ЭКОЛОГИЯ, 2015, № 4, с. 249-256
УДК 630*182.47:630*561.1
СТРУКТУРА НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В РАЗНОГУСТОТНЫХ
КУЛЬТУРАХ ЕЛИ СИБИРСКОЙ
© 2015 г. И. А. Гончарова, Р. С. Собачкин
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50/28 e-mail: iagoncharova007@mail.ru Поступила в редакцию 09.04.2013 г.
Изучен видовой состав напочвенного покрова в разногустотных 25-летних культурах ели сибирской в подзоне южной тайги средней Сибири (Красноярский край). Определены парцеллярная структура и общее проективное покрытие напочвенного покрова. Проанализировано изменение биоразнообразия, проективного покрытия, парцеллярной структуры травяно-кустарничкового и мохово-ли-шайникового ярусов с густотой древостоя.
Ключевые слова: травяно-кустарничковый покров, мохово-лишайниковый ярус, разногустотные посадки, видовой состав.
Б01: 10.7868/80367059715040095
Видовой состав, обилие и проективное покрытие живого напочвенного покрова в лесных сообществах определяет комплекс экотопических и биотопических факторов, среди которых большое значение имеет качественный и количественный состав древостоя (Лебедева и др., 2005).
В настоящее время имеется довольно большое количество публикаций о росте и развитии ценозов ели разной густоты посадки (Мартынов, 1974; Ио2иш1, 1980; Разин, Рогозина, 1990; Усеня и др., 1991; Петров, 1992; Вагин, 1996; ВшИеу, 2004; 8о-ЪасЪкт е! а1., 2005). В меньшей степени изучены вопросы влияния густоты древостоя на видовой состав и структуру напочвенного покрова (Банникова, 1967; Лебедева и др., 2005). Однако практически во всех экспериментах и наблюдениях отсутствуют данные, характеризующие свободное стояние деревьев и сильное загущение.
Цель настоящего исследования — изучение особенностей структуры напочвенного покрова в широком диапазоне густоты молодняков искусственного происхождения ели сибирской: 1) установление основных тенденций изменения видового разнообразия, общего проективного покрытия и покрытия отдельных видов напочвенного покрова; 2) сравнительная оценка парцеллярной структуры напочвенного покрова в разногустот-ных ценозах. Уникальность данного эксперимента заключается в возможности проследить изменение структуры напочвенного покрова при изменении только одного фактора — густоты древостоя — при
одинаковых климатических и почвенно-гидроло-гических условиях.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили на 25-летних культурах ели сибирской (Picea obovata Ledeb.), созданных в 1982 г. сотрудниками Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН под руководством А.И. Бузыкина в подзоне южной тайги (Больше-муртинский лесхоз Красноярского края) на серых лесных почвах в однородных лесорастительных условиях с использованием 18 вариантов густоты (от 0.5 до 128 тыс. шт/га), т. е. крайние варианты густоты различались в 256 раз.
Для посадки по квадратной схеме использовали двухлетние сеянцы. На участке каждого варианта густоты высаживали не менее 500 растений; причем для вариантов с густотой от 48 до 128 тыс. шт/га число посадочных мест на участках увеличивалось соответственно от 10 до 40%. Площадь каждого участка определялась густотой и составляла 0.007—1.0 га, по конфигурации она близка к квадратной. Участки примыкали друг к другу без разрывов, образуя целостный блок. Площадь под опытные посадки, на которой в прошлом произрастали темнохвойные древостои с участием сосны обыкновенной и лиственницы сибирской, длительное время находилась в сельскохозяйственном обороте.
Исследования разногустотных посадок ели сибирской проводили по общепринятым методи-
Таблица 1. Основные таксационные показатели 25-летних еловых молодняков
№ Расстояние между сеянцами, м Начальная густота, тыс. шт/га Фактическая густота, тыс. шт/га Средний Средняя Стволовой Сумма площадей Относительная полнота
секции диаметр, см высота, м запас, м3/га поперечных сечений, м2/га
1 4.47 0.5 0.3 16.8 10.0 36.2 5.9 0.2
2 3.65 0.8 0.5 14.2 11.3 50.0 7.4 0.3
3 3.16 1.0 0.5 13.2 8.9 36.5 6.4 0.3
4 2.58 1.5 0.7 13.8 9.7 63.8 10.6 0.4
5 2.24 2.0 1.1 11.5 9.5 69.5 11.6 0.5
6 1.83 3.0 1.8 9.8 9.3 78.4 13.4 0.6
7 1.58 4.0 2.8 8.9 8.8 98.8 17.3 0.8
8 1.29 6.0 2.4 9.2 9.1 93.5 15.9 0.7
9 1.12 8.0 4.1 8.8 9.5 149.6 24.8 1.0
10 1.00 10.0 4.5 9.1 9.9 182.5 29.3 1.2
11 0.91 12.0 5.3 9.5 10.5 284.8 44.1 1.8
12 0.79 16.0 6.8 8.5 9.9 239.2 38.0 1.6
13 0.64 24.0 8.5 7.5 9.7 230.3 37.4 1.6
14 0.56 32.0 17.5 6.3 9.4 331.3 55.3 2.3
15 0.46 48.0 18.2 6.3 9.1 336.4 56.1 2.4
16 0.4 64.0 32.0 4.6 8.2 294.0 54.0 2.5
17 0.32 96.0 26.7 5.2 8.5 322.2 56.0 2.5
18 0.28 128.0 24.7 5.7 10.1 403.6 62.4 2.5
кам (Побединский, 1966; Моисеев, 1971). Для установления влияния густоты на основные биометрические показатели отдельных деревьев и ценозов в целом на участках каждого варианта густоты была проведена сплошная таксация с замером модельных деревьев. В периферийных рядах и примыкающих к редким посадкам вариантах опыта опушечные ряды исключали из общего перечета и замера высот. Основные таксационные характеристики еловых ценозов приведены в табл. 1.
Для изучения травяно-кустарничкового покрова на каждой пробной площади выполнено общее геоботаническое описание: охарактеризован общий облик растительного покрова, его физиономические черты, составлены списки видов с указанием их проективного покрытия. Названия мхов приводятся согласно аннотированному списку видов мохообразных М.С. Игнатова и О.М. Афониной (^паШу Мошпа, 1992), сосудистых растений — по С.К. Черепанову (1995).
Изучение строения фитоценозов включало определение доли отдельных парцелл в общем сложении фитоценоза. Внутри парцелл определяли видовой состав, проективное покрытие отдельных видов и их высоту. Названия парцелл давали по соответствующим доминантам. Под парцеллой мы понимаем структурную часть
фитоценоза, включающую основные ярусы и выделяемую по плотности населения доминантов и особенностям микросреды обитания (Реймерс, 1991). Виды распределяли по поясно-зональным группам согласно Н.В. Степанову (1994).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Кластерный анализ проводили на основе таксационных показателей молодняков (средние высота и диаметр деревьев, диаметр кроны, протяженность кроны, расстояние от поверхности почвы до живой части кроны) и данных по видовому составу напочвенного покрова (рис. 1). Перед вычислением евклидова расстояния была проведена трансформация данных, имеющих разную размерность через нормированное отклонение Анализ показал разделение всех секций на две группы: в первую группу вошли молодняки со сравнительно малой густотой — "низкогустот-ные" молодняки (1-8-я секции), где фактическая густота варьирует от 0.3 до 2.4 тыс. шт/га; вторую группу составляют "высокогустотные" молодняки (9-18-я секции) с густотой 4.1—24.7 тыс. шт/га.
В изученных молодняках ели сибирской произрастает 42 вида сосудистых растений, 9 видов мхов и один вид лишайника.
о
Я «
О
н о о св Л О
<ч
о §
« 2 Е
6
5
4
3
1
0
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 2 8 7 6 5 4 3 1
Номер секции
Рис. 1. Дендрограмма сходства таксационных характеристик молодняков.
При сравнении видовых списков различных секций (коэффициент Сёренсена—Чекановско-го) установлено резкое отличие двух групп молодняков (табл. 2). Однако деление на группы по таксационным показателям несколько отличается от такового на основе видового разнообразия. Анализ коэффициентов сходства показал, что выде-
ляются "низкогустотные" молодняки (1-9-я секции) и "высокогустотные" (10—18-я секции). Следует отметить, что 9-я секция с фактической густотой 4.1 тыс. шт/га переходит из группы "вы-сокогустотных" согласно кластерному анализу в группу "низкогустотных". На наш взгляд, это связано с тем, что при проведении кластерного
Таблица 2. Коэффициент сходства Сёренсена—Чекановского
№ секции 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 0.6 0.5 0.5 0.6 0.5 0.6 0.5 0.6 0.1 0.1 0 0.1 0 0 0 0 0
2 0.6 0.7 0.7 0.5 0.7 0.5 0.5 0.2 0.2 0 0.1 0 0 0 0 0.1
3 0.6 0.6 0.5 0.6 0.5 0.4 0.1 0.1 0 0 0 0 0 0 0.1
4 0.7 0.5 0.7 0.6 0.6 0.2 0.3 0 0.2 0 0 0 0 0.1
5 0.6 0.7 0.6 0.7 0.3 0.2 0 0.1 0 0 0 0 0.1
6 0.5 0.5 0.5 0.3 0.2 0 0.1 0 0 0 0 0.1
7 0.7 0.6 0.2 0.2 0 0.2 0 0 0 0 0.1
8 0.7 0.3 0.2 0 0.2 0 0 0 0 0.1
9 0.5 0.2 0 0.1 0 0 0 0 0.1
10 0.3 0 0 0 0 0 0 0.3
11 0 0.8 0 0 0 0 0.5
12 0 0 0 0 0 0
13 0 0 0 0 0
14 0 0 0 0
15 0 0 0
16 0 0
17 0
Номер секции
18
17 16 15 14 13 12 11 10
¡••••.у•■•••■••••ч
33
33
23
20
40
□ 2
60 80 100 Соотношение площадей, %
Рис. 2. Соотношение площадей, занятых биогруппой ели (7) и окнами в пологе (2).
9
8
7
6
1
анализа таксационные характеристики древостоя оказались более весомыми, чем данные по видовому составу напочвенного покрова. Различия в видовом составе напочвенного покрова, отмечаемые визуально, не отражались на разбиении секций на группы. Внутри группы "низкогустотные" мо-лодняки имеют высокий коэффициент сходства между собой (не ниже 0.4). "Высокогустотные" мо-лодняки представлены мертвопокровным типом, что резко отличает их от других секций, поэтому коэффициент сходства с "низкогустотными" не превышает 0.3.
Установлено, что соотношение площадей, занятых окнами в пологе древостоя и биогруппами деревьев, образующими полог, отличается в зависимости от густоты древостоя (рис. 2). В ценозах ели, являющейся теневыносливой породой, площадь биогрупп увеличивается с густотой. Даже в самых густых посадках ели естественный отпад деревьев привел к образованию небольших окон, занимающих 1—9% от площади. В "высокогустот-ных" молодняках средний размер окон равен 1 м2, в редких случаях больше, а в "низкогустот-ных" молодняках отпад даже одного дерева приводит к образованию окон в пологе размером не менее 2.5—3 м2. Как в "высокогустотных", так и в "низкогустотных" молодняках распределение окон по площади относительно равномерное вследствие незначительного естественного отпада деревьев, что можно объяснить теневыносливостью ели.
В наиболее простом случае видовое разнообразие
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.