Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географические условия района исследований 7
1.1. Геология и рельеф 7
1.2. Мерзлота и почвенный покров 10
1.3. Климат 11
1.4. Гидрология 14
1.5. Растительность 16
1.6. Агенты распространения семян кедра сибирского 17
Глава 2. Объект и методика исследований 20
Глава 3. Основные биологические и экологические особенности кедра сибирского 24
3.1. Биологические особенности кедра сибирского 24
3.2. Особенности генеративного цикла кедра сибирского 32
3.3. Экологические особенности кедра сибирского 45
3.4. Значение кедра сибирского 47 Глава 4. Типологический состав кедровых лесов 50
4.1. Светлохвойные леса с участием кедра сибирского в подросте 52
4.2. Светлохвойные леса с участием кедра сибирского в древостое 62
4.3. Кедровые леса 67
4.4. Темнохвойные леса с участием кедра сибирского в древостое 74
Глава 5. Возобновление кедра сибирского 77
5.1. Рост и развитие подроста кедра под пологом леса, на вырубках и гарях 77
5.2. Влияние различных видов нарушения напочвенного покрова в возобновлении кедра сибирского в лесах Юго-Западной Якутии 95
Глава 6. Восстановительная динамика кедровых лесов на северо-восточной границе ареала (в Юго-Западной Якутии)
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
- Агенты распространения семян кедра сибирского
- Биологические особенности кедра сибирского
- Светлохвойные леса с участием кедра сибирского в подросте
- Рост и развитие подроста кедра под пологом леса, на вырубках и гарях
Введение к работе
Актуальность темы. Кедровые и лиственничные леса с участием кедра сибирского распространены небольшими массивами в юго-западной части Якутии, где образуют северо-восточную границу ареала кедра. Они занимают вершины и верхние части склонов невысоких увалов и не имеют распространения на более низких уровнях. В настоящее время площади кедровых лесов и лесов с участием кедра значительно сокращаются в результате пожаров и антропогенных факторов. В связи с этим все более остро встает проблема создания путей для сохранения и дальнейшего их воспроизводства.
Кедровые леса на северо-восточной границе ареала до настоящего времени специально не изучались. Работы, проведенные ранее в рамках общего изучения лесов, слабо отражают их структурные особенности. Поэтому результаты, изложенные в данной работе, могут послужить основой для использования в практических целях. Принимая во внимание природную специфику и своеобразные закономерности восстановления кедровых лесов, значительно отличающих их от других лесов, весьма актуально изучение биологии, экологии кедра сибирского, исследование структуры, особенностей восстановительной динамики кедровых лесов и возобновительных процессов на северо-восточной границе ареала в условиях многолетней мерзлоты.
Цель исследования заключается в изучении эколого-биологических особенностей кедра сибирского и формируемых им лесов на северо-восточной границе ареала.
Задачи: 1) оценка типологического разнообразия кедровых лесов; 2) изучение особенностей семеношеиия кедра в пределах Якутии; 3) изучение условий и особенностей естественного возобновления кедра сибирского на
границе ареала; 4) изучение восстановительной динамики кедровых лесов на северо-восточной границе ареала (Якутия). Защищаемые положения: 1. Из трех вегетационных сезонов генеративного цикла, для успешного семеношения кедра наиболее значимы среднемесячные температуры воздуха и
суммы осадков второго года.
v* 2. Для кедра сибирского на северо-восточной границе ареала характерно
формирование кедровых лесов в результате смены лиственницы кедром и низкое разнообразие направлений сукцессионного развития.
Кедр сибирский в условиях Якутии, в отличие от центра ареала, активно участвует в восстановительном процессе на гарях и вырубках.
Кедр сибирский в условиях среднетаежной Якутии имеет потенциальные возможности для дальнейшего расширения своего ареала.
# Научная новизна. Впервые выявлен типологический состав кедровых лесов
и лесов с участием кедра на северо-восточной границе ареала, изучено влияние
климатических факторов на дальнейший рост подроста кедра и на семеношение,
рассмотрены особенности роста кедра на первых этапах жизни при различных
вариантах нарушения напочвенного покрова, составлена сукцессионная схема
развития кедровых лесов на границе ареала, начиная от светлохвоиных лесов с
кедром в подросте до лесов с преобладанием кедра в составе древостоя.
.. Практическая ценность. Знание эколого-биологических особенностей кедра
сибирского, а также выявление закономерностей восстановительной динамики кедровых лесов позволяют разработать лесохозяйственные мероприятия, направленные на рациональное использование кедра сибирского, охрану и воспроизводство кедровых лесов.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на заседании группы лесоведения ИБПК СО РАН (2000 г.), заседаниях Якутского
* отделения Русского ботанического общества (2003, 2005 гг.), конференции
6 "Проблемы изучения растительного покрова Якутии" (г. Якутск, 2004 г.), открытом семинаре Института северного луговодства АН PC (Я) (2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (244 наименований, в том числе иностранной - 7) и приложений. Текст иллюстрирован 6 таблицами, 32 рисунками.
Выражаю благодарность научному руководителю - к.с.-х.н., .с.н.с, руководителю группой лесоведения ИБПК СО РАН Александру Петровичу Исаеву в представлении фондовых материалов группы лесоведения и оказании помощи в написании диссертационной работы.
Выражаю признательность за представленную возможность в подготовке и защите диссертационной работы директору Института северного луговодства АН PC (Я), к.б.н. Михаилу Михайловичу Черосову.
Благодарю за оказанную консультационную помощь д.б.н. Чевывелова А.П., д.б.н. Миронову СИ., к.с.-х.н. Шурдук И.Ф., к.с.-.х.н. Тимофеева П.А., к.б.н. Софронову Е.В.
Выражаю благодарность всем участникам полевых и экспериментальных работ, коллегам в оказании помощи в сборе материала, подготовке и оформлении диссертационной работы.
Агенты распространения семян кедра сибирского
По геоботаническому районированию территория исследования входит в среднетаежную подзону таежной зоны бореальной области и включает Среднеленский среднетаежный, Лено-Витимский предгорный среднетаежный и частично на юге территории Алданский горный округ Центрально-якутской Южно-якутской провинций (Крылов, 1962; Андреев и др., 1987; Андреев и др., 1988; Леса..., 1994).
Растительный покров формируется в условиях умеренного и теплого, слабозасушливого климата на возвышенно-равнинном плоскогорном, слаборасчлененном и расчлененном рельефе. Лесистость территории наивысшая в республике и составляет 84 %.
Согласно флористическому районированию (Галактионова и др., 1959) Юго-Западная Якутия относится к Верхне-Ленскому флористическому району, характеризующемуся наличием кедра сибирского, 3-мя видами лиственниц: Гмелина (Larix gmelinii) и сибирской (L. sibirica) и их помеси - лиственницы Чекановского (L. czekanowskii), а из травянистых растений - овсяницы луговой (Festuca pratensis), клевера лугового (Trifolium pratense) и растений, не встречающихся в других флористических районах Якутии. Согласно карте (Атлас ...,1989) растительность района характеризуется бореальным типом и относится к среднетаежной подзоне. Основное господство принадлежит лиственничной тайге из видов рода Larix, развивающейся на таежных палевых мерзлотных почвах. Для центральной и западной части района исследований характерны лиственнично-сосновые леса из видов рода Larix и Pinus sylvestris, а для западной - лиственничная тайга с наличием участков темнохвойной тайги с пихтой (Abies sibirica) и кедром (Pinus sibirica) (Караваев, 1958; Караваев, Скрябин, 1971; Скрябин, Караваев, 1991). Лиственничные леса занимают большую часть территории - 78 %. Они произрастают на дренированных участках междуречий и пологих склонах увалов со среднесуглинистыми и глинистыми мерзлотными таежными слабощебнистыми почвами. Широко распространены лиственничники средневлажных местопроизрастаний -брусничные, ольховниково - брусничные, рододендроново - брусничные, голубично - брусничные (Куваев, 1957; Богданов, 1974). В составе лиственничных древостоев кроме примеси березы плосколистной участвуют ель сибирская, кедр сибирский и сосна обыкновенная.
Для Юго-Западной Якутии характерно почти полное отсутствие лиственничников сухих местопроизрастаний. В состав лесов на хорошо дренированных почвах с абсолютными высотами не менее 400 м над уровнем моря входит кедр сибирский. Кедр сибирский чаще входит в состав древостоя с лиственницей Гмелина, с лиственницей сибирской (L. sibirica) и Чекановского (L. czekanowskii), реже с сосной обыкновенной и пихтой сибирской. На более высоких уровнях произрастает пихта сибирская. Очень редко формируются леса с их преобладанием. Леса с преобладанием кедра сибирского составляют 0,1 % лесопокрытой площади Якутии.
Вершины увалов и верхние участки хорошо дренированных южных склонов с песчаными, супесчаными и суглинистыми почвами покрыты лиственнично-сосновыми и сосновыми насаждениями. Сосна обыкновенная занимает 16 % территории. В сложении древостоя кроме сосны обязательно участвует лиственница и береза. Распространены сосняки сухих и средневлажных типов - толокнянковые и брусничного ряда и их производные.
Ель сибирская (Picea obovata) распространена не только в приречных насаждениях, но участвует в формировании зональной растительности на слабо дренированных участках и склонах северной экспозиции в небольшой примеси участвует в сложении лиственничных древостоев (Чугунов, 1955; Щербаков, Уртаев, 1961; Усанова, 1962; Щербаков, 1964, 1975, Растительные ..., 1973; Богданов, 1974; Щербаков, Михалева, Чугунова, Карпель, 1977 ).
На плоских и широких междуречьях и в верховьях таежных речек развиты болота. В долинах мелких таежных речек господствуют различные варианты осоково-вейниковых кочковатых лугов. По дренированным участкам долин хорошо развиваются ерниковые заросли из березы кустарниковой (Галактионова и др., 1958; Усанова, 1962).
Леса района исследований представляют для многих животных прекрасное сочетание кормовых и защитных условий. Кедровые леса теснее, чем другие, связаны с животным миром, так как они обязаны ему своим расселением (Хлебникова, Бабаева, 1976; Селенина, Карнакова, 1986). Животные, питаясь кедровыми орешками, теряют часть семян, прячут под пологом лиственных пород, на гарях, вырубках, пустырях. При этом часть орехов теряется, что создает определенный запас семян в почве, обеспечивающий появление всходов.
Главным агентом в распространении семян кедра сибирского среди животного мира является тонкоклювая кедровка (Nucifraga caryocataptes). По мнению большинства исследователей, кедровка за один прием в подъязычный мешок может поместить до 30 орешков (Таланцев, Пряжников, Мишуков,1978). Кедровка откладывает запасы орешков на гарях, вырубках и других открытых местах, из них некоторую часть она не находит. На месте таких "кладовых" впоследствии вырастают молодые деревца группами по 20-25 штук и, так они могут расти вместе до 20-30 , а иногда и более лет.
Кроме кедровки распространителями семян кедра являются бурундук (Tamias sibiricus), белка (Sciurus vulgaris), соболь (Martes ribellina) и мышевидные грызуны. Деятельность мышевидных грызунов имеет также отрицательные стороны, т.к. ими уничтожаются высеянные семена кедра.
Орнитофауна района исследований включает множество лесных обитателей: лесной конек (Anthus trivialis), гаички (Parus), дрозды (Turdus), дятлы (Dendrocapus), кедровки. Среди млекопитающих населяющих леса с участием кедра распространены медведь (Ursus arctos), соболь, заяц (Lepus timidus), лось (Alces alces), изюбр (Cervus elaphus), некоторые из них охотно поедают семена и молодые побеги хвойных пород (Соломонов, 1975; Рожков, Козак, 1989; Мордосов, 1997).
Биологические особенности кедра сибирского
Сибирский кедр (Pinus sibirica Du Taur) - довольно широко распространенное вечнозеленое дерево из семейства сосновых рода сосен (Pinus). Кроме кедра сибирского к данному роду, из пород, произрастающих в Якутии, относятся сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) и кедровый стланик (Pinus pumila). Западная граница ареала кедра проходит по верховьям р. Вычегды и Ижмо-Вымскому междуречью, а северная - через Урал около 66 с.ш. Через низовья Оби и Енисея (68 с.ш.) продвигается к Олекминску на р. Лене, далее идет в верховья р. Алдан и, поворачивая на юго-восток, уходит в Монголию. Южная граница, пересекая Урал около 57 с.ш., идет на Алтай и озеро Марна -Куль (Козубов, Муратова, 1986). На территории Якутии кедр сибирский растет в юго-западных и южных районах Якутии: Ленском, южной части Олекминского, и в западной части Алданского, и северо-западной -Нерюнгринского (Щербаков, 1962; Караваев, Скрябин, 1971; Андреев, Галактионова, Перфильева, 1987) (рис. 1). По данным исследователей площадь кедровых лесов составляет 35,9 млн. га или 65 % всей площади лесов Сибири (Колесников, 1956; Таланцев, 1981; Игнатенко, 1988; Хлонов, 2003). Основные площади кедровников сосредоточены между Енисеем и Обью. Этот вид дерева в естественном состоянии произрастает только в России и Монголии. В лесорастительных округах среднетаежной подзоны Якутии кедровые леса занимают 396,2 тыс. га, что составляет 0,27 % этой площади (Щербаков, Тимофеев, 1990; Леса ..., 1994). Кедр сибирский возник как вид 200 млн. лет назад (Таланцев, 1981; Игнатенко, 1988). Его называют также сосной кедровой, сибирской. От других сосен он отличается количеством хвоинок на укороченном побеге и крупными бескрылыми семенами. Исследования показывают, что род Pinus по морфологическим типам хромосом проявляет сходство с родом Cedrus. На территории бывшего СССР растет 4 вида кедровых сосен: сибирский кедр, корейский кедр, . произрастающий на Дальнем Востоке, редко встречающийся в восточном Закарпатье и потому занесенный в Красную книгу - европейский кедр, а также кедровый стланик (Атрохин, Солодухин, 1988). Морфо-физиологические характеристики состояния вегетативных и репродуктивных органов отражены в работах многих авторов (Осипов, 1976; Муратова, 1976; Воробьев, 1981, 1983, 1984; Крылов, Таланцев, Козакова, 1983; Горошкевич, 1986). Кедр сибирский - дерево, достигающее высоты 35-40 м и диаметра до 1,5-2 м (Николаева, Савчук, 2001). При благоприятных условиях в Юго-Западной Якутии кедр достигает максимальной высоты 26 м при диаметре ствола 40 см (Щербаков, Чугунова, 1961; Щербаков, Тимофеев, 1990). В Южной Якутии при самых благоприятных условиях кедр достигает 20-21 м в высоту и более 40 см в диаметре (Поздняков, Гортинский, 1960). Толщина ствола свободнорастущих деревьев в 2 раза больше, чем у растущих в куртине (Фаттахов, 1984; Смирнова, Бобровский, 2002). Даже на небольших участках деревья кедра разновозрастные, и колебания возраста достигают больших величин. В старых лесах возраст кедра, колеблется от 80-100 до 250-300 лет. Предельный возраст деревьев кедра отмечавшийся в лесах Сибири - 500 лет. Крона у деревьев кедра очень густая и принимает различные формы: в молодом возрасте цилиндрическая или пирамидальная, в зрелом - часто широкораскидистая. Также выделены овальная (эллипсовидная), флаговидная, цилиндрическая, зонтовидная формы крон (рис. 2, 3). Чаще представлена овальная форма кроны (Трусов, Смологонов, 1974). Всходы на первом году имеют одиночные, плоские хвоинки сверху с белыми полосками, снизу ярко-зеленые. Однолетние побеги покрыты густым бархатистым бурым опушением. На второй год у подроста образуются парные хвоинки и на 5 - 8-й год - мутовки. На гарях и опушках леса первые мутовки появляются на 5-6 году жизни, под пологом материнской породы - на 7-8 году , жизни. В.Н. Воробьев (1984) подчеркивает, что для раннего семеношения молодое насаждение должно формироваться из деревьев с разными типами крон. На концах побегов располагаются несмолистые остроконечные почки длиной 2 см, покрытые длинными красно-бурыми чешуйками длиной 6-10 мм (Тимофеев, 1980а). Кора у молодых деревьев кедра гладкая блестящая светло -серая, с возрастом темнеет и становится серовато-бурой с чешуйчатой коркой (Тимофеев, 1980) (рис. 4). Хвоя кедра сибирского темно-зеленая с сизым налетом, мягкая, в разрезе трехгранная, шириной 0,8-1,2 мм, длиной 140-660 мм (рис.5). Причем первичные листья (семядоли) появляются на первом году жизни. Со второго года они заменяются хвоей. Хвоя сидит на укороченном побеге пучками по 5 штук и сохраняется на ветвях 3-7 лет, отдельные хвоинки остаются зелеными 9 и 10 лет. Отмирание хвои происходит постепенно путем отпада отдельных хвоинок в пучке (Бех, Таран, 1979; Игнатенко,1988). Корневая система состоит из короткого стержневого корня, от которого отходят боковые корни. Стержневой корень растет только первые 20-30 лет, глубже 80 см в почву идет редко, обычно не выходит за пределы гумусового горизонта. На почвах с избыточным увлажнением и близким залеганием мерзлоты развивается поверхностная корневая система. На глубоких торфяниках и почвах с развитым моховым покровом и в условиях распространения вечной мерзлоты кедр образует придаточные корни. Корневая система на дренированных почвах глубокая, что позволяет кедру быть ветроустойчивым (Исаченко, 1961).
Светлохвойные леса с участием кедра сибирского в подросте
Типология кедровых лесов Сибири освещена во многих работах (Поварницын, 1946; Крылов, Салатова, 1950; Колесников, 1956; Горчаковский, 1959; Лебединова, 1962; Попов. 1965; Поликарпов, Назимова, 1963; Поликарпов, 1966; Кузнецова, 1969; Зубарева, 1970; Куминова, 1976; Смагин, Семечкин, Поликарпов и др., 1978; Таланцев, Пряжников, Мишуков, 1978; Смагин, Ильинская, Назимова и др.,1980; Кедровые ..., 1985; Назимова, Коротков, Поликарпов и др., 1985; Леса Монгольской ..., 1986; Игнатенко, 1988; Непомилуева, Дурягина, 1985; Игнатьева, 1992; Леса ..., 1994; Абаимов, Бондарев, Зырянова и др., 1997; Смагин, Боч, 2001). Изучение типологии кедровых лесов Сибири исследователями сравнительно давно. Еще в 1912 г. к кедровым лесам относили сообщества явным преобладанием главной породы, а в настоящее время к кедровым относят и ряд насаждений с участием кедра в составе древостоя до 20% (Поварницын, 1946).
Достаточно хорошо изучены и представлены типы кедровых лесов Дальнего Востока (Колесников, 1956) и Монголии (Леса Монгольской ..., 1986). Кедровые леса европейского севера, на северной границе ареала, вызывают интерес многих исследователей (Поликарпов, Назимова, 1963; Непомилуева, Дурягина, 1985). В целом изученность типологии кедровых лесов Сибири является полной. В том числе рассмотрены кедровые леса Алтая (Лебединова, 1962), Саяна (Кузнецова, 1969), Хакассии (Куминова, 1976), Среднего Урала и прилегающих частей (Горчаковский, 1959; Зубарева, 1970), Южной (Смагин, Ильинская, Назимова, 1980), Средней (Попов. 1965) и Западной Сибири (Крылов, Салатова, 1950; Игнатьева, 1992).
Для лесов Сибири зональными типами кедровых лесов и лесов с их примесью являются кедровники осочковые, кислично-травяно-зеленомошные, разнотравные субальпийские, лишайниково-мшистые, зеленомошно-каменистые, чернично-злаково-зеленомошные, черничные, баданово- черничные, бруснично-зеленомошные, ельник-кедрач вейниково-хвощевый, ельник-кедрач вейниково-крупнотравный, ельник-кедрач осоковый, кедрач ельник с сосной мшистый, с елью и пихтой бруснично-зеленомошные, осоково чернично-мшистые, осоково-бруснично-мшистые, долгомошные, крупнотравные, ольховниковые чернично-зеленомошные, багульниково-голубичные, бруснично-багульниковые и др. Типологический состав кедровых лесов и лесов с их участием Юго Западной Якутии изучался разными исследователями. Сведения и краткое описание их представлено в работе И.П. Щербакова (1962). Л.К. Поздняков (1961) для бассейна р. Алдан выделил лиственничник кедровый зеленомошно-брусничный, кедровник лиственничный рододендроново-черничный. В юго-западных приленских районах выделены кедровник с лиственницей и елью бруснично-моховой и кедровник с лиственницей чернично-моховой (Чугунов, 1961; Щербаков, Чугунова, 1961; Щербаков, 1975). Позднее для этих районов выделен лиственничник с елью и кедром бруснично-зеленомошный и чернично-зеленомошный лиственничник с елью и кедром (Исаев, 1992). В Юго-Западной Якутии кедровые и темнохвойно-кедровые леса имеют небольшое распространение, но являются устойчивыми формациями. В верхнем пологе наряду с темнохвойными видами Pinus sibirica, Picea obovata и Abies sibirica господствуют светлохвойные - Larix gmelinii, L. sibirica, L. czekanowskii, реже Pinus sylvestris. В смешанных кедровых лесах с лиственницей в подросте чаще всего встречаются виды рода Larix и Pinus sibirica. В большинстве своем в районе исследований хвойные леса находятся на различных стадиях послепожарной восстановительной динамики. В лесах, не подвергавшихся воздействию устойчивых пожаров в течение 300-350 лет, в процессе сукцессионного развития, как правило, формируются разновозрастные девственные древостой из темнохвойных пород, таких как Pinus sibirica, Picea obovata и Abies sibirica. Они встречаются небольшими массивами на возвышенных участках или впадинах с достаточным увлажнением. Pinus sibirica, являясь сильным эдификатором при участии Larix gmelinii, L. sibirica, L. czekanowskii, Picea obovata и Abies sibirica, оказывает большое влияние на нижние ярусы и формирует различные по флористическому составу, строению и важнейшим лесоводственным признакам типы леса. На основе анализа имеющихся литературных данных по Юго-Западной Якутии (Поздняков, 1958, 1969; Поздняков, Гортинский, 1960; Щербаков, Уртаев, 1961; Чугунов, 1961; Щербаков, 1964, 1971, 1975; Щербаков, Михалева, Чугунова, Карпель, 1977; Тимофеев, Исаев, 1987; Леса ..., 1994) и собственных описаний в районе исследований нами выделены типы леса с участием Pinus sibirica. В данную классификацию вошли как собственно климаксовые сообщества, так и переходные к климаксовым. Кедр сибирский отличается высокой фитоценотической значимостью и сильными эдификаторными свойствами. Поэтому к кедровым отнесены леса с участием Pinus sibirica, где его количество в древесном пологе составляет от трех единиц и выше. Кроме того, для анализа сукцессионных процессов нами исследованы светлохвоиные леса с участием кедра в подросте и леса с единичным участием кедра в составе древостоя. По степени долевого участия Pinus sibirica в лесном фитоценозе и, соответственно, места в сукцессионном ряду, нами выделены четыре группы типов леса: светлохвоиные леса с участием кедра сибирского в подросте, светлохвоиные леса с участием кедра сибирского в древостое, кедровые леса, темнохвойные леса с участием кедра сибирского в древостое (табл. 1).
Рост и развитие подроста кедра под пологом леса, на вырубках и гарях
К настоящему времени опубликовано много работ, в которых в той или иной мере освещены проблемы изучения возобновления кедра сибирского в Сибири (Поликарпов, 1966; Коловский, Расторгуева, 1967; Зубарева, 1970; Трусов, Смологонов, 1974; Обыденников, Кожухов, 1977; Ермоленко, 1999. 2000; Агафонов, 1989; Ларин, 1980; Шарый, 1994; Чебакова, Парфенова, 1998; Верховец, 1999; Ваганов, Кирдянов, 1999, 2002; Горшков, Ставрова, 2002; Велисевич, Петрова, 2004). Рассмотрены естественные лесовозобновительные процессы Урала и Предуралья (Исаева, Кирсанов, 1974; Луганский, 1974; Ларин, 1990), возобновительные процессы в Красноярском крае (Титов, 1998; Фурлеев и др., 1998). В Якутии возобновительные процессы хвойных пород и в том числе кедра сибирского изучали разные исследователи (Чугунов, 1955, 1961; Поздняков, 1958; Щербаков, Чугунова, 1961; Чугунова, 1964; Щербаков и др., 1977, Щербаков, 1979; Леса..., 1994). Для лесов Сибири проведены работы по выявлению зависимости роста кедра сибирского от климатических факторов и изучение микроклимата кедровых молодняков (Ермоленко, 1978; Чебакова, 1978), а также изучены экофизиологические реакции подроста кедра на изменение климата (Мудрик, Вильчек, 2002).
Рост и развитие подроста кедра и других пород мы изучали в наиболее распространенных и близких к ним типах леса: лиственничниках бруснично-зеленомошных с участием кедра в подросте; лиственничниках с елью и кедром бруснично-зеленомошных; кедровниках с лиственницей бруснично-зеленомошных; кедровниках бруснично-зеленомошных; кедровниках с елью бруснично-зеленомошных. Эти типы леса представляют собой стадии бруснично-зеленомошного сукцессионного ряда развития темнохвойно-кедровой тайги. Все типы леса характеризуются средней сомкнутостью крон (0,6-0,7), общее покрытие напочвенного покрова составляет 60-80%.
Для района исследований одним из определяющих факторов роста и развития подроста является влагообеспеченность почвы (Никитин, Степанов, 1973). Следующим, не менее важным фактором является обеспеченность подроста светом, которая определяется сомкнутостью крон древостоя и развитием полога подлеска. Этот фактор лимитирует не только световое довольствие, но косвенно характеризует насыщенность деятельного горизонта почвы корнями деревьев материнского полога и, соответственно, напряженность корневой конкуренции за влагу и минеральное питание в фитоценозе (Whittaker, 1975; Леса ...,1994; Shvidenko, 2000). Это согласуется с исследованиями В.Б. Ларина (1978), Н.К. Таланцева (1981), ММ. Игнатенко(1988).
На рост и развитие подроста под пологом леса влияет развитие напочвенного покрова. Успешность возобновления кедра в наибольшей степени зависит от степени развития травяного покрова. Конкурентная роль трав проявляется не только в прямом конкурентном ограничении развития всходов и мелкого подроста (Воронов, 1973). Следует отметить, что все заросшие травами участки относятся к числу тех мест, которые избегает кедровка, т.е. они плохо обсеменяются.
Исследование лесов более чем на 100 пробных площадях на разных участках леса показало, что естественное возобновление кедра в них проходит, в основном, вполне удовлетворительно. Большое суммарное количество подроста кедра под пологом насаждений со средней сомкнутостью наблюдается в пределах разных типов леса (табл.2). В рассматриваемом нами лиственничнике с елью и кедром бруснично-зеленомошном конкуренция за влагу и минеральное питание является не исследований, большой мощностью деятельного горизонта почв, более благоприятным режимом увлажнения (Леса ..., 1994). Но в связи с высокой сомкнутостью крон, участием в древостое темнохвоиных пород возрастает экологическое значение света. Заметно уменьшается участие лиственницы и сосны с возрастанием сомкнутости. Подрост кедра, ели и пихты встречается повсеместно, что объясняется теневыносливостью этих пород. Кедр по своему светолюбию занимает промежуточное положение, что говорит об его более или менее экологической неприхотливости в сравнении с другими породами, прежде всего светлохвойными и лиственными. Это подтверждается результатами наших наблюдений и данными, полученными исследователями ранее (Исаев, 1992; Леса ..., 1994).
Подрост кедра обладает высокой жизнестойкостью и устойчивостью именно под пологом древостоев, где кедр образует лесные фитоценозы с примесью других пород. Количество подроста кедра колеблется от 0,9 до 5,9 тыс. экз/га. Причем, количество подроста кедра в лиственничниках с участием кедра в подросте и древостое лишь немного уступает количеству подроста лиственницы (табл.3). По мере возрастания роли кедра в верхних ярусах увеличивается и количество подроста кедра. По нашим наблюдениям, наибольшее количество подроста кедра наблюдается в кедровых лесах, где участие кедра во взрослом древостое составляет от 3 единиц и более. В этих типах леса относительно невысокая (в сравнении с типично темнохвойными) сомкнутость крон древостоя, отсутствие подлеска и достаточно хорошее развитие напочвенного покрова (особенно мохового) создают оптимальные условия для успешного формирования подроста.
Моховой покров способствует успешному появлению подроста кедра и его темнохвоиных спутников и в то же время дает ему преимущества в возобновлении перед лиственными и светлохвойными породами, более мелкие проростки семян которых зависают в моховой подушке (Леса..., 1994). Однако с увеличением мощности мхов численность кедрового подроста может несколько снижаться, но степень его участия в составе возобновления все же возрастает вплоть до полного преобладания. " Наблюдения за появлением всходов кедра показали, что лучше семена прорастают, и всходы растут на молодом моховом покрове мощностью свыше 4 см (Кедровые ..., 1985; Солдатов, 2000). Успех возобновления напрямую зависит от условий обсеменения. Чем выше участие кедра в древостое, тем лучше проходит процесс формирования подроста и возобновления под его пологом. Мало подроста кедра встречается в темнохвойно-кедровых насаждениях. Здесь происходит отпад подроста кедра в результате затенения подроста кедра более развитым подростом других темнохвойных пород, а также взрослыми деревьями.
