ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2010, № 1, с. 83-94
= ЭКОЛОГИЯ
УДК 630:114.35
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАПАСОВ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОСЛЕ РУБОК В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ВОСТОЧНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
© 2010 г. Э. Ф. Ведрова*, Л. В. Мухортова*, В. В. Иванов*, Л. В. Кривобоков**, М. В. Болонева**
*Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 660036 Красноярск, Академгородок **Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, 670047Улан-Уде, ул. Сахьяновой, 6
E-mail:biosoil@forest.akadem.ru Поступила в редакцию 24.03.2009 г.
Приведен анализ динамики запасов органического вещества в основных элементах растительного и почвенного блоков экосистем послерубочных восстановительных сукцессий в лесах Восточного Прибайкалья. Показано, что пул углерода в незатронутых рубками сосняке брусничном и пихтарнике чернично-зеленомошном на 63 и 50% представлен органическим веществом фитомассы. Вырубка древостоя в сосняках снизила долю фитомассы в пуле углерода до 16%, в пихтарниках — до 6%. В сформировавшемся на 60-летней вырубке приспевающем сосняке рододендроново-бруснич-но-разнотравном запасы углерода восстановились почти на 70%, в пихтарнике черничном к возрасту 50—55 лет — на 10%. На свежей вырубке сосняка запасы почвенного углерода в 5 раз, а на 3-летней вырубке пихтарника — в 16 раз выше, чем в фитомассе. К 50-60-летнему возрасту соотношение запаса углерода в фитомассе и почвенном органическом веществе в сосняке достигает уровня ненарушенного насаждения, а в пихтарнике участие фитомассы в формировании пула углерода увеличивается, но не достигает уровня контрольного варианта.
Регулируя водные, почвенные, растительные и биоклиматические условия, леса бассейна оз. Байкал обеспечивают функционирование всего Байкальского региона. Нарушения лесного покрова пожарами, рубками, антропогенной дигрессией живого напочвенного покрова, сопровождаемые минерализацией почвы, вызывают интенсивное развитие эрозионных процессов, снижая средооб-разующие функции лесов бассейна, в том числе их водоохранно-защитную роль. Ведение лесного хозяйства "призвано обеспечить системное единство эффективного лесовосстановления и экологически безопасного лесопользования на водоохранно-за-щитной основе" (Бузыкин, Иванов, 2008). Анализ динамики параметров углеродного обмена на особо охраняемых территориях с полным запрещением и с ограниченным лесопользованием позволит количественно оценить экологические последствия проводимых мероприятий, скорость восстановления утраченных функций, что послужит основой для реализации принципа устойчивого сохранения и рационального использования лесов бассейна оз. Байкал.
Одной из задач исследований, начатых в 2007 г., является анализ динамики запасов органического вещества (ОВ) в экосистемах послерубочных восстановительных сукцессий в лесах Восточного Прибайкалья. Как ненарушенное насаждение, так и формирующиеся на вырубках сообщества рас-
сматриваются как система взаимодействующих блоков, каждый из которых характеризуется массой ОВ с размерностью т/га. Интенсивность потоков вещества между компонентами обеспечивает их формирование, устойчивость (или изменчивость) массы. В качестве блоков экосистемы анализируются фитомасса древесного яруса и напочвенного покрова и легкогидролизуемая и стабильная фракции органического вещества почвы. Легкогидроли-зуемую фракцию составляют компоненты, активно участвующие в обменных процессах между фито-массой, гумусом почвы и атмосферой. К ним относятся фитодетрит (лесная подстилка на поверхности почвы и корневой детрит в ее толще), микробная биомасса и легкогидролизуемая часть собственно гумуса почвы вместе с новообразованными гумусовыми веществами разлагающегося фи-тодетрита — подвижное ОВ. Стабильная (устойчивая к биотрансформации) фракция ОВ почвы представлена гумусовыми веществами (Сстаб). Она характеризует типовые признаки почв, формирующиеся в течение длительного времени, и обусловливает окраску, структурный состав, гидротермические и физико-химические характеристики почв, емкость поглощения, буферность, потенциальные запасы элементов минерального питания и азота.
Таблица 1. Таксационная характеристика древостоев на пробных площадях
Пробная площадь Вариант Состав Нсредн, м ^редю см Бонитет Полнота Запас, м3/га
Улан-Бургасы, Кикинский лесхоз
9 Контроль (С-180лет) 10С + Лц 19.5 22.0 IV 0.7 180
10 Вырубка, (60 лет) 10С + ЛцедК 10.3 9.8 V 1.0 122
Хамар-Дабан, Бабушкинский лесхоз, урочище Бушелай
5 Контроль (П-220 лет) 10ПедК 12.4 16 Va 1.7 199.4
4 Вырубка, (26 лет) 10ПедК 4.7 6.1 Va 0.75 17.5
Примечание. С — сосна, П — пихта, Лц — лиственница, едК — единично кедр; IV, V, " — класс бонитета.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Подробный анализ эколого-географических условий формирования растительного и почвенного покрова Байкальского бассейна, в том числе характеристика рельефа, почвообразующих пород, гидроклиматических и геокриологических особенностей, растительного покрова и закономерностей его высотной поясности, приведен в монографии Краснощекова (2004). Наши исследования, согласно лесорастительному районированию, проводились на территории Восточноприбайкальской горной лесорастительной провинции темнохвойных лесов Прибайкальской горной лесорастительной области (Типы ..., 1980). Пробные площади закладывались в сосняках Улан-Бургасского лесорасти-тельного округа подтаежных сосново-лиственнич-ных и горно-таежных темнохвойных лесов и в пихтарниках Хамар-Дабанского лесорастительного округа таежно-черневых и горно-таежных пихтовых и кедровых лесов. Всего было заложено 6 пробных площадей (пр. пл.) по три в каждом лесорасти-тельном округе. Таксационная характеристика дре-востоев приведена в табл. 1.
Пробная площадь 9 Улан-Бургасского округа подтаежных сосново-лиственничных и горно-таежных темнохвойных лесов (52° 32' с.ш.; 107° 58' в.д.) представляет собой сосняк рододендроново-бруснично-лишайниковый 180-летнего возраста, неоднократно пройденный низовыми пожарами (с периодичностью 30—40 лет), служит контролем для пр. пл. 10 и 8. Она заложена на выположенной поверхности коренного склона крутизной около 20° южной экспозиции. Сомкнутость крон материнского полога древостоя 0.6—0.7. Естественное возобновление представлено биогруппами подроста сосны (Pinus sylvestris L.) в окнах (8—10 тыс. шт./га). В кустарниковом ярусе преобладает рододендрон даурский (Rhododendron dauricum L). В травяно-кустарничко-вом ярусе (общее покрытие 60%, 34 вида) доминирует (60%) брусника (Vaccinium vitis-idaea L. s. str.).
Мохово-лишайниковый покров — проективное покрытие менее 5%. Преобладают кустистые лишайники рода Cladonia (C. rangiferina L. Web., C. amauro-craea (Flk.) Schaer. и др.) Почва — подзол грубогуму-сированный.
Пробная площадь 10 (52° 30' с.ш.; 107° 59' в.д.) представляет собой сосняк рододендроново-брус-нично-разнотравный, сформировавшийся на месте сплошной вырубки 60-летней давности. Возраст древостоя 50—55 лет. Заложена в 0.5 км от пр. пл. 9. Склон (25°) юго-западной экспозиции, ровный. Сомкнутость крон 0.8—0.9. Количество деревьев около 3 тыс. шт./га. Подрост представлен единичными экземплярами сосны, высотой до 50 см. В травяно-кустарничковом ярусе (общее покрытие 40%, 34 вида) доминирует брусника, содоми-нанты — дендрантема Завадского (Dendranthema zawadskii (Herbich) Tzvel. s. str.) и горошек одно-парный (Vicia unijuga A. Br.). В мохово-лишайнико-вом покрове (проективное покрытие 10%, куртинами) доминирует плевроциум Шребера (Pleurozium schreberi (Brid/) Mitt). Почва — подзол трансформированный.
Пробная площадь 8 (52° 30' с.ш.; 107° 58' в.д.) — свежая (2007 г.) вырубка сосняка рододендроново-бруснично-лишайникового. Заложена на выпуклом склоне юго-западной экспозиции, крутизной 10°. Оставлен тонкомер сосны около 15 м3/га, сохранность подроста — 70% (4—5 тыс. шт./га), 30% площади вырубки занято порубочными остатками. В травяно-кустарничковом ярусе (общее покрытие 40—50%, 22 вида) доминирует брусника, содо-минант — ирис русский (Iris ruthenica Ker-Gawler). В мохово-лишайниковом покрове (проективное покрытие — 35%) преобладают лишайники рода Cladonia. Почва — подзол грубогумусированный.
Пробная площадь 5 заложена в урочище Бушелай Бабушкинского лесхоза (51° 32' с.ш.; 105° 51' в.д.) Хамар-Дабанского лесорастительного округа. Она характеризует 180-летний пихтарник чернично-зе-
леномошный и служит контролем для пр. пл. 4 и б. Подрост в количестве б тыс. шт./га, высотой около 1.5 м представлен пихтой (Abies sibirica Ledeb.) и отдельными экземплярами березы (Betula pendula Roth). Среди кустарников преобладает жимолость Палласа (Lonicera pallasii Ledeb.), проективное покрытие — 30%. В травяно-кустарничковом ярусе (проективное покрытие 75%, 1б видов) доминирует черника (Vaccinium myrtillus L.) — б0%, содо-минируют линнея северная (Lтпаеа borealis L.) и майник двулистный (Maianthemum bifolium (L.) F. W. Schmidt). В мохово-лишайниковом покрове (проективное покрытие б0%) доминирует дикра-нум многоножковый (Dicranum polysetum Sw.) — 40%, содоминируют (P. Schreberi) и кукушкин лен обыкновенный (Polytrichum commune Hedw.). Почва — подбур грубогумусированный.
Пробная площадь 4 — урочище Бушелай (51° 32' с.ш.; 105° 50' в.д.), расположена на пологом склоне (5°) южной экспозиции, микрорельеф буг-ристо-западинный. Вырубка 2б-летней давности представлена пихтарником чернично-зеленомош-ным в возрасте 50—55 лет, сформировавшимся из сохраненного в процессе рубки подроста предшествующей генерации. Подрост новой генерации состоит в основном из пихты (2.3 тыс. шт./га) и небольшого количества (0.б тыс. шт./га) кедра (Pinus sibirica Du Tour). В травяно-кустарничковом ярусе (проективное покрытие б5%, 12 видов) доминирует черника — б0%, содоминирует линнея северная — 5%. Проективное покрытие мохово-лишайниково-го покрова 30%. Почва — подбур оподзоленный.
Пробная площадь 6 — урочище Бушелай (51° 33' с.ш.; 105° 49' в.д.). Пасека вырубки 2004 г. с сохраненным подростом. Подрост пихты благонадежный (9.5 тыс. шт./га, высотой до 50 см). Вейни-ково-разнотравное сообщество с густым возобновлением пихты. Склон западной экспозиции, 5°, ровны
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.