ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2008, № 6, с. 22-29
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^^^ СТАТЬИ
УДК 630*24+630*237*4
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЛЕСНОМ БИОГЕОЦЕНОЗЕ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОГО УХОДА ЗА ЛЕСОМ
© 2008 г. Е. С. Мельников, Н. В. Беляева
Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова 194021 Санкт-Петербург, Институтский пер., 5 E-mail: galbel06@mail.ru Поступила в редакцию 20.12.2007 г.
В статье акцентируется внимание на функциональных изменениях, происходящих под воздействием комплексного ухода за лесом. Удобрения, внесенные в разреженные древостои, способствуют интенсификации биокруговорота в лесном биогеоценозе, повышению его устойчивости и продуктивности, что делает применение данного мероприятия вполне оправданным с лесохозяйственной и экологической точек зрения.
Лесной фитоценоз, комплексный уход за лесом, рубки ухода, сосновые и еловые древостои, биокруговорот, среднепериодический текущий прирост, продуктивность и устойчивость древостоев.
Эксперименты с комплексным уходом за лесом дают возможность изучить, с одной стороны, восстановительные реакции лесного биогеоценоза на воздействие извне, например разреживание, с другой, - особенности биокруговорота, пути и последовательность реализации дополнительных ресурсов, т.е. удобрений, в разных его звеньях. В связи с этим исследования эффективности комплексного ухода за лесом были нацелены на изучение механизмов поддержания целостности и устойчивости лесных биогеоценозов и структурно-функциональных связей, которые обеспечивают равновесное состояние системы и возврат ее в это состояние после воздействия извне.
Исследования проводили по двум направлениям: 1) изучали структуру лесного фитоценоза: его компоненты и взаимоотношения между ними; 2) исследовали функциональные изменения в фитоценозе, связанные с выявлением звеньев биокруговорота и их ролью в лесном биогеоценозе.
В данной статье акцентируется внимание на функциональных изменениях в лесном фитоценозе, происходящих после проведения комплексного ухода за лесом, т.е. сочетания рубок ухода с внесением удобрений. Работа касалась в первую очередь изучения характера и направления восстановительных реакций в разреженных и удобренных насаждениях. Критерием оценки изменений в экосистеме будем считать продуктивность, поскольку реализация потенциальной продуктивности в конкретных лесорастительных условиях является важнейшей функцией лесной экосистемы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Объекты исследования - сосновые и еловые древостои разных классов бонитета и типов леса (табл. 1, 2). Постоянные пробные площади (пр.пл.) размером 0.25 га каждая были заложены в 1970-х годах сотрудниками лаборатории лесоводства Ленинградского научно-исследовательского института лесного хозяйства под руководством проф. С.Н. Сеннова на территории государственного опытного лесного хозяйства "Сиверский лес" в Ленинградской обл. Во всех случаях выделялись контрольные, разреженные рубками ухода, разреженные и удобренные варианты пробных площадей.
При определении типов леса использовали принятую в лесоустройстве и основанную на эда-фофитоценотической классификации В.Н. Сукачева лесотипологическую схему. Рубки ухода -поздние прореживания или ранние проходные, проводили по соответствующим правилам, но с более высокой на 5-10% интенсивностью.
Удобрения вносили в насаждение, как правило, в начале вегетационного сезона. При невозможности соблюдения этих сроков удобрение переносили на осень до выпадения устойчивого снежного покрова. Азотные удобрения - основные, применяемые в лесу. Использовали гранулированную мочевину, которую разбрасывали вручную по поверхности почвы. Такой подбор удобрений был обусловлен тем, что азот является основным элементом, в котором лесные растения обычно испытывают недостаток. Внесение дополнительного азота практически всегда стиму-
а м о о ш м и м
д к
м
г
о\
о о
Таблица 1. Краткая характеристика объектов исследования
Тип леса Пробная площадь Вариант опыта (год закладки) Состав древостоя при закладке пробной площади Состав древостоя при последней таксации (2006 г.) Класс бонитета при закладке пробной площади Класс бонитета при последней таксации
Ельник черничный 10-1 Контроль (1974 г.) 8Е471БЮс + С 7Е781С1БЮс III II
То же 10-2 Двукратная рубка (1974,1983 гг.) 10Е47 ед. С, Б юе78 II I
» 10-3 Двукратная рубка (1974,1983 гг.) + трехкратное удобрение (1974,1979, 1986 гг.) 8Е471С1Б + Ос юе78 II I
Ельник кисличный 11-1 Контроль (1974 г.) 9Е351Б 8Е672Б 1а 1а
То же 11-2 Трехкратная рубка (1973, 1983, 1993 гг.) 9Е351Б 7Е67ЗБ 1а 1а
» 11-3 Трехкратная рубка (1973, 1983, 1993 гг.) + + двукратное удобрение (1973, 1983 гг.) 9Е351Б 9Е671Б 1а 1а
Сосняк черничный влажный 5-1 Контроль (1971 г.) 10С48 ед. Б 10С79 ед. Е35 I I
То же 5-2 Двукратная рубка (1971,1981 гг.) 10С48 ед. Б, Ос 10С79ед. Е35 I I
» 5-3 Двукратная рубка (1971,1981 гг.) + двукратное удобрение (1972,1982 гг.) 10С48 ед. Б, Е 9С791Е35 I I
Сосняк брусничный 6-3 Контроль (1971 г.) ЮС40 ед. Б 10С66 I I
То же 6-2 Двукратная рубка (1971,1981 гг.) ЮС40 ед. Б 10С66 I I
» 6-6 Двукратная рубка (1971,1981 гг.) + двукратное удобрение (1972,1982 гг.) ЮС40 ед. Б 10С70 I 1а
» 6-9 Рубка (1971 г.) ЮС40 ед. Б 10С70 I 1а
» 6-5 Рубка (1971 г.) + трехкратное удобрение (1972, 1977,1982 гг.) ЮС40 ед. Б 10С70 I I
Сосняк черничный влажный 12-1 Контроль (1973 г.) 10С47 + Б. ед. Е 10С78 + Б. ед. Е II I
То же 12-2 Рубка (1973 г.) 10С47 ед. Б, Е 10С78 II I
» 12-3 Рубка (1973 г.) + двукратное удобрение (1974, 1977 гг.) 10С47 ед. Б, Е 10С78 II I
О
X я с к о
X >
й й4 X № нч
И
К
со
£
И
X
И
X X
и
й и о X О
01 к о
ч и о с и X о
03
и
Таблица 2. Динамика таксационных показателей сосновых и еловых древостоев после рубок ухода и комплексного ухода за лесом
Тип леса Пр. пл. Вср, см АВср, см ср НCр, м АНср, м ср Запас, м3 га 1
Ельник черничный 10-1 9 .3 16.2 6.9 12. 3 21.2 8.9 184 296
То же 10-2 13.6 20.7 7.1 14. 1 20.6 6.5 167 227
» 10-3 12.2 22.8 10.6 12. 1 24. 8 12.7 144 340
Ельник кисличный 11-1 13.7 20.9 7.2 16. 6 25.4 8.8 374 477
То же 11-2 13. 4 19. 1 5.7 16. 4 24. 5 8.1 259 413
» 11-3 14. 2 22. 1 7.9 16. 9 27.0 10.1 287 483
Сосняк черничный влажный 5-1 13. 4 18. 3 4.9 15. 5 26. 5 11.0 190 373
То же 5-2 14. 2 24.0 9.8 16. 2 27.0 10.8 119 311
» 5-3 15.9 25.5 9.6 16. 7 27.4 10.7 133 407
» 12-1 12. 3 21. 9 9.6 14. 2 26.0 12.0 168 379
» 12-2 14. 2 22. 6 8.4 16. 1 25.0 8.9 135 358
» 12-3 11. 9 21. 4 9.5 13. 8 26.0 12.2 104 359
Сосняк брусничный 6-3 13. 5 20. 0 6.5 12. 0 23. 0 11.0 176 319
То же 6-2 14. 6 23. 7 9.1 14. 1 24.0 9.9 108 338
» 6-6 16. 9 27. 1 10.2 14. 7 28. 3 13.6 131 396
» 6-9 18. 6 27.8 9.2 16. 4 28. 5 12.1 114 377
» 6-5 15. 2 24. 1 8.9 13. 9 27.0 13.1 126 390
Примечание. Вср - средний диаметр древостоя; АОср - разница между величиной среднего диаметра древостоя в конце и начале опыта; Нср - средняя высота древостоя, , АНср - разница между величиной средней высоты древостоя в конце и начале опыта; в числителе - таксационные показатели древостоев в начале опыта, в знаменателе - таксационные показатели древостоев в конце опыта.
лирует вегетативную функцию растений, включая древесные породы [3].
Оптимальная доза, рекомендованная для внесения удобрений в лесу, - 150-180 кг га-1 азота по действующему веществу [3]. С увеличением дозы
эффект повышается, но одновременно увеличиваются непроизводительные потери азота, газообразные и водные, возрастают экономические расходы на удобрение. Чрезмерные дозы могут повреждать корневые окончания древесных рас-
Таблица 3. Содержание фиксированного аммония и нитратов в гумусовом горизонте А1
Пр. пл. Вегетационный период
05.87 г. 09.87 г. 06.88 г. 08.88 г. 05.96 г. 09.96 г.
Содержание аммонийной группы №И4, мг кг 1
10-1 4.5 13.7 12.8 - 10.7 4.8
10-2 4.6 3.9 15.5 - 8.8 <5
10-3 27.4 2.4 12.0 - 10.7 <5
11-1 22.8 12.5 27.2 11.3 11.0 <5
11-2 17.3 11.3 30.4 9.9 13.4 21.4
11-3 23.4 9.4 19.4 9.7 9.3 11.9
Содержание нитратной группы N63, мг кг 1
10-1 4.9 8.4 8.7 - 6.5 7.1
10-2 4.6 5.4 9.5 - 5.9 8.4
10-3 6.0 6.2 7.9 - 10.2 7.7
11-1 14.6 9.9 28.2 12.9 10.0 5.4
11-2 10.3 7.3 15.0 9.8 4.7 6.2
11-3 17.7 8.9 22.8 13.7 7.1 7.8
тений и на некоторое время даже затормозить их рост. Уменьшенные дозы азота не дают существенного повышения прироста, но улучшают физиологическое состояние растений и активизируют обменные процессы в фитоценозе. Обычно такие дозы применяют в молодняках естественного и искусственного происхождения, в насаждениях, ослабленных болезнями, антропогенными и техногенными нагрузками, а также в профилактических целях [3].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ
Регулярные разреживания древостоев и комплексный уход ускоряют сукцессию. Практически все компоненты и ярусы фитоценоза получают дополнительный импульс к развитию. Азотные удобрения в первую очередь стимулируют биологическую активность почвы. Уже в первый год с максимумом на 2-5-й годы после внесения удобрения активизируется деятельность микро-боценоза [3], интенсифицируется разложение почвенной органики и выделение подвижных форм азота. Фонд азотного питания увеличивается не только за счет азота самих удобрений, но и за счет азота, высвободившегося в результате резкого усиления деятельности микробоценоза. Его доля по расчетам составляет не менее половины запасов доступных для растений форм азота [3].
Аммонийный азот потребляется в основном древостоем. Существует достаточно тесная прямая корреляция его содержания в почве в весенних образцах с приростом [3]. Нитратный азот по-
требляется главным образом растительностью нижних ярусов, особенно травами (табл. 3).
Такая дифференцированность в потреблении ресурсов почвенного азота обеспечивает поддержание жизнеспособности всех компонентов фитоценоза и способствует более длительному и устойчивому эффекту от действия удобрения [3]. Ресурсосберегающая роль микробоценоза проявляется в осенней иммобилизации невостребованного растениями азота. Иммобилизация усиливается также по мере освоения древостоем дополнительных ресурсов, особенно заметно со смыканием полога древ
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.