Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Процесс естественного возобновления ели Шренка в Прииссыккулье

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Процесс естественного возобновления ели Шренка в Прииссыккулье"

005019478

На правахтрукописи

ИСАКОВ Азамат Турганбекович

ПРОЦЕСС ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛИ ШРЕНКА В ПРИИССЫККУЛЬЕ

06.03.02 - Лесрведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 6 ДПР Ш1

Красноярск - 2012

005019478

Работа выполнена в Институте леса им. П. А. Гана Национальной акаде мии наук Кыргызской Республики и Федеральном государственном бюджетное учреждении науки Институте леса им. В. Н. Сукачева Сибирского отделен и: Российской академии наук

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственных наук

¡Бузыкин Алексей Иванович

доктор биологических наук Онучин Александр Александрович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, заве

дующий кафедрой лесных культур «Сибир ский государственный технологический уни верситет» Павлов Игорь Николаевич, ФГБОЗ ВПО

кандидат сельскохозяйственных наук, замес титель директора филиала ФГУП «Рослесин форг» «ВОСТСИБЛЕСПРОЕКТ» Распопин Константин Иванович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Уральский государственны!

лесотехнический университет»

Защита состоится 28 мая 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.056.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждение науки\унститут леса им. В. Н. Сукачева СО РАН по адресу: 660036, Красно ярск, Академгородок, 50/28.

Факс: (391)243-36-86

e-mail: institute forest@ksc.krasn.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЛ СО РАН.

Автореферат разослан « » апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, „ ,

доктор биологических наук, профессор ^/ц V/ЬСи'^'^С^ Муратова Е. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивная эксплуатация еловых лесов Прииссык-кулья в течение многих десятилетий с использованием приисковых и сплошных рубок привела к сокращению общей площади этих лесов. В связи с неудовлетворительным возобновлением в настоящее время (2010 г.) 49,6 % еловых лесов Прииссыккулья представлены спелыми и перестойными насаждениями. Такое положение вызывает необходимость изучения процессов естественного возобновления ели Шренка с учетом воздействия экологических факторов, которые сильно разнятся в горных условиях.

Цель исследований - изучение особенностей естественного возобновления ели Шренка под пологом древостоев и на вырубках в Прииссыккулье.

Задачи исследований. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучить ход естественного возобновления ели Шренка под пологом разнополнотных насаждений с учетом их возраста;

2. Определить влияние различных видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;

3. Разработать дифференцированную шкалу оценки естественного возобновления ели Шренка с учетом условий местопроизрастания.

Научная новизна. Для еловых лесов Прииссыккулья:

- выявлено влияние видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;

- установлена зависимость количества подроста от возраста и полноты насаждения;

- разработан метод оценки естественного возобновления с учетом условий местопроизрастания;

- составлена шкала оценки естественного возобновления ели Шренка, позволяющая оценить его успешность в каждом лесотаксационном выделе.

Практическая значимость. Результаты исследований позволяют дать полную характеристику процессу естественного возобновления ели Шренка под пологом насаждений и на вырубках, а также более эффективно планировать ле-сохозяйственные мероприятия в еловых лесах Прииссыккулья.

Применение метода оценки естественного возобновления ели Шренка даст возможность объективно оценить успешность естественного возобновления в каждом лесотаксационном выделе.

Защищаемые научные положения:

1. Снижение относительной полноты еловых древостоев до 0,5 посредством проведения добровольно-выборочных рубок не нарушает защитных функций леса, создает благоприятные условия для последующего увеличения запаса древостоя, а также количества возобновления ели Шренка и его роста в высоту;

2. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка позволяет учитывать условия произрастания, дает возможность обосновать необходимость и выбор лесоводственных мероприятий, что в итоге способствует формированию устойчивых и продуктивных насаждений.

Обоснованность выводов обеспечивается:

1. Наличием статистически достаточного количества эмпирических данных, полученных в процессе выполнения полевых работ на пробных площадях;

2. Проведением с помощью современных программных средств математического анализа;

3. Получением оценок достоверности результатов исследования.

Личный вклад. Участие автора заключается в разработке методических

положений, проведении исследований, интерпретации результатов, формулировании выводов.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на международной научной конференции «Рациональное использование и сохранение лесных ресурсов» (Бишкек, 2006), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы аграрного образования и науки на современном этапе» (Бишкек, 2006), международной научно-практической конференции «Окружающая среда и устойчивое развитие сельского хозяйства» (Бишкек, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в т. ч. 1 - по списку ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений, списка использованной литературы. Работа содержит 121 страниц текста, включающие 14 таблиц, 20 рисунка, 9 приложений и иллюстрирована фотографией. Список литературы - включает 183 наименования, в т. ч. 11 зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Изучение ели Шренка имеет более чем 100-летную историю, так как все исследователи и путешественники при изучении растительного покрова Тянь-Шаня не могли обойти вниманием резко выделявшийся на общем фоне пояс горно-еловых лесов. Некоторые сведения о лесах, образованных елью Шренка, имеются в работах такого знаменитого путешественника как П. П. Семенов [1867], который при изучении флоры и фауны внутреннего Тянь-Шаня уделял внимание и еловым лесам.

С середины XX века в тематике научных исследований института им. П. А. Гана постоянно фигурировали проблемы возобновления еловых лесов, так как занятая ими площадь вследствие неправильно применяемых рубок стала сокращаться быстрыми темпами. Изучением естественного возобновления и способов рубок ели Шренка занимались многие исследователи. В еловых лесах Казахстана эти вопросы решали И. Г. Серебряков [1962], М. А. Проскуряков [1983] и др., на территории Кыргызстана - Л. С. Чешев [1974], Н. К. Камчибеков [1965] и др.

Однако для научно обоснованного и рационального ведения лесохозяйст-венной деятельности имеющихся работ лесоводственного направления недостаточно. Неполно освещены вопросы, связанные с проведением лесовосстанови-тельных рубок, такие как возобновительный процесс на вырубках, влияние экологических факторов на появление и развитие елового подроста, реакция подроста на изменения, связанные с вырубками, и т. д. Кроме того, не разработана

шкала оценки естественного возобновления ели Шренка с учетом этих экологических факторов. Поэтому возникает необходимость детального изучения лесо-образовательных процессов еловых лесов в условиях Прииссыккулья для выработки рекомендаций по эффективному ведению лесного хозяйства в регионе.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ;

ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ

Территория Прииссыккулья представляет собой систему горных образований, которая характеризуется сильно расчлененным рельефом. В восточной и центральной частях это широтно-вытянутые цепи высоких хребтов, идущих от горного узла Хан-Тенгри. По расположению хребты группируются в северную, среднюю и южную дуги, разделенные Иссык-Кульской, Нарынской и другими впадинами. Склоны Терскей Ала-Тоо и Кунгей Ала-Тоо, обращенные к котловине оз. Иссык-Куль, обладают сложным разнообразным рельефом, характерной особенностью которого является расчленение глубокими, хорошо выработанными поперечными долинами, в верховьях которых повсеместно видны следы ледниковой деятельности. Длина долин нередко достигает 40 км [Мамытов, Мамы-това, 1988].

Иссык-Кульская котловина входит в Северо-Восточную природно-климатическую область. По климату делится на три района: Западный, Центральный и Восточный, который простирается с запада на восток более чем на 200 км. В западной части котловины атмосферные осадки составляют 100— 120 мм в год, а в восточной части годовая сумма осадков более 600 мм, что объясняется особенностями рельефа района. Из Боомского ущелья в сторону г. Балыкчи выходят потоки холодного и сухого воздуха, далее по мере продвижения на восток они насыщаются влагой озера, количество осадков увеличивается. Здесь ель Шренка начинает свое распространение по склонам гор [Рязанцева, Калинский, 1969].

Распространение еловых лесов определяется высотой местности и экспозицией склонов. Основные площади этих лесов сосредоточены в Иссык-Кульской административной области (44 %) и приурочены преимущественно к склонам северной экспозиции, где образуют полосу шириной 1000-1200 м, нижняя граница которой проходит на абсолютной высоте 1800, верхняя — на высоте 3200 м над ур. м. [Колов, Мусуралиев и др., 2001].

Ель Шренка не образует сплошного пояса, а произрастает отдельными массивами, островками, перемежающимися с полянами, каменистыми осыпями и выходами скал. Характер еловых лесов обусловлен, прежде всего, сильной расчлененностью территории рядом глубоких ущелий. Еловые леса на склонах северных экспозиций чередуются с мезофильными лугами, что зависит от экспозиции, крутизны склонов и прочих факторов. Так, на пологих склонах (менее 15°) еловый лес, как правило, заменяется лугом и таким образом еловые леса приобретают островное положение [Быков, 1950].

Как указывает Л. С. Чешев [1971], ель Шренка имеет очень широкий экологический ареал. Она образует продуктивные древостой в таких типах леса как ельник свежий на мощных почвах и ельник влажный на маломощных и средне-

мощных почвах. Наибольшее распространение получили ельники на свежих маломощных и среднемощных почвах. Поэтому можно считать, что оптимальные лесорастительные условия для ели создаются на пологих склонах с влажными и плодородными почвами. На более крутых склонах и бедных почвах произрастают низкобонитетные еловые древостой. Основной особенностью Иссык-Кульского лесорастительного района [Ган, 1970] является чередование еловых лесов с лугами и лугостепями на северных склонах гор, со степями и лугостепя-ми - на южных склонах.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методы исследования. Изучение хода естественного возобновления ели Шренка в насаждениях, пройденных добровольно-выборочными рубками, проводили на учетных площадках. Подрост учитывался по методике А. И. Бузыкина и А. В. Побединского [1963] на 30-35 учетных площадках размером 4 м2, расположенных систематическим способом. На узко-лесосечных вырубках подрост учитывался на лентах, шириной 1 м.

На постоянных пробных площадях проведено картирование и сплошной перечет деревьев с измерением параметров стволов и кроны, с определением возраста и принадлежности к ярусу древостоя. Возраст подроста определяли по числу мутовок и по годичным кольцам модельных деревьев. Подрост делили на группы: по высоте-до 0,1 м; 0,1-0,25; 0,26-0,5; 0,51-1,0; 1,0-2,0; свыше 2 м; по возрасту - всходы до 2 лет, самосев 3-5 лет, 6-10, 11-15 лет и т. д., по состоянию - здоровый, сомнительный, сухой [Бузыкин, Побединский, 1963].

Отнесение подроста к той или иной группе жизнеспособности производили визуально на основании ряда морфологических признаков (цвет и длина хвои; форма кроны, ее протяженность, компактность; прирост по высоте главного и боковых побегов и др.). Эти признаки устанавливались с учетом биологических особенностей ели Шренка, условий местопроизрастания, возраста подроста и т. д.

Для составления шкалы оценки естественного возобновления ели Шренка использовали методику М. А. Проскурякова [1983]. Согласно этой методике успешность естественного возобновления для горных лесов определяется на основе модели обилия лесообразующих пород. Методика построения региональных моделей обилия лесообразующих пород может использоваться в решении ряда лесохозяйственных вопросов.

Для получения основных показателей корреляционного и регрессионного анализа использовалась программа STAT1STICA 6.0.

3.2. Объект исследований. В качестве объекта исследований рассматриваются еловые леса Прииссыккулья. Исследования проводили на тестовых участках (постоянных пробных площадях), на которых в разные годы проведены различные виды лесовосстановительных рубок (добровольно-выборочные, узколесосечные и группово-выборочные). Ниже дается краткая характеристика этих пробных площадей. Типы леса указаны по Л. С. Чешеву [1971].

Пробная площадь № 1 заложена в 1996 г. в Григорьевском лесничестве на склоне крутизной 24° северо-восточной экспозиции, абсолютная высота 2400 м

над ур. м., тип леса - ельник свежий на среднемощных почвах. Насаждение перестойное, X класса возраста, представлено елью Шренка без примеси других пород. На площади 0,8 га проведена добровольно-выборочная рубка. До рубки полнота составляла 0,8, после рубки осталось средневозрастное насаждение со средней высотой 14,2 м, диаметром ствола 17,6 см, запасом 64,5 м3/га, полнотой 0,5. Дальнейшая хозяйственная деятельность в этом насаждении ориентирована на естественное возобновление.

Пробная площадь №2 заложена в 1996 г. в Григорьевском лесничестве на высоте 2550-2600 м над ур. м. Склон северо-западной экспозиции, крутизной 20°. Насаждение спелое, VIII класса возраста, 10Е, тип леса - ельник свежий на маломощных почвах. В 1996 г. проведена добровольно-выборочная рубка на площади 1,8 га До рубки полнота составляла 0,8. После рубки осталось средневозрастное насаждение 10Е со средней высотой 14,7 м, диаметром 21,1 см и полнотой 0,5 с предпосылкой для естественного возобновления.

Пробная площадь № 3 заложена в Ананьевском лесничестве в квартале № 20, лесотаксационных выделах № 1 и № 9. Средняя крутизна склона 24°, высота местности 2400-2500 м над ур. м„ площадь пробы - 4,3 га. Возраст древостоя 80-120 лет, с преобладанием приспевающих деревьев. Тип леса - ельник свежий на маломощных почвах. До проведения добровольно-выборочных рубок полнота насаждения составляла 0,5. После рубки на пробной площади осталось яизкополнотное еловое насаждение со средней высотой 15,9 м, средним диметром 20,8 см, полнотой 0,2, что является рединой. На участке предусматривалось равномерно по прогалинам провести искусственную лесопосадку.

Контроль. В качестве контрольного участка для пробных площадей № 1, № 2, и № 3 взято насаждение площадью 0,8 га в Григорьевском лесничестве на жлоне крутизной 25° северо-восточной экспозиции. Абсолютная высота мест-тости 2450 м над ур. м., тип леса - ельник свежий на среднемощных почвах. Насаждение перестойное, X класса возраста, состав 10Е. Средний диаметр насаждения составляет 22,4 см, средняя высота - 16,3 м, запас древесины - 128,4 kí3/ra и полнота - 0,8.

Пробная площадь № 4. Для изучения воздействия искусственно создаваемых «окон» и влияния их размера на естественное возобновление ели Шренка в 1999 г. в еловом лесу Ак-Сууйского опытного хозяйства (квартал № 56, выдел ^ь 23) в ельнике свежем на среднемощных почвах были заложены постоянные фобы, пройденные группово-выборочными рубками. Склон северной экспози-щи, крутизна склона 25-30°, высота над уровнем моря 2200 м. Полнота насаждения до рубки составляла 0,7, средний диаметр 42 см, средняя высота 30,3 м. 1з насаждения убраны деревья, растущие куртинами, а также отдельно стоя-цие, мешающие росту молодняка. После проведения рубки осталось насажде-гие со средним диаметром 33 см, средней высотой 25 м. Диаметр первого окна -15 м, второго - 25 и третьего - 35 м. В качестве контроля взят участок под по-югом насаждения со схожими таксационными показателями, в тех же экологи-[еских условиях, с полнотой 0,8.

Пробная площадь № 5. Пробная площадь заложена Л. С. Чешевым в 1969 г. в еловом лесу Каракольского лесхоза на склоне крутизной 25° северозападной экспозиции в ельнике свежем на высоте 2500 м над ур. м. Почвы средней мощности, развитые на гранитах. Здесь проводились узко-лесосечные рубки с разной шириной. Ширина первой вырубки составляет 40 м, длина 238 м; ширина второй - 30 м, длина 198 м, ширина третьей - 20 м, длина 220 м; ширина четвертой вырубки -15 м, длина 200 м. Все вырубки расположены длинной стороной вдоль склона. Межполосное пространство оставлено равным приблизительно тройной ширине полосы.

Объем выполненных работ. Учет естественного возобновления ели Шренка на вырубках и в насаждениях, пройденных добровольно-выборочными рубками, проводился на 150 учетных площадках и на лентах, общей протяженностью около 2100 м.

Анализ подроста ели Шренка под пологом леса ироводился на основе данных 441 круговых площадок, площадью 500 м2, заложенных в процессе производственной инвентаризации леса, основанной на технологии выборочно-статистического метода.

Для построения модели густоты ели Шренка по методике М. А. Проскурякова [1983] заложены и описаны 2949 круговых площадок, размером 16 м2.

ГЛАВА 4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ШРЕНКА ПОД ПОЛОГОМ ЛЕСА

Ранее для еловых лесов Кыргызстана не проводилось работ, в которых успешность естественного возобновления рассматривалась бы как функция, зависящая от возраста и полноты древостоев, определяющих экологические условия под пологом леса. Отдельные авторы [Камчибеков, 1970; Чешев, 1971; Щербаков, 2001; Асанов, 2004; и др.] отмечали влияние полноты древостоя на естественное возобновление в зависимости от поясности, но воздействие возраста в сочетании с полнотой не изучалось. Поэтому был рассмотрен лесовосстанови-тельный процесс под пологом древостоев в Джеты-Огузском лесхозе и Ак-Сууйском лесном опытном хозяйстве. Предварительно нами были обработаны материалы лесоустройства, проведенного в еловых лесах Прииссыккулья в 2006 году.

В результате установлено, что в районе исследований в ходе естественного возобновления наблюдается определенная закономерность. Возобновление ели Шренка под пологом л£са. успешнее всего происходит при полнотах 0,4-0,6 в перестойных насаждениях, в спелых и приспевающих - менее успешно. Видимо, это связано с биологическими особенностями ели. П. А. Ган [1970] отмечает, самый интенсивный рост и развитие горных темнохвойных лесов приходится на 60-120-летний возраст. В этом возрасте древостой интенсивно растет и накапливает органическую массу, наиболее полно осваивая почвенную толщу, извлекая из нее максимальное количество влаги и элементов питания. Это приводит к иссушению почвы, что подавляет развитие процесса естественного возобновления. С увеличением возраста происходит естественное изреживание древостоя, снижение его текущего прироста, возрастание освещенности под по-

логом и усиление распада органических остатков в процессе биологического круговорота веществ. Благодаря изреживанию, улучшаются почвенные и грунтовые условия существования каждой особи, ослабевает степень конкурентного давления со стороны древостоя и под его пологом увеличивается не только количество подроста, но и продолжительность жизни.

В высокополнотных древостоях возраст и количество ели Шренка имеют отрицательную корреляцию. Это свидетельствует о том, что в высокополнотных насаждениях по мере увеличения их возраста создаются неблагоприятные условия для подроста. При увеличении полноты до 0,7 и выше возобновление ухудшается за счет накопления мощного слоя подстилки в результате замедленного ее разложения. Установлено, что задержание осадков прямо пропорционально фитомассе лесных экосистем [Карпачинский, 1981], которая, в свою очередь, может быть условно выражена также полнотами [Родин, 1968]. По данным некоторых авторов [Матвеев, 1973; Гапаров, 2007], высокополнотные насаждения задерживают осадков на 15-20% больше, чем среднеполнотные. Кроме этого, с увеличением возраста у ели Шренка формируется более плотная крона за счет увеличения длины хвои и продолжительности ее жизни (до 27 лет), что повышает задержание осадков на 5—7 % по сравнению с молодыми древостоями. В совокупности при полноте насаждения 0,7-0,8 потери на перехват жидких осадков составляют 47 %. Все эти факторы (недостаток количества осадков, низкая освещенность, относительно низкая температура воздуха) приводят к замедлению разложения подстилки и, соответственно, к ухудшению условий для прорастания семян ели.

На естественное возобновление ели Шренка также оказывает влияние и крутизна склонов. Полученные нами данные свидетельствуют, что имеется довольно высокая корреляция между численностью подроста (//) и крутизной склонов (х). Связь этих показателей для насаждений разной полноты (Р) отображается приведенными ниже регрессионными уравнениями.

низкополнотные насаждения (Р = 0,1-0,3): N = 95,3 0398а), г = 0,75, р<0,05;

среднеполнотные насаждения (Р = 0,4-0,6): N = 233,9 ехр{0,035*), г = 0,73, Р<0,05;

высокополнотные насаждения (Р = 0,7-1,0): N = 85,4 ехр(0,0532х), г = 0,89, р<0,05.

Полученные коэффициенты корреляции показывают связь количества подроста ели с крутизной склонов в насаждениях разной полноты без учета возраста. Однако, как отмечено выше, возраст насаждения играет не последнюю роль в естественном возобновлении ели. Поэтому целесообразно было оценить тесноту связи количества подроста и возраста материнского древостоя для склонов разной крутизны (табл. 1).

Таблица 1. Зависимость количества подроста (Л*) от крутизны склона (дт), _возраста и полноты древостоя__

Возраст древостоя Крутизна склона Кол-во моделей Уравнение регрессии г Р

Полнота древостоя 0,1-0,3

Молодые (до 60 лет) пологие крутые очень крутые 5 10 у = 3,553ехр(0,136х) у = 7,489ехр(0,097х) 0,96 0,92 0,008 0,027

Средневозрастные (61-100 лет) пологие крутые очень крутые 5 6 5 у = 34,927ехр(0,101х) у = 72,839ехр(0,058х) у = 41,126ехр(0,054х) 0,84 0,98 0,95 0,078 0,000 0,014

Спелые (101-140) пологие крутые очень крутые 10 4 у = 145,36ехр(0,034х) у = 0,235ехр(0,186х) 0,75 0,92 0,012 0,08

Перестойные (141 и выше) пологие крутые очень крутые 9 20 8 у = 23,601ехр(0,157х) у = 97,186ехр(0,063х) у — 12,61ехр(0,095х) 0,88 0,89 0,94 0,048 0,001 0,005

Полнота древостоя 0,4-0,6

Молодые (до 60 лет) пологие крутые очень крутые 19 8 у= 138,586ехр(0,055х) у = 4,259ехр(0,138х) 0,79 0,9 0,000 0,002

Средневозрастные (61-100 лет) пологие крутые очень крутые 5 16 5 у = 45,499ехр(0,173х) у = 120,302ехр(0Д>52х) у = 45,417ехр(0,067х) 0,94 0,81 0,97 0,017 0,000 0,005

Спелые (101-140) пологие крутые очень крутые 4 18 4 у — 120,08ехр(0,093х) у = -24,11+29,73х у =-2146,7+73,95х 0,83 0,88 0,93 0,167 0,000 0,074

Перестойные (141 и выше) пологие крутые очень крутые 7 12 5 у = 74,756ехр(0,14х) у = -142,6+36,22х у = 75,301ехр(0,068х) 0,92 0,88 0,98 0,003 0,000 0,004

Полнота древостоя 0,7-1,0

Средневозрастные (61-100 лет) пологие крутые очень крутые 3 11 6 у = 64,8ехр(0,105х) у = 91,368ехр(0,056х) у = 36,069ехр(0,073х) 0,99 0,95 0,98 0,094 0,000 0,020

Спелые (101-140) пологие крутые очень крутые 9 у= 18,793ехр(0,104х) 0,92 0,000

Перестойные (141 и выше) пологие крутые очень крутые 7 у = 13,637ехр(0,086х) 0,92 0,028

Примечание: Пологие склоны до 15°; крутые - от 16 до 35° и очень крутые - от 36° и выше, г - коэффициент корреляции, р - уровень значимости.

Связь количества подроста и крутизны склона возрастает при учете возраста насаждения. Полученные уровни значимости коэффициентов корреляции позволяют (за исключением нескольких случаев, где р выше 0,05 из-за малой выборки) сделать вывод о достоверной связи количества подроста и крутизны склона (см. табл. 1).

ГЛАВА 5. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ШРЕНКА

НА ВЫРУБКАХ И В НАСАЖДЕНИЯХ ПРОЙДЕНЫХ РУБКАМИ

5.1. Влияние узко-лесосечных рубок на естественное возобновление ели Шренка. Возобновление леса на вырубках зависит от видового состава травяно-кустарничкового и напочвенного покрова, его обилия, проективного покрытия. По мере увеличения густоты травяного покрова условия для появления всходов ухудшаются, этот процесс способствует образованию дернины и иссушает верхние горизонты почвы. Его заглушающее действие усиливается в связи с медленным ростом всходов ели в первое десятилетие. Учитывая эту ситуацию, мы изучали динамику травяного покрова на вырубках разной ширины (15, 20, 30 и 40 м) на пробной площади № 5, заложенной на узко-лесосечных вырубках Л. С. Чешевым в 1969 г. в Каракольском лесхозе.

На всех вырубках видовой состав травянистой растительности довольно разнообразен. Проективное покрытие составляет 95-100 %, задерненность - 6575 %, причем, чем шире вырубка, тем эти показатели выше. В настоящее время вырубки заросли рябиной тянь-шаньской (БогЬш ИатсЬатса) и кустарниками (шиповник, жимолость).

Сравнивая распределение лиственных деревьев и кустарников на вырубках разной ширины (самой широкой - 40 м и самой узкой -15 м), можно заметить, что на вырубке шириной 40 м кустарники сосредоточены в основном в центральной ее части, где сомкнутость их полога составляет 0,6, а ближе к стенам леса сомкнутость снижается до 0,4. Количество естественного возобновления и подроста, наоборот, увеличивается по мере приближения к стене леса (рис. 16). Совершенно иная картина представлена на вырубке шириной 15 м. Здесь лиственные рассредоточены по вырубке более равномерно, имеют сомкнутость полога 0,2, при этом наблюдается хорошее возобновление ели Шренка в центральной части вырубки (рис. 1а).

Рис. 1. Встречаемость самосева и подроста ели Шренка (1) и сомкнутость полога лиственных деревьев и кустарников (2) в зависимости от расстояния до стен леса для вырубок шириной 15 метров (а) и 40 метров (б). Расстояние, м.

В целом процесс естественного возобновления на рассматриваемых нами узко-лесосечных вырубках в еловых лесах Прииссыккулья сдерживается сильным развитием травянистой растительности - злаков и мезофитного лесного разнотравья. Обильному разрастанию травяного покрова способствует высокое плодородие и достаточное увлажнение лесных почв. В этих условиях естественное возобновление вырубок растягивается на долгий период. На сегодняшний день, когда возраст вырубки составляет почти 40 лет, можно сказать, что процесс естественного возобновления только начался. Наблюдается относительное влияние ширины вырубки на разрастание как травянистой растительности, так и лиственных кустарников, а также на их распределение внутри вырубки и, как следствие этого, на процесс естественного возобновления ели.

5.2. Влияние добровольно-выборочных рубок на естественное возобновление и на ежегодный прирост в высоту ели Шренка. С целью изучения влияния добровольно-выборочных рубок разной интенсивности на возобновление еловых лесов Прииссыккулья еще до наших исследований в 1996 г. Н. Г. Бысько были заложены пробные площади № 1 и № 3. Полнота насаждений на пробе № 1 в то время была 0,5, на № 3 - 0,2, на контроле - 0,8. Общее количество подроста на пробе № 1 составляло в среднем 3,9 тыс. шт./га, на пробе № 3 - 7,4, на контрольном участке - 5,9 тыс. шт./га. Проведенные нами исследования через 10 лет (2006 г.) на указанных пробах показали, что естественное возобновление ели на пробной площади № 1 протекает удовлетворительно. На период наблюдений, т. е. через 10 лет после проведения добровольно-выборочных рубок, полнота насаждения составила: на пробе № 1 - 0,6, на пробе № 3 - 0,3, на контроле - 0,9. Количество подроста на пробе № 1 увеличилось в 3 раза по сравнению с начальным и достигло 11,3 тыс. шт./га, а на контроле изменилось незначительно и составило 6,2 тыс. шт./га. На пробной площади № 3 количество подроста сократилось с 7,4 тыс. шт./га до 2,9 тыс. шт./га, т. е. на 60,2 %. Такой высокий процент отпада подроста обусловлен изменениями условий освещения и разрастанием напочвенного покрова, создавшими определенные препятствия для сохранения хвойного подроста. Количество отпавшего подроста на пробной площади № 1 и на контрольном участке составило 28,6 % и 45,8 % соответственно. Доля предварительного возобновления в общем количестве подроста и самосева составляет: 31 % на пробной площади № 1 ; 58,6 % - на пробной площади № 3 и 51,2 % - в контроле. Из этого следует, что процент последующего возобновления варьирует от 41 до 69 % в зависимости от интенсивности рубки.

Следует отметить, что важным показателем жизнеспособности подроста является прирост его в высоту. Текущий прирост, как комплексный показатель, определяет состояние подроста. Однако прирост может характеризоваться не только жизнедеятельностью самих растений, но и влиянием на них различных факторов, в том числе и лесохозяйственных мероприятий, а именно - рубок. На контроле у молодых елей в течение всего периода наблюдений существенных изменений в среднем годичном приросте в высоту не произошло. На пробной площади № 1 в ельнике свежем на среднемощных почвах, где рубкой полнота насаждения была доведена до 0,5, изменения прироста у подроста очевидны. До проведения рубки средний прирост ели на пробе № 1 был примерно равен тако-

вому на контроле. После проведения рубки средний прирост побегов на пробе № 1 снизился на 1,2 см, т. е. в 1,3 раза и максимальное значение его составило 10 см. Это реакция подроста на изменение среды. Такой прирост наблюдался в течение двух лет - 1996-1997 гг. (период адаптации). Последующие годы характеризуются интенсивным увеличением прироста. В среднем он был равен 8,7 см/год, что почти в два раза больше этого показателя на контроле.

На пробной площади № 3, где рубками насаждение было доведено до полноты 0,2, до рубки средний прирост был выше такового на пробной площади № 1 в среднем на 2 см. После проведения рубки средний прирост в высоту снизился до 2 см (2,5 раза). Здесь максимальное значение прироста достигает 11,7 см на десятый год после рубки, в то время как этот же показатель на участке № 1 составил 26 см. Если на пробе № 1 средний ежегодный прирост составлял 8,7 см, то на пробе № 3 - всего 3,8 см.

Оценка состояния подроста ели Шренка предварительного и последующего возобновления свидетельствует о специфике адаптации молодого поколения к экологическим условиям, складывающимся в результате добровольно-выборочных рубок разной интенсивности.

В десятилетней динамике годичного прироста ели в высоту на пробной площади № 1 выделяются два этапа: первый - адаптация подроста к условиям вырубки, второй - интенсивное увеличение его прироста. На пробной площади № 3 средний ежегодный прирост оказался ниже и даже не достиг того показателя, который был до рубки.

5.3. Группово-выборочные рубки. Наблюдения на группово-выборочных вырубках проводились в течение пяти вегетационных сезонов (2004-2008 гг.) на пробной площади № 4. Предварительное возобновление в окнах состояло только из самосева ели, возраст которого не превышал четырех лет. Всходы ели появлялись ежегодно, но их обилие отличалось по годам. Отмирание предварительного возобновления было высоким, а количество отмершего - различным в окнах разного диаметра. Анализ полученных данных показал, что на всех участках, включая контрольную пробную площадь, появляется приблизительно одинаковое количество всходов, но лучшая приживаемость и лучший прирост был в окнах диаметром 15 и 25 м. На этих участках развитие травяного покрова оказалось не столь буйным, как в окне диаметром 35 м. Проективное покрытие здесь составляет 50-60 %. Видовой состав травянистой растительности представлен в основном мятликом луговым (Роаpratensis L.), ежей сборной (Dactylis glomerata L.). Из широколиственных травянистых растений часто встречается аконит высокий {Aconitum excelsum Rchd.). Высота травяного покрова составляет 40-50 см.

В окне диаметром 35 м преобладает самосев ели и подрост рябины тянь-шаньской (Sorbus tianschanica), барбариса разноножковового (Berberis hetoro-poda) и других мелких кустарников. На этих вырубках в первые годы ель быстро захватывала пространство, но затем начинала угнетаться конкурирующей травяной и кустарниковой растительностью. В последующие годы в этом окне естественное возобновление ели было существенно меньше из-за обильного напочвенного покрова. Травяной покров представлен в основном злаками, такими

как мятлик луговой (Роа pratensis L.), ежа сборная (Dactylis glomerata L.), коротконожка перистая (Brachypodium pinnatum L.), бор развесистый (Millium effusion L.), регнерия тянь-шаньская (Roegneria lianshanica) и другими видами. Проективное покрытие составляет 80-90 %, задерненность - 50 %, высота травостоя - 60-70 см. Всходы появляются по краям окна и под пологом мелких кустарников. Таким образом, в окнах, образованных группово-выборочными рубками, создаются оптимальные условия для развития напочвенного покрова, причем, чем больше размер окна, тем богаче видовой состав травянистой растительности.

На контрольном участке под пологом насаждения полнотой 0,8 обнаружены только сеянцы не старше 6 лет, из которых 85 % - это самосев до трех лет. Этот же показатель для окон диаметром 15 и 25 м равен 63 % и 65 % соответственно. Самосев под пологом насаждения сильно угнетен высокой задерненно-стью, сухостью почвы и нехваткой света, доля здорового самосева составляет всего 19 %. Основной причиной угнетенного состояния самосева на всех окнах является конкуренция со стороны травянистой растительности и, причем, чем больше размер окна, тем она сильнее развита.

ГЛАВА 6. МЕТОД И ШКАЛА ОЦЕНКИ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛИ ШРЕНКА

Одним из главных критериев для проведения лесоводственных мероприятий в лесах является наличие подроста и его количество или численность на единицу площади. Поэтому очень важное значение имеет правильная оценка успешности естественного возобновления, от которого зависит своевременность назначения большинства лесовосстановительных мероприятий. Для того чтобы оценить успешность естественного лесовозобновления, необходимо иметь оценки численности (густоты) и размещения подроста по площади. Эти показатели в значительной степени обусловливают строение, структуру древостоя и в конечном итоге производительность насаждения [Кузьмичев, 1977; Свалов, 1979].

Основываясь на изученных особенностях роста ели Шренка в молодом возрасте и специфике отпада, Л. С. Чешев [1974] разработал шкалу оценки естественного возобновления данной породы. По этой шкале весь самосев и подрост ели делится на три высотные группы: к первой относится самосев до 20 см высоты, ко второй - 21-50 см и к третьей - подрост выше 50 см. Для определения успешности естественного возобновления ели учет самосева и подроста следует вести по указанным высотным группам, а окончательную оценку давать по численности благонадежного подроста выше 50 см в количестве 2000 игг./га. Для этого данные перечета умножаются на соответствующие переводные коэффициенты, учитывающие отпад самосева, и суммируются. Переводной коэффициент для первой группы высот (до 20 см) равен 0,2, второй группы высот (21-50 см) -0,4 и третьей (выше 50 см) - 1,0. Таким образом, «стандартным» подростом в еловых лесах Кыргызстана принимается жизнеспособный (благонадежный) подрост, достигший высоты 0,5 м и выше. Это шкала отличается тем, что ею легко пользоваться, и она универсальна.

Софронов, Волокитина и др. [2003] предлагают для условий Сибири принять в качестве «стандарта» подрост высотой более 1,5 м в количестве 1000 шт./га для того, чтобы возобновление считалось успешным. Для подроста высотой 0,51-1,5 м принят коэффициент 0,5; для подроста высотой 0,21-0,5 -коэффициент 0,2 и т. д. По шкале Чешева, «стандартным» является подрост высотой 0,5 м и в количестве 2000 шт./га. Если применить коэффициент шкалы, разработанной для условий Сибири (0,5), то по шкале Л. С. Чешева к периоду, когда подрост достигнет высоты 1,5 м, его тоже должно остаться 1000 шт./га. В этом аспекте эти две шкалы, разработанные для разных лесорастительных условий, близки. Но если для хвойных лесов Сибири густота насаждения 1000 шт./га является нормой к возрасту спелости, то для еловых лесов Прииссыккулья нормой является 600-700 шт./га [Венгловский и др., 2006]. Становится очевидным, что шкала Чешева является более жестким нормативом.

Кроме того, шкала Л. С. Чешева разработана без учета условий произрастания, т. е. при одних и тех же количественных и качественных показателях возобновления, независимо от типа леса, дается одинаковая оценка возобновления.

Как один из вариантов дифференцированного подхода к оценке успешности естественного возобновления в лесах Тянь-Шаня, М. А. Проскуряков [1983] предложил для горных лесов построить модель встречаемости лесообразующих пород на основе абсолютной высоты местности и прихода прямой солнечной радиации. Предложенная им методика построения региональных моделей встречаемости лесообразующих пород может применяться в решении ряда ле-сохозяйственных вопросов. В нашей работе она использовалась для оценки естественного возобновления. В соответствии с вышеуказанной методикой нами построена региональная модель встречаемости ели Шренка для Иссык-Кульского лесхоза (рис. 2).

Шкала оценки естественного возобновления Л. С. Чешева является очень жестким однозначным нормативом, который рассчитан для оценки естественного возобновления в благоприятных для появления естественного возобновления лесорастительных условиях. Так, в лучших лесорастительных условиях (пологие склоны) с сильным задернением почв и развитым напочвенным покровом по методике Чешева нормативом будет являться густота подроста 2000 шт./га, что по нашим наблюдениям является чрезмерным: в таких условиях бывает достаточно 800-1000 шт./га [Венгловский и др., 2006].

Методика М. А. Проскурякова учитывает экологические условия конкретных площадей и выделов путем определения встречаемости или занятости участков елью (в %) в зависимости от условий местопроизрастания. Если по Л. С. Чешеву возобновление считается удовлетворительным, когда количество здорового подроста ели, приведенного к высоте подроста более 50 см, на одном гектаре больше 2000 шт. (далее «благонадежный подрост»), то по методике Проскурякова, например, для Иссык-Кульского лесхоза, максимальная встречаемость (Ртах) по модели - 74 % (см. рис. 2).

о —-——-1-1---

22С0 2300 2400 1300 3600

Высота над уровнем моря, м

|—»-51-70 -»—71-90 ->-91-110 —я—111-130 -«-131-150 -»-151-170 |

Градации прихода солнечной радиации, ккал*см2/год

Рис. 2. Графическая модель встречаемости ели Шренка в зависимости от инсоляции (прихода солнечной радиации) склона и абсолютной высоты местности для Иссык-Кульского лесхоза.

В этой связи представляется целесообразным обсудить адекватный подход к оценке естественного возобновления ели Шренка на основе положительных элементов этих методов: простоты и конкретности шкалы Чешева и учета экологических условий методики Проскурякова.

В качестве примера возьмем участок, расположенный на высоте 2550 м над ур. моря с инсоляцией 110 ккал*см2/год в Иссык-Кульском лесхозе. Для этих условий находим по модели возможную встречаемость ели, в данном случае она будет равна 45 % (см. рис. 2). Количество благонадежного подроста, которое необходимо, чтобы возобновление на этом участке считалось удовлетворительным, находим по формуле:

где N - требуемое количество здорового подроста и самосева для удовлетворительного возобновления; С - требуемое количество самосева и подроста по шкале Л. С. Чешева; Рв - возможная встречаемость ели по модели и Ртах - максимальная встречаемость ели по модели.

Таким образом, в данных экологических условиях возобновление будет считаться удовлетворительным, если количество здорового подроста ели будет не менее 1200 штук на одном гектаре. На этой же высоте, но при инсоляции 60 ккал*см2/год, возможная встречаемость ели составляет 62 %. Следовательно, необходимое количество благонадежного подроста для удовлетворительного возобновления должно быть не менее 1700 шт./га и т. д.

На основе рассмотренной методики изучения лесовосстановительных процессов нами разработаны шкалы оценки естественного возобновления ели Шренка для Иссык-Кульского, Джеты-Огузского и Каракольского лесхозов и на их основе разработана обобщенная шкала оценки естественного возобновления еловых лесов Прииссыкулья (табл. 2).

Таблица 2. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка для лесов Иссык-Кульского лесорастительного района (фрагмент)

Экспозиция склона

Оценка возобновления С; СВ; СЗ В; 3

Высотные группы, см

до 20 см 21-50 см 51 см и выше до 20 см 21-50 см 51 см и выше

Для пологих склонов (до 15°)

Нижний подпояс

Удовлетворительное >4500 >2300 >900 >2500 >1300 >500

Слабое 2000-4500 1000-2300 400-900 1000-2500 500-1300 200-500

Неудовлетворительное <2000 <1000 <400 <1000 <500 <200

Средний подпояс

Удовлетворительное >5000 >1000 >2500 1000 >1000 >3000 >600 >1500 >600 >600

Слабое 2000-5000 1000-2500 400-1000 1200-3000 600-1500 250-600

Неудовлетворительное <2000 <1000 <400 <1200 <600 <250

Верхний подпояс

Удовлетворительное >5000 >2500 >1000 >3500 >1800 >700

Слабое 2000-5000 1000-2500 400-1000 1500-3500 800-1800 300-700

Неудовлетворительное <2000 <1000 <400 <1500 <800 <300

ВЫВОДЫ

1. Установлены закономерности хода естественного возобновления ели Шренка в насаждениях разной полноты в зависимости от возраста насаждения. В перестойных насаждениях наблюдается успешное возобновление ели Шренка при средних полнотах (0,4-0,6). Снижение полноты до 0,3 и ниже препятствует возобновлению из-за избыточного освещения и мощного травяного покрова, но с повышением возраста материнского полога наблюдается увеличение количества подроста и самосева. При полноте 0,7 и выше возобновление ухудшается из-за накопления мощного слоя подстилки.

2. Установлено влияние различных способов рубок на процесс естественного возобновления. По прошествии почти 40 лет на узколесосечных вырубках процесс естественного возобновления находится в начальной стадии. Причиной сдерживания естественного возобновления ели столь длительный период является развитие травянистой растительности, а именно злаков и мезофитного лесного

разнотравья. В таких жестких условиях ель в качестве субстрата выбирает органические остатки, причем, чем больше ширина вырубки, тем большее количество подроста расположено на органических остатках.

3. Добровольно-выборочные рубки в еловых лесах Прииссыккулья следует проводить с вырубкой не более 50 % запаса древесины. Полнота насаждения при этом виде рубок не должна снижаться до величин, меньших чем 0,5. При таком режиме добровольно-выборочных рубок не нарушаются водно-физические свойства почв, не допускается буйное разрастание напочвенного покрова, достигается лучшее естественное возобновление ели Шренка, улучшается жизненное состояние оставшегося древостоя, которое выражается в увеличении запаса древесины. Поскольку через 10 лет после рубки запас увеличился на 51,2 % (см. гл. 5), то при проведении добровольно-выборочных рубок с изъятием не более чем 50 % запаса период рубки будет составлять 20 лет.

4. Ход естественного возобновления в окнах в значительной степени зависит от их размеров. Успешнее естественное возобновление ели Шренка протекает при диаметре окна не более средней высоты насаждения. При большем размере окна количество подроста уменьшается. Это обусловлено возрастанием проективного покрытия и мощности травяно-кустарничкового яруса.

5. Для оценки успешности естественного возобновления ели Шренка разработан и предложен метод, учитывающий абсолютную высоту местности, экспозицию и крутизну склона. Он дает возможность определить оптимальное количество подроста, необходимого для успешного возобновления каждого участка отдельно, и, следовательно, более точного обоснования необходимости и выбора видов лесоводственных мероприятий, способствуя тем самым формированию высокополнотных, устойчивых и продуктивных насаждений.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК:

1. Исаков А. Т., Бузыкин А. И. Метод оценки естественного возобновления еловых лесов Прииссыккулья // Хвойные бореальной зоны. - 2008. - XXV, № 3-4. - 1 п. л. (лично автором - 0,7 п. л.).

В других изданиях:

2. Исаков А. Т. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка // Лесная таксация и лесоустройство. - Красноярск, 2005. - 0,5 п. л. (лично автором- 0,5 п. л.).

3. Исаков А.Т., Болдинская Р. А., Иванченко Л. И. Влияние добровольно-выборочных рубок на физические свойства почв и ежегодный прирост подроста ели Шренка в средней части елового пояса // Лесоводственные и лесокультур-ные исследования в Кыргызстане. - Бишкек. - 2006. - № 19. - 0,44 п. л. (лично автором - 0,24 п. л.).

4. Исаков А. Т., Венгловский Б. И. Естественное возобновление ели Шренка в ущелье Кичи-Орукту Тюпского лесхоза // Лесоводственные и лесо-культурные исследования в Кыргызстане. - Бишкек. - 2006. - № 19. - 0,5 п. л. (лично автором - 0,4 п. л.).

5. Исаков А. Т. Влияние добровольно-выборочных рубок разной интенсивности на прирост в высоту подроста ели Шренка // Рациональное использование и сохранение лесных ресурсов, материалы междунар. науч. конф., 37 окт. 2006 г. - Бишкек, 2006. - 0,47 п. л. (лично автором - 0,47 п. л.).

6. Исаков А. Т. Еловые леса Прииссыккулья и пути их восстановления // Вестник Кыргызского аграрного университета. - Бишкек, 2006. - 0,31 п. л. (лично автором - 0,31 п. л.).

7. Исаков А. Т. Эколого-лесоводственная оценка естественного возобновления ели Шренка. - Бишкек: «Илим», 2008. - 2,75 п. л. (лично автором -2,75 п. л.).

8. Исаков А. Т., Асаналиева Н. А. Влияние «окон» на естественное возобновление ели тянь-шаньской // Вестник Кыргызского аграрного университета № 1(12). - Бишкек, 2009. - 0,3 п. л. (лично автором - 0,2 п. л.).

9. Исаков А. Т. Связь встречаемости и количества подроста и самосева ели Шренка в различных лесорастительных условиях // Вестник КРСУ. - № 4. -Бишкек, 2010. - 0,62 п. л. (лично автором - 0,62 п. л.).

УОП ИЛ СО РАН Заказ № 32 тираж 100 экз.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Исаков, Азамат Турганбекович, Красноярск

61 12-3/1048

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ЛЕСА им. П.А. ГАНА

ПРОЦЕСС ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛИ ШРЕНКА В ПРИИССЫККУЛЬЕ

Специальность 06.03.02 - «Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: кандидат сельскохозяйственных наук,

А.И. Бузыкин

доктор биологических наук, A.A. Онучин

Красноярск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................................3

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................................9

ГЛАВА 2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ

УСЛОВИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ..............19

2.1. Физико-географическое положение и рельеф..........................19

2.2. Климат..........................................................................................................................19

2.3. Почвы..............................................................................................................................23

2.4. Характеристика еловых лесов..................................................................25

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................28

3.1. Методы исследований....................................................................................28

3.2. Объекты исследований....................................................................................33

ГЛАВА 4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ШРЕНКА

ПОД ПОЛОГОМ ЛЕСА............................................................................................39

ГЛАВА 5. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЕЛИ

ШРЕНКА НА ВЫРУБКАХ....................................................................................56

5.1. Влияние узко-лесосечных рубок на естественное возобновление ели Шренка........................................................................56

5.2. Влияние добровольно-выборочных рубок на естественное возобновление и на ежегодный

прирост ели Шренка..........................................................................................67

5.3. Группово-выборочные рубки..................................................................80

ГЛАВА 6. МЕТОД И ШКАЛА ОЦЕНКИ

ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЕЛОВЫХ

ЛЕСОВ ПРИИССЫККУЛБЯ..............................................................................85

6.1. Метод оценки естественного возобновления

ели Шренка................................................................................................................85

6.2. Шкала оценки естественного возобновления

еловых лесов Прииссыккулья..................................................................97

ВЫВОДЫ..............................................................................................................................................................................102

ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................................104

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................................................122

ВВЕДЕНИЕ

Кыргызстан - высокогорная страна со сложным пересеченным рельефом. Из 199 тыс. кв. км общей площади более 94% занимают горы с амплитудой высот от 500 до 7134 м над ур. моря. Около 40% площади почти не пригодно для жизни. Это ледники, вечные снега, скалы, осыпи, высокогорные щебнистые пустыни. Около 7% занимает культурный ландшафт: поля и населенные пункты, дороги и промышленные объекты.

На остальной территории широко представлены разнообразные естественные сообщества - высокогорные, среднегорные, низкогорные луга, степи и пустыни, водно-болотные угодья, орехово-плодовые, арчовые, еловые и пойменные леса.

По материалам учета Гослесфонда республики (2003 г.), покрытая лесом площадь составляет 865.5 тыс. га из общей площади лесного фонда 3163.2 тыс. га. Лесистость республики - 4.32%. Общий запас древесины в

о

лесах составляет 28.8 млн. м , из которого 57% приходится на спелые и перестойные насаждения (16.5 млн. м3). Ежегодный прирост древесины в

о

лесах составляет 449.0 тыс. м .

В Прииссыккулье и Нарынской области, по склонам Кыргызского хребта, леса образованы в основном елью Шренка (Picea schrenkiana Fisch, et. Mey.), или тянь-шаньской (Picea tianschanica Rupr.). Небольшие по площади насаждения ели встречаются в горах Южного Кыргызстана. Эти леса произрастают на высотах 1800-3200 м над ур. моря. Основные площади еловых лесов Кыргызстана (44%) сосредоточены в восточной части Иссык-Кульской котловины. Они распространены также в бассейне р. Нарын и составляют 35% общей площади еловых лесов [Колов, Мусуралиев и др., 2001]. Еловые леса Прииссыкулья являются важной неотъемлемой частью

горной экосистемы. По техническим свойствам древесины и производительности - это лучшие леса республики [Чешев, 1978].

Новейшие исследования в истории ели Шренка, проведенные в поясе еловых лесов на склонах Терскей Алатау, указывают на естественную природу еловых лесов. Они подтверждают, что в недавние исторические времена (4-5 тыс. лет) еловые леса отличались высокой полнотой и занимали гораздо больше площади в местном ландшафте, по сравнению с еловыми лесами сегодняшнего дня. Примерно 200 лет тому назад еловые леса стали испытывать огромную антропогенную нагрузку. Это связано в основном с началом переселения европейцев на территорию нынешнего Кыргызстана и началом большого строительства в селах и городах. На всей территории еловых лесов до 50-х годов прошлого столетия проводились сплошные и выборочные рубки разной интенсивности, что в большинстве случаев привело к остепнению лесных площадей, отсутствию естественного возобновления, ухудшению состояния оставшихся насаждений. Все это негативно сказалось на еловых лесах, привело к сокращению их площадей и к ухудшению структуры [Гриза, Венгловский и др., 2008]. По данным И.Н. Чеботарева [1958], в период с 1925 по 1950 гг. ежегодный размер рубки в 3.7 раза превышал годичный прирост. В результате, только за это короткое время, площадь еловых лесов сократилась на 26%. По данным того же автора, на 1 января 1959 года площадь насаждений ели Шренка составила 103.9 тыс. га. [Чеботарев, 1960]. Впоследствии, в связи с огромным водоохранным и почвозащитным значением горных лесов республики, и еловых в частности, Совет Министров бывшего СССР от 5 марта 1959 г. своим Постановлением № 119 запретил, начиная с 1960 года, проведение рубок главного пользования во всех лесах Кыргызстана. Другим Постановлением Правительства № 315 от 3 июля 1960 года они были отнесены к первой группе. По данным лесоустройства, на 1 января 2003 г., площадь насаждений ели Шренка составила 116.6 тыс. га.

Лесной кодекс Кыргызской Республики с 1999 года придал еловым лесам исключительно природоохранный статус, преследуя, преимущественно, экологические, оздоровительные и иные цели с запретом промышленной заготовки древесины. Национальная лесная программа [2004] предусматривает увеличение лесистости страны к 2025 году до 6% (1% лесистости составляет 200 тыс. га покрытой лесом площади). Такой уровень лесистости был в тридцатые годы прошлого столетия. Для достижения этого уровня необходимо создать лесные культуры и провести содействие естественному возобновлению на площади 340 тыс. га. Все леса республики являются собственностью государства и образуют единый Государственный лесной фонд, который состоит из лесов государственного значения.

Леса Кыргызстана, несмотря на незначительную площадь, играют в республике важную экологическую и экономическую роль. Они дают ценную древесную и недревесную продукцию и являются местом обитания многочисленных животных и растений. Кроме того, располагаясь по горным склонам Тянь-Шаня и Памиро-Алая, они играют огромную водоохранную, водорегулирующую роль, выходящую за пределы республики, если учесть, что орошаемое земледелие Узбекистана и Южного Казахстана также пользуется водой рек, берущих начало в горах Кыргызстана.

Актуальность проблемы. Интенсивная эксплуатация еловых лесов Прииссыккулья в течение многих десятилетий с использованием приисковых и сплошных рубок привела к сокращению общей площади этих лесов. В связи с неудовлетворительным возобновления в настоящее время (2010г.) 49.6% еловых лесов Прииссыккулья представлены спелыми и перестойными насаждениями. Такое положение вызывает необходимость изучения естественного возобновления еловых насаждений с учетом воздействия экологических факторов, которые сильно разнятся в горных условиях.

В настоящее время пользование лесными ресурсами, особенно в горных лесах, требует тщательно проверенного подхода. Все лесохозяйственные

5

мероприятия в этих лесах должны проводиться хорошо изученными и научно обоснованными методами, чтобы не допустить при рубках нарушения почвозащитных, водорегулирующих функций этих лесов и обеспечить их своевременное естественное возобновление.

Объективная оценка успешности естественного возобновления также имеет важное значение. От правильности оценки зависит назначение тех или иных видов лесохозяйственных мероприятий.

Настоящая работа содержит результаты исследований влияния различных видов рубок на естественное возобновление. Полученные данные позволят судить о правильности выбора способов рубок.

Несмотря на полученные ранее результаты, многие вопросы, касающиеся особенностей естественного возобновления ели Шренка под пологом насаждения и на вырубках, а также влияния рубок разной интенсивности на ежегодный прирост подроста, с учетом дифференциации экологических условий, остаются малоизученными.

С учетом вышеизложенного, изучение процессов естественного возобновления еловых лесах Прииссыккулья является своевременным и актуальным.

Связь темы диссертации с научными программами. Работа представляет собой один из разделов Плана научно-исследовательских работ Института леса им. П.А. Гана HAH Кыргызской Республики. Работы проводились по программе «Эколого-лесоводственные и лесокультурные основы сохранения и воспроизводства лесов Кыргызской Республики».

Цель исследований. Изучение особенностей естественного возобновления ели Шренка под пологом древостоев и на вырубках в Прииссыккулье.

Задачи исследований. В соответствии с этой целью решались следующие задачи:

1. Изучить ход естественного возобновления ели Шренка под пологом разнополнотных насаждений с учетом их возраста;

2. Определить влияние различных видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;

3. Разработать дифференцированную шкалу оценки естественного возобновления ели Шренка с учетом условий местопроизрастания.

Научная новизна. Для еловых лесов Прииссыккулья:

- выявлено влияние различных видов рубок на естественное возобновление ели Шренка;

- установлена зависимость количества подроста от возраста и полноты насаждения;

- разработан метод оценки естественного возобновления с учетом условий местопроизрастания

- составлена шкала оценки естественного возобновления ели Шренка, позволяющая оценить его успешность в каждом лесотаксационном выделе.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Снижение полноты еловых насаждений до 0.5 посредством проведения добровольно-выборочных рубок не нарушает защитных функций леса, создает благоприятные условия для последующего увеличения запаса древостоя, а также количества возобновления ели Шренка и его рост в высоту;

2. Шкала оценки естественного возобновления ели Шренка позволяет учитывать условия произрастания, дает возможность обосновать необходимость и выбор лесовод ственных мероприятий, что в итоге способствует формированию устойчивых и продуктивных насаждений.

Обоснованность выводов обеспечивается:

1. Наличием статистически достаточного количества эмпирических данных, полученных в процессе выполнения полевых работ на пробных площадях;

2. Проведением с помощью современных программных средств математического анализа;

3. Получения оценок достоверности результатов исследования.

Практическая значимость полученных результатов. Результаты

исследований позволят дать полную характеристику процессу естественного возобновления ели Шренка под пологом насаждений и на вырубках, а также более эффективно планировать лесохозяйственные мероприятия в еловых лесах Прииссыккулья.

Применение метода оценки естественного возобновления ели Шренка даст возможность объективно оценить успешность естественного возобновления в каждом лесотаксационном выделе.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на заседаниях Ученого Совета Института леса им. проф. П.А.Гана НАН КР (2004-2011 гг.), лабораторном семинаре в лаборатории лесоведения Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН (2008 г.), Международной научной конференции «Рациональное использование и сохранение лесных ресурсов» (Бишкек, 2006), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы аграрного образования и науки на современном этапе» (Бишкек, 2006), Международной научно-практической конференции «Окружающая среда и устойчивое развитие сельского хозяйства» (Бишкек, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в т. ч. 1 по списку ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений, списка использованной литературы. Работа изложена на 121 страниц текста, включающие 14 таблиц,

8

20 рисунка, 9 приложений и иллюстрирована фотографией. Список литературы включает 183 наименования, в том числе 11 зарубежных авторов.

Благодарность: Автор выражает благодарность за помощь в работе и ценные замечания при подготовке диссертации научным руководителям -канд. с/х. наук А.И. Бузыкину (к сожалению ныне покойному), д-ру биол. наук A.A. Онучину, а также канд. с/х. наук Б.И. Венгловскому и канд. биол. наук Н.В. Габрид.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Изучение ели Шренка имеет более 100-летную историю, так как все исследователи и путешественники при изучении растительного покрова Тянь-Шаня не могли обойти вниманием резко выделявшийся на общем фоне, пояса горно-еловых лесов. Некоторые сведения о лесах образованных елью Шренка имеются в работах таких знаменитых путешественников как -П.П. Семенова [1867], H.A. Северцова [1873] и др. При изучении флоры и фауны Внутреннего Тянь-Шаня уделяли внимание и еловым лесам.

Одни авторы [Липский, 1911; Смирнов, 1940; Попов, 1940 и др.] главной породой в них признают Picea schrenkiana, другие - [Коровин, 1934 и др.] кроме Picea schrenkiana выделяют наличие второго вида - ели тянь-шаньской Picea tianschanica. На основе материалов, собранных из Заилийского, Джунгарского, Терскей и Кунгей Алатау, и Центрального Тянь-Шаня, И.Г. Серебряков [1945] показал, что ни форма чешуй, ни характер их наружного края, ни цвет крыльев семян у форм, называемых Picea schrenkiana и Picea tianschanica, не отличаются друг от друга. Единственный реальный признак, отличающий эти виды, он видит в различии окраски семенной чешуи у молодых шишек (зеленые и красновато-фиолетовые). Что касается формы кроны, то она существенно меняется в зависимости от полноты насаждения и возраста самого дерева. Во всяком случае, форма кроны не обнаруживает никаких различий у деревьев с зелеными и красноватыми молодыми шишками, если эти деревья находятся в

одинаковых условиях освещения и примерно одновозрастные. Все остальные признаки (величина и форма шишек, хвои, семян, характер роста и отношение к внешним факторам) также не отличаются друг от друга у форм с зелеными и красноватыми шишками. Исходя из этого, И.Г. Серебряков [1945] предлагает называть тянь-шаньскую ель Picea schrenkiana, включая сюда формы с красновато-фиолетовыми и зелеными молодыми шишками.

Несмотря на это, в литературе одни авторы [Чешев, 1963; Ган, 1970; Кожевникова, Второва, 1988 и др.] основной лесообразующей породой называют Picea schrenkiana, другие [Камчибеков, 1970а; Турдалиев, 2004; Асанов, 2004] ее называют Picea tianschanica.

Наряду с описанием морфологии, экологии, систематического положения и происхождения ели Шренка [Сукачев, 1934; Коровин, 1934; Попов, 1940; Павлов, 1948 и др.], основным направлением изучения является разработка типологии леса [Дзенс-Литовская, 1933; Родин, 1934; Серебряков, 1945; Быков, 1950].

В 1933 г. H.H. Дзенс-Литовская опубликовала результаты своих исследований еловых лесов Центрального Тянь-Шаня с подробным описанием следующих типов леса: ельники на аллювиальных речных террасах; травяные ельники на горно-лесных перегнойно-карбонатных почвах; травяно-моховые ельники на горно-лесных перегнойно-карбонатных почвах; моховые ельники на горно-лесных перегнойно-карбонатных почвах; ельники со стланиковой туркестанской арчой; ельники скальные; травяные ельники на слабооподзоленных почвах; моховые ельники на горно-лесных слабооподзоленных почвах. Это была первая обстоятельная характеристика типов еловых лесов Тянь-Шаня.

Следующим этапом стала обобщающая монография И.Г. Серебрякова [1945], подводящая итоги его исследованиям в Заилийском и Кунгей Алатау. Автор подразделил изученные леса на две группы - сомкнутые и паркообразные. К первой отнес 4 типа, ко второй 5 типов.

В основу классификации еловых лесов Б.А. Быкова [1950] положена история формирования этих лесов. Он считал наиболее древними типами леса - типы смешанных лесов, а наиболее молодыми - высокогорные травянистые, лишайниковые, а также еловые стланики.

А.Г. Головкова [1959] в своей работе о растительности Центрального Тянь-Шаня кратко охарактеризовала 20 типов еловых лесов, в том чи�