Главная

Исследовательские группы

Научно-практический журнал
Хвойные бореальной зоны
(в перечне ВАК)

Сергеев В.Е, Трефилкин А.В.

Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия

В статье рассматриваются процессы естественного возобновления пихты сибирской под пологом материнских древостоев в пихтачах разнотравного, широкотравного и зеленомошного типов на территории Кемеровской области. Приводятся материалы, полученные в ходе экспедиций 1997-2004гг. на территориях заповедника «Кузнецкий Алатау», Шорского Национального природного парка и Мариинского лесхоза. Рассмотрено влияние на количество подроста высоты расположения на склонах, и особенностей склонового микрорельефа. Выявлены определенные закономерности в количественном распределении подроста в зависимости от экспозиции склона. Проведены сравнительные характеристики между горными и равнинными районами области. Отслеживается зависимость качества возобновления пихты от полноты материнского древостоя. Отмечается взаимосвязь между проективным покрытием трав и количеством подроста пихты.

The article examines the process of natural renewal of the Siberian fir (Abies Sibirica) under parent forest stand in fir-tree forests having different types of herbs or moss on the territory of the Kemerovo region. It presents the data obtained during the expeditions to the nature reserve "Kuznetsky Alatau", Shorsky National Nature Park and Mariinsk forestry in 1997-2004. The results of the research show the influence of the location on the slope and the slope microrelief on the number of juvenile Siberian firs. There is a correlation between the quantitative distribution of the undergrowth and the slope exposure. Comparative characteristics of the mountainous and flat parts of the region are also examined. The research shows that the quality of fir renewal depends on the plentitude of parent forest stand. There is a certain interdependence between the projective covering of herbage and the number of juvenile firs.

Введение
На территории кемеровской области хвойные лесообразующие породы занимают 62% всей лесопокрытой площади, из них пихта (Abies Sibirica) 53%, кедр (Pinus Sibirica) 5%, ель (Picea Obovata) 2% сосна (Pinus Silvestris) 2%. Следовательно, пихте отводится основная лесообразующая роль в Кузбассе. В то же время состояние пихтовых лесов в регионе заметно ухудшается. Повсеместно отмечается усыхание древостоев, причины которого достоверно не известны. Наличие подроста под материнским пологом характеризует не только развитие и будущие возможности лесных сообществ, но и возможности их использования в хозяйственной деятельности. Поэтому, протекающие в пихтовых лесах Кемеровской области процессы естественного лесовозоб-новления представляют значительный научный интерес. Процессы лесовозобновления на вырубках изучены достаточно широко, в то время как возобновление под пологом затрагивается лишь вскользь, как стадия, предшествующая рубке древостоя. Однако в настоящее время в связи со значительным сокращением лесо-покрытой площади на планете встает вопрос об охране и защите лесов не только как «зеленых легких планеты», но и как среды обитания множества видов растительного и животного мира. В частности для этих целей на территории Кемеровской области были организованы заповедник «Кузнецкий Алатау» и Шорский национальный природный парк. Эти территории, расположенные в горной местности, менее других подверглись непосредственному антропогенному влиянию. Здесь еще остались участки девственных таежных лесов, масштабные рубки которых проводились в 50-60е годы прошлого столетия. Таким образом, на этих территориях можно проследить развитие таежно-пихтовых формаций, не подвергшихся антропогенному воздействию. Подрост, как молодое поколение древостоя, является наиболее информативным источником о состоянии и развитии леса. На основе количественных и качественных характеристик подроста можно сделать выводы о будущих поколениях древостоев возрастных и сукцессионных изменениях в них. Поэтому целью настоящего исследования ставилось изучение количества и качества возобновления пихты под пологом материнского древостоя для выяснения возможностей формирования и развития новых поколений. Сбор полевых материалов проводился в течение восьми полевых сезонов: 1997-2001 годы на территории заповедника «Кузнецкий Алатау», 2002-2003 гг. на территории Шорского национального парка и в 2004 году на равнинных территориях Кемеровской области. Данные собирались маршрутными методами, что позволило охватить значительные площади лесных массивов. Основным являлся метод учетных площадок, предложенный А.В. Побединским (1962). На горных склонах дополнительно использовалась методика закладки параллельных трансект, описанная Я.А. Сабаном (1986). Для каждой учитываемой единицы подроста измерялись морфологические показатели (высота, диаметр при основании) и возраст. Согласно возрасту в общем понятии подроста выделяется «самосев» — ювенильные особи от семядольных проростков до возраста шести лет, и непосредственно «подрост» -старше шести лет. (Луганский, Залесов, Щавровский, 1996) Измерение возраста проводилось у каждого экземпляра по мутовкам, и на каждую группу высоты делались спилы модельных деревьев.
Материалы и обсуждение
В качестве основного исследуемого типа леса были выбраны пихтачи разнотравные и широкотравные. По данным «Сводного проекта организации и развития лесного хозяйства Кемеровского лесохозяйственного территориально производственного объединения» за 1998 г. данные типы леса являются преобладающими на территории Кемеровской области. Наибольшее количество учетов было проведено на горных склонах по трем причинам: в горной местности Кемеровской области находится наиболее значительное количество лесных земель, в силу своей малой доступности эти леса в меньшей степени подвергались вырубкам, различная экспозиция склонов, ветровой и влажностный режим создают различные экологические условия произрастания на близко расположенных территориях. Для сравнения также были проведены исследования в зеленомошном типе леса и на равнинных участках Кемеровской области. Учеты проводились в пихтовых лесах III класса бонитета, как наиболее распространенных. Всего было заложено 286 учетных площадей размером в

1 га. Учетные площади в горной местности были заложены следующим образом: в нижней части склонов на высоте 300-600 м над уровнем моря, в средней части склонов на высоте 600-700 метров над уровнем моря и в верхней части на высоте 700-900 метров над уровнем моря. Крутизна склона в верхней и средней части составляет 8-12%, в нижней 5-6. Эти условия наиболее распространены на пологих лесопокрытых склонах гор и водоразделов Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Таким образом, создается возможность провести сравнительные характеристики этих районов. Полнота материнского древостоя в нижней части и у подножия склона обычно выше и составляет 0.6-0.7, в то время как с увеличением высоты материнский полог редеет, и полнота на верхней границе учета составляет 0.4-0.5. Пихтачи разнотравные в Кузнецком Алатау характеризуются следующими показателями. Возраст материнского полога составляет в среднем 120 лет для пихты, 200 лет для кедра, и 100 лет для ели. Полнота материнского древостоя на верхних участках склонов 0,5, на средних 0,5-0,6 и на нижних 0,7-0,8. При этом большей полнотой характеризуются восточный и южные склоны. Подлесок слабо выражен, редкий, представлен преимущественно смородиной красной, караганой кустарниковой, рябиной сибирской, жимолостью алтайской. Травяной ярус хорошо развит, доминируют представители разнотравья. Высота травянистого яруса 35-50 см. Проективное покрытие травами составляет на верхних участках северных склонов 70%, западных 67%, южных и восточных 85%>. На средних и нижних частях склонов проективное покрытие  трав  снижается  до  65  и  50  %
соответственно, различия проективного покрытия между склонами выравниваются. Подстилка на верхних участках склонов более плотная, представлена прошлогодней травой и ветошью, толщиной 0,5-1 см. На средних участках склонов подстилка более рыхлая, того же состава, на большей - около 1,5 см толщины. На нижних участках подстилка рыхлая, состоит из опада хвои и трав, толщиной 2-2,5 см. В моховом покрове преобладают зеленые мхи, которые располагаются на валежнике, пнях, стволах и корневых лапах деревьев, в нижней части склонов незначительное количество мхов регистрируется на почве. В нижней части склона мхи более распространены. В составе подроста преобладает пихта до 95% на верхних участках склонов и 85-90% на нижних и средних участках, подрост кедра составляет 4-9%), а подрост ели встречается единично и не превышает 1-3%. Количественное распределение подроста пихты в пихтачах разнотравных Кузнецкого Алатау (рисунок 1) показывает, что численность подроста увеличивается к подножию склонов. Максимальное количество подроста отмечается в нижней части южных склонов и не превышает 1,8 тыс. экземпляров на гектаре, минимальное количество зарегистрировано на верхних участках северных склонов и составляет 1,2 тыс. экземпляров на гектар. При этом различия между участками склона наиболее выражены на севере и юге, а на востоке и западе более сглажены. Так на северном склоне в верхней трети насчитывается 1.2 тыс. экз./ га, а в нижней 1,7 тыс. экз./ га. На восточном и западном склонах отмечается 1,4 тыс. экз./ га в верхней части, и 1,6 тыс. экз./ га в нижней.

Рисунок 1 - Количественное распределение подроста пихты в разнотравных пихтачах Кузнецкого Алатау в зависимости от экспозиции и высоты на склоне

Рисунок 1 демонстрирует и увеличение количества подроста на всех частях склонов в направлении север-юг, исключение составляет только нижняя треть северных склонов, на которой располагается большее количество подроста, чем на нижних участках восточных и западных склонов. Материнский полог пихтачей широкотравных в Кузнецком Алатау составляет 8П2Ос+Е+К. Пихта 100 лет. Полнота древостоя 0.4 на верхних и средних участках склонов, на нижних участках 0.5. Подлесок не выражен, единично встречаются кустарники и черемуха. Травяной ярус сильно развит, доминируют зонтичные, преимущест-венно борщевик. Высота травянистого яруса достигает 1 метра под пологом насаждений и до 2 метров на верхних участках склонов. Проективное покрытие трав существенно не различается в зависимости от экспозиции склона, и составляет на верхних и средних участках склона 85-90%, а на - нижних 70-75%. Проективное покрытие травостоя снижается с увеличением v сомкнутости крон и возрастает в просветах и «окнах». Подстилка плотная 2-3 см. представлена опадом трав. Моховой покров развит очень слабо, мхи располагаются на стволах и корневых лапах деревьев. Подрост представлен пихтой, единично встречается ель. Подрост располагается под кронами деревьев, в просветах и окнах не встречается, встречаемость составляет 0,4 . Подрост сильно угнетен, к двадцати годам высота его составляет 80-100 сантиметров. Кроны Рисунок   2   -   Количественное   распределение   подроста  пихты   в   широкотравных   пихтачах Кузнецкого Алатау в зависимости от экспозиции и высоты на склоне зонтикообразные,    что    свидетельствует   онедостатке света. Самосев располагается исключительно на покрытых мхом корневых лапах деревьев или на поваленных стволах. В    группе    широкотравных    пихтачей Кузнецкого Алатау количественное распределение подроста пихты демонстрирует рисунок 2. Общее количество подроста менее 1 тыс. экземпляров на гектар: на верхние участки склонов приходится около 0,7 тыс. экз./га, на средние и нижние 0,8-0,9 тыс.экз./га. Максимальное количество - 0,92 тыс. экз./га приходится на нижнюю часть восточных склонов. При этом на восточных склонах также отмечается большая доля самосева, составляющая на нижних участках 30%. Этот примечательный факт дает возможность предположить, что различия частично сформированы за счет более активного появления самосева.
Зеленомошные типы леса в Кузнецком Алатау располагаются преимущественно на верхних участках склонов и на склонах западной экспозиции. На остальных участках склонов зеленомошный тип леса встречается реже. Материнский полог зеленомошных пихтачей представлен на верхних участках склонов формулой бПЗК10с, на средних 6П2К1Е1Ос+Б, на нижних 5П3Е1К1Б. Пихта 80-100 лет, кедр 170-200 лет, ель 80-90 лет. Кустарниковый ярус развит слабо, состоит из жимолости, смородины красной, встречаются значительные заросли черники. Травяной покров разреженный, преобладают тенелюбивые таежные растения: кисличка, майник и др.

Рисунок   2   -   Количественное   распределение   подроста  пихты   в   широкотравных   пихтачах Кузнецкого Алатау в зависимости от экспозиции и высоты

Рисунок 3 - Количественное распределение подроста пихты в зеленомошных пихтачах Кузнецкого Алатау в зависимости от экспозиции и высоты на склоне

Материнский полог в разнотравных пихтачах Горной Шории описывается формулой 6П2К20с. Пихта 110 лет, кедр 140 лет. Полнота материнского древостоя на верхних участках склонов 0,5-0,6, на средних и нижних участках 0,6-0,7. Подлесок редкий, состоит из караганы кустарниковой, рябины и черемухи. Травостой хорошо развит, высота травянистого яруса 40-50 см. преобладают представители разнотравья. Проективное покрытие трав составляет 60-65% на верхних участках, 60% на средних и 65 % на нижних участках склонов. Подстилка рыхлая из опада хвои и трав, толщина подстилки на верхних участках 1 см, на средних и нижних 1,5-2 см. На южных склонах толщина подстилки составляет 1,5 см на верхних участках и 2 см на средних и нижних. Моховой покров представлен зелеными мхами и развит незначительно. Мхи располагаются преимущественно на пнях и поваленных стволах деревьев.
В Шорском национальном парке в группе разнотравных пихтачей можно отметить следующее количественное распределение подроста пихты: количество подроста увеличивается к подножию склонов на всех экспозициях. Среднее количество подроста регистрируется больше на восточных и южных склонах, при этом на южном склоне отмечается максимальное количество подроста для всех участков склона, (1.2 тыс. экз./ га для верхней части, 1.5 тыс. экз./ га для средней и 1.6 тыс. экз./ га для нижней части склона). На северных и западных склонах насчитывается от 0,8 тыс. экз./га в верхней части до 1,3 тыс. экз./га в нижней части склонов.
На восточной экспозиции от 1 тыс. экз./га на верхних участках до 1,5 тыс. экз./га на нижних.
В широкотравных пихтачах Горной Шории в материнском пологе распределение по породам соответствует формуле 5П2К3Ос+Е. Средний возраст пихты НО лет, кедра 180, осины 70 лет. Полнота древостоя на верхних участках склонов 0,6, на средних и нижних 0,7. Подлесок редкий, представлен караганой кустарниковой, черемухой, смородиной красной.

Рисунок 4 - Количественное распределение подроста пихты в разнотравных пихтачах Горной Шории в зависимости от экспозиции и высоты на склоне.

Здесь насчитывается от 0,8 тыс. экз./га на верхних частях северных склонов, до 1,3 тыс. экз./ га на средних частях южных склонов (рисунок 5). В целом количество подроста на каждом склоне наибольшее в средней части и наименьшее в верхней, за исключением западных склонов, где наибольшее количество подроста регистрируется на нижней части. Площади, расположенные на верхних участках склонов, различаются между собой незначительно, максимально на 100 экз./ га. Количество подроста на остальных участках склонов возрастает в направлении север-юг.

Рисунок 5 - Количественное распределение подроста пихты в широкотравных пихтачах Горной Шории в зависимости от экспозиции и высоты на склоне

Пихтачи зеленомошные в Горной Шории имеют в материнском пологе распределение по породам соответствующее формуле 8П2Е+Ос. Возраст пихты около 100 лет, ели 90 лет. Полнота увеличивается к подножию склона и составляет 0,6 на верхних участках склонов и 0,8 на нижних. Подлесок выражен слабо, часто встречаются заросли черники. Травостой практически не развит, присутствуют тенелюбивые таежные виды. Высота травостоя 5-15 см. проективное покрытие трав составляет 40-45%. Моховой покров хорошо развит, мхи располагаются по всей поверхности почвы. Подрост представлен преимущественно пихтой, кедр и ель выступают как сопутствующие породы, доля их подроста не превышает 10% от общего количества.
Количество подроста пихты изменяется с 1,9 тыс. экз./га в верхней части северного склона до 4 тыс. экз./га в нижней части южного склона (рисунок 6). Следует отметить, что различия между участками склона одной экспозиции ярко выражены на северных и восточных склонах, в то время как на южных и западных они сглажены. Тем не менее, на каждом из склонов заметно увеличение количества подроста у подножия, по сравнению с более высоко расположенными    участками.    При    этом

наибольшие отличия в количестве подроста отмечаются на верхних и средних участках склонов,  в то  время  как нижние участки
северной восточной и западной экспозиций содержат одинаковое количество подроста 3,3 тыс.экз./га.

Рисунок 6 - Количественное распределение подроста пихты в зеленомошных пихтачах Горной Шории в зависимости от экспозиции и высоты на склоне

Сравнивая количество подроста в пихтачах Кузнецкого Алатау и Горной Шории (рисунки 1-6) можно подытожить следующее: в целом количество подроста пихты в Кузнецком Алатау больше в разнотравном типе леса, но меньше в широкотравном типе, и сходно в зеленомошном. Наблюдается несколько сходных тенденций, в частности; максимальное      количество подроста наблюдается на нижних участках южных склонов, в то время как минимальное - приходится на верхние участки северных. Однако этот факт не отмечен для широкотравного типа леса. В зеленомошных и разнотравных пихтачах прослеживается увеличение количества подроста к подножию склонов. Материнский полог в равнинно-таежных районах достаточно разнообразен. В связи с хорошей доступностью здесь широко развивалась лесозаготавливающая промышленность, что внесло значительный вклад не только в возрастную структуру и состав материнского полога, но и в напочвенный покров. Большинство пройденных рубками темнохвойных лесов сменились мертвопокровными осинниками корнеотпрыскового происхождения. Материнский полог пихтачей разнотравных имеет полноту 0,6 и описывается формулой 5П1Е4Ос+К. Возраст пихты составляет около 80 лет ели 60-80 лет, осины 60 лет. Подлесок развит средне, представлен черемухой, рябиной, калиной. Высота травостоя составляет 40-50 см, проективное покрытие трав 45-50%. Моховой покров    развит    слабо,    покрытие    мхами составляет 10%. Подстилка плотная, 0,5 см толщины. Хвойный подрост представлен преимущественно пихтой, составляющей 70- 75%       всего   учтенного       подроста, распространен достаточно равномерно, встречаемость     составляет    0,8. Здесь насчитывается 3.-3,5 тыс. экз./га подроста пихты. Пихтачи широкотравные имеют материнский полог, описываемый формулой 6П1Е2Ос1Б+К и полнотой 0,6-0,7. Возраст  пихты 80-90 лет, ели 80 лет, осины и березы 65-70 лет. В редком подлеске представлены черемуха, рябина, калина, карагана древовидная. Высота травостоя 80-90 см, проективное покрытие составляет 65-70%. Подстилка плотная из опада хвои и трав достигает 1 см. Моховой покров развит незначительно,    мхи располагаются преимущественно на валежнике и пнях, покрытие мхами не превышает 10%. Под пологом насчитывается до 3 тыс. экз./га подроста пихты. Подрост располагается неравномерно, приурочен к возвышениям микрорельефа - гнилым стволам и пням. Встречаемость подроста составляет 0,6. Зеленомошные пихтачи в материнском пологе соответствуют формуле 6П2Е2К+Ос и имеют полноту 0,8-0,9. Подлесок развит слабо, представлен рябиной и караганой кустарниковой. Высота травостоя 5-15 см, проективное покрытие 40-45%. Моховой покров хорошо развит, мхами покрыто до 60% поверхности почвы. Подрост пихты составляет до 70%, преимущественно мелкий, распространен равномерно по всей площади. Насчитывается от 7 до 10 тыс. экз./га.

Возрастная                                      структура подростапихтовых лесов неоднородна. Ювенильные экземпляры первых трех лет развиваются практически одинаково на всей исследуемой территории. Однако с увеличением возраста растет потребность в свете, воде и питательных веществах почвы. В связи с конкуренцией за эти ресурсы с материнским пологом и травостоем подрост замедляет темпы роста, и значительное количество его погибает. В разнотравном типе леса преобладает подрост мелкий и средний. Значительное количество самосева указывает на то, что процесс прорастания семян идет успешно. Самосев составляет около 60% всего подроста в данном типе леса, его количество изменяется в зависимости от экспозиции и вертикального расположения на склонах (таблица 1). Наибольшее количество самосева наблюдается на южном и восточном склонах. На южном доля самосева на учетной площади возрастает к подножию склона и составляет на верхнем участке 40%, на среднем 46% и 48% на нижнем участке. На восточном склоне количество самосева составляет около 40% на всех участках склонов. На северных склонах количество самосева составляет от 36 до 40 процентов, а на западных уменьшается к подножию склонов с 42 до 33 процентов.

В широкотравном типе леса количество самосева незначительно и составляет в среднем 15-20% от общего количества подроста. Наибольшее его количество в Кузнецком Алатау располагается на восточном склоне у подножия - до 30%». При этом заметно уменьшение количества самосева к вершине склона: на средних участках 22%о, на верхних 18%. Аналогичная тенденция отмечена в Горной Шории, хотя здесь максимальная доля самосева не превышает 22 процентов. Наименьшее среднее количество самосева отмечено на южной экспозиции в Кузнецком Алатау и на западной - Горной Шории. На других склонах количество самосева изменяется незначительно, составляя от 15 до 20% в Кузнецком Алатау и 10-15%о.на территории Горной Шории.
Наибольшая доля самосева регистрируется под пологом зеленомошных пихтачей. Здесь в целом возрастная структура подроста наиболее молодая, подрост преимущественно мелкий. Доля самосева преобладает над долей подроста старше 6 лет и составляет от 50 до 65%>. При этом большее количество самосева регистрируется на южных и восточных склонах..

Таблица 1 - Соотношение подроста и самосева на горных склонах Кузнецкого Алатау и Горной Шории

 

 

 

 

 

 

				С			В			Ю			3
			верх	сред	низ	верх	сред	низ	верх	сред	низ	верх	сред	низ
Алатау	РТ	Подрост	64	60	62	58	60	59	60	54	52	58	64	67
		Самосев	36	40	38	42	40	41	40	46	48	42	36	33
	ШТ	Подрост	85	84	86	82	78	70	85	87	86	84	81	87
		Самосев	15	18	14	18	22	30	15	13	14	16	19	13
	ЗМ	Подрост	51	46	48	40	44	41	35	42	36	40	43	46
		Самосев	48	54	52	60	56	59	65	58	64	60	57	54
Шория	РТ	Подрост	62	58	57	66	62	56	65	68	67	67	69	65
		Самосев	38	42	43	34	38	44	35	32	33	33	31	35
	ШТ	Подрост	87	84	89	90	82	78	87	86	86	91	86	89
		Самосев	13	16	И	10	18	22	13	14	14	9	14	11
	ЗМ	Подрост	50	52	43	52	45	38	34	40	41	52	46	45
		Самосев	50	48	57	48	55	62	66	63	64	48	54	55