ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 6, с. 491-501
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
УДК. 631.4+581.526.426.2(470.311)
ДИНАМИКА ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ЭКОСИСТЕМЫ СОСНОВО-ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ (НА ПРИМЕРЕ ЮГО-ЗАПАДНОГО ПОДМОСКОВЬЯ)
© 2013 г. М. В. Архипова*, Л. Б. Исаченкова**
* Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН (ИГЭ РАН), Уланский пер., д.13, стр.2, Москва,
101000 Россия. E-mail: masha-a@yandex.ru ** Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Ленинские горы, МГУ, д. 1, географический факультет, Москва ГСП-1, 119991 Россия. E-mail: lb_isachenkova@mail.ru
Поступила в редакцию 24.04.2011 г. После исправления 30.01.2012 г.
Исследованы разновозрастные лесные культуры в пределах моренных равнин на юго-западе Подмосковья. Выделены стадии развития посадок и их характерные особенности. Проанализировано влияние вырубок с последующей посадкой ели на почвенно-растительный покров. Определены темпы восстановления почв и растительности после нарушения.
Ключевые слова: динамика растительности и почв, юго-западное Подмосковье, эпиассоциации, сукцессионные смены растительности.
ВВЕДЕНИЕ
Существенное влияние на изменение свойств ландшафтов оказывают разные виды хозяйственного использования земель, в том числе вырубка лесов.
Лесные вырубки и процессы лесовосстановле-ния привлекают большое внимание исследователей, особенно стадийность зарастания вырубок, их временная продолжительность и ботанические особенности, а также связь данных параметров с вырубаемыми типами леса и зональной приуроченностью сообществ. Исследования сукцессион-ных процессов после вырубок и создания лесных культур проводились как в южнотаежных [2, 3, 6], так и широколиственно-хвойных лесах [9, 10]. Отмечено, что после вырубания леса на первых стадиях зарастания наблюдается чередование сохранившихся после вырубания леса трав - типичных лесных представителей и внедрившихся - отсутствовавших в исходных лесах, луговых видов, среди которых особенно активны иван-чай узколистный и щучка дернистая (Chamaenerion angustifolium, Deschampsia cespitosa) [6].
Изучение динамики свойств почв широколиственно-хвойных лесов [5, 12-14] показало, что применяющиеся при рубке леса технологии вызывают
существенные и ясно локализованные нарушения верхней части профиля дерново-подзолистых почв. В результате выявлены общие тенденции изменения свойств почв в ходе восстановительной сукцессии и на отдельных стадиях; также установлено, что следы нарушений, связанные с рубкой леса, сохраняются в почвах до 120 лет.
Авторами был применен комплексный подход к изучению механизма восстановления почв и растительности лесных экосистем, измененных в результате многократных вырубок, при многолетнем обследовании лесного массива в юго-западной части Подмосковья, расположенного в зоне широколиственно-хвойных лесов Русской равнины.
Задачи исследования:
- выявление стадий лесных культур и их характерные особенности;
- определение темпов восстановления почв и растительных сообществ после нарушения.
МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рассматриваемая территория находится на южной границе зоны широколиственно-хвойных лесов, где роль ели ослабевает по сравнению с
Условно-коренное сообщество
Антропогенное нарушение
Естественное восстановление
Длительнопроизводное сообщество
Короткопроизводное сообщество
Короткопроизводное сообщество
Культуры ели
Рис. 1. Структурная схема ряда антропогенной трансформации эпиассоциации.
центральными частями зоны и подзоной южной тайги. Однако в лесном хозяйстве предпочтение отдается именно посадкам ели. Поэтому проведенное исследование было ориентировано на изучение изменения растительного и почвенного компонентов широколиственно-хвойных лесов под воздействием вырубок и последующих посадок ели.
Наблюдения проводились в течение 10 лет в бассейне руч.Язвицы, одного из крупных левых притоков первого порядка р.Исьмы (среднее течение р. Протвы), расположенного в юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности. Общая площадь бассейна около 6.5 км2. Бассейн рассматривается нами как природная экосистема, объединенная потоком вещества и энергии, и как элементарная единица структуры растительного покрова топологического уровня в ранге мезокомбинации [16]. Исследуемая территория характеризуется однородностью вещественного состава поверхностных отложений (моренная равнина), незначительными перепадами высот и является репрезентативным районом для широколиственно-хвойных лесов центра Русской равнины. В пределах бассейна руч. Язвицы представлены широколиственные (липовые), широколиственно-хвойные (еловые с дубом и липой) и субнеморальные (еловые), бореальные (еловые бореальные, сосново-еловые и елово-сосновые) леса. Детальные почвенные исследования показали, что основные площади бассейна заняты различными вариантами дерново-подзолистых почв, формирующихся на покровных суглинках, подстилаемых плотными отложениями московской морены.
Отличительная черта территории бассейна -длительное антропогенное влияние, особенно интенсивное в последние 200 лет. Изучение лесопользования с использованием разновременных карт (архивные материалы: карты генерального межевания 1766, 1849, 1867 гг.), аэрофотосним-
ков (1950, 1973, 1986 гг.) и литературных данных показало, что в развитии растительности в бассейне выделяются две тенденции: с одной стороны, увеличение лесопокрытой площади за счет зарастания ранее не залесенной территории (площадь лесов в бассейне возросла почти в 2 раза за последние 200 лет), с другой - дробление лесного массива бассейна руч. Язвицы на отдельные од-новозрастные лесные участки за счет вырубок и в последние 50 лет последующих посадок лесных культур. Таким образом, несмотря на интенсивную хозяйственную деятельность человека территория в целом сохранила природный лесной потенциал, однако сами сообщества претерпели значительные изменения. В современном растительном покрове бассейна руч. Язвицы сочетаются естественные экосистемы лесов, отражающие природные условия, и созданные человеком монокультуры ели.
Методологическая основа работы для изучения антропогенной динамики и оценки состояния почвенно-растительного покрова - концепция классификации растительности В.Б. Сочавы [11], в которой эпиассоциация понимается как эколо-го-динамическая система, отражающая различные стадии состояния растительных сообществ, включающая наиболее устойчивые коренные сообщества и все связанные с ними переменные состояния: коротко- и длительнопроизводные сообщества (рис. 1). Эпитаксоны выделяются, исходя из их фитоценотической неоднородности с учетом ландшафтно-экологической структуры бассейна [8, 16], при этом учитываются особенности растительных сообществ, такие как флористический состав (общий набор видов, соотношение ценогенетических и географических комплексов видов), структура (набор ярусов и синузий, состав видов по ярусам), экология (соотношение экологических спектров видов в сообществе), характер местообитания и его положение в ландшафте.
Посадки ели разного возраста были включены в ряды антропогенной трансформации сообществ каждой выделенной эпиассоциации. Основанием для этого служили ландшафтная приуроченность лесной культуры и особенности растительного сообщества, прежде всего изменения во времени травяно-кустарничкового яруса [7]. Это позволило связать имеющийся пространственный разновозрастный ряд вырубок и, таким образом, проследить изменения лесных культур во времени и сравнить их с условно-коренными сообществами.
Для работы в ходе полевых исследований использовались стандартные методики по изучению почвенного и растительного покровов: маршрутные и детальные описания растительности на пробных площадях (400 м2), детальное обследование лесных культур маршрутным методом с заложением пробных площадей (25 м2) через каждые 50 м хода. В каждом геоботаническом выделе было заложено от 15 до 25 почвенных разрезов и проведено подробное морфологическое описание профиля с последующим отбором образцов, которые в дальнейшем были проанализированы в химических лабораториях географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Института географии РАН. В почвенных образцах определялось содержание гумуса (по Тюрину), рНводн (потенциометрический метод), содержание подвижных форм фосфора и калия (по Кирсанову, 0.2н HCl), железа (1н HCl; 0.1н H2SO4) и обменных катионов Ca2+ и Mg2+ (по Тюрину с вытеснением HCl). Влажность почв определялась весовым методом до глубины 50 см с шагом 10 см в 10-кратной повторности. Каждый объект характеризовался большой повторностью определений. Проведенный статистический анализ подтвердил достоверность полученных закономерностей. Для анализа экологического состояния растительных сообществ использованы шкалы и методика Д.Н. Цыганова [15], для анализа ценотической структуры - система эколого-ценотических групп
[1, 4].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для подробного анализа растительности и почв выбрана эпиассоциация субнеморальных сосно-во-еловых мелкотравно-зеленомошных лесов, которая широко распространена в пределах водно-ледниковых местностей Верейско-Можайско-го ландшафта и представлена наиболее полным возрастным рядом посадок ели от 4 до 50 лет. Исследуемый участок может считаться модельным для данного эпитаксона на всей территории рас-
сматриваемого ландшафта. Остановимся более подробно на характеристике условно-коренного сообщества.
Данные сообщества представлены сосново-ело-выми лесами с березой и осиной (древесный полог высотой до 30 м, сосна диаметром до 100 см, ель до 35 см), с подростом ели, разреженным подлеском из лещины, папоротниками (Athyrium filix-femina, Dryopteris carthusiana), мелкотравно-зе-леномошным покровом (Orthilia secunda, Pyrola rotundifolia, Oxalis acetosella) и лугово-лесными видами. В травяном покрове широко представлены бореальные, неморальные и луговые виды. В целом для этой эпиассоциации характерна значительная доля сосны в условно-коренных и ко-роткопроизводных сообществах, отсутствие широколиственных пород в древостое и пониженное обилие ви
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.