ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2015, № 3, с. 202-207
_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _
СТАТЬИ
УДК 630(07):630*58
ИТОГИ ДЛИТЕЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ЭКОСИСТЕМ БУКОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА
© 2015 г. Н. А. Битюков
Сочинский национальный парк, 354000 Сочи, ул. Московская, 21 E-mail: nikbit@mail.ru Поступила в редакцию 03.05.2014 г.
В статье на примере одного из наиболее сложных и контрастных горных районов страны - Черноморского побережья Кавказа - рассматриваются экологические функции горных буковых экосистем и их изменение в связи с хозяйственным освоением лесов. В работе приведен анализ экспериментального материала, полученного в результате многолетних исследований на комплексном лесогидрологическом стационаре с постановкой активного эксперимента по ведению лесного хозяйства на малых водосборах. Показаны закономерности изменения экологических функций буковых лесов в связи с рубками, изменение режимов стока с элементарных бассейнов под влиянием лесохозяйственных мероприятий.
Мониторинг, лесные экосистемы, буковые насаждения, Черноморское побережье Кавказа, ле-согидрологические стационары, радиационный и тепловой режимы, водный режим, защитные функции леса.
Объектом исследования являлись горные буковые леса Черноморского побережья Кавказа. Цель работы - комплексное эколого-географиче-ское исследование буковых лесов Черноморского побережья Кавказа в контексте их рационального использования.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Долговременные геоэкологические исследования в буковых насаждениях проведены на ле-согидрологическом стационаре "Аибга" (ЛГС "Аибга"), который был организован Научно-исследовательским институтом горного лесоводства и экологии леса (ФГУ "НИИгорлесэкол") в 1963-1965 гг. в буковых лесах юго-восточной части Черноморского побережья Кавказа (бассейн р. Мзымта - Южный отдел Сочинского национального парка). ЛГС "Аибга" располагается на водоразделе рек Псоу и Мзымта на высоте 485-1150 м над ур. моря, на общем склоне юго-западной экспозиции со средней крутизной 25о. По условиям местопроизрастания его территория является репрезентативной для зоны буковых лесов и включает четыре водосбора размером от 5.7 до 19.9 га. Почвенный покров представлен
бурыми лесными почвами: маломощными, занимающими 22% площади, среднемощными - 50 и мощными - 28% площади. Насаждения - естественные разновозрастные буковые древостои I и 1а классов бонитета с полнотой 0.8-0.9 и запасом древесины 540-670 м3га-1. Густота подроста под пологом леса (в материнском насаждении) - 0.720.0 тыс. шт.га-1, из них бука - до 10 тыс. шт.га-1.
Приведены итоги геоэкологических исследований в незатронутых рубками буковых насаждениях (в период 1963-1970 гг.) и после проведения рубок леса. После проведения калибровочных исследований на ЛГС "Аибга" в 1972-73 гг. были проведены опытно-производственные рубки на трех из четырех водосборов, результаты воздействия которых были исследованы в течение последующих 40 лет (рисунок). На водосборе № 1 была выполнена сплошнолесосечная рубка с тракторной технологией лесозаготовок и трелевкой по горизонтальным пасечным волокам. На водосборе № 2 проведена котловинная трехприемная рубка с 5-летним периодом между каждым приемом. На водосборе № 3 выполнена добровольно-выборочная рубка с выборкой 16 и 32% по запасу. Водосбор № 4 оставлен в качестве контрольного, без хозяйственного воздействия. В замыкающих
План расположения пробных площадей на Л ГС «Аибга» в кв. 8 Веселовского лесничества СНП, заложенных в 1964—1966 гг., и постоянных пунктов наблюдения - в 1997-1998 гг.
Водосборы
№№ S, га
1 8,2
2 12,0
3 6,0
4 21,3
5 4,1
Усадьба 0,4
Дорога 2,0
ИТОГО 62,5
Рис. 1. Расположение водосборов и пробных площадей лесогидрологического стационара "Аибга"
створах каждого водосбора были построены железобетонные треугольные водосливы с автоматической регистрацией уровней воды. На нижних пробных площадях установлено стандартное оборудование на метеоплощадках для измерения температуры и влажности воздуха и почв, жидких и твердых осадков и температуры почвы.
Для мониторинга использованы общепринятые методы полевых микроклиматических, водно-балансовых и лесоводственно-таксационных исследований. Для коррелятивного анализа стандартными статистическими методами использовались продукты Microsoft Access, Microsoft Excel, StatSoft STATISTICA. Также использованы методы сравнительно-географического и пространственно-временного анализа. Модернизирована методология организации и проведения мониторинга горных лесов. Создана электронная база данных за период 1964-2010 гг. Выявлены связи микроклиматических и лесоводственных показателей за многолетний период наблюдений на площадях с опытными рубками и на контрольных бассейнах. Доказана возможность использования склонового стока в качестве интегрального показателя климатических и антропогенных изменений на малых водосборах. По специальным программам проведены исследования микроклимата почвы, радиационного и светового
режимов, а также изучение динамики травяного покрова и таксационных показателей насаждения (подробная характеристика методики дана в публикациях: Битюков, 1973, 2007, 2013; Битю-ков, Коваль, 1969; Битюков и др., 2011; Битюков, Шагаров, 2013а; Коваль, 1970; Коваль, Битюков, 1969, 1972, 2001).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Как показали результаты мониторинга, сроки сезонного развития бука зависят от высоты над уровнем моря и индивидуальных особенностей растений. Основными факторами, определяющими наступление фенофаз и их продолжительность, являются погодные условия (приток солнечной радиации, температуры воздуха и почвы, осадки) (Коваль, Битюков, 2001).
В разновозрастных буковых насаждениях процессы возобновления, роста, развития и отпада протекают как единый взаимосвязанный процесс. Такие насаждения нельзя отнести ни к приспевающим, ни к спелым, ни к перестойным, поскольку в них на одной и той же площади одновременно присутствуют деревья всех возрастных групп. В этих насаждениях основная масса деревьев в своем индивидуальном развитии проходит через период угнетения, что сказывается на их росте и
биологическом состоянии. В развитии деревьев (возрастных групп) в пределах разновозрастного букового насаждения выделены следующие фазы: подроста (до 50-60 лет), юности (50-120 лет), возмужания (100-180 лет), физической спелости (180-240 лет), старения (240 лет и старше) (Би-тюков, 2013).
По нашим исследованиям (Битюков, 1973), средняя продолжительность вегетационного периода за период наблюдений составила 205 дней (от 190 до 224 дней). Цветение и плодоношение деревьев связано с их положением в пологе насаждения, оно отсутствует у экземпляров с диаметром до 28 см, не входящих в основной полог насаждения. Плодоношение бука характеризуется крайней неравномерностью во времени и пространстве. Наиболее урожайным за 7-летний период наблюдений до рубки был 1967 г. (1564 тыс. шт. орешков на 1 га), а минимальный урожай зафиксирован в 1968 г. (52 тыс. шт. на 1 га).
Буковые леса представляют собой чрезвычайно сложные в структурном отношении насаждения, в которых складываются специфические условия среды, определяющие процессы прорастания семян, сохранность самосева, рост и развитие подроста. Для своего прорастания семена бука требуют высокой влажности почвы. Основная масса всходов появляется при температуре верхних горизонтов почвы около 10-12° (Коваль, 1970).
Появление всходов бука во времени связано с началом ростовых процессов материнского насаждения. Рост и развитие подроста бука определяются прежде всего световыми условиями. Наилучшие световые условия для подроста создаются в случае, когда под полог поступает в течение дня 20-40 кал/см2 физиологически активной радиации (ФАР). При суточных величинах ФАР порядка 2-3 кал/см2 буковый подрост находится в угнетенном состоянии (Коваль, Битюков, 1969). Начало роста бука по диаметру связано с погодными условиями вегетационного периода. В среднем рост начинается в первой декаде мая и заканчивается в первой декаде сентября. Сезонный прирост бука по массе в пределах разновозрастного древостоя отличается значительным варьированием, почти в два раза превышая аналогичные показатели в однородных насаждениях. На величину прироста существенное влияние оказывают полнота и соотношение различных возрастных групп, обусловленные особенностями строения конкретных древостоев. Величина прироста стволовой древесины за период наблюдений колебались от 4.03 до 5.81 м3га-1 (в среднем 4.97 м3га-1). Отпад за период наблюдений составил 10.2 м3га-1.
Превышение отпада древесины над приростом в 2 раза объясняется краткосрочностью наблюдений. Теоретические расчеты показывают, что за 10-20-летний период величины прироста и отпада примерно уравновешены (Коваль, Битюков, 2001).
Соотношение элементов водного баланса и их режим тесно связаны с радиационным и тепловым балансами, поскольку первый представляет собой баланс вещества, а последние - энергетический баланс. Насаждения целиком участвуют в поглощении и излучении падающей на них прямой и рассеянной радиации. Географическое положение стационара определяет довольно значительную суммарную радиацию, приходящую к верхней кромке полога (в среднем 151 ккал см-2 в год). Основная ее часть (113.3 ккал см-2) приходится на период вегетации (апрель-октябрь). Величина радиационного баланса верхней кромки полога составляет в среднем 83.2 ккал см-2 за год (55.0% суммарной радиации), а за вегетацию -71.6 ккал см-2 (63.2% суммарной радиации за это же время) (Битюков и др., 2012; Битюков, 2013).
Несмотря на довольно значительный приток солнечной радиации на верхнюю кромку полога, под кроны попадает всего 21.0 ккал см-2 за год, из них 8.9 ккал см-2 - за вегетацию. Средняя проницаемость полога древостоя в холодное время года составляет 34%, а в вегетацию - 8.6%. Из этого следует, что радиационный баланс крон деревьев намного больше радиационного баланса поверхности почвы в лесу: за год в 7.2 раза, за вегетацию - в 13.2 раза.
Под пологом разновозрастных буковых насаждений формируются чрезвычайно разнообразные световые режимы, определяемые прежде всего про
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.