Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Восстановление сосновых экосистем на крупноплощадных гарях в лесах Приобья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Бушков, Николай Трофимович

Введение.

Глава 1. Физико-географический очерк района исследований.

1.1. Географическое положение.

1.2. Геологическое строение.

1.3. Рельеф.

1.4. Гидрография и гидрология.

1.5. Климат.

1.6. Почвы.

1.7. Растительность.

Глава 2. Аналитический обзор литературы.

Глава 3. Объекты и методика исследований.

Глава 4. Формирование травяного покрова на гарях.

Глава 5. Возобновление древесных пород в мшисто-ягодных сосняках.

5.1. Динамика возобновительного процесса.

5.2. Возрастная структура подроста.

5.3. Структура подроста по высоте.

5.4. Породный состав подроста.

5.5. Ход роста подроста древесных пород в высоту.

Глава 6. Лесовосстановление на горельниках в сосняках разнотравных.

6.1. Динамика общей численности подроста.

6.2. Возрастная структура подроста.

6.3. Структура подроста по высоте.

6.4. Динамика видового состава подроста.

Глава 7. Искусственное восстановление сосны на гарях.

7.1. Содействие естественному возобновлению.

7.2. Подпологовые питомники на базе плюс-насаждений.

7.3. Динамика роста лесных культур.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Восстановление сосновых экосистем на крупноплощадных гарях в лесах Приобья"

Актуальность. На юге Западной Сибири сосновые леса являются широко распространенной и особо ценной формацией. Коренные высокопродуктивные сосняки значительные площади занимают в Приобье. В географическом аспекте район Верхне-Обского и Средне-Обского боровых массивов входит в ботанико-географические зоны южной тайги и лесостепи. Распространение сосновых лесов здесь носит островной, массивный характер (Крылов, 1957).

Приобские боры в течение последних 70-80 лет подвергались интенсивной лесоэксплуатации, что привело к резкому изменению возрастной структуры лесного фонда в сторону снижения спелой и перестойной его частей. Кроме этого, в засушливый период 1997- 2000 г.г. в лесах произошли крупные лесные пожары, которыми только в Алтайском крае пройдена площадь около 70 тыс. га. Поэтому весьма остро встал вопрос о восстановлении экономической и средозащитной роли этой формации в Приобье, главным направлением в котором является формирование высокопродуктивных сосновых лесов будущего. Важно не только восстановить лесные экосистемы на крупноплощадных гарях, но и сформировать насаждения, наиболее полно учитывающие лесорастительные условия.

Актуальность темы связана с решением вопроса по ускоренному восстановлению сосновых лесов на гарях с учетом оптимального соотношения мер естественного и искусственного восстановления. В данных лесорастительных условиях подобные исследования не проводились в силу отсутствия ранее крупноплощадных гарей.

Цель исследования. Основная цель работы - дать лесоводственное обоснование и разработать научно обоснованные предложения по оптимизации соотношения способов восстановления сосны на гарях. В связи с этим необходимо было решить следующие задачи: установить закономерности процесса естественного возобновления сосны под пологом леса и на гарях в сосняках разнотравных и мшисто-ягодных; выявить динамику зарастания гарей травянистой растительностью; оценить последствия проведения сплошных санитарных рубок в горельниках и мер содействия естественному возобновлению; изучить возможности использования естественного самосева сосны в качестве посадочного материала для искусственного восстановления сосны на крупноплощадных гарях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности естественного возобновления сосны под пологом леса и на гарях в различных лесорастительных условиях.

2. Оптимальное соотношение способов восстановления сосны на крупноплощадных гарях.

3. Целесообразность использования самосева сосны при создании семенных плантаций.

Научная новизна работы заключается в лесоводственном обосновании дифференцированной системы лесовосстановления на горельниках в Приобских боровых массивах, в выявлении закономерностей формирования травяного покрова и динамики естественного возобновления сосны в различных типах леса. Научную новизну имеет и обоснование целесообразности организации подпологовых питомников на базе плюс-насаждений.

Практическая значимость. Основные результаты работы находят применение при разработке лесохозяйственных мероприятий в лесхозах. Результаты изучения лесообразовательного процесса необходимы при разработке программ лесовосстановления на гарях, а оптимальное сочетание мер лесовосстановления на гарях полезно при проведении лесоустроительных работ. 5

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на первой Международной научно-производственной конференции «Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае» (Барнаул, 2000).

Основные результаты работы внедрены в производство ЗападноСибирским государственным лесоустроительным предприятием при проведении лесоустроительных внеочередных работ в лесхозах с крупноплощадными гарями на площади 250 тыс. га.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 опубликованных работах, в том числе в одной коллективной монографии.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка использованных источников. Общий объем рукописи составляет 183 машинописных страниц и включает 31 таблицу, 24 рисунка, 171 библиографических источников, в том числе 5 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Бушков, Николай Трофимович

После лесного пожара, повлекшего за собой гибель древеснокустарниковой растительности, на гари в первые годы происходит интенсивное восстановление живого напочвенного покрова. Так, в сосняке мшисто-ягодном через три года после пожара из 43 видов растений до пожара восстановилось 34 вида, 7 видов выпали из состава, но появился 21 вид, ранее не произраставший под пологом леса. Видовое разнообразие на горельнике стало более богатым, доминантом на гари является брусника.На гарях в сосняках разнотравных формирование травяного покрова характеризуется интенсивным увеличением проективного покрытия в первые три года, затем наблюдается снижение и к 6 году наступает стабилизация, сравнимая с контролем. Определяющую роль в формировании напочвенного покрова играет микрогруппировка вейников, удельный вес которых достигает 56%.Количество сомосева древесньгх пород, появляющееся на гарях в мщисто-ягодных сосняках, обеспечивает лесовозобновление на безлесных участках, образующихся в результате выпадения или санитарной рубки погибших от пожара деревьев. Несмотря на постоянно значительную долю всходов сосны в составе послепожарного возобновления, их роль в сложении дендроценозов возобновления мала. Сеянцы сосны оказываются не конкурентоспособны с быстрорастущими лиственными породами, сформировавшимся травяным покровом и к 5-летнему возрасту почти полностью отмирают, выживают 1-3%). Поэтому освободившиеся от леса пространства возобновляются быстрорастущими березой и осиной. С учетом интенсивности выживания и внедрения соснового подроста в состав лиственного возобновления можно предположить, что если не проводить лесоводственные мероприятия, прежде всего по минерализации почвы, эти участки 30-40 лет будут заняты березой и осиной.Открытые гари мшисто-ягодных сосняков при наличии источников обсеменения восстанавливаются основной породой. На открытых гарях при отсутствии семенников, удаление стен леса на расстояние 200м, а следовательно при дефиците семян через 20 лет возобновляются склоны и ложбины, вершины бугров и грив не возобновляются. На этих задернелых участках поселяющиеся небольшое количество всходов сосны погибает в возрасте 1-2лет. Очевидно, без искусственного лесовосстановления эти участки долгие годы будут безлесными.Динамика восстановления травяного покрова на гарях разнотравных сосняков характеризуется интенсивным ростом травостоя сразу после пожара, достигает уже ко 2 году уровня проективного покрытия в контрольных насаждениях и оказывает угнетающее влияние на возобновление. К 3 году обилие травостоя достигает максимума, затем снижается, стабилизируясь к 4-6 году на уровне проективного покрытия контрольного насаждения. Формирование травостоя обеспечивается в основном микрогруппировками вейников, брусники, костяники и папоротника орляка. С третьего года в напочвенном покрове доминируют вейники и папоротник орляк, которые и определяют тип покрова гари в последующие годы. По аналогии с классификацией паловых вырубок И.С. Мелехова (1959) их можно назвать папоротниково-вейниковыми гарями.На гарях с сохранившимся древостоем количество возобновления, появляющееся в первые 10 лет, обеспечивает лесовозобновление безлесных участков. В отличие от гари мшисто-ягодных типов, на разнотравных гарях возобновление безлесных пространств происходит более активно всходами березы всех генераций. На этих гарях нет отставания на 5-8 лет в поселении возобновления по отношению к возрасту гари, то есть возобновление этих пород, идет сразу с массовым появлением на 2-3 год их поросль.Возобновление сосны хотя происходит ежегодно, но в конкуренции с травостоем и лиственными старше 8 лет не выживает. Таким образом, уже в первые 10 лет все открытые, свободные от сохранившегося материнского Древостоя з^астки зарастут березой и осиной, а при распаде древостоя вся площадь будет занята лиственными, то есть произойдет смена сосны. Без вмешательства лесоводов сосна здесь только через смену пород.Проведение минерализации почвы культиватором КЛБ-1,7 в нетоварных по крупности сосняках разнотравных позволило вызвать вспышку естественного возобновления сосны, самосева которой через 4 года после пожара оказалось до 24,5 тыс.шт/га или в 5 раз больше в сравнении с участками без проведения мер содействия, с одновременным снижением удельного веса лиственных пород с 56,4 до 10,8%.В сосняках мшисто-ягодных, погибших в спелом или перестойном возрасте и подвергшихся лесозаготовкам без соблюдения элементарных требований при проведении лесосечных работ, интенсивность появления самосева сосны и других пород резко снижается и даже через 4 года после пожара и окончания лесозаготовок появилось всего 630 экз./га самосева сосны, а весь самосев, появившийся в первый год после пожара, был уничтожен. Но в данных лесорастительных условиях соблюдение подростосберегающей технологии при проведении лесосечных работ приводит к увеличению количества самосева сосны на порядок больше.Выращенный самосев сосны на минерализованных участках просек среди плюс-насаждений сосны отличается повышенной сохранностью, более высокими темпами развития и хорошей корневой системой. Его отличает более длинная хвоя (18,5 мм против 6,4 мм на неминерализованном участке) и процент всходов хорошего состояния {11,1% против 4,5%). Использование посадочного материала из подпологовых питомников для создания в первую очередь селекционно-семенной базы является перспективным делом.Создание лесных культур является необходимым лесохозяйственным мероприятием в лесорастительных условиях, отличающихся мощным развитием травяного покрова, в данных условиях - это сосняки разнотравные. Созданные культуры сосны и в настоящее время имеющие возраст 48 лет имеют высоту в среднем 13,7м при среднем диаметре на 1,3м

20,6см. Насаждение проходит стадию дифференциации и развивается по I ьсиассу бонитета.В случае возникновения крупноплощадных гарей комплекс лесохозяйственных мероприятий должен включать: • разработку горельников только с использованием подростосберегающей технологии для сохранения самосева, появившегося в первые годы после пожара; • в условиях А] и Аг для содействия естественному возобновлению достаточно провести минерализацию почвы любым лесохозяйственным орудием; • в условиях Аз (сосняки разнотравные) и тем более в условиях А4 (сосняки травяно-болотные) в целях недопущения смены сосны на лиственные породы необходимо создание лесных культур промышленного назначения или плантации селекционно семенного назначения; • в любых лесорастительных условиях в первые 5-8 лет после лесного пожара- и появления смешанного естественного возобновления крайне необходимо проведение рубок ухода и, в частности, осветления для оказания содействия росту сосне.