Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рост и развитие сосны крымской на Кавказских Минеральных Водах

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ковалева, Любовь Александровна, Майкоп

МУШО-ИССВДОВАШЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ЛЕСОВОДСТВА И ЭК010ХШ ЛЕСА

Кисловодская зональная горно-лесная лаборатория

РОСТ И РАЗВИТИЕ СОСНЫ КРЫМСКОЙ НА КАВКАЗСКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОДАХ

06103^03 ^лесоведение и лесоводство!

лесные пожары и борьба с ними

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

КОВАЛЕВА Любовь Александровна

Научный руководи-

тель ** Чяен-корреспондент

АН Азербайджана, доктор сельскооозяйственных наук, профессор ШС^

Научный консультант:

доктор биологических наук, старшин научный сотрудник, А.ГЦКазанкйн

Майкоп-1998

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

К ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА Ю

Географическое положение и рельеф 10

1Ш Геология ш геоморфология района II

Ш* Климат 14

1.4, Почвы 18

1*5« Растительность 23

П| СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 29

т ПРОГРАММА РАБОТ й МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 41

Щ1| Программа работ . 41

шт Методика исследований 43 т РОСТ й РАЗВИТИЕ СОСНЫ КШМСКОЙ В РАЗНЫХ

ЭКОДОШЧЕСКИХ УСЛОВИЕ! 49

1УЛ. Ход роста сосновых насаждений 49 17»2. Лесоводственные особенности сосновых древостоев в зависимости от способа их

создания 68 Ш3| Запас зеленой фитомассы в сосновых

насаждениях 71 1У242 Особенности строения корневых систем сосны

крымской в разных эдафических условиях 77 Щ5,1 Оеменошение и качество семян сосны

крымской 79

П СЕЗОННЫЙ РИТМ РОСТА И РАЗВИТИЯ СОСНЫ КШМСКОЙ 83

У1Т» Основные фазы развития сосны крымской 83 У,2| Влияние метеофакторов на рост побегов

сосны крымской 87

ctpf

У,2Ш Прирост центрального побега сосны

крымской 87 УШШ Динамика прироста побегов продолжения

боковых ветвей 92 УК ВЛИЯНИЕ ЛЕСОРАСТИТМЬНЫХ УСЛОВИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ

МАШ В РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНАХ ДЕРЕВА 98 У1#И Содержание влаги в хвое и побегах сосны

крымской 98 YlÜ&j Объемный вес и содержание влага в

древесине сосны крымской 105

Щ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ СОСНЯКОВ 10В УШИ Изменение защитных функций насаждений

под воздействием рекреационных нагрузок IGB УШ;2$ Влияние рекреационных нагрузок на водопроницаемость почв в сосновых

насаждениях на террасах НО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...........................................116

ЛИТЕРАТУРА ......................................................................122

ПРИЛОЖЕНИЕ I ...................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ..................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ..................................................................137

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 «•*.«•••*•••»*.....*•••.••*•••..• 138

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ...............................................................139

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ..................................................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ..............................................141

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 ..................................................................142

ПРИЛОЖЕНИЕ 9 ..........................................143

ПРИЛОЖЕНИЕ 10 .......................................144

ПШОЖЕНЙЕ ПРШОЖЕНИЕ 12 «•«»«***(

ПРШЮЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 13 ......... ....... 147

14 4««*«**«1 ► ••••••♦«•••••в »*•»*•«

ПШОЖЕНЙЕ ПРШОЖЕНИЕ ПШЮЖЕНИЕ 15 ......... ....... 149

16 ......... ....... 150

17 «•«••«•«1 >«•«•*« Х5Х

ПРШОЖЕНИЕ ПШОЖЕНЙЕ ПШЮЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЕ 18 ......... тс;?

19 .........

20 •*•*•«**< 21 ......... >«$«•4«*«« » ♦ • » « Х54 ....... 155

ПРИЛОЖЕНИЕ ШШОЖЕНИЕ 24 ••»•«•••< 23 ......... ....... 157

ПРИЛОЖЕНИЕ 24 ......... ....... 159

ПРИЛОЖЕНИЕ »••••••#1 ...... 161

ВВВДЕНИЕ

В горных лесных экосистемах основными функциями являются почвозащитные, водоохранные и социальные** Особенно отчетливо эти. функции выражены в горных курортных местное** тях!

Отрицательное влияние на гидрологические характерней тики водосборных бассейнов оказывает трансформация лесных площадей в сельскохозяйственные угодия, бессистемное лесопользование^ нарушение технологической дисциплины;, а также чрезмерные рекреационные нагрузкм^ Эти нежелательные последствия приводят к уплотнению верхних горизонтов почвы, вытаптыванию травяного покрова и ведут к деградации бшоце** нозов (Коваль, Битюшв| 1981)?

Многолетними исследованиями Пятигорского Бальнеологи** ческого института выявлена прямая зависимость режима мине~ ральвых источников от количества атмосферных осадков, по» ступающих в соответствующие геологические горизонты (Туро» веров» 1955)1 Исследования Кисловодск©! горно-лесной лабо* ратории НИЙгоржееэкол показали, что кривая дебита нарзана копирует через месяца среднемесячные расходы рек, дре-пирующих основные гидрогеологические горизонты (Казашка, 1975)"; И;С* Сафаров (1983) пришел к выводу, что массивы сосновых лесов Кавказа, расположенные в районах формировав ния минеральных источников, оказывают стабилизирующее влияние на дебит последите

На основании вышеизложенного вытекает необходимость проведения мероприятий по лесовосстановяению^

Важным лимитирующим фактором лесовосстановления явля-

ется климат* Исследования, проведенные на водораздельных плато (Казаняин, 1967» 1971» 1994)» свидетельствуют о том» что естественный процесс занесения сдерживается сухостью зимнего периода ш высокой солнечной радиацией-« Эти факторы в сочетании с малоснежьем и зимними оттепелями приводят к гибели как самосев, так а искусственные цосадка^

Еще одним важным фактором лесоразведения является рель» еф» в частности высота местности ж экспозиция склона» Виды более теплолюбивые предпочитают более низкие пояса гор» но по шным склонам поднимаются выше» чем по северными Виды влаголюбивые и менее требовательные к теплу располагаются в более высоких поясах гор, опускаясь вниз по северным склонам (Воробьев, Х967Н

Лесовосстановление для района Кавминвод приобретает особую актуальность» поскольку наряду с важнейшей задачей сохранения и восполнения минеральных источников лесные насаждения призваны способствовать лечению и отдыху курорт«* нйков* Этим требованиям в большей мере отвечают хвойные породы, хвоя которых обладает бактерицидным действием (Слепых» 1985), Круглогодичное охвоение предает деревьям высокие декоративные качества, а мощная корневая система и влагоемкая подстилка обеспечивают важные водоохранные и почвозащитные функции (Проскурякова, Казанкщ» 1962).

Актуальность работы». При облесительных работах в области питания минеральных источников и при создании зеленых зон вокруг городов-курортов одно из ведущих мест отводилось сосне крымской^ Являясь интродуцентом'в данном районе, эта порода успешно адаптирована к довольно пестрым

почвенно~климатйчеекйм условиям и зачастую превосходит по росту и развитию аборигенные виды (Проскурякова, Казашеш, 1962)* Вместе с том в научных разработках и практических рекомендациях по интродукции сосны крымском отсутствует целенаправленное, научно обоснованное исследование данной породы» Исходя из этого, в данной работе предпринята попытка разработки теоретических основ использования сосны крымской в водорегулирующих, водозащитных насаждениях, в рекреационных посадках и в озеленении на основе изучения ее особенностей роста и развития в разных экологических условиях1;

Объекты исследований* Объектами исследований являют« ся искусственные насаждения сосны крымской, расположенные в диапазоне высот 500-1500 м над уровнем моря» Изучение влияния лесорастительных. условий на рост и развитие сосны крымской проводилось как в насаждениях созданных массивами, так и' на террасированных склонах* Дня исследовании вы~ бирались насаждения вполне сформировавшиеся, плодоносящие, которые и преобладают в регионе»

Цель а задачи исследований. Основная цель работы -изучение влияния лесорастительных условий на рост и развитие сосны крымской, выявление особенностей плодоношения и качества оешн в разных условиях произрастания .для разработки рекомендаций по воспроизводству сосновых культур* определение предельно допустимых рекреационных нагрузок на фитоценоза.

Для разрешения поставленной цели необходимо решить следующие вопросы:

- выявить особенности роста а развития надземной части и корневых систем сосновых насаждений в разных условиях произрастания!

«•» изучить запас зеленой фитома.ссы сосновых насаждений, определить долговечность хвои и ее дайну;

* изучить характер плодоношения» морфологические ос©» бенности шишек и семян» процент всхожести последних в раз«» ных условиях произрастания;

«• выявить особенности сезонного развития сосны крымской на разных высотах местности над уровнем моря;

** изучить влияние лесорастительных условий на содержа» ние влаги в различных органах сосны крымской!

• определить степень влияния метеофакторов на рост по» бегов сосны крымской? .....

» определить экологическую емкость сосновых насаждений*

Научная новизна; Впервые проведено комплексное исследо» вание искусственных ценозов сосны крымской на Кавказских Ми« неральных Водах; Изучены процессы роста и развития сосновых насаждений в диапазоне высот от 500 до 1500 м над уровнем моря» Впервые определен характер шюдоношения сосны крымской и качественные характеристики семян. Изучены особенности строения корневых систем в разных эдафических условиях; Он** ределена степень устойчивости сосны крымской к рекреационным нагрузкам» Выявлена степень влияния метеофакторов на роет центрального побега сосны крымской и побегов продолжения боковых ветвей*

Практическое значение работай В итоге проведенных иссле*» дований выявлены адаптационные возможности сосны крымской в зависимости от условий произрастания, что позволяет рекомен»

довать эту породу для более широкого внедрения в состав на» саждений» имеющих многофункциональное назначением

Установление местных сроков созревания семян и определение их посевных качеств в разных условиях произрастания позволит наиболее эффективно проводить заготовку шишек, а также наиболее рационально определять место для закладки маточных семенных плантаций!

Определение экологической емкости насаждений и выявление наиболее устойчивых древостоев обеспечат эффективную сохран« ность рекреационных лесов и позволит регламентировать объем отдыха на единицу площади, что, в конечном итоге, повысит экономическую эффективность рекреационных лесов;

Личный вклад» Программа исследований и работы по сбору экспериментального материала, его обработке и анализу выполнены автором! Пробные площади закладывались при личном участки автора!

Апробация работы» Результаты исследований докладывав лись: на научно-практической конференции: "Интенсификация лесохозяйственного производства Северного Кавказа"(Краснодар, 1988); на совещании "Вопросы рекреационного лесопользования в горных курортных районах" (Алушта, 1988); на Всесо«* юзном совещании по семеноведению интродуцентов (Умань, 1991); на международной научно-практической конференции "Генетика и селекция на службе лесу" (Воронеж, 1996К

Публикации« По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, отражающих основное содержание исследований!

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 161 странице машинописного текста ж состоит из введения, 7

разделов, заключения» списка литературы, включающего 12? на«* именований и 25 приложений! Работа иллюстрирована 29 рисунками й 15 таблицами!

I! ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 1Л¥ Географическое положение и рельеф Район Кавминвод расположен в предгорьях Кавказского хребта. Он простирается примерно от железнодорожной станции Кур« савка на севере, до рек Хасаут и Малка на юге, от реки Кубань на западе до меридиана г, Георгшвска. на востоке! Район пред** стааяяет собой плато, относящееся по геологической структуре к зоне Северо-кавказской моноклинали (Врублевский, 1962; Пантелеев, 1972; Погорельский, 1973). Происхождение моноклинали связано с общим поднятием Центрального Кавказа! Речные долины расчленяют моноклиналь на ряд обособленных участков! Шные края их представляют собой своеобразные горные цепи с крутыми, часто отвесными склонами, северные склоны пологи.

На всем протяжении моноклинали отчетливо выделяются три крупных платообразных уступа, образованных разновозрастными комплексами горных пород* Образование уступов связано с после«» дователъно шедшими поднятиями. В самой верхней части лежит обширное Бичесынское плато, северный край которого опускается в глубокие долины рек Хасаут, Малка и их притоков и при« мыкает к подножиям крутого южного склона следующего Бермамыт-ского уступа! Отсюда в общепринятом понимании начинается район Кавминвод! На этой естественной границе месторождений целебных вод наблюдается концентрация источников, отчего это место получило название "Долины нарзанов". У Кисловодска Бер-мамытское плато упирается в крутые склоны Пастбищного хребта, разрезанного рекой Подкумок на две части. Южный склон этого

уступа крутой» но уступает в этом отношении Скалистому хребту, а северный еще более пологий, чем у двух предыдущих плато« Отдельные уступы эрозионного происхождения ветре-чаются и севернее Ессентукского курорта, но они, как правило, очень короткие, с относительно небольшим превышением высот над дном долины! Крутые склоны их чаще обращены на. север, а не на юг, как у Скалистого и Пастбищного хребтов^ Уклон поверхности здесь уже едва заметен и местность начинает напоминать степной ландшафт. Только групра гор вулканического происхождения - лакколитов Пятигорья - продолжает свидетельствовать о принадлежности этого участка моноклинали к предгорьям Большого Кавказа! Всего насчитывается 16 гор| отчетливо выраженных в рельефе» Северные склоны этих гор как правило пологие, южные более крутые, иногда обрывистые.

Район Кавминвод представлен довольно густой гидрографической сетью. Здесь насчитывается около 50 больших и малых водотоков*;- Большинство рек имеет северо-восточное направление, Формирование речек приурочено к высотным отметкам свыше 2000 м над уровнем моря и на всем своем протяжении они сохраняют черты горных рек с быстрым течением ш бурной реакцией на выпадение атмосферных осадков^ Территория района густо изрезана оврагами и балками, а также карстовыми понижениями различного возраста и фору (Пантелеев, 1972)1

Геология и геоморфология

В геолого-структурном отношении район Кавминвод представляет собой поперечное пологое поднятие, вытянутое в субмеридиональном направлении от подножия Эльбруса до Стазро-

польской возвышенности, к которой око примыкает через Невин-номысокий прогиб*

Вследствие своеобразных геолого-структурных условий и чередования водоносных й водоупорных слоев пород» нарушенных глубокими разломами, район Кавминвод представляет собой крупную и весьма сложную гидродинамическую систему, изобилую«* . щую различными» весьма ценными лечебными минеральными водами (Иовдальский, 1977),

В геологическом отроении района принимает участие ши~ рокий комплекс отложений, от древнего палеозоя до четвертичных включительно» Причем одной из особенностей района является его двухэтажное строение, которое проявляется в том, что нижний этаж сложен древними изверженными и метаморфическими породами палеозоя, образующими кристаллический фундамент. Они сложно дислоцированы и на ряде участков прорваны крупными интрузиями, преимущественно гранитами (Цибовский, 1956)♦ Верхний этаж, являясь частью обширной моноклинали Северного склона, сложен мощным комплексом осадочных мезо-кайнозойских отложений, наклоненных на северо-восток•

Сложное строение района обязано истории его геологического развития» В ней отчетливо выделяются два крупных этапа - палеозойский, когда формировался огромной мощности складчатый фундамент, и мезокайно&ойский, в течение которого создавалась современная моноклинальная структура, сложенная пластами сравнительно небольшой мощности*

Отложения титонского горизонта широко распространены на всей площади района и за его пределами* Они представлены чередованием слоев гранитной дресвы, песчаников, извести няков и гипсоносных глинистых сланцев.

Валанжинский горизонт, также как в титонский отлйча» ется широким распространением и высокой водообшшюетью» Выше залегают отложения готеривского и барремского ярусов нжнего мела. Они представлены песчано~глшшстыми породами с прослоями песчаников общей мощностью около 120 метров и служат региональным водоупором, разделяющим тйто* но**валанжинский и апт*«альбский комплексы«

Разрез нижнемеловых отложений заканчивается мощной тощей иесчано**глинйстых пород аптекою и альбского ярусов; Они обнажаются на южном склоне Пастбищного хребта севернее Кисловодска и широко распространены в центральной и север** ной частях района.

Лежащие выше верхнемеловые отложения представлены пр@« имущественно белыми и розовыми слоистыми известняками и мергелями, возникшими за счет размыва и переотложения верх** неюрских известняков (Кушев, 1952)?

Завершается геологический разрез района отложениями палеогеновой и неогеновой систем; Отложения палеогена широ~ ко распространены в центральной ж северной частях района! Они представлены глинисто«шргажистыми породами, являющи«* мной региональным водоупором» Неогеновые отложения имеют ограниченное распространение и мощность; Овд пр