Содержание к диссертации
Введение
1. История и современное состояние проб леммы исследований 8
1.1 Понятие «лесовозобновление» 8
1.2 Закономерности плодоношения 9
1.3 Лесовозобновление на вырубках 14
2. Природные условия района исследований и характеристика сосновых лесов 19
2.1 Природные условия 19
2.2 Сосновые леса и их производительность 23
2.3 Лесохозяйственные районы . 34
3. Методика, объект исследований и объем выполненных работ 38
3.1 Методика исследований 38
3.2 Объект исследований и объем выполненных работ 44
4. Закономерности плодоношения сосны обыкновенной в подзоне средней тайги томской области 48
4.1 Урожай и сроки вылета семян 49
4.2 Динамика плодоношения 52
5. Влияние условий сплошных вырубок на появление и рост самосева 56
5.1 Влияние сплошных рубок на компоненты биогеоценоза 56
5.2 Оценка возобновления вырубок 64
5.3 Условия обсеменения вырубок 68
5.4 Размещение самосева сосны по площади вырубки 71
5.5 Динамика поселения и численности жизнеспособного самосева 72
5.6 Рост самосева сосны 75
6. Влияние изменения поверхности почвы вырубки на прорастание семян и рост сеянцев сосны обыкновенной 80
6.1 Механизмы влияния напочвенного покрова на лесорастительные условия 80
6.2 Грунтовая всхожесть семян 84
6.3 Динамика появления всходов 88
6.4 Динамика отпада сеянцев 90
6.5 Ход роста сеянцев в высоту 93
Выводы 99
Литература 101
Приложения 115
- Закономерности плодоношения
- Сосновые леса и их производительность
- Урожай и сроки вылета семян
- Влияние сплошных рубок на компоненты биогеоценоза
Введение к работе
Актуальность. В настоящее время биосферой планеты очерчены общие пределы человеческой активности, что обусловлено возникновением парадигмы устойчивого развития. При этом на первый план выступает биосферостабилизирующая функция лесов. Леса связывают углерод и обеспечивают устойчивость исторически сложившегося баланса газового состояния атмосферы, необходимого для жизнедеятельности организмов. В связи с развитием постоянно растет потребность в древесине, что приводит к вырубке значительных площадей лесов в разных регионах нашей планеты. Вырубка лесов без обеспечения успешного возобновления на этих площадях приведет к нарушению газового баланса атмосферы и может спровоцировать необратимые процессы во всей экосистеме. Следовательно, восстановление лесов имеет планетарное значение.
Особенно остро эти вопросы стоят в многолесных регионах, где ведется активная заготовка древесины. Таким примером является Томская область, так как она самая лесная в Западно-Сибирском регионе. Земли лесного фонда в ней занимают 28,4 млн. га или 90,5 % всей территории. Леса области в подавляющей части (92 %) отнесены к III группе лесов и являются крупной сырьевой базой лесной промышленности России. Запасы древесины в спелых и перестойных лесах Томской области превышают 1844 млн.м3, что составляет третью часть запасов региона (Паневин, Воробьев, 1991).
Наиболее активно в эксплуатацию вовлекаются сосновые леса области, 85 % которых сосредоточено в северной ее части. Это приводит к концентрации здесь огромных площадей сплошных вырубок и вызывает необходимость решения вопросов, связанных с лесовозобновлением.
Недоступность 80 % лесосек для лесовосстановительных работ из-за заболоченности территории (Паневин, 1986), и особенностей структуры подроста, находящегося под пологом (Таран, 1973), определяют невозможность восстановления всех вырубок главной породой путем
5 создания лесных культур и сохранения подроста предварительных генераций.
Ввиду этих причин большинство вырубок сосновых лесов данного региона оставляется под естественное заращивание, что предопределяет необходимость изучения закономерностей возобновления, а, следовательно, проведение исследований в этом направлении весьма актуально.
Актуальность темы косвенно подтверждается и тем, что исследование поддержано грантом «Университеты России» по теме: «Мониторинг и обеспечение равновесия лесных экосистем на основе ресурсосберегающих технологий и селекции» № Е - 02 - 124 - 373.
Цель исследования заключается в выявлении и научном обосновании факторов, лимитирующих высокий возобновительный потенциал сосны обыкновенной на вырубках в подзоне средней тайги Томской области и определении мероприятий, обеспечивающих ее успешное возобновление.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Выявить закономерности плодоношения сосны обыкновенной;
Изучить влияние сплошных рубок на появление и рост самосева;
Изучить грунтовую всхожесть семян и рост сосны в первые годы жизни на основных технологических участках вырубки и при различных способах обработки почвы;
Разработать мероприятия по улучшению условий возобновления сосны обыкновенной.
Научная новизна работы. Впервые для условий Томской области в пределах средней и южной подзоны тайги изучены закономерности плодоношения сосны обыкновенной (динамика и величина урожаев, сроки вылета семян); выявлены основные факторы, играющие ведущую роль в процессе последующего возобновления сосновых насаждений; изучено влияние степени изменения поверхности почвы вырубок лесозаготовительной техникой на последующее лесовозобновление;
определены способы обработки почвы, обеспечивающие максимальный возобновительный эффект при содействии естественному возобновлению.
Практическая значимость работы. Материалы исследований могут служить основой для разработки рекомендаций по содействию естественному возобновлению в подзоне средней тайги Западной Сибири. Применение полученных результатов позволит сократить срок выращивания естественных сосновых насаждений. Кроме того, материалы исследований будут использоваться в курсе лекций по лесоведению и лесоводству.
Положения, выносимые на защиту:
Плодоношение сосны обыкновенной в условиях подзоны средней тайги Томской области не является фактором, лимитирующим процесс возобновления данной породы.
Степень изменения поверхности вырубки под действием лесозаготовительной техники определяет успешность последующего возобновления сосны обыкновенной. Наиболее благоприятные условия создаются на малоизмененных минерализованных участках.
Содействие последующему возобновлению путем минерализации почвы на вырубках является эффективной мерой. Для создания наиболее благоприятных условий возобновления и роста самосева сосны в каждом типе вырубки необходимо применять особый
способ обработки почвы.
Обоснованность и достоверность выводов. Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и рекомендации основаны на известных положениях лесной науки и экспериментальных данных. Достоверность результатов обеспечивается обширным экспериментальным материалом и соответствующими критериями, применяемыми при использовании современных методов математической статистики.
Личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре лесоведения и зеленого строительства ТГУ. Автору принадлежит разработка программы и
7 методики исследований и ее выполнение. Экспериментальный материал, камеральная обработка, систематизация, анализ, интерпретация результатов и разработка рекомендаций выполнены непосредственно автором. Сбор полевого материала проводился в период с 1999 по 2003 г.
Апробация. Основные положения диссертации доложены на VII Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и образование» г. Томск (14-18 апреля 2003 г.), научной конференции «Биолого-почвенный факультет: прошлое, настоящее и будущее» г. Томск (23-24 апреля 2003 г.), II Международной конференции «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (EESFEA)» г. Томск (27-31 октября 2003 г.), Международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты» Томск (21-22 марта 2005 г.).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав и выводов. Содержит 11 таблиц, 19 рисунков и 12 приложений. Список литературы включает 144 наименования, в том числе 5 зарубежных авторов.
Благодарности. Автор работы выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность научным руководителям: доктору биологических наук, академику МАНВШ, профессору, заслуженному лесоводу РФ A.M. Данченко и кандидату сельскохозяйственных наук, доценту, заслуженному лесоводу РФ, B.C. Паневину за ценные консультации и неоценимую помощь при выполнении работы; сотрудникам кафедры лесоведения и зеленого строительства; директору ДГУП «Томская лесоустроительная экспедиция» кандидату сельскохозяйственных наук П.П. Квеглису, за практические советы и поддержку в работе.
Наконец, данный труд не состоялся бы без моральной и физической поддержки жены М.А. Мельник и родителей А.С. Мельника и Г.П. Мельник.
Закономерности плодоношения
Возобновление сосны тесно связано с ходом и интенсивностью семеношения насаждений. Без изучения семеношения сосновых насаждений трудно сделать правильные расчеты, а тем более форсировать лесовосстановительные процессы, поэтому изучением этих вопросов лесоводы начали заниматься очень давно.
Первые работы по изучению плодоношения сосны проводились в конце XIX в. в Германии. Однако ввиду недостатков в методах, применяемых как для оценки урожаев, так и для дальнейшей обработки этих материалов, проведенные работы внесли лишь небольшую лепту в изучение плодоношения сосны.
Особое место по вопросу о семеношении сосны занимает работа В.Д. Огиевского, проведенная в конце XIX в. (ссылка по Марченко, 1912). Значимость его работы заключалась в том, что он применял точный учет урожая по количеству шишек на модельных деревьях. В основу способов, применявшихся ранее, немецкими лесоводами положено приблизительно-глазомерное определение урожая. Недостатком работы было то, что в ней качественному и количественному учету семян придавалось второстепенное значение, хотя это для лесовода важнее, чем количество шишек. Еще одним недостатком было использование малого количества моделей (5 или 10) только III класса по Крафту для характеристики степени урожая крупных территорий. Значительный вклад в изучение семеношения сосны внесла работа, проведенная А.Г. Марченко (1912), на которую можно найти ссылки почти у всех современных авторов. Исследования проводились с 1901 по 1910 г. на лесной опытной станции в даче "Руда" (Белоруссия). Для изучения семеношения А.Г. Марченко применял семеномеры, что позволило ему дать качественную и количественную оценку урожаев семян.
Проведенная работа дала возможность выявить ряд факторов, влияющих на семеношение. Выяснилось, что с возрастом урожаи сначала увеличиваются, а затем начинают снижаться. В насаждении сосны начинают плодоносить в возрасте 40—50 лет, а на просторе с 15-20 лет. Наилучшие урожаи дают насаждения в возрасте 75-100 лет. Выявлено увеличение урожаев после прореживания древостоев. Выпадение семян из шишек в разные годы начиналось в разное время. Чаще всего лет семян начинался во второй половине апреля, иногда в начале того же месяца, и очень редко в начале мая. Выпадение семян из шишек заканчивалось чаще всего в конце мая или в начале июня. Самое раннее окончание (14 мая) естественного вылета семян наблюдалось в 1901 году, самое позднее (11 июня) в 1909 году. Всхожесть семян колеблется в пределах от 72 до 95 %. Семена, раньше вылетевшие из шишек, имеют лучшую всхожесть.
Выявлено, что четкой периодичности урожаев различной степени нет, однако чаще всего вслед за хорошими урожаями идут очень слабые. Абсолютно неурожайных лет не отмечено. Впервые была определена связь семеношения сосны с обеспеченностью ее светом, теплом и влагой. Выявлено, что в данных условиях лучшие урожаи закладываются при относительно небольшом количестве осадков, сумме положительных температур выше среднего и значительном количестве ясных дней. Абсолютный урожай семян колебался от 1,91 до 31,77 фунта на одну десятину. Недостатком работы, проведенной А.Г. Марченко, является то, что учет семян на каждом участке проводился по одному семеномеру. Это могло значительно повлиять на точность результатов. В Западной Сибири первым провел работы по изучению плодоношения сосны обыкновенной Н.А. Тихомиров (1925). Он изучал плодоношение сосновых культур в Подгородной лесной даче под Омском. Исследования показали, что культуры сосны в Подгородной лесной даче начинают плодоносить уже в девятилетнем возрасте, давая вполне всхожие и доброкачественные семена. Более темные семена имеют лучшую всхожесть и больший вес. При сборе шишек предпочтение следует отдавать крупным шишкам, так как из них получается значительно больше семян.
В 1934 году с помощью семеномеров Н.Н. Егоров изучал семеношение в ленточных борах Алтайского края. В данной работе было выявлено, что вылет семян начинается не ранее половины апреля, а, иногда, и с начала мая. Период массового вылета семян заканчивается чаще всего в конце мая, начале июня. За три года наблюдений колебания урожаев составили от 1,3 до 4,0 кг/га в сухом бору и от 0,8 до 2,5 кг/га в травяном бору. Лучшую всхожесть дают черные семена (98 %), несколько худшую серые (93 %). Белые семена большей частью пустые и дают всхожесть лишь 2 %. Заготовку шишек можно начинать с половины октября. Однако извлекать семена из шишек нужно не раньше чем через 5-6 месяцев, чтобы обеспечить более высокую всхожесть.
Обобщив имеющиеся на тот момент разрозненные материалы, Д.Н. Данилов (1952) выявил некоторые закономерности периодичности и географии плодоношения сосны на территории бывшего СССР. Результатами проведенной работы стали выводы о том, что периодичность плодоношения изменяется более или менее закономерно с запада на восток. С продвижением на восток урожайные годы повторяются: в Европейской части СССР и на Урале - один раз в 4-5 лет, в Сибири - через 3-4 года, а на Алтае и в Забайкалье — каждый второй или третий год. Наиболее часты у сосны средние урожаи. Однако в Архангельской области семенные годы не регулярны и могут разделяться значительными промежутками слабоурожайных лет (до 8 лет). Ведущей причиной, влияющей на плодоношение сосны, Д.Н. Данилов считает климат (1952). Среди элементов климата главное положительное значение для закладки цветочных почек имеют сухость воздуха при повышенной температуре и обилие прямого солнечного освещения. Несколько позже, изучая географию плодоношения древесных пород, А.А. Молчанов (1967) пришел к выводу, что интенсивность плодоношения сосны резко изменяется не только с запада на восток, как показал Д.Н. Данилов (1952), но и с севера на юг. Огромный вклад в изучение вопросов плодоношения сосны в условиях Западной Сибири внесли работы, проведенные Т.П. Некрасовой (1957а, 19576, 1957в 1957г, 1960а, 19606, 1962, 1965). Большое внимание в ее работах уделено изучению абсолютных урожаев в различных регионах Западной Сибири и выявлению факторов, лимитирующих этот процесс. Рассмотрены вопросы, связанные с возможностью прогноза урожаев. Определены основные направления лесного семеноводства. Ввиду обширности территории Западной Сибири урожаи семян сосны значительно отличаются в различных ее регионах. За период наблюдений с 1953 по 1957 г. в различных районах Западной Сибири по материалам Т.П. Некрасовой (1962) обильных повсеместных урожаев у сосны не было. Урожаи колебались от 0,1 до 5,0 кг. В большей степени эти колебания зависели от типов леса, чем от зон.
Сосновые леса и их производительность
Особенностью лесного фонда в средней тайге является наличие большой площади нелесных земель и незначительный удельный вес не покрытых лесом площадей (приложение 1). В подзоне средней тайги Томской области сосновые леса занимают 2,7 млн.га. Несколько меньшую площадь (1,9 млн.га) занимают кедровые леса. Сосняками занято 41,6% лесопокрытой площади, в то время как кедровыми - 29,9 %. Насаждения с преобладанием ели и пихты составляют 1,9 %. На долю березовых и осиновых насаждений соответственно приходится 20,1 и 7,0 %.
Следует обратить внимание на особенности возрастной структуры сосняков. Молодняками занято всего 10% площади. Незначительную площадь занимают также средневозрастные и приспевающие насаждения — 13 и 12 % соответственно. Больше половины площади сосновых лесов (65 %) занято спелыми и перестойными насаждениями. Такая возрастная структура сосновых лесов сохраняется, несмотря на интенсивную их вырубку. Это объясняется эксплуатацией только высокобонитетных насаждений, в то время как основная площадь сосновых лесов, представлена низкобонитетными заболоченными насаждениями. Не вовлечение последних в эксплуатацию и приводит к сохранению сложившейся возрастной структуры.
В целом возрастная структура сосняков средней тайги не оптимальна. Наличие большого количества спелых и перестойных сосновых насаждений говорит о необходимости вовлечения их в эксплуатацию, чтобы предотвратить естественный распад и потерю высококачественного сырья. Кроме того, рубка этих насаждений позволит улучшить санитарное состояние лесов, предотвратить накопление большого количества горючего материала и сформировать более равномерное распределение насаждений по возрастным группам. Необходимость рубки сосновых насаждений еще раз подтверждает актуальность изучения вопросов, связанных с возобновлением вырубок.
Производительность сосновых лесов в данном районе очень низкая. Средний класс бонитета составляет IV,8 (приложение 2). Более половины всех сосняков представлены V—V6 классами бонитета. Однако среди сосняков встречаются и высокобонитетные насаждения вплоть до I класса.
Большая часть сосновых лесов (45,4 %) имеет полноту 0,6-0,7 (приложение 3). Насаждения с низкой относительной полнотой (0,3-0,5) занимают 40,7 % площади. Высокополнотные насаждения встречаются здесь довольно часто. Сосняки с полнотой 0,8 и выше занимают 13,9 % площади.
Леса подзоны, занимающие в границах государственного лесного фонда 11,6 млн. га (42,9% площади всех лесов области), по флористическому составу, производительности, типологической представленности довольно однородны. Таким образом, средние таксационные показатели насаждений западной и восточной части подзоны схожи. Состав по преобладающим породам соответственно ЗК4С2Б10с и ЗК5С2Б. Средний класс бонитета IV,2 и IV,0. Средняя полнота 0,58 и 0,61. Схожи леса и по типологической структуре.
В подзоне большое распространение получил болотообразовательный процесс. Открытые болота представлены в основном верховыми сфагновыми комплексами. Низинные и переходные болота занимают незначительную площадь. В целом болота занимают 40,1 % территории. Заболачиванию подвержены и леса, о чем свидетельствует своеобразное представительство групп типов леса (приложение 4). Около трети насаждений являются заболоченными. Более всего заболочены сосновые леса, около половины площади которых (47,4 %) произрастает на торфяниках. Лиственные леса менее заболочены, производительность их выше.
Типы леса. Типы сосновых лесов средней тайги Томской области изучены еще недостаточно. Важная работа в этом направлении проведена Г.В. Крыловым (1957, 1961) при характеристике лесов Западной Сибири и их типов, Г.В. Крыловым, В.М. Потапович, Н.Ф. Кожеватовой (1958) при подготовке практического руководства для лесоустроителей. Несколько позже, при изучении сосновых лесов Западной Сибири, И.В. Таран (1973) дал характеристику типов леса. Важный вклад внесли исследования Е.П. Прокопьева (1969, 1977). Хотелось бы отметить, что значительных различий в названиях и характеристиках типов сосновых лесов у разных авторов не наблюдается. Однако, группу типов сосняки мшистые И.В. Таран в отличие от других авторов, называет сосняками зеленомошными при идентичных характеристиках местопроизрастания, напочвенного покрова и производительности этих лесов. На наш взгляд применение термина «сосняки зеленомошные» наиболее правильно, так как основной фон напочвенного покрова представлен именно зелеными мхами произрастающими в специфичных экологических условиях, отличных от условий произрастания других групп мхов.
Сосновые леса средней тайги Томской области, по данным наземного лесоустройства, характеризуются следующим соотношением групп типов леса: сосняки лишайниковые здесь занимают по площади 7,2 %, сосняки зеленомошные (мшистые) - 43,5, сосняки разнотравные - 0,2, сосняки травяно-болотные - 1,3, сосняки долгомошные - 0,4, сосняки сфагновые -47,4 %.
Сосняки лишайниковые (Pineta Lichenosa). В пределах средней тайги эта группа распространена неравномерно. В ее состав входят в основном два типа: сосняк лишайниковый и сосняк бруснично-лишайниковый, встречающийся фрагментарно среди сосняков зеленомошных.
Сосняки лишайниковые занимают наиболее повышенные элементы рельефа и ровные, хорошо дренированные участки. Они располагаются неширокими лентами по прирусловым валам рек, выпуклым водоразделам, среди заболоченных пространств, на сильно подзолистых песчаных или супесчаных почвах, подстилаемых водно-ледниковыми отложениями. Грунтовые воды залегают ниже зоны распространения корневых систем деревьев, так как песчаные подзолы, сложенные зернами песка различной крупности, характеризуются высокой водопроницаемостью. В профиле почв сосняка бруснично-лишайникового встречаются водоупорные прослойки легких суглинков, что несколько улучшает условия увлажнения. Лесная подстилка почв маломощная, содержание гумуса в минеральных слоях низкое. Физико-химический анализ этих почв свидетельствует об их слабой обеспеченности влагой, азотом, кальцием, магнием. Лесорастительные свойства почв невысокие.
Строение насаждений одно-двухъярусные, состав ЮС, единично встречается лиственница {Larix sibirica Ledeb.), кедр (Pinus sibirica Du Tour.), береза повислая (Betula pendula Roth). Полнота древостоев невысокая (0,5 — 0,6), класс бонитета преимущественно V (редко - IV), запас спелых и перестойных насаждений в среднем составляет 150 - 180м3/га, средний годичный прирост 1,3 м /га (табл. 1).
Урожай и сроки вылета семян
Практика располагает разными методами определения урожая семян древесных пород. К их числу можно отнести следующие: наземный л глазомерный, аэровизуальный, расчетный, учет плодов или шишек на всех деревьях в древостое, учет по модельным деревьям в древостое, учет по скелетным ветвям, на учетных площадках и при помощи семеномеров. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. Нами при исследованиях плодоношения сосны использовался метод семеномеров, и не случайно. Дело в том, что величина абсолютного урожая не позволяет получить представление о количестве семян, достигающих поверхности почвы, так как часть их съедается клестами, белками и дятлами, а часть шишек не раскрывается. Учет количества выпавших семян по семенамерам дает реальную оценку количества семян, достигающих поверхности почвы и способных при благоприятных условиях прорасти и участвовать в возобновительном процессе. Результаты наблюдений показали, что раскрывание шишек происходит не одновременно, оно тесно связано с погодными условиями. Если во время раскрывания шишек стоит более или менее устойчивая погода, то выпадение семян происходит довольно равномерно. При переменной погоде равномерность процесса вылета семян из шишек нарушается. Наиболее интенсивно процесс вылета семян происходит днем в теплую и солнечную погоду при повышенной скорости ветра. Из-за хорошего и продолжительного освещения кроны первыми раскрываются шишки у сосен, произрастающих на открытых местах. Опад сосновых семян наступает при установлении сухой и теплой погоды, при достижении шишками влажности порядка 17 % (Каппер, 1954). С наступлением пасмурной погоды и увеличением влажности шишки закрываются, и вылет семян прекращается до тех пор, пока не установится сухая погода. В сырые, прохладные весны опад затягивается на более длительный срок, а в сухие — сокращается. Проведенные наблюдения и подсчет семян в семеномерах показали, что в средней подзоне тайги вылет семян начался 6 апреля, однако, уже 8 апреля семена перестали вылетать (табл. 5). Это продлилось до 15 апреля, причиной чего стала установившаяся пасмурная погода, приведшая к « закрыванию шишек. После установления сухой солнечной погоды шишки вновь стали раскрываться. С 18 апреля вылет семян не прекращался и наблюдался каждый день. Он происходил даже в пасмурную погоду при периодическом и непродолжительном освещении крон деревьев солнцем. После 25 июня вылет семян прекратился. В южной подзоне тайги раскрывание шишек произошло несколько позже. Вылет семян здесь начался 25 апреля и продолжался без перерыва вплоть до полного его прекращения 25 июня. Анализ динамики вылета семян показывает, что большая часть семян, до 70-80 %, как в южной, так и в средней подзоне опадает в мае. Период вылета семян в средней подзоне тайги несколько больше, чем в южной, однако здесь он может прекращаться на некоторое время. В целом по области он составляет 8-10 недель, что на 2-4 недели превышает продолжительность выпадения в Бузулукском бору Самарской области (Тольский, 1950). Поскольку, весной погода не устойчива, ход опадания семян то усиливается, то ослабевает. Наибольшие колебания наблюдаются в условиях средней подзоны области, так как здесь по сравнению с южной подзоной, сильнее выражены колебания температуры и влажности. Этим же обстоятельством можно объяснить и более раннее раскрывание шишек в данном районе. При переменных температурах и влажности воздуха раскрывание шишек идет успешнее и быстрее, чем при постоянной температуре и неизменной влажности. Основанная на этом принципе сушка в шишкосушилках дает возможность почти полностью извлекать семена из сосновых шишек, что не удается при стабильном режиме сушки (Тольский, 1950). Так как в средней подзоне начало вылета семян происходит при наличии на поверхности почвы частично сохранившегося снегового покрова, то часть семян попадает на снег. Следовательно, они подвергаются снегованию, что способствует выведению их из состояния покоя, увеличивает грунтовую всхожесть и позволяет получить более дружные всходы.
Урожай выпавших семян рассчитывался на основании общего количества выпавших семян и массы 1000 штук. По нашим данным за период наблюдений общее количество семян попавших в семеномеры составило 233,5 тыс.шт./га и 584,3 тыс.шт./га в средней и южной подзоне соответственно. По данным Т.П. Некрасовой (1962), масса 1000 штук семян в средней и южной тайге составляет соответственно 5,2 и 5,6 г. Проведя несложные расчеты, получаем, что в 2003 г урожай семян в спелых сосняках мшистых подзоны средней и южной тайги Томской области составил соответственно 1,2 и 3,3 кг. Для успешного естественного возобновления сосны имеют значение лишь урожаи, величина которых не менее 1-1,5 кг на 1 га (Некрасова, 1962). Исходя из этого, можно сделать вывод, что в годы со средними и высокими урожаями, в условиях как средней, так и южной подзоны тайги Томской области, поверхность почвы обеспечивается семенами в достаточном количестве для появления массовых всходов.
Влияние сплошных рубок на компоненты биогеоценоза
Общая площадь волоков зависит от технологии разработки лесосеки, применяемой техники и почвенно-грунтовых условий. В настоящее время на лесозаготовках применяются разные технологические схемы, базирующиеся на различных технических средствах. Несмотря на их существенное различие друг от друга изменения, вносимые ими в лесные биоценозы, влияющие на возобновление древесных пород, сходны и заключаются в повреждении поверхности вырубок. Причем эти изменения зависят не только от применяемой техники, сколько от интенсивности воздействия на почву. Однократный проход тяжелой техники не вносит существенных изменений даже в напочвенный покров, в то время как неоднократный проход более легких машин повреждает генетические горизонты почвы. Поэтому поверхность вырубок, независимо от применяемой технологии и техники можно классифицировать как малоизмененную, неизмененную и сильноизмененную. На сформировавшихся под действием лесозаготовительной техники участках, из-за изменившихся физических свойств почвы, в разном направлении и с разной интенсивностью протекают биологические и биохимические процессы, создается различный экоклимат, меняются химические свойства. На каждом из этих участков формируется свой тип микросреды, влияющий на естественное возобновление и дальнейший рост древесных пород (Санников, 1965). Изучение появления, роста и развития самосева на участках вырубки, измененных в различной степени, позволяет определить условия напочвенной среды наиболее благоприятные для обильного поселения и хорошего роста сосны обыкновенной.
Работы по изучению влияния механизированных лесозаготовок на лесную среду и возобновлению леса проведены многими исследователями (Побединский, 1952, 1982, 1995; Бузыкин, Пшеничникова, 1997; Перевозникова, 1993; Санников, 1965, 1992; Петро,в 1967, 1969, 1974; Цыкалов, Гукова, Бондарева, 2002; Воробьев, Данченко, Бех, и др. 1994; Ермольев, Гугелев, 1995; Серый, Засухин, Вялых, 1997; Обыденников, 1996, 2003; Обыденников, Рожин, 1995; Мельник, 2004) в различных регионах нашей страны. Проведенные исследования показывают, что не все лесозаготовительные машины и технологические процессы одинаково влияют на лесорастительную среду, а, следовательно, и на лесовосстановительные процессы. Кроме того, одни и те же машины вызывают неодинаковые последствия в разных лесорастительных условиях.
Наиболее успешно процесс возобновления сосны происходит на участках вырубки, где в процессе трелевки возникают поранения напочвенного покрова и почвы, если они не сопровождаются ухудшением физических свойств почвы. На участках с сильно ухудшиными физическими свойствами почвы процесс поселения самосева сильно замедляется, а появившийся самосев имеет замедленный рост. Исследования биологической активности лесных почв после механизированных лесозаготовок, проведенные в Красноярском Приангарье (Петров, 1969) показали, что после вырубки древостоя резко повышается биологическая активность почв вырубок и, как следствие, повышается плодородие. Наиболее благоприятные условия для роста и развития подроста возникают на участках вырубки с частично содранной подстилкой и на слабоминерализованных пасечных волоках. На неминерализованных участках вырубки, несмотря на более высокую биологическую активность по сравнению с другими участками вырубки, а, следовательно, и плодородие почвы, из-за отрицательного влияния травяно-мохового покрова рост и развитие самосева замедлен. На магистральных волоках, несмотря на повышение некоторых показателей биологической активности почв, ввиду ухудшения водно-физических свойств, создаются неблагоприятные условия для появления и развития подроста последующих генераций.
Исследования экологических особенностей различных типов микросреды на сплошных вырубках, Свердловской область, (Санников, 1965) показали, что на сплошных вырубках в сосняках бруснично-черничных на песчаных почвах среда для естественного возобновления сосны крайне неоднородная. Наихудшие экологические условия, практически исключающие возможность успешного последующего возобновления сосны, отмечены на участках с сохранившейся грубогумусной подстилкой. Ее гидротермический режим отличается исключительной неустойчивостью, хронически низкой влажностью, крайне высокими дневными и низкими ночными температурами. Под подстилкой ощущается недостаток тепла для роста корней всходов сосны, минеральные горизонты почвы сравнительно бедны азотом и зольными элементами. Это определяет плохой рост всходов сосны на подстилке.
Благоприятные условия микросреды для возобновления сосны наблюдаются на почве, минерализованной механизмами либо огнем. Она отличается наибольшей стабильностью гидротермического режима приземного воздуха и верхнего слоя почвы, лучшей водообеспеченностью, хорошими семязаделывающими свойствами, что определяет высокую грунтовую всхожесть семян и обилие всходов сосны. Однако, на этих участках верхние слои почвы сравнительно бедны гумусом, азотом, зольными элементами, микрофлорой. Также здесь есть опасность ранних заморозков и морозного пучения обнаженной почвы, что может негативно сказываться на приживаемости и дальнейшем росте самосева сосны.
