УДК 502.57
ВОССТАНОВЛЕНИЕ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ НА ОПУСТЫНЕННЫХ ЗЕМЛЯХ ТЕРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ БЕЛОГО МОРЯ
Е. В. Глухова, научный сотрудник, МГУ имени М. В. Ломоносова, evglukhova@gmail.com, Е. И. Голубева, профессор, МГУ имени М. В. Ломоносова, egolubeva@gmail.com
Деградация земель — процесс, охватывающий практически все освоенные территории и обусловливающий одну из острых современных проблем человечества. Одним из наиболее эффективных методов борьбы с процессом деградации земель является фитомелиорация.
Целью работы являлся анализ особенностей структуры и динамики формирующихся сосновых лесов при фитомелиорации на песках Терского побережья Белого моря как показателей эффективности рекультивации.
Впервые для региона проведено изучение особенностей формирования растительных сообществ при фитомелиорации за 20-летний период и выявлена роль структуры насаждений в динамике основных морфометрических, биогеохимических, фитоценотических параметров лесообразующей культуры. Рекомендации по восстановлению сосновых лесов на Терском побережье могут быть использованы в практических работах по фитомели-орации Терского лесхоза, а также в районах со сходными эколого-географическими условиями.
Land degradation is a process that encompasses almost the whole territory and causing one of sharp contemporary problems of humanity One of the most effective methods of combating land degradation is revegetation.
The aim of this work was the analysis of the characteristics of the structure and dynamics of the emerging pine forest, with phytomelioration on the Sands of the Tersky coast of the White Sea as indicators of the effectiveness of reclamation.
For the first time for the region, the study of features of formation of plant communities in phytome-lioration for the 20-year period was carried out, and the role of plantation structure in the dynamics of the main morphometric, biochemical, phytocenotic parameters of forest culture was identified. Recommendations for the restoration of the pine forests on the Ter-sky coast can be used in practical works on phytome-lioration of the Terek forestry, and in the areas with similar ecological and geographical conditions.
Ключевые слова: фитомелиорация, песчаные массивы, деградация земель, сосновые насаждения.
Keywords: revegetation, sandy tracts, land degradation, pine plantations.
Введение. На Терском побережье Белого моря (южная часть Кольского полуострова), в устьях рек, на легких песчаных почвах наблюдается процесс активного разрушения растительности и почвенного покрова. Образование здесь деградированных земель произошло в результате действия комплекса неблагоприятных природных и антропогенных факторов, таких как легкий механический состав грунтов, сильные ветры, низкие температуры и нерационального использования земель — вырубки лесов, пожаров, перевыпаса скота и т. п.
Исчезновение растительности на деградированных землях привело к нарушению водного и теплового баланса территории, изменению ветрового режима и, как следствие, развитию эрозии почв. Здесь насчитывается более 20 тыс. га песчаных массивов. Быстрое и сильное разрастание песчаных массивов на Терском побережье потребовало проведения исследований деградированных земель для разработки и внедрения методов восстановления сосновых лесов в суровых климатических условиях.
Человек давно начал использовать растения для сдерживания деградационных процессов на опустыненных территориях. Сначала различные методы закрепления песков были разработаны и применены в аридных районах, значительно позднее приемы закрепления песчаных массивов были внедрены на антропогенно-нарушенных территориях, таких как отвалы, техногенные пустоши и т. п. [1, 2]. Эта же проблема сдерживания деградационных процессов песчаных массивов существует и на Севере, примером которого служит Терский берег Белого моря. Фитомелиорация подвижных песков на побережье Белого моря началась в начале 1980-х гг. Полярно-альпийским ботаническим садом-институтом КНЦ РАН и Терским лесхозом. За восьмилетний период экспериментальных работ было заложено 110 пробных площадей. На площади 5,8 га высажено около 50 тыс. саженцев древесных пород, испытаны различные виды растений — фитомелиорантов [3]. На песках Терского побережья основной лесообразую-щей культурой при фитомелиорации был выбран вид местной флоры — сосна обыкновенная лапландская (Pinus sylvestris L.), степень приживаемости которой оказалась самой высокой по сравнению с другими видами.
Цель наших исследований — изучение состояния формирующихся экосистем в результате фитомелиорации на песках Терского берега с точки зрения эффективности рекультивации.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Изучить особенности микроклимата, характер рельефа и содержание элементов минерального питания в почве разновозрастных насаждений из Pinus sylvestris L.
2. Описать структуру и флористическое разнообразие сформировавшихся разновозрастных сообществ из сосны Pinus sylvestris L.: исследовать изменения в видовом и экобиоморф-ном составе сообществ; исследовать изменения в фотосинтетическом аппарате сосны (пигментный состав и интенсивность биохимических процессов фотосинтеза) и в содержании элементов минерального питания в хвое в зависимости от возраста и структуры насаждений; проследить изменения морфометрических параметров роста сосны за 20-летний период.
3. Выявить наиболее информативные показатели эффективности фитомелиорации и стадии восстановления сосновых лесов.
Объект и методы исследований. Объектом исследований выбраны формирующиеся сообщества сосны обыкновенной лапландской разного возраста. Для оценки состояния формирующихся сосновых сообществ изучены особенности их восстановления более чем за 20-летний период.
Исследования проводились на пробных площадях размером 20 х 20 м2, характеризующих 4 возрастные стадии развития насаждений. Все пробные площади располагаются на бугристых песках в сходных природных условиях. В течение 15 лет (1985—2000 гг.) было посажено более 60 га культур сосны, которые хорошо прижились, а к 15—20-летнему возрасту сформировали сосновый древостой.
Для изучения условий произрастания сосновых насаждений на каждой пробной площади в вегетационный период измерялись температура, влажность и содержание элементов питания в верхнем горизонте почвы с учетом микрорельефа (на буграх и в межбугристых понижениях). Для определения содержания элементов питания (Mn, Zn, Cu, N, P2O5, K2O) в почве было отобрано 40 смешанных проб почвы с горизонта 0—5 см.
На каждой пробной площади были выполнены стандартные геоботанические описания. В пределах каждой пробной площади исследования проводились отдельно для микроценозов, состоящих из одиночных особей сосны и для деревьев, растущих в группе. В качестве фоновых экосистем рассматривали естественные сообщества, прилегающие к песчаным
массивам. Для определения содержания элементов питания (Мп, 7п, Си, К, Р2О5, К2О) в хвое сосны было отобрано 250 проб хвои сосны 40 деревьев в 2-кратной повторности.
Для оценки изменения биохимических показателей (содержание пигментов — хлоро-филлов а и в и каротиноидов) формирующихся растительных сообществ в качестве объекта исследований использовалось 250 побегов хвои сосны.
Для изучения роста сосновых насаждений разного возраста измерялись основные морфо-метрические характеристики 500 деревьев: высота дерева, диаметр ствола на высоте 1,3 м, диаметр корневой шейки ствола, линейный прирост ствола, возраст хвои, ежегодный прирост.
Обсуждения результатов. Проведенные исследования показали, что на хорошо прогреваемых буграх в условиях высокой воздухопроницаемости наблюдается наилучшая приживаемость саженцев и формируются насаждения с высокой степенью сомкнутости. Также на формирование сосновых сообществ существенное влияние оказывают температура и влажность почвы в корнеобитаемом слое [4]. Наибольшие значения температуры почвы за вегетационный период зафиксированы на буграх, они достигают 21,9 °С. Разница в температуре на буграх и в понижениях составляет в среднем 4 °С. Так же наблюдается зависимость температуры почвы от возраста насаждений: максимальные значения отмечены в 5-летних насаждениях, а минимальные — в посадках 20-летнего возраста, что связано с увеличением сомкнутости древесного яруса. Определенная зависимость от рельефа и возраста насаждений также наблюдается в изменении значений влажности почвы: минимальные значения — 2,9 % отмечены в посадках 5 лет, а максимальные — 8,7 % — на буграх в 20-летних насаждениях. При этом необходимо отметить, что, если температура почвы в 20-летних насаждениях соответствует значениям в естественном лесу, то влажность почвы в два раза ниже, что связано с разреженностью травяного и особенно мохово-лишайникового покрова.
В распределении питательных веществ в компонентах экосистем (растения, почва) играет роль не только возраст фитомелиорантов, но и характер их распределения. Содержание элементов питания в почве практически одинаково во всех изученных сообществах, что говорит об идентичных условиях произрастания.
— деревья в группе - отдельно стоящие деревья
10 15 20
Возраст деревьев, лет
а)
фон
о а к а С
деревья в группе - отдельно стоящие деревья
10 15
Возраст деревьев, лет
б)
20
Рис. 1. Высота (а) и ежегодный прирост, (б) деревьев в зависимости от возраста
и структуры насаждений
0
5
I
к Ы
деревья в группе - отдельно стоящие деревья
10 15 20
Возраст деревьев, лет а)
фон
10
5 -
S es К
Ы
деревья в группе - отдельно стоящие деревья
10 15 20
Возраст деревьев, лет
б)
Рис. 2. Диаметр ствола на высоте 1,3 м (а) и диаметр корневой шейки (б) в посадках разного возраста
фон
8
6
4
2
0
0
Результаты расчета коэффициента биологического накопления [5] показали, что наблюдается уменьшение коэффициента биологического накопления с возрастом для азота, что связано с интенсивностью роста сосны в молодости, и напротив, увеличение у марганца. Концентрация элементов питания в хвое сосны у деревьев, растущих в группе, выше, чем у отдельно стоящих.
Важным условием нормального рост
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.