Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне Южной тайги

Титарев, Роман Петрович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне Южной тайги
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне Южной тайги"

На правах рукописи

ТИТАРЕВ РОМАН ПЕТРОВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ СВОЙСТВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА СПЛОШНЫХ ВЫРУБКАХ В ПОДЗОНЕ ЮЖНОЙ ТАЙГИ (НА ПРИМЕРЕ БОРОВНИНСКОГО ЛЕСНИЧЕСТВА КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность: 03.00.27 - «Почвоведение» Специальность: 03.00.16-«Экология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2009

□□3476802

003476802

Работа выполнена на кафедре земельных ресурсов и оценки почв Факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат биологических наук

доцент Гончарук Н. Ю.

Официальные оппоненты доктор биологических наук профессор Карпачевский Л.О.

кандидат сельскохозяйственных наук профессор Липаткин В. А.

Ведущая организация: Почвенный институт имени В.В.Докучаева РАСХН

Защита состоится «06 » октября 2009 года в час мин в аудитории М-2 на заседании Диссертационного советаД ВС>1. ОС1) • в МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, Факультет почвоведения. Факс: (495) 939-29-47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова

Автореферат разослан « О1* » 009 года

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор биологических наук

А.С. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Преобладающим видом рубок в лесах России являются сплошные рубки. В конце 80-х на них приходилось более 90% от общего объема заготавливаемой в стране древесины. За последние годы доля сплошных рубок несколько уменьшилась, хотя все еще остается на уровне более 70% (Ярошенко, 2004). Особенности ведения хозяйства в таежных лесах, имеющаяся лесозаготовительная техника и устоявшиеся традиции лесопользования обуславливают то, что доля сплошных рубок будет оставаться весьма большой и в обозримом будущем. Вырубки являются ведущим фактором антропогенного воздействия на лесные сообщества. В настоящее время лесное хозяйство идет по экстенсивному пути развития, постоянно увеличиваются площади сплошных рубок. Такой подход приводит к тому, что происходит смена ценных пород малоценными, увеличиваются площади необлесенных территорий. Это обусловило появление типологии вырубок и способствовало разработке современных научных основ лесовосстановления, базирующихся на понимании причинно-следственных связей между исходными типами леса и лесорастительными условиями вырубок (Раменский, 1938; Мелихов, 1958; Декатов, 1961; Кожухов, 1977; Побединский, 1986; Обыденников, 2002)

Значительное влияние почвенных условий на скорость роста и качество лесонасаждений (как первичных, так и вторичных - послерубочных) подтверждено многими научными исследованиями. (Ремезов, Быкова 1949; Зеликов, 1958; Морозова, 1964; Зонн, 1969; Орфанитский, Орфанитская, 1971; Maki, 1972; Семенова, 1975; Иванов, 1977; Мурзаева, 1977; Ермолаева, Крапачевский, 1979; Boyle, 1982; Child, Holbo, Miller, 1985; Тощева, 1988; Карпачевский, 1999; Jonsson, Ingerslev, 2004; Sikstrom, 2004 и др.). В этих работах рассматривается воздействие различных факторов: ветрового и температурного режимов, солнечной радиации, напочвенного покрова, количества осадков, достигающих поверхности почвы, воздействия агрегатной техники - на почвы и формирующийся тип вырубки.

Изменения свойств почв на вырубках затрагивают преимущественно верхние горизонты. На восстановление исходных свойств почв требуется 100 и более лет. Наиболее интенсивно почвообразовательные процессы изменяются в первые несколько лет после проведения рубки. Авторами отмечено, что эволюция почвенных свойств зависит от степени повреждения почвы, характера сукцессии, скорости восстановления лесного биоценоза.

При любых типах вырубок существенное значение имеет время их проведения. Так, вырубки и вывоз древесины в зимний период приводят к меньшим нарушениям не только наземного растительного покрова, но и верхних органогенных и органо-минеральных горизонтов почвы.

В то же время, недостаточно изучено влияние искусственного восстановления леса на почвы вырубок при том, что во многих лесхозах и силами арендаторов производятся искусственная посадка лесных культур, осуществляется уход за ними. К тому же большинством авторов исследуются участки рубок, на которых произошло максимальное нарушение почв, а при возрастающей культуре лесопользования и применении новейшей лесозаготовительной техники площади таких вырубок существенно сокращаются. Смены растительности, происходящие при естественном заращивании и оказывающие влияние на формирование почвенного покрова вырубок, также всесторонне изучены, а при изучении искусственного восстановления леса основное внимание лесоводов направлено на свойства древесных пород. Представляется актуальным изучение изменений свойств почв и показателей растительности на сплошных вырубках при искусственном лесовосстановлении.

В настоящее время для описания функционирования экосистем широко используются методы математического моделирования. В большинстве случаев исследователи стараются насытить модель параметрами, отражающими поведение конкретной исследуемой системы (Пых 1983; Ризниченко1993; Малкина-Пых 1996), поэтому остро стоит вопрос разработки базовых моделей с минимальным набором параметров. К основным базовым моделям относятся: выведенная Мальтусом на основе предположения о неограниченности пищевых ресурсов и линейном характере скорости роста, и выведенная Ферхюльстом с использованием предположения о нелинейном увеличении скорости роста (Ризниченко1993). Недостатком этих моделей применительно к задаче оценки состояния почв вырубок разного возраста является то, что в них прямо не учитывается время. Актуальным является вывод модели продуктивности, учитывающей время.

Цель исследования: Выявить закономерности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне южной тайги.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Выявление закономерностей морфологического строения, запасов подстилки и плотности почв вырубок различного возраста в хронологическом ряду от 0 до 100 лет при искусственном лесовосстановлении.

2. Выявление закономерностей в изменении величин показателей кислотности, содержания гумуса, обменных катионов, элементов питания (К и Р), подвижных форм микроэлементов (Хп, Си) в почвах вырубок различного возраста при лесовосстановлении.

3. Выявление закономерностей в изменении количественных показателей древостоя и напочвенного покрова для вырубок различного возраста при искусственной посадке культур ели.

4. Моделирование динамики запасов биомассы елового древостоя на основе базовой функции продуктивности.

5. Обоснование подхода к экологической оценке состояния земель вырубок южнотаежной подзоны.

Положения, выносимые на защиту: Восстановление свойств почв и нарастание биомассы древесной культуры (ели) на вырубке в условиях лесовосстановительных работ происходит быстрее, чем в условиях естественного зарастания. Искусственное насаждение, характеризуемое преобладанием одновозрастной культуры, менее устойчиво к механическим (ветер) и биологическим (вредители и болезни леса) воздействиям, чем сообщества, возникшие на вырубках в результате естественного восстановления, что подтверждает экономическую целесообразность окультуривания вырубок.

Запасы древесной биомассы в хронологическом ряду восстановления вырубок описываются базовой моделью продуктивности, на основе которой определяются фазы роста насаждения. Фазы роста количественно характеризуются функцией состояния, что позволяет проводить комплексную оценку состояния лесных сообществ, при различных видах антропогенных воздействий.

Научная новизна исследования. В ходе выполнения работы для изучаемого хронологического ряда вырубок были получены новые данные по содержанию подвижных форм микроэлементов Си), элементов питания (К и Р), запасам

подстилки.

Выявлены зависимости между изменением изучаемых в работе почвенных свойств и скоростью роста древостоя. Выявлена фаза роста древостоя, когда почвенные свойства оказывают наибольшее влияние на скорость его роста.

Проведена экологическая оценка состояния земель вырубок на основе функции состояния, количественные значения которой были получены на основе базовой модели продуктивности.

Практическая значимость работы. Отклонения от расчетных значений запасов древесины но фазам роста при искусственном лесовосстановлении можно использовать как основу для рекомендаций, корректирующих лесохозяйственные мероприятия. Восстановление почвенных свойств и билогического разнообразия на вырубках при посадке культур ели в полной мере не происходит, следовательно, необходимо рекомендовать более щадящие способы рубок и восстановления лесонасаждений.

Апробация работы. Результаты исследований были представлены: на международной конференции V International Conference «Disturbance dynamics in boreal forests» (Dubna, Russia, 2004); XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2006); X Докучаевских молодежных чтениях «Почвы и Техногенез» (Санкт-Петербург, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); V Всероссийском съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008); на заседаниях и научных семинарах кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова.

Публикация. По теме диссертации работы опубликовано 8 работ, из них 2 статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и

списка литературы, включающего _165_ отечественных и КЗ зарубежных работ,

приложения. Содержательная часть диссертации изложена на _87_ страницах, иллюстрирована 17_рисунками, _9_ таблицами.

Благодарности. Выражаю искреннюю благодарность за помощь и постоянную поддержку в работе над диссертацией к.б.н. доценту Гончарук Н.Ю., а также д.б.н. проф. Яковлеву А.С., д.б.н., проф. Глазунову Г.П., к.ф-м.н., ведущему научному сотруднику механико-математического факультета МГУ, Гендугову В. М., к.б.н, ассистенту кафедры геоботаники биологического факультета МГУ, Прилепскому Н.Г., всем сотрудникам, аспирантам и студентам кафедры земельных ресурсов и оценки почв МГУ имени М.В.Ломоносова.

Глава 1.Совремеиные представления об особенностях лесных экосистем и принципах их оценки.

В главе рассмотрены следующие проблемы: применение методов математического моделирования и современные подходы к нормированию, а также исследование динамики почв и растительности на вырубках.

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1.Территория и объекты исследования.

Исследования проводились в лесах Жуковского района Калужской области, в Боровнинском лесничестве Барсуковского лесхоза (водораздел рр. Протва - Нара), территория которых относится к подзоне южной тайги. Район исследования не испытывает сильной антропогенной нагрузки связанной с крупными промышленными производствами. Ближайшим индустриальным центром является город Серпухов, расположенный в 20 км на восток от участка исследования, при этом преобладающими являются ветры юго-западной четверти, что минимизирует возможность техногенного загрязнения обследуемой территории

Климатические условия изучаемой территории типичны для районов с умеренно-континентальным климатом. Средняя многолетняя сумма осадков 600-700мм. Высокий гидротермический коэффициент - 1,8 (летом 0,5 - 0,9) - указывает на положительный баланс влаги в ландшафтах территории, что является одним из необходимых экологических условий развития сплошных массивов еловых лесов.

Согласно системе почвенно-географического районирования Жуковский район Калужской области относится к Среднерусской провинции дерново-подзолистых среднегумусированных почв, Москворецко-Окскому округу дерново-подзолистых и светло-серых лесных суглинистых и глинистых почв, сформированных на слабокарбонатных покровных отложениях. Верхняя толща моренных отложений представлена валунными карбонатными опесчаненными суглинками средне- и тяжелосуглинистого механического состава. На исследованной территории распространены дерново-подзолистые почвы. В долинах рек встречаются перегнойно-глеевые, торфянисто-глеевые и дерново-глеевые почвы.

В геоморфологическом отношении изучаемая территория представляет собой склон от водораздела с абсолютными отметками около 160м над уровнем моря.

Основными чертами растительности региона являются: относительно малая площадь сельскохозяйственных угодий (29 %), преобладание еловых водораздельных лесов, преимущественно южно-таежного типа. Леса, в основном, состоят из ели и сосны с примесью липы, березы, клена, осины. Возраст переспевающих древостоев составляет в среднем 120 лет, но значительные площади в лесничествах заняты посадками более молодого возраста. После сплошной рубки в данных условиях формируются луговые и кипрейные типы вырубок (Мелихов, 1965)

Для детальных исследований почв и растительности региона выбран хронологический ряд из 10 сплошных вырубок: 0, 2, 5, 5, 10, 13, 20, 42, 75 и 100 лет (таблица 2.1.1.). Технология разработки таких вырубок предусматривает сжигание в кучах древесных остатков и посадку ели без раскорчевки; эти работы проведены в течение первых 2 лет. На всех изучаемых вырубках уже имеются рядовые посадки елей. До проведения лесозаготовительных работ территории вырубок были заняты столетними неморальными ельниками 1-го класса бонитета на дерново-подзолистых почвах. Средняя глубина нижней границы горизонта Е - 35см, средняя мощность этого горизонта 18см.

Исследования проведены наиболее подробно в зоне активно протекающих процессов в почве - до глубины 25-30 см, а для ключевых точек - во всем профиле. Образцы взяты с 5-16 кратной повторностью, в зависимости от возраста вырубки и метода заложения участков исследования. Для общей характеристики почвы на каждом отдельном участке было заложено по одному разрезу, из которых образцы для анализа отобраны по всем генетическим горизонтам. Средние мощности горизонтов в фоновых (характеристических) разрезах: О - 2см; А - 6см; АЕ - 9см, Е - 18см; ЕВ - 39см; В - 48см; ВС - 43.

Молодые вырубки (0-2 года) были исследованы по ключевым участкам, которые были выделены на основании визуальных признаков (трелевочные колеи, порубочные остатки, пни, оставшийся подрост). На каждой из них были выделены для исследования сильно-, средне- и слабонарушенные участки. Для каждой площадки в примыкающем к вырубке лесу подобран фоновый участок. На вырубках зрелого возраста, в связи с невозможностью выделения участков с различной степенью нарушенности, обследование проводили по регулярно разреженной сетке.

Всего было проанализировано 198 почвенных образцов: 72 - из характеристических разрезов, 126 - из поверхностных горизонтов (0 - 25см).

Таблица 2.1.1 Описание участков ельников-черничников широколиственных свежих (ЕЧРЩ СЗ)

Квартал Год Общая Состав Возраст ели Тип Запасы

и № проведе- площадь на момент лесорасти- сыро-

выдела ния вырубки, рубки тельных растущего

рубки га (исследования*), лет условий леса до рубки, мЗ

98№18 2007 3,7 4ЕЗЕ20С1Б 120, 70 ЕЧРШ СЗ 370

89№32 2005 1,4 4Е4Е10С1Б 120, 70 ЕЧРШ СЗ 370

86№3 2001 2,3 5Е1С1БЗЕ 100, 70 ЕЧРШ СЗ 320

86№7 2001 2,3 5Е1С1БЗЕ 100, 70 ЕЧРШ СЗ 320

56№!9 1996 3,6 5ЕЗЕ1Б1ЛП 120, 75 ЕЧРШ СЗ 340

62№4 1993 2,0 5Е4Е1Б+ЛП 110, 65 ЕЧРШ СЗ 370

56№18 1986 6,4 8Е2Б+ЛП 20« ЕЧРШ СЗ 90

44№2 1964 19,1 6Е2БЮС1ЛП 42* ЕЧРШ СЗ 230

89№23 1932 1,5 6Е2Б20С+ЛП 75* ЕЧРШ СЗ 350

89№3 1906 1,3 6Е2Б20С 100* ЕЧРШ СЗ 320

«возраст ели на момент исследования, лет. Е - ель, С - сосна, ОС - осина, Б - береза, ЛП - липа. 2.2 Методы.

Описание растительности проводили на 3 пробных площадках для каждого исследуемого участка вырубок и фоновых ценозов. Работы проводились под руководством к.б.н, ассистента кафедры геоботаники биологического факультета МГУ Прилепского Н. Г. Таксационные показатели древесной растительности взяты из описаний, проведенных специалистами Боровнинского лесничества Барсуковского лесхоза Калужской области.

Отбор проб подстилки проводился автором на площадках геоботанических описаний в 5 кратной повторное™, цилиндрическим буром с последующим высушиванием при 105 "С и взвешиванием на технических весах.

Образцы почв анализировались после предварительной подготовки для определения следующих параметров:

1) плотность абсолютно сухой почвы - гравиметрическим методом (Вадюнина, Корчагина; 1986);

2) рН водный и солевой, потенциометрически;

3) общее содержание органического углерода (по Тюрину в модификации Никитина);

4) содержание обменных оснований - с помощью экстрагирования их раствором ацетата аммония с рН=7 (по Каппену-Гильковицу);

5) содержание подвижных форм фосфора - по Кирсанову (Дурынина, Егоров, 1998) на ФЭКе (КФК-3) при длине волны 650 нм;

6) содержание обменного калия - по Кирсанову;

7) подвижные соединения Си и Zn - в ацетатно-аммонийной вытяжке с рН= 4,8 на атомно-адсорбционном спектрофотометре КВАНТ Z.3TA (проведено автором в лаборатории ООО «ШАНЭКО АНАЛИТИКА») (Обухов, Плеханова, 1991).

Варьирование измеряемых признаков и достоверность различий между ними оценены методами математической статистики с использованием пакетов прокладных программ STATISTICA 6.0, Sigma Plot 9.0, Microsoft Office Excel 2003, Quick Math.

Математическое моделирование выполнено под руководством кандидата физико-математических наук, в.н.с. механико-математического факультета МГУ Гендугова В. М.. Подбор коэффициентов модели выполнен в программе Sigma Plot 9.0 методом наименьших квадратов, а также с использованием метода Гаусса.

Глава 3. Результаты н обсуждение.

3.1 Восстановление ваоочвеного покрова в хронологическом ряду вырубок.

С целью обеспечения возможности установления степени восстановления леса нами были взяты контрольные участки - ельники черничники широколиственные свежие. В их подлеске преобладают: липа узколистная, крушина ломкая, рябина обыкновенная, бузина красная. Травяный покров в них беден по составу, развит неравномерно, разрежен. В нем встречаются: сныть, папоротники (мужской и женский), хвощ лесной, кислица обыкновенная.

В результате резкой смены светового и гидротермического режимов на месте сплошной вырубки в подзоне южной тайги первоначально развивается травянистый покров, который характеризуется высокой продуктивностью и значительным видовым разнообразием.

На начальной стадии лесовозобновления (от 0 до 5 лет) в составе растительного сообщества преобладают виды, характерные для нарушенных территорий: Иван-чай, вейник наземный, мать-и-мачеха, крапива двудомная. К этому времени территория зарастает побегами древесных пород, в основном березой. На всех исследуемых вырубках имеются посадки ели к этому времени достигающие высоты до 1 м.

На 10-летней вырубке неоднородность древесного яруса отражается в мозаичности травяного яруса, сильно различающегося по массе и видовому составу. По сравнению с травянистым покровом исходного леса этот ярус отличается высокой продуктивностью и участием большого количества дерновинных видов, характерных для лугов (ситник развесистый, щучка дернистая, полевица тонкая, тысячелистник, манжетка, ежа, герань луговая и другие).

На стадии 5-10 лет, кроме того, появляются следующие гидрофильные виды растений: ситник развесистый, звездчатка дубравная, вероника длиннолистная, фиалка болотистая. Их появление в первые годы после вырубки леса, до момента формирования древесного полога, обусловлено переувлажнением почвы.

На этой стадии развития биогеоценоза травянистая растительность играет важную роль в его жизни, внося в состав ежегодного опада значительную долю богатого минеральными элементами и легко разлагаемого органического вещества. Стоит также отметить формирование в данное время на вырубках, в условиях посадки культур ели, двух отличительных зон: зоны междурядий, в которой преобладает травянистая и мелколиственная растительность, и зоны рядов, в которой преобладает сомкнутая еловая растительность с кислым опадом.

Через 20 лет после сплошной рубки на территории бывшей вырубки в южнотаежной подзоне формируется лесное сообщество с четко выраженной горизонтальной структурой. Древесный ярус высотой 14-16 м. полностью сформирован как эдификатор, существенно влияющий на: световой режим подпологового пространства, состав и массу лесной подстилки, влажность и другие параметры среды. В этот период для территории исследуемой сплошной вырубки характерен мертвопокровный ельник с редкими участками мохового покрова и полным отсутствием травянистого яруса.

Через 42 года после сплошной рубки на вырубке преобладают лугово-лесные виды растений: щучка, вейник, зверобой, лапчатка прямостоячая, золотарник, сивец луговой, вероника дубравная.

Через 75-100 лет после рубки леса растительный покров возвращается в исходное состояние. Полное восстановление растительного покрова на исследуемых участках объясняется тем, что примененные на них технологии в корне отличались от существующих в настоящее время. Так, вывоз древесины конной тягой способствовал меньшему нарушению почвенного покрова, а малая площадь исследованных вырубок (не более 1,5 га) - обсеменению с прилегающих лесных участков. В настоящее время наблюдается полный спектр видов, свойственных фоновому лесу: живучка ползучая,

копытень европейский, папоротники, осока волосистая, хвощ лесной, земляника, звездчатка жестколистная.

По итогам обследования растительности выделены стадии (всего 5), последовательно сменяющие друг друга и характеризующие динамику напочвенного покрова. Первая, с преобладанием видов нарушенных территорий, завершается к 5 годам. В возрасте от 5 до 20 лет происходит формирование древесного полога, под которым преобладающими являются луговые и гидрофильные виды. Двадцатилетний ельник пребывает в мертвопокровной стадии. К 42 годам напочвенный покров представлен лугово-лесными видами. Через 75-100 лет после рубки напочвенный покров состоит из типично лесных видов, что свидетельствует о его полном восстановлении.

ЗЛ.Особенности восстановления почв в хронологическом ряду вырубок.

Морфологические свойства почв вырубок.

Анализируя состав и свойства почв вырубок разного возраста, можно сделать ряд выводов: на каждой вырубке нарушение заключается в перемешивании горизонтов верхней части профиля, в замене их другим, чужеродным материалом, во включении в почву порубочных остатков, в изменении окраски и сложения почвы. Эти преобразования затрагивают, преимущественно, горизонты А1 иА1А2.

В ходе исследований подробно изучены верхние горизонты и их динамика. В период 0-2 года после вырубки почва в горизонте А1 перемешана с порубочными остатками; мощность горизонта составляет 10-11 см; он неоднороден по составу, сложению и окраске; в его толще встречаются морфоны горизонта А2.

В 5 лет - под мощной дерниной залегает горизонт А1 толщиной около 14 см; темно-серый, комковатый, рыхлый, увлажненный. Горизонт А1А2 имеет мощность до 20 см. В случае подстилания почвы средним или тяжелым суглинком по всему профилю обнаруживается оглеение.

В 10-13 лет - горизонт А1 имеет мощность до 16 см; практически исчезают признаки поверхностного оглеения и появляется маломощная подстилка мелколиственного и хвойного состава.

В 20 лет - горизонт А1 имеет мощность до 16 см; серовато-бурый, комковато-пылеватый; оглеение наблюдается реже и глубже по профилю.

К 42 годам - горизонт А1 мощностью до 12 см, серовато-бурый, комковато-пылеватый; оглеение выявляется в нижней части профиля, в горизонте В, в виде сизых затеков, натеков.

В период 75-100 лет после вырубки горизонт А1 имеет мощность 9-11см, т.е. несколько больше, чем горизонт А1 в фоновых разрезах (в контроле мощность гумусового горизонта составляет не более 5 см.). По окраске он более темный; хорошо оструктурен.

Дивамика запасов подстилки.

Сильно нарушенные участки сплошных вырубок характеризуются полным отсутствием подстилки на лесовозном волоке и частичной ее утратой в местах трелевочных нарушений. На этих участках происходит поселение гидрофильных видов и консервация растительных остатков. Поэтому для исследования изменения запасов подстилки в хронологическом ряду вырубок в качестве начальных условий были выбраны слабо нарушенные участки молодых вырубок (0-2 года). Результаты измерения запасов подстилки (т/га) представлены на Рис. 3.2.2.

Рис. 3.2.2. Запасы подстилки на вырубках разного возраста, т/га.

■ Среднее

□ ±Ст. отклонение

т ± Ш*Ст. отклонение

Трамюккм Лпстеешид 35*« Ель! Ель I ярус Ей 1 ярус

рспгтельность 100°-'» Трпвюшстля яруг ТрЛБЫ Поаисок П ярус

Елее.« зЗ** Гравьт

цаствтелысость

Проведенные исследования показывают, что на 5-летней вырубке при искусственной посадке культур ели происходит достоверное снижение запасов подстилки в 2,5 раза по сравнению с фоном. В начальный период происходит интенсивное разложение подстилки и её замена дерниной.

К 10 годам еловая и мелколиственная растительность начинают играть важную роль в формировании опада. В то же время сохраняются участки междурядий, где травянистый опад преобладает; с этим периодом времени связана сильная вариабельность запасов подстилки на исследованных вырубках.

В стадии жердняка (20 лет) запасы подстилки аналогичны фоновым значениям для обследованных участков. Это вызвано существенным замедлением процессов разложения

опада под пологом елового леса в результате формирования под ним неблагоприятных условий температурного и водного режимов. К 75 годам запасы подстилки достигают максимальных значений.

Динамика плотности почв на вырубках разного возраста.

Значения плотности почвы сильно варьируют на исследованных вырубках. При этом происходит возрастание уплотнения, которое продолжается и после завершения рубки, что усиливает пространственную неоднородность на территории вырубок. Характерными чертами указанных изменений в условиях исследуемого хроноряда являются следующие:

- равновесная плотность поверхностного горизонта на начальных этапах лесовосстановления (2-5 лет) оказывается существенно выше фонового уровня, превышая его в среднем в 1,6 раза, что связано как с первоначальным уплотнением почвы лесозаготовочной техникой, так и с вторичным самоуплотнением (Макарова, 1994).

- вариабельность значений плотности в хроноряду повышается: диапазон колебаний составляет 0,4-0,6 г/смЗ для участков сплошных вырубок, при фоновом значении 0,2 г/см3.

- максимум плотности достигается через 5 лет после рубки леса (1,66 г/смЗ).

Полученные данные свидетельствуют о том, что разуплотнение почвы на вырубках

- длительный процесс, длящийся от 20 до 50 лет, что подтверждается также данными О.В. Макаровой, полученными для Московской области.

Изменение рН почв в хронологическом ряду вырубок.

Нарушения, вызванные лесозаготовкой, способствуют увеличению вариабельности показателя кислотности почв вырубок. Для начальных стадий при наличии порубочных остатков характерно подщелачивание в связи с действием ксилотрофных грибов (Сафонов, 2006, Ковалева, 2006). При становлении одновозрастного древесного яруса показатель кислотности возрастает, вариабельность значений падает.

Рис. 3.2.4. Значения рН солевого для почв вырубок разного возраста.

щ Среднее

п ±Сг

_I отклонение

-р ± 1.65'Ст.

| отклонение

Травянистая Лиственная 33*« Ель 1 ярус Ель I ярус Ей I «рус

растительность Травянистая Травы Поиссок II ярус

\ти Еювая ЗЗЧ-Ь Травы

растительность

На вырубке 2-х летнего возраста наблюдается более высокая вариабельность результатов по сравнению с начальным моментом (Рис. 3.2.4), связанная с неодинаковым влиянием застойной влаги и начинающимся формированием травянистого покрова,

В целом фоновые значения рН достигаются к 20 годам после рубки, в стадии жердняка, когда кислый еловый опад формирует на поверхности почвы достаточно мощную подстилку.

Изменение содержания гумуса в почвах вырубок.

Участки вырубок проходят последовательные смены растений эдификаторов, действие которых проявляется в изменении почвенных свойств.

Для начальных возрастов характерно достаточно низкое содержание гумуса, но уже к 2-5 годам после рубки и посадки культур ели его содержание соответствует фоновым значениям до рубки (Рис. 3.2.5). С увеличением возраста вырубки в почве наблюдается дальнейшее увеличение содержания гумуса. На 10- и 20-летней вырубках содержание гумуса превышает фоновые значения в 1,5-1,7 раза.

На 42- и 75-летней вырубках наблюдается превышение фоновых значений содержания гумуса в 1,3 раза. Несмотря на увеличение в этот период количества опада, под действием сомкнувшегося елового древостоя происходит замедление процессов разложения, что приводит к накоплению мощной, слабо разложившейся подстилки.

Рис. 3.2.5. Содержание гумуса на вырубках разного возраста, %.

ц Среднее

п ±Ст

I_I отклонение

-р ± 1.65 «Ст.

| отклонение

Тр.пвякнсш Лисгвгннм 33®» Ель I ярус Ель I ярус

(исппельносгь Трявлшгси« 3.'% Травы

100% ЕловалЗЗ^в

рп.чвт^тьностъ

Через 100 лет после вырубки леса содержание гумуса устанавливается на уровне 4%, что также превышает фоновые значения в 1,1 раза.

Изменение содержание обменных оснований в почвах вырубок.

Фоновые участки изученных ельников характеризуются содержанием обменных оснований в количестве 10,51 мг-экв/100г почвы. Анализ данных показал, что поведение обменных оснований в верхнем горизонте А1 аналогично динамике содержания гумуса.

Сумма обменных оснований (Са и в почве на свежей вырубке (Рис. 3.2.6.) уменьшается по сравнению с фоновой в 1,5 раза, что связано с частичной утратой верхних горизонтов. Однако, уже к 10-летнему возрасту вырубки почва почти восстанавливается, практически достигая исходных параметров (в среднем 10,46 мг-экв/100г почвы). Рост содержания обменных оснований следует связывать с усиливающимися процессами разложения органического вещества и влиянием богатого опада лиственных пород и травянистой растительности, характерных для начальных стадий.

Максимальные значения достигаются к 20 годам, что примерно соответствует возрасту наиболее активной скорости роста насаждений; на последующих стадиях происходит снижение содержания обменных Са и Mg в связи с изменением характера подстилок.

Рис. 3.2.6. Содержание в почве обменных оснований (Са и Р^) на вырубках разного возраста, мг- экв/100г.

1 «

3 <

Щ /

10^6 1П31

■

■ Среднее

□ ±Ст. отклонение

Т ± 1,65*Ст. отклонение

20 42 возраст, лет

Травянисты Лвсгьевнад 33"» Е.и I ярус Ель I ярус

р^пгтельность Троднист о Травы

Е ловля 334

ра^пгте.гамсть

П-Шсаж II яру.-Травы

Изменение содержания элементов минерального питания растений (подвижный фосфор и обменный калий) в почвах вырубок.

Сплошная рубка приводит к снижению содержания в почве фосфора и калия, что является следствием частичной утраты богатых зольными элементами поверхностных горизонтов, а также перемешивания их с нижележащим элювиальным горизонтом (Рис. З.2.7., Рис. 3.2.8).

В отличие от запасов подстилки, показателя кислотности, содержания гумуса, содержания обменных оснований, для которых характерен период достижения фоновых значений в 20 лет, для элементов питания период достижения фоновых значений значительно короче и составляет 10 лет. Причину этого следует отнести на счет действия разнонаправленных процессов. С одной стороны, происходит увеличение поступления зольных элементов в результате минерализации органики и изменения состава опада. С другой стороны, происходит увеличение потребления элементов минерального питания в результате достижения елью активной фазы роста (5-20 лет) и увеличения их выноса за пределы профиля под действием кислого опада. Кроме того, усиливаются процессы их закрепления в составе неразложившейся подстилки.

Рис. 3.2.7. Содержание подвижного фосфора в почве на вырубках разного возраста, мг/кг.

220 200 180 160 140 120

□ т

Среднее ± Ст.

отклонение

± 1,65*Ст. отклонение

Тр.1ВЯК11СГ.»Я рас т I гт ел ь нос ть

Лиственная

Травянистая г;««,

Еловая -10 » растительность

Ель I

ярус

Ель I ярус Поллесок II ярус Травы

Рис. 3.2.8. Содержание обменного калия в почве на вырубках разного возраста, мг/кг.

Травянистая Лиственная Ель I Ель I Ель I я|>ус

растительность ярус яр>с Подлесок II ярус

1 00->'<. Трдадннстяя Травы ГГовы

Еловдя 3

растительность

□ Т

Среднее ±Ст.

отклонение

± 1.65'Ст.

отклонение

Динамика содержания подвижных форм меди и циика в почвах вырубок

Растения накапливают в биомассе большой набор микроэлементов, многие из которых играют важную роль в метаболизме растений.

В спелом ельнике основные запасы микроэлементов связаны с подстилкой, которая представляет собой слаборазложившиеся остатки. Доступность таких микроэлементов растениям мала.

Рис. 3.2.9. Содержание в почве подвижных соединений Си на вырубках разного возраста, мг/кг.

Травянистая Лис I венная Ель Г Ель Г

рос тт «ль яос тъ 53"» «рус ярус

100** Травянист ля Травы

Е.1 ОВД* 33"д

растительность

Е.» Г Ч[.ус Позлесок II »¡ту.

Рис. 3.2.10. Содержание в почве подвижных соединений Хп на вырубках разного возраста, мг/кг.

/ \

1 / \ ,/ | /х' 7Ч. 1.4- |

□ т

Среднее ± Ст,

отклонение

± 1.65'Ст. отклонение

Среднее ±Сг.

отклонение

± 1.65-Ст. отклонение

ТрО вИНИС ТЛЯ Лл.ТВСНН** Ель 1 Ель I

рлспгтелъность «РУС «рус

100П Трдвяии;т.1* Травы

Ело*вля 53".

р летите л ь нос т ь

Е.Ч. I

Подимк К ярус

В исследованном хронологическом ряду вырубок распределение подвижных соединений Си и Ъа. имеет ярко выраженный максимум, относящийся к возрасту в 20 лет. С последующим увеличением возраста наблюдается падение их содержания, причем, в случае с Тм, более резкое, чем в случае с Си. Это обусловлено гидрофильными свойствами Ъл и селективным действием растворов еловой подстилки, способствующих его миграции (Караванова и др., 2006). К 75-100 годам наблюдается достижение уровня фоновых показателей по содержанию Си и Zn.

З.З.Моделированне запасов древесной биомассы с использованием базовой функции продуктивности.

Экологическая оценка состояния компонентов окружающей среды базируется на количественном исследовании и интерпретации биотического отклика (эффекта) системы на внешние воздействия (доза). Одним из перспективных путей развития экологической оценки является использование теоретических моделей с минимальным набором параметров, при этом адекватно описывающих качественное состояние системы во времени.

Нами предлагается использовать модель продуктивности (4), предложенную В.М. Гендуговым (личное сообщение). С учетом предположения о том, что в исследуемой экосистеме одновременно действуют процессы, приводящие и к росту запасов древесины и к их уменьшению. Будем считать, что с течением времени I запасы древесины ц, имеющие некоторое начальное значение qo в момент времени 1о изменяется со

скоростью:—^—- =-—5----1--(4). Первое слагаемое в правой части

характеризует скорость прироста запасов древесины, а второе - скорость их убыли. Соответственно, К2 и В2 - коэффициенты прироста и убыли запасов древесины, которые являются положительными величинами. После преобразований и замены

К2=к, В2=Ь

получим выражение: q = qa +С-^ехр^-—| (7).

В начальный момент, когда 1=0, я=Цо, в данном случае в первый год после вырубки,

запасы деловой древесины на сплошной вырубке пренебрежимо малы, то есть Чо—>0. С

учетом этого логарифмирование уравнения (7) дает: \nq = \í\C-b\nl — (9). Произведя в

уравнении (9) замену переменных 1п<7 = 1пС = г0, -1п/ = х, -1/1 = у, в результате получили: г = г0 + Ьх + ку. (10) Имея значения запасов древесины на восьми вырубках разного возраста (Таблица 3.3.1.), рассчитали по методу наименьших квадратов, с последующим уточнением по краевым точкам, значения го, Ь и к. Таблица 3.3.1. Запасы древесины на вырубках разного возраста в соответствии с описаниями в таксационных книгах Боровнинского лесничества Калужской области

1, год 2 5 10 13 20 42 75 100

ц, мЗ/га 0,1 1,4 20 50 90 230 350 320

Так как используемое уравнение (7) является теоретическим, для нахождения коэффициентов может быть использован не весь объем данных, а его часть, но количество соотношений (возраст - запас древесины) не должно быть менее трех (при условии, что ц0=0). В нашем случае после перебора всех вариантов, мы остановились на подборе по 4 последним возрастам и запасам древесины на вырубках. При этом была получена функция, соответствующая первоначальной теории, согласно которой с некоторого момента времени (100-200 лет) запас древесины должен снижаться. Коэффициенты уравнения (10): г0=8,073, Ь=0,387 и к=49,193. Потенцируя значение г0, находим С =3205,105.

Был также выполнен расчет этих коэффициентов по методу Гаусса, который показал сходные результаты. В то же время, при расчете с использованием метода наименьших квадратов нами были взяты данные по четырем возрастам, что делает его более надежным, чем расчет по методу Гаусса, который проводился с использованием трех ключевых возрастов.

Таким образом, с учетом найденных коэффициентов, уравнение (7) применительно

3205,105 ( 49,193

Ч = о,з87 ехР —-— к исследуемым вырубкам имеет вид: ^

В таблицах хода роста имеются данные многолетних наблюдений по естественному восстановлению запасов древостоя 1-П бонитета в лесах южно-таежной подзоны.

Рис. 3.3.3. Восстановление запасов древесины на вырубках при естественном восстановлении и посадке культур ели.

Для оценки эффективности мероприятий проводимых на исследованных вырубках

необходимо провести сравнение этих данных с полученной базовой моделью продуктивности.

На рисунке Рис. 3.3.3 положение кривой естественного восстановления только на начальном этапе, практически совпадает и даже несколько выше

—•— Восстановление ■■■О— Восстановление Восстановление

древесины при естественном заращиеании Древесины при посадке культур ели древесины по Базовой модели продуктивности

кривых восстановления древостоя при искусственных посадках культур. Это, по-видимому, объясняется преобладанием на начальных этапах мелколиственных пород, что сказывается на уровне освещенности, доступности влаги и элементов питания. Впоследствии, при естественном восстановлении, формируется разновозрастный и разнородный по составу пород древостой, который, начиная с 20 летнего возраста, уступает искусственным посадкам по общему запасу.

Для проверки адекватности модели была проведена ее апробация на основе данных таблиц хода роста для полных еловых древосгоев и культур ели в южно-таежном регионе Европейской части России. Полученные уравнения характеризуются коэффициентом регрессии R=l, и стандартной ошибкой коэффициентов, соответственно, 0,0003 и 0,0015. Следовательно, использованная базовая модель продуктивности пригодна для прогнозирования запасов древесины не только в Боровнинском лесничестве, но и в лесных экосистемах южно-таежной подзоны.

Базовая функция продуктивности имеет S-образный вид и может быть поделена на 6 отрезков, в соответствии с принятым в биологии делением на фазы роста, начиная от нижнего участка: лаг-фаза; фаза ускоренного роста; фаза экспоненциального роста; фаза замедленного роста; стационарная стадия; фаза отмирания (С.Дж. Перт М 1978 36 с).

Точки перегибов были найдены по производным базовой функции продуктивности. Расчет проведен с помощью общедоступных программ на официальном сайте Quick Math. Базовая функция продуктивности (3) характеризуется лаг-фазой продолжающейся от момента рубки до 8 лет, далее фазой ускоренного роста до 19 лет, фазой экспоненциального роста до 44 лет, фазой замедленного роста до 127 лет. Стационарная стадия завершается на отметке в 127 лет, после чего следует стадия отмирания.

Базовая функция продуктивности позволила нам выявить временной отрезок, на котором наблюдается наиболее интенсивный рост запасов древесины, фазу ускоренного роста, длившуюся до 19 лет, и исследовать факторы роста раздельно, по фазам (Рис. 3.3.5).

Рис. 3.3.5. Зависимость скорости роста запасов древесины (мЗ/га/год) от почвенных свойств в хронологическом ряду вырубок

Анализ регрессионных зависимостей позволил выявить, что скорость роста запасов древесины в фазе ускоренного роста (в нашем случае до 20 лет) обратно пропорциональна величине солевого рН и прямо пропорциональна содержанию гумуса, обменных оснований, подвижного фосфора и микроэлементов. Зависимость скорости роста запасов древесины от запаса подстилки, содержания гумуса, обменных оснований, элементов питания и цинка на более поздних возрастах в фазах экспоненциального и замедленного роста оказалась несущественной.

Выявленные закономерности еще раз подтверждают тезис о том, что на начальном этапе рост и развитие древостоя зависят от сложившихся в результате вырубки почвенных условий. При образовании сомкнутого полога леса происходит балансировка потребления питательных веществ и отмирания деревьев (с возрастом в почву возвращается до 80-90 % питательных элементов), этим обусловлено отсутствие корреляции между почвенными свойствами и скоростью роста после фазы ускоренного роста.

3.4.Использование функции состояния для оценки качества почв вырубок

В работе используется методика оценки состояния и нормирования качества экосистемы, испытывающей нагрузку, являющаяся результатом развития общепринятого подхода, основанного на анализе и интерпретации зависимости «доза - эффект». В предлагаемом варианте, под «дозой» понимается количественная мера нагрузки на лесное сообщество при рубке, а под «эффектом» - количественная мера функционирования экосистемы. В связи с тем, что учет прямого воздействия трелевочных машин представляется трудоемким и не характеризует весь спектр воздействий на систему (например, изменившиеся освещенность, водный и температурный режимы), в качестве интегрального показателя предложено использовать время. При выведении уравнения функции состояния остановились на простейшей из возможных его форм, поскольку даже это позволило в качестве решения получить 5-образную функцию качества, которая изменяется в диапазоне от 0 до 1: р = рехр(-а/5)(12) где р - функция качества, у и а - коэффициенты, которые должны определяться для каждого конкретного отклика на нагрузку, В— функция отклика на нагрузку. Для нахождения параметров функции состояния экосистемы (12) использовалось уравнение базовой функции продуктивности лесного сообщества (2), входящее в (12) в качестве аргумента. Полагая, что точка перегиба функции базовой модели продуктивности соответствует точке перегиба функции состояния, при нахождении коэффициентов (12) использовали значение функции продуктивности в этой точке, равное д(1) = 0,7509.

Рис. 3.4.1.

Прогнозирование состояния хронологического ряда вырубок

Это позволило найти

а = 1,5019 у = 4,4901 и построить график функции (12) (Рис. 3.4.1). Ключевые точки на графике функции состояния определены, исходя из свойств базовой функции продуктивности, выявляемых

исследованием производных этой функции по времени.

В результате введена неравномерная оценочная шкала (Таблица 3.4.1.):

Фазы роста посадок ели Условный балл качества лесной экосистемы Балл состояния экосистемы

Отсутствие посадок 5 > 1,001

Лаг-фаза 4 1,000-0,951

Ускоренный рост 3 0,950-0,608

Экспоненциальный рост 2 0,607-0,016

Замедленный рост 1 0,015-0,000

На следующем этапе были найдены значения функции состояния для фактических данных по запасам древесины на вырубках и определена их категория качества. Ни одна из исследованных вырубок не относится к 5 категории качества; к 4 категории были отнесены две вырубки возраста 2 и 5 лет. Вырубки в возрасте 10 и 13 лет относятся к 3 категории состояния; ко 2 категории относятся 20 и 42 летние вырубки и к 1 - 75 и 100 летние вырубки.

Категории состояния древостоя, полученные по модели, не противоречат данными по разнообразию растительности и почвенным свойствам, полученным в ходе экспериментальных наблюдений, что свидетельствует о том, что проведенная оценка является адекватной действительности.

нагрузка, ед

I ТОЧКИ

О экспериментальные значения -функц1я состояли

Таблица 3.4.1 Балльная оценка состояния.

выводы

1. В результате вырубки и вывоза леса, сопровождающихся нарушением и перемешиванием почвенной толщи, в период с 0 до 5 лет на сплошных вырубках в Боровнинском лесничестве Калужской области, происходит существенное снижение содержания гумуса (в 1,3 раза), обменных оснований (Са и Г^ 1,5 раза), подвижного фосфора (1,7 раза), обменного калия (1,3 раза), в поверхностном слое 0-25 см.

2. За время оборота рубки (80-100 лет) лесные почвы южно-таежной подзоны в целом не восстанавливают своих свойств до состояния фоновых (обнаружены отличия по содержанию гумуса и поглощенных оснований), за исключением содержания обменного калия и доступного фосфора, количество которых достигает фоновых значений достаточно рано, к 10 годам.

3. Фаза ускоренного роста запасов древесной биомассы на вырубках, сопровождающаяся нарастанием содержания гумуса и поглощенных оснований, сменяется к 40-45 годам фазой замедленного роста при стабилизации данных показателей.

4. Восстановление напочвенного покрова происходит в несколько стадий: травянистая с видами, характерными для нарушенных территорий; луговая с гидрофильными видами; лугово-лесная, а затем лесная в возрасте 80-100 лет.

5. Многолетняя динамика запасов древесины на вырубках в условиях искусственного восстановления (посадок культур ели) характеризуется начальной фазой ускоренного роста, которая через два десятилетия сменяется замедленным ростом, а по достижении максимума через 75 лет, - медленным снижением запасов древесины.

6. Установленная экспериментально динамика запасов древесной массы ц на

восстанавливающихся вырубках в южно-таёжной подзоне удовлетворительно

описывается уравнением базовой модели продуктивности, учитывающей время

функционирования системы I:

3205,105 ( 49,193 ^ Я= ,<,387 ехР|---—I

7. В качестве основы экологической оценки лесных земель на вырубках может быть использована апробированная нами модель состояния, учитывающая качественные показатели растительности и почвенных свойств, аргументом которой служит базовая модель продуктивности.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Goncharouk N.Yu., Titarev R.P. The soil cover's changes after natural and antropogenic gap-disturbances: catastrofic windthrow and clear-cutting down // Disturbance dynamics in boreal forests. Abstracts of the V International Conference. Dubna, Russia. 2004. P. 48.

2. Титарев Р.П. Применение показателей почвенных свойств при эколого-экономической оценке лесных земель (на примере вырубок и массового ветровала, Тверская область) // Материалы докладов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2006». - М.: МАКС Пресс, 2006. С. 53.

3. Титарев Р.П. Нормирование качества лесных земель на примере лесовосстановления на сплошных вырубках (Калужская область), // Тезисы докладов юбилейной всероссийской конференции X Докучаевские молодежные чтения «Почвы и Техногенез». СПб., 2007. С. 85.

4. Титарев Р.П. Нормирование качества лесных земель на примере лесовосстановления на сплошных вырубках (Калужская область) // Материалы V Всероссийского съезда общества почвоведов. - Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат», 2008. С. 355.

5. Титарев Р.П. Экологическая оценка восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках различных возрастов // Тезисы докладов I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». - М.: МАКС Пресс, 2008. С. 278.

6. *Титарев Р.П., Гончарук Н.Ю. Применение показателей почвенных свойств при эколого-экономической оценке лесных земель // Вестн. РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. № 1. С. 24-31.

7. *Гончарук Н.Ю., Титарев Р.П., Сахарова Ю.В. Эколого-экономическая оценка лесных земель с учетом деградации почвенных свойств // Научно-практический и информационно-аналитический бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов». - М.:НИА-ПРИРОДА, 2009. №1. С. 24-28.

8. Титарев Р.П. Базовая функция продуктивности лесного сообщества // Материалы докладов XVI Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2009». - М.: МАКС Пресс, 2009. С. 145146.

Примечание: * - работы, опубликованные в изданиях из списка рекомендованных ВАК РФ.

Подписано в печать 24.08.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 810 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Титарев, Роман Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМ И ПРИНЦИПАХ ИХ ОЦЕНКИ.

1.1. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РУБКАХ ЛЕСА.

1.1.1. ОСОБЕННОСТИ ЛЕСНЫХ ПОЧВ.

1.1.2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВ ВЫРУБОК.

1.1.3. ОЦЕНКА ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ОСНОВЕ ТИПОЛОГИИ ВЫРУБОК

1.2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

1.3. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К НОРМИРОВАНИЮ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

1.3.1. КОНЦЕПЦИИ НОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ НАГРУЗОК НА ПОЧВУ.

1.3.2. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ ПРИ ПОМОЩИ ЭКСПЕРТНЫХ ФУНКЦИЙ ЖЕЛАТЕЛЬНОСТИ.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. ТЕРРИТОРИЯ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАПОЧВЕНОГО ПОКРОВА В ХРОНОЛОГИЧЕСКОМ РЯДУ ВЫРУБОК.

3.2. ОСОБЕННОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВ В ХРОНОЛОГИЧЕСКОМ РЯДУ ВЫРУБОК.

3.3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАПАСОВ ДРЕВЕСНОЙ БИОМАССЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАЗОВОЙ ФУНКЦИИ ПРОДУКТИВНОСТИ.

3.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФУНКЦИИ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОЧВ ВЫРУБОК.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне Южной тайги"

Актуальность.

Вырубки являются ведущим фактором антропогенного воздействия на лесные сообщества. Экстенсивный характер ведения лесного хозяйства, имеющаяся лесозаготовительная техника и устоявшиеся традиции лесопользования привели к тому, что преобладающим видом рубок в лесах России являются сплошные рубки. В конце 80-х годов XX века на них приходилось более 90% от общего объёма заготавливаемой в стране древесины. За последние годы доля сплошных рубок несколько уменьшилась, хотя все еще остается на уровне более 70% [160]. Следствием такой ситуации является смена ценных пород малоценными и увеличение площади необлесенных территорий.

Недостаточно изученным остается вопрос о влиянии искусственного восстановления леса на почвы вырубок при том, что во многих государственных лесхозах и на арендованных лесных участках производится искусственная посадка лесных культур, осуществляется уход за ними. Большинством авторов исследуются участки вырубок, на которых произошло максимальное нарушение почв, а при возрастающей культуре лесопользования и применении новейшей лесозаготовительной техники площади таких вырубок будут существенно сокращаться.

Основное внимание лесоводов при искусственном восстановлении леса направлено на качество древесных пород. При этом актуальным является взаимосвязанное изучение изменений свойств почв и растительности на сплошных вырубках при искусственном восстановлении леса.

В настоящее время для описания функционирования экосистем широко используются методы математического моделирования [104, 108, 109, 113]. В большинстве случаев исследователи стараются насытить модель параметрами, отражающими поведение конкретной исследуемой системы, поэтому остро стоит вопрос разработки базовых моделей с минимальным набором параметров. Перспективным путем развития данного направления является разработка теоретических моделей в явном виде учитывающих время.

Для оценки качества, как отдельных объектов, так и экосистем в целом в настоящее время чаще всего используются либо шкалы нагрузок, либо экспертные «функции желательности». Для минимизации субъективности данного подхода актуально использовать показатель качества, имеющий вероятностную природу и полученный с помощью универсальной функции состояния, что обеспечивает сопоставимость оценок состояния при разных нагрузках и дает возможность комплексной оценки состояния в рамках единой шкалы качества.

Цель исследования - выявить закономерности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне южной тайги

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

2. Выявление закономерностей в изменении величин показателей кислотности, содержания гумуса, обменных катионов, элементов питания (К и Р), подвижных форм микроэлементов (Zn, Си) в почвах вырубок различного возраста при лесовосстановлении.

3. Выявление закономерностей в изменении количественных показателей древостоя и качественного изменения напочвенного покрова для вырубок различного возраста при искусственной посадке культур ели.

4. Моделирование динамики запасов биомассы елового древостоя на основе базовой функции продуктивности.

5. Обоснование подхода к экологической оценке состояния земель вырубок южно-таежной подзоны.

Положения, выносимые на защиту:

Восстановление свойств почв и нарастание биомассы древесной культуры (ели) на вырубке в условиях лесовосстановительных работ происходит быстрее, чем в условиях естественного зарастания. Искусственное насаждение, характеризуемое преобладанием одновозрастной культуры, менее устойчиво к механическим (ветер) и биологическим (вредители и болезни леса) воздействиям, чем сообщества, возникшие на вырубках в результате естественного восстановления, что подтверждает экономическую целесообразность окультуривания вырубок.

Запасы древесной биомассы в хронологическом ряду вырубок описываются базовой моделью продуктивности, на основе которой определяются фазы роста насаждения. Фазы роста количественно характеризуются функцией состояния, что позволяет проводить комплексную оценку состояния лесных сообществ, при различных видах антропогенных воздействий. Научная новизна исследования.

В ходе выполнения работы для изучаемого хронологического ряда вырубок были получены новые данные по содержанию подвижных форм микроэлементов (Zn, Си), элементов питания (К и Р), запасам подстилки.

Отклонения от расчетных значений запасов древесины по фазам роста при искусственном лесовосстановлении можно использовать как основу для рекомендаций, корректирующих лесохозяйственные мероприятия. Восстановление почвенных свойств и билогического разнообразия на вырубках при посадке культур ели в полной мере не происходит, следовательно, необходимо рекомендовать более щадящие способы рубок и восстановления лесонасаждений.

Апробация работы.

Результаты исследований были представлены: на международной конференции V International Conference «Disturbance dynamics in boreal forests» (Dubna, Russia, 2004); XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2006); X Докучаевских молодежных чтениях «Почвы и Техногенез» (Санкт-Петербург, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (Москва, 2008); V Всероссийском съезде Докучаевского общества почвоведов (Ростов-на-Дону, 2008); на заседаниях и научных семинарах кафедры земельных ресурсов и оценки почв факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова.

Публикации. По теме диссертации работы опубликовано 8 работ, из них 2 статьи.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения,J3 глав, выводов и списка литературы, включающегоотечественных изарубежных работ,

Заключение Диссертация по теме "Почвоведение", Титарев, Роман Петрович

выводы

1. В результате вырубки и вывоза леса, сопровождающихся нарушением и перемешиванием почвенной толщи, в период с 0 до 5 лет на сплошных вырубках в Боровнинском лесничестве Калужской области, происходит существенное снижение содержания гумуса (в 1,3 раза), обменных оснований (Са и Mg 1,5 раза), подвижного фосфора (1,7 раза), обменного калия (1,3 раза), в поверхностном слое 0-25 см.

6. Установленная экспериментально динамика запасов древесной массы q на восстанавливающихся вырубках удовлетворительно описывается уравнением базовой модели продуктивности, учитывающей время функционирования системы t:

3205,105 f

9 = .о 387 exP t

49,193

7. Основой нормирования лесных земель на вырубках является модель состояния, учитывающая качественные показатели растительности и почвенных свойств, аргументом которой служит базовая модель продуктивности.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для успешного ведения лесного хозяйства, при соблюдении принципа неистощительного природопользования, необходимо пользоваться всей имеющейся информацией по состоянию земель вырубок, в том числе данными о почвенных свойствах и материалами лесоустройства и на основе их анализа принимать решения о проведении лесотехнических мероприятий.

Существующий в настоящее время подход по оценке лесных массивов базируется на анализе таблиц хода роста, которые строятся по данным многолетних наблюдений и отражают динамику запасов биомассы различных частей дерева во времени. Нами предлагается подход, основанный на анализе «базовой функции продуктивности», что открывает возможность получения точных количественных оценок для фаз роста насаждении. При этом на второй план не должны отходить почвенные свойства и общее состояние посадок.

Использование двух подходов: экспертного, основанного на качественном состоянии биоценоза, и с использованием функции состояния для оценки качества восстановления вырубок, показывает сходные результаты. Но при оценке экосистем, а тем более таких сложных как лесные, функция состояния в обязательном порядке должна базироваться на понимании критического состояния экосистемы, которое должно быть определено исследователем в ходе эксперимента или отмечено в природе. От выбора начальной точки будет зависеть интерпретация получаемых количественных результатов.

Использованный в работе подход по оценке экологического состояния лесного биоценоза на основе базовой модели продуктивности и получаемой на ее основе функции состояния, можно отнести к универсальным. Функция базовой модели продуктивности имеет Sобразную форму, что характерно для любых биотических откликов на различные виды воздействий. В качестве нагрузки, например, может быть взято угнетающее действие загрязнителей на древесную растительность, которое наблюдается в зоне влияния таких объектов, как крупные металлургические комбинаты, полигоны отходов производства и др. При этом определяются количественные показатели древостоев в градиенте концентраций загрязняющих веществ по мере удаления от источника воздействия. Подбираются соответствующие коэффициенты для базовой функции продуктивности. Далее на основе критических точек базовой модели продуктивности строится функция состояния лесного сообщества. Шкала экологического качества при этом вводится на основе точек перегиба базовой функции продуктивности. Как уже отмечалось, количественные оценки, которые были получены с использованием функции состояния, имеют вероятностную природу, что позволяет проводить интегральную оценку качества окружающей среды путем сложения найденных величин по правилу сложения вероятностей. То есть исследователь может оценить комплексное воздействие всего спектра измеримых нагрузок.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Титарев, Роман Петрович, Москва

1. Алексеев А.С, Лайранд Н.И., Поповичев Б.Г., Яценко-Хмелевский А. А. Прогноз состояния древостоев, подверженных токсическому действию атмосферных загрязнителей // Ботанический журнал. 1986. Т. 71, № 11. С 1567- 1571.

2. Алексеев А.С., Тарасов Е.В. Количественный анализ связи состояния древостоев ели и загрязнения снегового покрова // Экология и защита леса. JL, 1990. С. 3-7.

3. Алексеев В А. Некоторые вопросы диагностики и классификации поврежденных загрязнением лесных экосистем // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Л., 1990. С.38-54.

4. Алексеев В .А. Особенности описания древостоев в условиях атмосферного загрязнения // Взаимодействие лесных экосистем и атмосферных загрязнителей. Таллин, 1982. С.97-115.

5. Ананьев В.А. Рост и формирование березовых и березово-еловых древостоев после осушения и рубок // Лесоводственно-экологические аспекты лесохозяйственных мероприятий в условиях Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. С. 65-72.

6. Арманд А.Д., Кайдакова В.В., Кушнарева Г.В., Добродеев В.Г., Определение пределов устойчивости геосистем на примере окрестностей Мончегорского металлургического комбината // Изв. АН СССРю Сер. геогр. 1991. №1. С. 93-104.

7. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М.: Медицина, 1979. 298 с.

8. Балюк С. А., Мирошниченко Н. Н., Фатеев А. И. Принципы экологического нормирования допустимой антропогенной нагрузки на почвенный покров Украины // Почвоведение, 2008, № 12, С. 1501-1509.

9. Брагинский Л.П. Теоретические аспекты проблемы «норма и патология» в водной экотоксикологии // Теоретические вопросы водной токсикологии. Л., 1981. С. 29-40.

10. Бугровский В.В., Бутусов О.Б., Воронов А.Г. и др. О «природном потенциале» сухих степей Убсунурской котловины // Информационные проблемы изучения биосферы. Эксперимент «Убсу-нур». Пущино, 1986. С. 205-212.

11. Бузыкин А.И.,Пшеничникова Л.С.Возобновление и рост хвойных на вырубках южно-таежных лесов Среднего Приангарья // География и природ.ресурсы.1997. № 3. С.124-133.

12. Бялобок С. Регулирование загрязнения атмосферы // Загрязнение воздуха и жизнь растений. Л., 1988. С.500-531.

13. Важении И.Г. О разработке предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в почве // Бюл. Почвенного институтаим. В. В. Докучаева. 1983. Вып. 35. С. 3-6.

14. Важеиин И.Г. Почва как активная система самоочищения от технического воздействия тяжелых металлов ингредиентов техногенных выбросов // Химия в сельском хозяйствеве. 1982. № 3. С. 3-5.

15. Варфоломеев JI.A. Лесокультурная оценка свойств болотно-подзолистых почв и их изменений в связи с обработкой // Вопросы лесокультурного дела на Европейском Севере. Архангельск: АИЛиЛХ, 1974. С. 61-78.

16. Васильевская В.Д., Иванов В.В., Богатырев Л.Г. Почвы севера Западной Сибири. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986.

17. Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биотические критерии выделения зон экологического бедствия России // Изв. РАН. Сер. геогр. 1993. - № 5. С. 77 - 89.

18. Винокурова Р. И., Винокуров А. И., Силкина О. В., В. 3. Латыпова Эколого-физиологическое состояние хвои деревьев и растений подроста abies sibirica и picea abies в сезонной динамике// Вестник СевКавГТУ. 2006. № 2

19. Воробейчик Е.Л. Экологическое нормирование токсических нагрузок на наземные экосистемы: Дис. канд. биол. наук / Институт экологии растений и животных Уральского отд. РАН. Екатеринбург, 2004 362 с.

20. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экологическое нормирование техногенных загрязнений надземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994.

21. Воронцов А.И. Патология леса. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 270 с.

22. Востокова Л.Б., Якушевская И.В. "Бонитировка почв", М., 1979.

23. Высоцкий Г. Н. Избр.соч. М.:Изд-во АН СССР, 1962, т. 2. - 397с

24. Гаврилов В.Н. Лесохозяйственная оценка облесения осушенных болот Карелии // Автореф. дисс. канд. с.-х. н. — СПб., 1997, 24 с.

25. Гаврилов В.Н. Формирование хвойных древостоев на осушенных болотных почвах лесоводственными методами // Лесоводственно-экологические аспекты лесохозяйственных мероприятий в условиях Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. С. 73-85.

26. Герасимов И.П. Генетические, географические и исторические проблемы современного почвоведения. М. 1976 с. 296

27. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по их устойчивости к химическому загрязнению // Земельные ресурсы мира, их использование и охрана М., 1978. С. 85-89.

28. Глазовская М.А. Методологические основы эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. 102 с.

29. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М.:1. Высш. шк., 1981. 350 с.

30. Глазовская М.А. Факторы устойчивости биогеоценозов к техногенным воздействиям и критерии экологического нормирования // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду: Тез. докл. Пущино, 1984. С. 39-41.

31. Гончарук Е.И., Сидоренко Г.И. Гигиеническое нормирование химических веществ в почве: Руководство. М.: Медицина, 1986. 320 с.

32. Грешта Я. Влияние промышленной загрязненности воздуха на сосновые и еловые древостой // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск, 1970. С.20-25.

33. Гродзинский М.Д. Эмпирические и формально-статистические методы определения областей допустимых и нормальных состояний // Научные подходы к определению норм нагрузок на ландшафты. М., 1988. С. 215-224.

34. Гудериан Р. Загрязнение воздушной среды. М.: Мир, 1979. 200 с.

35. Добровольский Г.В. Карпачевский JI.O. Почвенный покров ЦЛГЗ и его место в системе почв южной тайги // Комплексные биогеоценотические исследования в Центрально-Лесном заповеднике за 50 лет. Тезисы докладов научной конференции . М. 1982. С.10-11.

36. Добровольский Г.В. Никитин Е.Д. Экологические функции почвы. М.: Изд-во МГУ, 1986. 137 с.

37. Добровольский Г.В. Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. М.: Наука, МАИК «Наука/Интерпериодика»2000, 185 с.

38. Добровольский Г.В. Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 270 с.

39. Елпатьевский П.В. Эколого-геохимические принципы установления ПДК тяжелых металлов в почве // Химия в сельском хозяйстве. 1982. № 3. С. 10-11.

40. Закон РСФСР от 19 декабря 1991 г. (с учетом Законов РФ от2102.92 №2397-1, от 02.06.93 №5076-1) «Об охране окружающей природной среды».

41. Заугольнова JI.B., Жукова JI.A., Попадюк Р.В., Смирнова О.В. Критическое состояние ценопопуляций растений // Проблемы устойчивости биологических систем. М., 1992. С. 51-59.

42. Земельный кодекс Российской Федерации от 25 октября 2001 г. №136-Ф3. М.: Юрайт-М, 2002.

43. Зонн С.В Принципы классификации лесных почв и методы их изучения в СССР.-Почвоведение.1963,№2.с. 1-6.

44. Зонн С.В Советское лесное почвоведение достижения и дальнейшее развитие. - Лесоведение, 1977, №6. С. 3-10.

45. Зонн С.В. Почва как компонент лесного биогеоценоза. В кн.: Основы лесной биогеоценологии / Под ред. В.Н.Сукачева, Н.В.Дылиса. М.: Наука, 1964, 574 с.

46. Зырин Н.Г., Обухов А.И., Малахов С.Г. и др. Научные основы разработки предельно допустимых количеств тяжелых металлов в почвах // Доклады симпозиумов 7 съезда Всесоюзного общества почвоведов. Ташкент, 1985, Ч. 6. С. 276-281.

47. Ильин В.Б. К вопросу о разработке предельно допустимых концентраций тяжелых металлов в почвах // Агрохимия. 1985. №10. С. 94-101.

48. Ильин В.Б. О нормировании тяжелых металлов в почве // Почвоведение. 1986. № 9. С. 90-98.

49. Ильин В.Б. О предельно допустимой концентрации тяжелых металлов в почве // Химия в сельском хозяйстве. 1982. № 3. С. 5-7.

50. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.

51. Илькун Г.Н. Газоустойчивость растений. Киев: Наук, думка, 1979. 246 с.

52. Каваляускас П., Игнатонис И. Определение нормативных нагрузок при разработке региональных программ рекреационного освоения государственных природных заказников // Нормирование антропогенных нагрузок: Тез. докл. М., 1988. С. 144-146.

53. Караванова Е. И., Шапиро А. Д., Степанов А. А., Белянина Л. А. Влияние подстилок на подвижность соединений цинка, меди, марганца и железа в поверхностных горизонтах подзолистых почв.// Почвоведение, 2006, № 1, стр. 43—51.

54. Карасев В. Н. Физиология растений: Учебное пособие. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001. - 304 с.

55. Карманов И.И. "Научные основы и методика расчета цен на почвы и земельные участки"// Вестник сельскохозяйственной науки, №3 , 1989.

56. Карпачевский Л.О. Влияние растений на почву. В кн.:

57. Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. / Отв. ред. Г.В. Добровольский М.: Наука, 2003. — 364 с.

58. Карпачевский JI.O. Лес и лесные почвы. — М.: Лесн. пром-сть, 1981.-264 с.

59. Карпенко А.Д. Оценка состояния древостоев, находящихся под воздействием промышленных эмиссий // Экология и защита леса. Л., 1981. Вып. 6. С. 39-43.

60. Качинский Н.А Оценка основных физических свойств в агрономических целях и природного плодородия их по механическому составу. Почвоведение, 1958. №4.

61. Классификация и диагностика почв СССР. 1977. М.: Колос, 1977. 222 с.

62. Классификация и диагностика почв России. Л. Л. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова, 2004. Смоленск: Ойкумена. 342 с.

63. Ковда В.А, Патология почв и охрана биосферы планеты. Пущино, 1989.35 с.

64. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.:Наука, 1985. 212 с.

65. Кожевин П.А., Анисимов А.И., Правдин В.Г. Биотехнологический путь земледелия (теория и практика). Режим доступа: http://ntcbio.nxt.ru/info2.htm.

66. Комплексная экологическая оценка техногенного воздействия на экосистемы южной тайги. М.: ЦЕПЛ, 1992. 246 с.

67. Корольков А.А., Петленко В.П. Философские проблемы теории нормы в биологии и медицине. М.: Медицина, 1977. 393 с.

68. Кочуров Б.И. Изучение и нормирование загрязнения земель // Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. Тез. докл. Пущино, 1984. С. 101-103.

69. Крауклис А.А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск: Наука, 7979. 157 с.

70. Криволуцкий Д.А., Степанов A.M., Тихомиров Ф.А., Федоров Е.А. Экологическое нормирование на примере радиоактивного и химического загрязнения экосистем // Методы биоиндикации окружающей среды в районах АЭС. М.: Наука, 1988. С. 4-16.

71. Куликов М.И. Возобновление леса в шелкопрядниках // Лесное хозяйство. 1965. №7. С. 23-26.

72. Левич А.П. Возможные пути отыскания уравнений динамики вэкологии сообществ // Журн. общ. биологии. 1988. Т. 49, № 2. С. 245-254.

73. Левич А.П., Булгаков Н.Г., Максимов В.Н. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. М.: НИА-Природа, 2004. 271 с.

74. Лесная энциклопедия: В 2-х т., т.2/Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. М.: Сов. энциклопедия, 1986.-631 с.

75. Макаров О.А. Почему нужно оценивать почву? М.: Изд-во МГУ, 2003. 259с.

76. Макаров О.А. Состояние почвы как объект экологического нормирования окружающей природной среды. Автореф. дис. . .д-ра биол. наук. М.:, 2002. 46 с

77. Макаров О.А. Экологическое состояние почв Ясной Поляны. М.: Изд-во МГУ, 2000. 139 с.

78. Макарова О. В. Изменение основных свойств лесных почв Подмосковья после сплошной рубки и их влияние на лесовозобновление/МГУЛ.: М., 1994

79. Матвеев Ю.М., Попова И.В., Чернова О.В. Проблемы нормирования содержания химических соединений в почвах // Агрохимия. 2001. № 12. С. 54-60.

80. Махнев А.К., Трубина М.Р., Прямоносова С.А. Лесная растительность в окрестностях предприятий цветной металлургии // Естественная растительность промышленных и урбанизированных территорий Урала. Свердловск, 1990. С. 3-40.

81. Мелихов И.С. Корконосова Л. И., Чертовский В. Г. Руководство по изучению типов концентрированных вырубок М., 1965. 180с.

82. Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель. М., 1994. (Утверждена Минприроды России и Роскомземом). 31с.

83. Методика расчета размера лесопользования в лесах государственного лесного фонда СССР, М., 1968

84. Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель // Сборник нормативных актов «Охрана почв». М.: Изд-во РЭФИА, 1996. С. 174-196.

85. Морозов Г.Ф. Учение о лесе. Спб. 1912 вып. 1-71с.

86. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений. Новосибирск: Наука. 1979. 278с.

87. Обухов А.И., Плеханова И.О. Атомно-абсорбционный анализ в почвенно-биологических исследованиях. М.: Изд-во МГУ, 1991. 184с.

88. Обыденков В.И., Кожухов Н.И Типы вырубок и возобновлениелеса/М.: Лесн. пром-ть, 1977.

89. Обыденников В.И К проблеме экологической оценки рубок главного пользования и лесозаготовительной техники // Доклады ТСХА, 1996, № 267. С. 234-239.

90. Обыденников В.И. Влияние сплошных рубок с применением современной лесозаготовительной техники на типы леса и динамику типов вырубок: автореф. дис. / Моск. лесотехн. ин-т . 1987.

91. Обыденников В.И. Географические аспекты типологии вырубок // Доклады ТСХА, 1998, №269. С. 329-336.

92. Обыденников В.И. Лесоводственно-географические аспекты типологии вырубок /Лесн. Журнал. -2000. №4.

93. Обыденников В.И., Тибуков А.В. Смена растительного покрова в ельниках после сплошных рубок агрегатной техникой // Лесоведение. 1996. № 2. С. 3-12.

94. Орлов Д.С. Химия почв. М.: Изд-во МГУ, 1985.

95. Оценка земельных ресурсов. Уч. пособие. Под ред. В. П. Антонова и П.Ф. Лойко. М.: Ин-т оценки природных ресурсов, 1999. 364 с.

96. Оценка и экологический контроль состояния окружающей природной среды региона (на примере Тульской области)/ М.: Изд-во МГУ, 2001.256 с

97. Перельман А.И. Геохимия. М.: Наука, 1981. 498 с.

98. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / М.: Изд-во «Мир», 1978. С. 36.

99. Петленко В.П. Основные методологические проблемы теории медицины. Л.: Медицина, 1982. 256 с.

100. Пиковский Ю.И., Геннадиев А.Н., Чернянский С.С., Сахаров Г.Н. Проблема диагностики и нормирования загрязнения почв нефтью и нефтепродуктами // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1132-1140.

101. Побединский А.В. Сосновые леса Средней Сибири и Забайкалья. М.: Наука, 1965. 268 с.

102. Полуэктов Р.А., Пых Ю.А., Швытов А.А. Динамические модели экологических систем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 288 с.

103. Полынов Б. Б. Основы построения генетической классификации почв. — Тр./Сов. Секция международ. Ассоциации почвоведов. Комиссия 5. — М., Л.: Сельхозгиз, 1933,т. 2, с. 23-33.

104. Поляков А.Н. Набатов Н.М. Основы лесоводства и лесной таксации.// Лесная промышленность 1983. 224 с.

105. Пузаченко Ю.Г. Проблемы устойчивости и нормирования // Структурно-функциональная организация и устойчивость биологических систем. Днепропетровск, 1990. С. 122-147.

106. Пых Ю.А. Равновесие и устойчивость в моделях популяционнойдинамики. М.: Наука, 1983. 183 с.

107. Пых Ю.А., Малкина-Пых И.Г. Об оценке состояния окружающей среды. Подходы к проблеме // Экология. 1996. №5, С. 323-329.

108. Работнов Т.А. Фитоценология. М.: Изд-во МГУ, 1983. 292 с.

109. Рафес П.М. Массовое размножение потребителей листвы как заболевание лесного биогеоценоза//Бюл. МОИП. Отд. биол. 1989. Т. 94, вып. 4. С. 3-14.

110. Региональное нормирование антропогенных нагрузок на природные среды / В. 3. Латыпова, С. Ю. Селивановская, Н. Ю. Степанова, Р. И. Винокурова. Казань: Фэн, 2002. - 272 с.

111. Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б. Математические модели биологических продукционных процессов: Учебное пособие. — М.: Изд-во МГУ, 1993. 302 с

112. Роде А.А Смирнов В.Н. Лесное почвоведение. М. 1972. С. 468.

113. Рыжова И.М. Математические методы определения критических значений параметров экосистемы // Экологическое нормирование: проблемы и методы. Тез. докл. М., 1992. С. 129-130.

114. Рябинин В.М. Лес и промышленные газы. М.: Лесн. пром-ть, 1965. 112 с.

115. Сабо Е.Д., Кормилицына О.В. Биологическая активность дерново-подзолистых суглинистых почв и методы их микробиологической характеристики // Лесной вестник — 2001 №1(16) - с.75.

116. Садыков О.Ф. Популяционные аспекты экотоксикологии // Экотоксикология и охрана природы. М., 1988. С. 108-126.

117. Сазонов А.Г. Принципы лесоводственной оценки почв. Иркутск. 1986.

118. Салиев А.В. Моделирование воздействия атмосферных фитотоксикантов на растения — пространственный аспект // Основы биологического контроля загрязнения окружающей среды. М., 1988. С.137-160.

119. Сафонов М. А. Ресурсное значение ксилотрофных грибов лесов Южного Приуралья : Дис. д-ра биол. наук / Оренбург, 2006. 468 с.

120. Слепян Э.И. О понимании нормы и патологии в водной токсикологии и связи с задачами фитогигиены // Норма и патология в водной токсикологии. Байкальск, 1977. С. 34-37.

121. Смит У.Х. Лес и атмосфера. Взаимодействие между лесными экосистемами и примесями атмосферного воздуха. М.: Прогресс, 1985. 429 с.

122. Соков М.К., Рожков А.С. Динамика сокращения прироста у хвойных деревьев под влиянием промышленных выбросов алюминиевых заводов // Влияние антропогенных и природных факторов на хвойные деревья. Иркутск, 1975. С. 9-60.

123. Соколов М.С. Нормирование антропогенных воздействий на природные и сельскохозяйственные экосистемы // Вести. РАСХН. 1999. №5. С. 15-17.

124. Сорвачев К.Ф. Норма и патология на молекулярном уровне // Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология. М., 1983. С. 121-131.

125. Степанов A.M. Биоиндикация на уровне экосистем // Биоиндикация и биомониторинг. М., 1991. С.59-64.

126. Степанов A.M. Методология биоиндикации и фонового мониторинга экосистем суши // Экотоксикология и охрана природы. М., 1988. С.28-108.

127. Степанов A.M. Экспериментальное определение допустимой антропогенной нагрузки на лесные экосистемы // Проблемы устойчивости биологических систем. Харьков, 1990. С.352-353.

128. Сукачев В.Н. Основы лесной типологии и биогеоценологии. Избр. тр. Л.: Наука, 1972. Т. 3. 543 с.

129. Сукачев В.Н. Страница для будущей истории фитосоциологии Лесн. Журнал, 1915 вып. 1-2, т.45, с.260-264

130. Таблицы хода роста. Режим доступа: http://www.agtu.rU/lh20024/sx/art/312723/cp/l/br/.html

131. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв Л.Л.Шишов Д.Н.Дурманов И.И.Карманов В.В.Ефремов М 1991

132. Теория и практика химического анализа почв (Под редакцией Л.А. Воробьевой) М.: ГЕОС, 2006. - 400 с.

133. Ткаченко М.Е. Общее лесоводство М.- Л.: Гослесбумиздат. 1952. 600 с.

134. Тощева Г.П. Изменение почвенного покрова на вырубках ельников южной тайги: Дис. канд. биол. наук / Моск.гос.ун-т им. М.В. Ломоносова. М., 1988.

135. Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О., Оникиенко Ф.А. Проблема нормы в токсикологии. М.: Медицина 1991. 208 с.

136. Трофимов С.Я. АммосоваЯ.М. Орлов Д.С. и др. Влияние нефти на почвенный покров и проблема создания нормативной базы по влиянию нефтезагрязнения на почвы // Вестник Московского университета. Почвоведение. 2000. №2. С. 30-34.

137. Тюрин И.В. Задачи и методы почвенных исследований в лесном хозяйстве.-Тр./Сов. секция международ, ассоциации почвоведов. Комиссия 5. М.; Л.: Сельхозгиз, 1933, т. 2, с. 69-75.

138. Тюрин И.В. К вопросу о генезисе и классификации лесостепных и «лесных» почв.- В кн.: Вопросы генезиса и плодородия почв.-М.1966, с.52-80

139. Уланова Н.Г. Восстановительная динамика растительности сплошных вырубок и массовых ветровалов в ельниках южнойтайги (на примере европейской части России): Дис. д-ра биол.наук / Моск.гос.ун-т им. М.В. Ломоносова. М., 2006.

140. Федеральный закон от 10.01.02. №7 (ред. от 05.02.07) «Об охране окружающей среды».

141. Федоров В.Д., Левич А. П. Анализ данных. Экспликация понятия норма и целостные свойства экосистем // Человек и биосфера. М., 1978. Вып. 2. С. 3-16.

142. Федоров В.Д., Сахаров В.Б., Левич А.П., Количественные подходы к проблеме оценки нормы и патологии экосистем // Человек и биосфера М., 1982. Вып. 6. С. 3-42.

143. Фролов Н.А. Основы математического анализа. М., Учпедгиз , 1955. -168 с.

144. Хеллауэл Дж. М. Сравнительный обзор методов анализа данных в биологическом надзоре // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Л., 1977. С. 108-123.

145. Холопова Л.Б., Солнцева О.Н. Роль экологических факторов в формировании травяного покрова. — В кн.: Динамика естественных и искусственных лесных биогеоценозов Подмосковья / Под. Ред. Л.О. Карпачевского. М.: Наука 1987, 140 с.

146. Хуторцев И.И. Поверхностный сток и процессы эрозии почв на концентрированных вырубках в сосняках и лиственничниках Бурятии // Труды Ин-та леса и древесины СО АН СССР. М., 1962. -Т. 54.

147. Целищева Л.К., Строганова М.Н., Тощева Г.П. Диагностика процессов восстановления почв после вырубки леса // Деградация и восстановление лесных почв. Под ред. С.В. Зонна. 1991. М.: Наука. С. 125-131.

148. Черненькова Т.В., Степанов A.M., Гордеева М.М. Изменение организации лесных фитоценозов в условиях техногенеза // Ж. общ. биол. 1989. 50. №3. С.388-394.

149. Чертов О.Г. Изучение типов местообитаний на Северо-Западе СССР. Методический указания. 1974.

150. Шумаков B.C. Типы лесных культур и плодородие почв. М., 1963.

151. Шялятене Я.А. Закономерности усыхания сосняков в зоне интенсивных промышленных выбросов // Лесн. хоз-во. 1988. №2. С.43-46.

152. Экосистемы в критических состояниях / Под ред. Ю.Г. Пузаченко,1. М.: Наука. 1989, 155 с.

153. Яковлев А.С. Проблемы экологического нормирования и экологического аудита в нефтедобывающей отрасли // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России», 2005, №6, с 56-60.

154. Яковлев А.С., Макаров О.А. Экологическая оценка, экологическое нормирование и рекультивация земель: основные термины и определения // Использование и охрана природных ресурсов. Бюллетень. М.:НИА-ПРИРОДА, 2006, №3 (87). С. 64-70

155. Ярошенко А. Ю. Об оставлении при сплошных рубках малоценных лиственных деревьев Электронный ресурс. Лесной бюллетень. — 2005, №6(28). - Режим доступа: http://www.forest.rU/rus/bulletin/28/9.html.

156. Ярошенко А.Ю. О сохранении биологического разнообразия при промышленных рубках леса // Лесной бюллетень, № 2 (25). М., 2004. Режим доступа: http://www.forest.rU/rus/bulletin/25/6.html

157. Alberti М., Parker J.D. Indices of environmental quality. The search for credible measures // Environ. Impact. Assess. Rev. 1991. Vol. 11. №2. P. 95-101.

158. Anderson J.P.E. (1982) Soil respiration. In: Page A.L., Millar R.H., Keeney D.H. (eds) Methods of soil analyses, part 2. Agronomy 9, 2nd edn. Am. Soc. Agron, Madison, Wise, pp 831-871.

159. Burton M.A.S. Biological monitoring of environmental contaminants (Plant). L.: MARC, 1986. 247 p.

160. Ecological Indicators / McKenzie D.H., Hyatt D.E., McDonald V.J. (eds). V. 1,2. Proceedings of the International Symposium on Ecological Indicators. Elsvier Appl. Sci., London; N.Y., 1992. 1600 p.

161. EEA. 1999. Environmental indicators: Typology and overview. Technical report No 25. Copenhagen. 19 p.

162. McLaughlin S.B. Effect of air pollution on forest // Air Pollution Control Association. 1985. 35. Pp.512-534.

163. OECD Group on the state of the environment Workshop on indicatorsfor use in environmental performance reviews. Draft Synthesis Rep. Paris. 1993. 45 p.

164. Quick Math. Access: http://www.hostsrv.com/webmab/appl/MSP/quickmath/02/pageGenerat e?site=mathcom&sl=calculus&s2=differentiate&s3=basic

165. RIVM/UNEP. 1995. Scanning the global environment: A frameworkand methodology for UNEP's reporting functions. UNEP Environment Assessment Technical Report 95-01, Nairobi, Kenya.

166. Sienhiegwieg J. Forest community changes as bioindicators of contaminations // Proc. 14th Int. Meet. "Air Pollut. And Forest Decline". Birmensdorf, 1989. 1. Pp.245-248.

167. U.S. EPA. 2003 Framework for Cumulative Risk Assessment. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, National Center for Environmental Assessment, Washington Office, Washington, DC, EPA/630/P-02/00IF, 2003.

168. U.S. EPA. Framework for Ecological Risk Assessment. U.S. Environmental Protection Agency, Risk Assessment Forum, Washington, DC, EPA/630/R-92/001, 1992.

169. U.S. EPA. Guidelines for Ecological Risk Assessment. U.S. Environmental Protection Agency, Risk Assessment Forum, Washington, DC, EPA/630/R095/002F, 1998.

170. UNEP/RIVM. 1994. An Overview of Environmental Indicators: State of the art and perspectives. UNEP Environment Assessment Technical Report 94-01, Nairobi, Kenya.

Информация о работе

Титарев, Роман Петрович
кандидата биологических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.27

Диссертация

Особенности восстановления почвенных свойств и растительности на сплошных вырубках в подзоне Южной тайги - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы