоровление окружающей среды невозможно без использования их биоаккумулятивных свойств. Одной из важнейших задач сохранения биосферы ставится создание зеленых насаждений с использованием высокоустойчивых к действию токсичных компонентов выбросов древесных растений. Решение данной задачи находится как в плоскости практики, так и фундаментальных научных исследований, позволяющих понять закономерности и принципы устойчивости растений на основании детальных исследований (Кругляков, 1959; Лавриненко и др., 1966; Горчаковский, 1968; Молчанов, 1968; Антипов, 1970; Мамаев, 1973; Георгиевский, 1974; Берлянд, 1975; Зайцев и др., 1977; Филипченко, 1978; Сергейчик, 1984; Кулагин, 1985; Смит, 1985; Алеев, 1986; Артамонов, 1986; Николаевский, 1989, 1998; Плотникова, 1994; Романовский, 1994; Кулагин, 1998; Omdahl, DeLuca, 1971; Snyder, 1976; Halle et. al., 1978; Herpka, 1987; Mountford, 1988; d'Oultremont, 1988; Hallgren, 1989;

Bohnens, 1990; Michael et. al., 1991; Ballach et. al., 1992; Bucker et. al., 1993; Ostry, 1994).

Общая стабилизация экологической обстановки сельскохозяйственного производства достигается оптимальной лесистостью, сохраняющей естественное экологическое равновесие данной местности и поддерживающей относительно неизменное состояние средообразующих компонентов (Константинов, Струзер, 1974; Митрюшкин, Павловский, 1979).

При средней лесистости территории республики около 38% диапазон ее колебаний широк (14,7% в Зауральской степи и 79,7% в горно-лесной зоне). В основных земледельческих районах непосредственное влияние небольших лесных колков на уровне ведения сельского хозяйства видимого значения не имеет, поэтому еще с дореволюционных времен на территории Предуралья были плодотворные попытки защиты сельскохозяйственных угодий искусственно создаваемыми лесными насаждениями. По утверждению создателей лесополос агролесомелиорация в целом является практически единственным доступным и эффективным средством предотвращения почвенной эрозии и увеличения биопотенциала сельхозугодий (Чибилев и др., 2011). В настоящее время во многих районах (Буздякском, Чишминском и др.) завершилось создание системы защитных лесонасаждений, площади которых в Башкирском Предуралье неуклонно растут. Экспериментальные исследования, проведенные в последние годы (Воробьев, 1960; Паулюкявичус,1989), помогли выявить новые аспекты средообразующей, агрономической роли лесных насаждений (Набиуллин, 2006).

Формирование систем защитных лесных насаждений Белебеевской возвышенности началось еще на стадии их проектирования, предусматривающего создание системы, обеспечивающей оптимизацию микроклимата защищаемых угодий в соответствии с биологическими требованиями и потенциальными возможностями выращиваемых сельскохозяйственного производства при минимальном изъятии земли под насаждения и затратах на их выращивании. При этом уточнялись их ширина, размещение и подбор древесных пород с учетом лесорастительных условий (Косоуров, 1974; 1984; 1996).

Защитные лесные насаждения выделены на 20,6% территории лесного фонда Белебеевской возвышенности. При этом критерии категорий защитности не имеют четких обоснований. Большей частью они могли быть обусловлены колковым характером и раздробленностью лесных массивов. И к настоящему времени аргументированных подтверждений функционального назначения этих категорий лесов крайне недостаточны (Хайретдинов, 1994).

Основные массивы лесных полос созданы в послевоенные годы. Полезащитные лесные полосы, созданные в 1949 - 1955 годах, имеют плотную, непродуваемую конструкцию. Летом при облиствении у полос незаметно просветов. Через такую полосу ветер средней скорости почти не проникает. Максимальное затишье наблюдается на расстоянии равном 7-8 кратной высоте (Н) древостоя. Далее скорость ветра довольно быстро восстанавливается до первоначальной.

Искусственные насаждения (15%) преимущественно представлены хвойными молодняками, в основном - чистыми культурами сосны, лишь в последние годы начали создавать смешанные культуры, меньше повреждаемые лосями. Другое преимущество смешанных культур — противопожарная безопасность. Кроме того, они также предпочтительны в отношении плодородия почвы. Продуктивность лесов достаточно высокая - 2,7; преобладают среднеполнотные насаждения (Хайретдинов, 1994).

Исследования формирования искусственных лесных экосистем (Хайретдинов 1984, 1994) привели к чрезвычайно важному, но безрадостному выводу, распространяющемуся как на полезащитные полосы, так и на овражно-балочные насаждения: они функционируют лишь до возраста естественной спелости, процессы самовозобновления в них ослаблены, т.е. эти искусственные экосист�

Информация о работе

Хамидуллина, Гульнара Гизаровна
кандидата биологических наук
Уфа, 2014
ВАК 03.02.01

Диссертация

Особенности формирования насаждений сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в различных лесорастительных условиях на Бугульминско-Белебеевской возвышенности - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы