Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы по теме исследования 7
Глава 2. Общая физико-географическая характеристика района исследования 22
2.1. Географическое положение. 22
2.2. Основные ландшафты 22
2.3. Климат 23
2.4. Поверхностные и грунтовые воды 24
2.5. Характеристика лесного фонда Ульяновской области 25
2.5.1. Распределение лесов в соответствии с целевым назначением 28
2.5.2. Структура лесных насаждений по группам древесных пород и группам возраста 29
Глава 3 Объекты и методы исследований 34
Глава 4 Фитоценотическая характеристика молодняков 38
4.1. Формация березовые леса (betuleta) 39
4.2. Формация сосново-березовые леса (pineta betulosa) 45
4.3. Формация сосновые леса (pineta) 52
4.4. Формация липовые молодые леса (tilieta) 58
4.5. Формация – осиновые леса (populeta) 61
4.6. Формация молодые ивняки (saliceta) 64
Глава 5 Экологические особенности молодняков 67
5.1. Экологические особенности молодых насаждений 67
5.2. Формирование молодняков целевого состава 82
Выводы 88
Список литературы 91
- Основные ландшафты
- Распределение лесов в соответствии с целевым назначением
- Формация сосновые леса (pineta)
- Формация – осиновые леса (populeta)
Введение к работе
Актуальность работы. На территории Российской Федерации в последние десятилетия отмечены тенденции увеличения площади молодняков лесных насаждений. В Ульяновской области в настоящее время молодняки I класса возраста занимают 162,3 тыс. га, что составляет более 18% от площади покрытых лесом земель. Сформировались эти молодняки под влиянием различных причин. Во-первых, происходит формирование вторичных (производных) молодняков в результате рубок и пожаров на месте коренных лесных сообществ. Во-вторых – идёт зарастание бросовых сельскохозяйственных угодий. Созрела необходимость их перевода в земли лесного фонда. Однако, прежде чем ввести в хозяйственный оборот молодые насаждения, необходимы научно обоснованные практические рекомендации по формированию устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды, экологически высокопродуктивных и хозяйственно ценных насаждений. Кроме того, разработка данной темы исследования обусловлена слабой геоботанической и лесотипологической изученностью молодых насаждений Ульяновской области. В научных трудах В.В. Благовещенского (2005) приводится всесторонняя характеристика растительности Приволжской возвышенности, но имеются лишь отрывочные сведения об особенностях формирования молодых мелколиственных насаждений на изучаемой территории. Автор высказывал пожелания о всестороннем геоботаническом исследовании молодняков и необходимости изучения их происхождения. В материалах лесоустройства по отдельным лесничествам области имеются лишь весьма скудные сведения о структуре и строении молодняков в различных условиях.
Все вышеизложенное и определило актуальность выбранной темы диссертационной работы.
Цель диссертационной работы: исследовать фитоценотическую структуру и экологическую продуктивность молодняков Ульяновской области.
Задачи исследований:
-
Разработать фитоценотическую классификацию молодняков Ульяновской области.
-
Определить древесную продуктивность молодняков Ульяновской области.
-
Оценить экологическую роль различных древесных пород в составе молодняков по их участию в углеродном цикле и производстве кислорода.
-
По материалам проведенных исследований обосновать предложения по формированию молодняков оптимального состава для преобладающих групп ассоциаций.
Научная новизна. Впервые на основании комплексных исследований в лесах Ульяновской области изучена пространственная (вертикальная, горизонтальная) структура молодняков и разработана их классификация. Определено происхождение каждой ассоциации. Впервые получены показатели экологической продуктивности различных групп ассоциаций и различного породного состава молодняков (по участию в углеродном цикле и продуцировании кислорода) и установлены закономерности ее динамики.
Практическая значимость
Полученные качественно новые материалы позволили разработать рекомендации по рациональному формированию породного состава молодняков Ульяновской области, отличающихся высокой противопожарной устойчивостью, экологической продуктивностью и хозяйственной ценностью. Результаты исследований переданы для практической работы в Министерство сельского, лесного хозяйства и природных ресурсов Ульяновской области.
Предложенная классификация и географическое распространение молодняков на территории области найдут применение в дальнейших геоботанических исследованиях растительности Ульяновской области. А также при проведении инвентаризации молодых насаждений с целью оптимизации их дальнейшего хозяйственного использования.
Разработанная фитоценотическая классификация может и должна быть положена в основу лесотипологической классификации молодых насаждений.
Положения, выносимые на защиту.
-
Молодые насаждения I класса возраста естественного происхождения Ульяновской области относятся к шести формациям, объединяющим 11 групп ассоциаций и 28 ассоциаций.
-
Экологическая продуктивность молодняков первого класса возраста рассчитанная по их участию в углеродном цикле и производстве кислорода зависит от породного состава и фитоценотической структуры насаждений.
-
Для повышения экологической продуктивности и хозяйственной ценности формирующихся древостоев необходима реконструкция мягколиственных молодняков с введением в их состав сосны обыкновенной (Pinus sylvestris) в определенных соотношениях.
Апробация результатов. Основные итоги работы и материалы диссертации представлены на конференциях различных уровней:
1. IV Всероссийская конференция с международным участием «Медико-физиологические проблемы экологии человека» (26-30 сентября 2011 года, г. Ульяновск).
2. Международная научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов «Молодёжь. Наука. Будущее. Технологии и проекты» (21-22 октября 2011 года, г. Казань).
3. Научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные проблемы мониторинга экосистем антропогенно нарушенных территорий» (20-23 октября 2011 года, г. Ульяновск).
4. XXVII Любищевские чтения «Современные проблемы эволюции и экологии» (5-7 апреля 2013 года, г. Ульяновск).
Кроме того, на ежегодных научных конференциях, круглых столах в Ульяновском государственном университете.
Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 работы в журналах, включенных в перечень ВАК РФ.
Личный вклад автора. В основу работы положены материалы собранные и проанализированные лично автором за период с 2011 по 2013 гг. Автор принимал непосредственное участие в исследованиях по данной теме на всех этапах ее выполнения (от постановки задач до получения практически значимых результатов).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 204 страницы. В том числе: 104 основного текста, 100 – приложений, 5 рисунков и 15 таблиц. Библиографический список включает 150 наименований, в том числе 18 – иностранных.
Основные ландшафты
К экологической продуктивности леса относят роль леса в поддержании состава воздуха атмосферы, средообразующую роль, очищение воздуха атмосферы от различного рода поллютантов, пыли, поглощение лесными экосистемами радиоактивных частиц и газов, снижение уровня шума, рекреационную роль, оздоровительную и т.д. Способность леса поддерживать состав воздуха атмосферы обеспечивается совокупностью физиологических, биохимических и биофизических процессов, происходящих во всех элементах лесного биоценоза (Лебедев, 1998).
В последние годы Россией взят ряд международных обязательств в области охраны окружающей среды в рамках Конвенции ООН по изменению климата, Конвенции по биоразнообразию, Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха и др. В соответствии с названными конвенциями Россия обязалась осуществлять действия, направленные на увеличение поглощения углекислоты из атмосферы лесной растительностью и на поддержание баланса кислорода, на ограничение промышленных выбросов в окружающую среду до уровня, безопасного для биоты (Гитарский и др., 2006).
Внимание учёных, в основном, направлено на изучение углеродного бюджета лесных экосистем планеты, о чём говорит множество работ, посвящённых данной теме. Данные по углеродному бюджету лесов России приведены во многих публикациях (Nilsson et al., 2000; Shvidenko, Nilsson, 2002; Нильссон и др., 2003; Shvidenko, Nilsson, 2003; Гитарский и др., 2006; Замолодчиков и др., 2007; Моисеев и др., 2007; Моисеев, 2007), наиболее важными из них являются работы Н.И. Базилевич (1993), С. Нильссон и др. (1997), В.А. Алексеева, Р.А. Бердси (1994), А.И. Уткина (1981, 1995, 1997, 2001), А.С. Исаева, Г.Н. Коровина (1999), В.А. Усольцева (1998, 2001, 2003, 2007), Л.Е. Родина и др., (1965), М.Ф. Макаревского (1991), А.С. Исаева и др. (1995), К.И. Кобак и др. (1993), Д.Г. Щепаченко (2000), Д.Г. Замолодчикова и др. (1993), D.S. Schimel (1995) и др.
Углеродный цикл является информационной и методологической основой оценки биосферной роли лесов (Алексеев, Бердси, 1994).
Углерод, содержащийся в различных компонентах углеродного цикла (атмосфера, океан, растительность, почва и пр.) принято называть углеродными резервуарами (carbon pools). Углерод, переходящий из одного резервуара в другой за некоторый период времени (обычно за год) определяют как поток (carbon flux). Увеличение запаса (stock) углерода в наземной экосистеме называют депонированием, а потоки углерода из экосистемы в атмосферу – эмиссией. Кроме того, рассматривают вынос углерода в гидросферу и литосферу, обычно определяемый как боковой транспорт (lateral transport). Разница входящих в резервуар и выходящих из него потоков углерода за определенный промежуток времени характеризует бюджет углерода (Алексеев, Бердси, 1994).
Имеются публикации по оценке запаса органического углерода в растительности и почве (Goodale et al., 2002); эмиссии в атмосферу и обратного депонирования (сток) за счёт фотосинтеза (Уткин, Ифанова, Ермолова, 1981; А.И. Уткин и др., 1988; Исаев и др., 1995; Уткин, Пряжников, Гульбе, 2001).
Большую роль в поглощении углерода учёные отводят умеренным и бореальным лесам. Их роль в депонировании углерода оценивается по-разному: 0,2 Пг С/год для лесов умеренного пояса (Замолодчиков, Уткин, Коровин, 1998); 0,7 Пг С/год для всех умеренных и бореальных лесов за последние 20 лет (Комин, 2012); 0,6 – 0,7 Пг С/год для всех бореальных лесов и редколесий на начало1990-х годов (Писаренко, 1996).
Одна из первых комплексных оценок запасов углерода лесов и болот России была проведена в Институте леса им. В.Н. Сукачева СО РАН (Алексеев, Бердси, 1994). Эксперты Международного института леса Российской академии естественных наук и Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН рассмотрели экологические аспекты накопления углерода лесными насаждениями в целом для России и дали их количественную оценку (Shvidenko et al, 1995; Соловьёв, 2006; Бузыкин, 2007; Государственный доклад …, 2011).
Долгосрочная программа по изучению российских лесов и их вклада в углеродный баланс выполняется в Международном институте прикладного системного анализа (IIASA) в Австрии совместно с рядом российских институтов – Почвенным институтом им. В.В. Докучаева, Московским Государственным университетом леса, Дальневосточным научно-исследовательским институтом лесного хозяйства, Институтом леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, и др. В отличие от других групп исследователей, IIASA рассматривает полный углеродный бюджет лесов, сопряженно с другими растительными экосистемами России (Алексеев, Бердси, 1994).
Россия, на долю которой приходится 22 % мировых лесных ресурсов и 2/3 бореальных лесов мира, имеет возможность стать лидером в экологических вопросах, достигнув при этом значительных экономических выгод (Алексеев, Бердси, 1994).
Для достижения целей, стоящих перед нашим государством, в связи с принятыми конвенциями, необходимо направить силы на улучшение состояния лесов, их охраны и защиты.
Леса России играют значительную роль в углеродном бюджете планеты. По последним оценкам на лесных землях России аккумулировано 41,7 Пг (1 Пг = 1015 г = 109 т) С в растительном веществе и 149 Пг органического углерода (C) в почвах; в течение последних 40 лет леса России, в среднем, поглощали свыше 400 Тг (1 Тг= 1012 г = 106 т) С в год (Shvidenko, Nilsson, 2003).
Ежегодно в результате фотосинтеза на Земле образуется более 100 млрд. т органического вещества и выделяется около 145 млрд. т свободного кислорода (Минх, 1963). Hall D. (1989) привёл данные, что за последние 200 лет концентрация СО2 в атмосфере возросла на 27%, в первую очередь, в связи с вырубкой лесов, а также со сжиганием запасов добытого каменного угля . Данные по увеличению концентрации СО2 по разным литературным источника колеблются в пределах 20 – 27%. В частности, Н.Н. Моисеев (1999) приводит цифру увеличения содержания углекислоты в воздухе за последние сто лет на 20 %, что не сопровождается, по его мнению, увеличением запасов фитомассы растительного покрова. При этом площадь мировых лесов в результате рубок и пожаров, главным образом в тропиках, ежегодно сокращается. В частности, за 15 лет с 1990 по 2005 год она сократилась на 125,3 млн га, т.е. ежегодное сокращение составило, в среднем, величину порядка 8,4 млн га (Исаев, Коровин, 1999).
По данным В.Ф. Цветкова (1991), на европейском севере РФ за последние 20 лет в результате сокращения лесных площадей ежегодно на 2,2 млн. га остаются не изъятыми из атмосферы 62 – 66 млн. т CO2. По данным А.Н. Филипчука и Б.Н. Моисеева (2003) суммарная эмиссия СО2, связанная с рубками, пожарами, вредителями и болезнями леса, составляет более 100 Мт/год. Углеродный баланс в лесных экосистемах России положительный и достигает 500 Мт/год. Ежегодное накопление углерода только в российских лесах полностью компенсирует его суммарную промышленную эмиссию (Филипчук, Моисеев, 2003).
Существенного увеличения поглощение СО2 из атмосферы (до 45 Мт/год) можно достичь только комплексом лесохозяйственных мероприятий, направленных на борьбу с лесными пожарами, вредителями и болезнями леса, на утилизацию сухостоя и древесных отходов (Филипчук, Моисеев, 2003). Кроме того, увеличением площади лесов.
Распределение лесов в соответствии с целевым назначением
По данным В.В. Протопопова 1 га елово-лиственных насаждений в Сибири в возрасте 20-40 лет ежегодно поглощает из атмосферы 13 – 17,5 т углекислого газа (Реймерс, 1990). По данным В.Г. Болычевцева (1968) выделение кислорода 36 – 60 летними дубовыми и лиственными насаждениями III – IV классов бонитета составляет 6,7 т/га, берёзовыми – 5,9, сосновыми – 4,8, осиновыми – 5,7 т/га.
Кислородопродуцирующая и углерододепонирующая роль леса зависит от его возраста. По данным С.В. Белова для молодых насаждений (20 лет) она ниже по сравнению со средневозрастными насаждениями (60 лет) на 35 – 53%, для спелых (100 лет) – на 12 – 22% (Белов, 1983). Также интенсивность депонирования углерода древостоем зависит от освещённости деревьев. Общие объёмы продуцирования кислорода и поглощения углекислого газа в лесных экосистемах зависят от органической массы, от процессов дыхания растений и разложения их органики после гибели (Лебедев, 1998). Более интенсивному аккумулированию углерода по данным В.Д. Стаканова, В.В. Кузьмичева, Н.В. Грешиловой (2002) в насаждениях способствует проведение рубок различной интенсивности изреживания.
В.Г. Атрохин и В.Я. Курамшин (1991) выявили связь между текущим приростом стволовой древесины и объёмом выделяемого кислорода. По их мнению, чем выше текущий прирост стволовой древесины, тем выше фактическое выделение насаждением кислорода в атмосферу. «Текущий прирост по запасу зависит от множества факторов: биологических особенностей древесных пород, составляющих древостой; происхождения (семенное, порослевое, естественное, искусственное); возраста, условий местопроизрастания; климатических факторов; полноты и сомкнутости полога; характера распределения деревьев по ступеням толщины и классам роста; величины наличного запаса; проведённых хозяйственных мероприятий и хозяйственного режима; санитарного состояния леса; семенных лет; наследственных свойств древесных пород» (Атрохин, Курамшин, 1991). Поэтому для достижения высоких показателей экологической продуктивности лесных экосистем очень важным является следующий факт: соответствие условий местопроизрастания породному составу насаждения (Атрохин, Курамшин, 1991).
Экологическая продуктивность лесных экосистем не ограничивается поддержанием состава воздуха атмосферы. К ней также относится выполнение насаждениями водоохранных и водорегулирующих функций. Именно этим функциям посвящён целый ряд исследований (Анучин, 1986; Нестеров, 1969). Экологическая продуктивность леса определяется способностью регулирования микроклимата на определённом участке. Экологическая оценка этой роли леса основывается на его способности формировать внутри лесных экосистем и на прилегающих территориях определенные параметры скорости ветра, температуры воздуха и почвы, влажности воздуха и почвы, испарения влаги с поверхности почвы, количества заморозков, накопления запасов снега, атмосферного давления. Средоформирующие функции леса оцениваются по качественным и количественным показателям, характеризующим эти функции в различных природных условиях (Лебедев, 1998).
В.Г. Атрохин (1980) достижение увеличения биологической и экологической продуктивности лесных экосистем видит в результате рационального использования земель лесного фонда и оптимизации процессов лесовыращивания, организации лесного хозяйства на типологической основе. Рубки главного и промежуточного пользования он рассматривает как наиболее эффективные способы формирования таких насаждений.
В.А. Анучин (1977) говорил о том, что повышение продуктивности лесных экосистем – это «жизненно важная общечеловеческая проблема». Также он обращал внимание на то, что лесные экосистемы в естественном развитии отличаются высокой устойчивостью, продуктивностью и стабильностью к различным воздействиям. Искусственно же созданные типы лесов не устойчивы против внешних воздействий, что и определяет их низкую продуктивность.
Общая продуктивность насаждений – важнейший показатель оценки биосферной роли лесов, в частности углеродного цикла (Шульга, Балясный, Обезинская, 1990).
А.И. Бузыкин и Л.С. Пшеничникова (1980), ссылаясь на труды известных лесоводов Г.Ф. Морозова, М.Е. Ткаченко, М.К. Турского, Н.С. Нестерова, подчёркивали, что в смешанных насаждениях, за счёт неодинаковых биоэкологических свойств древесных пород, наиболее полно используются условия среды, поэтому смешанные насаждения отличаются большей продуктивностью, чем чистые, в одинаковых условиях произрастания.
В процессе нерегулируемого естественного возобновления леса на значительных площадях сплошных вырубок и гарях возникают и формируются лиственные молодняки или молодняки с преобладанием лиственных пород, в основном вегетативного происхождения.
И.С. Мелехов (1969) считал, что молодняки по сравнению с другими возрастными группами и этапами формирования лесных насаждений являются наиболее ответственным и наименее изученным периодом в жизни леса. По мнению А.И. Бузыкина, Л.С. Пшеничниковой (1980) процесс формирования молодняков – важный этап становления древостоев, определяющий характерные черты их индивидуального развития. Именно на этом этапе закладываются основные параметры насаждений – состав, густота, размещение деревьев по площади, строение полога, развитие крон и т.д., от которых зависят внутри- и межвидовые отношения в ценозе, рост, развитие и, в конечном итоге, продуктивность древостоев.
Формация сосновые леса (pineta)
Экологическая роль лесов в биосфере определяется их средообразующими, водоохранными, рекреационными и другими функциями. Интенсивная эксплуатация лесов, особенно в последние десятилетия, привела к накоплению больших площадей, покрытых молодняками древесных пород в различных вариантах смешения. Поэтому изучение экологической продуктивности молодняков и возможностей её повышения является одной из актуальных задач современного лесоводства. Молодняки являются пластичным этапом формирования лесных насаждений (Мелехов, 1969; Бузыкин, Пшеничникова, 1980), в рамках которого можно формировать высокопродуктивные древостои, эффективно выполняющие свои экологические функции.
Для оценки экологической роли молодняков и повышения их экологической продуктивности в качестве исследуемых параметров были выбраны углерододепонирующая и кислородопродуцирующая функции лесных насаждений I класса возраста. Вышеупомянутые функции оценивались для преобладающих групп растительных ассоциаций, с различным смешением хвойных и лиственных пород в составе. Как показали исследования, на территории Ульяновской области, самыми распространёнными группами ассоциаций молодняков естественного происхождения первого класса возраста являются травяные, остепнённые и зеленомошные чистых лиственных, сосново-берёзовых и чистых сосновых молодняков.
Следует отметить, что по нашим данным молодняки одной ассоциации, сформировавшиеся на изучаемой территории в различных лесорастительных условиях, практически не различаются как по геоботаническим характеристикам, так и по эффективности выполнения экологических функций. Далее приводим таксационные характеристики групп ассоциаций, преобладающих в районе исследования и их углерододепонирующие возможности.
Группа ассоциаций Березняки травяные (Betuleta herbosa) Данная группа представлена пятью ассоциациями. Породный состав насаждений данной группы между ассоциациями практически не отличается. Основными представителями древесной растительности являются берёза повислая (Betula pendula) и сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Примесь последней встречается практически на всех пробных площадях и варьирует от 2% до 30%. Чистых берёзовых насаждений в данной группе отмечено не было. Это достаточно густые молодняки с численность стволов от 10000 до 20000 стволов на 1 га, что обуславливает наличие в них большего запаса углерода, чем в других ассоциациях. Средний пул углерода по ассоциациям данной группы приведён в таблице
Из таблицы видно, что наименьшим пулом углерода обладают насаждения, представляющие ассоциации Березняков полевицевых (Betuletum agrostidosum) и Березняков кострецово-разнотравных (Betuletum Bromopsiosum herbosum). Данный факт, вероятно, объясняется тем, что полевицевые березняки в районе исследования подвергаются массовому выпасу скота, о чём свидетельствует уплотнённая почва и разреженный травяной ярус. Для березняков кострецово-разнотравных характерна высокая разреженность древесного яруса насаждений (численность стволов на 1 га составляет около 9000 штук). Высокие показатели по углероду в ассоциациях березняков земляничных, лугово-разнотравных и дубравно-мятликовых можно объяснить тем, что они сформировались после рубки широколиственных или смешанных сосново-широколиственных лесов, произрастающих на более плодородных почвах, то есть более высокой их древесной продуктивностью.
Группа ассоциаций Березняки остепненные (Betuleta substepposa) Ассоциации данной группы, в основном, представлены чистыми берёзовыми насаждениями, и лишь их малая часть имеет небольшую примесь сосны (в пределах 10% по запасу). Среднее значение пула углерода насаждений данной группы ассоциаций представлено в таблице 5
Высокое значение запаса углерода в ассоциации березняка наземно-вейникового объясняется образованием насаждения на местах рубок сосново-дубовых и дубовых лесов на лёгкосуглинистых почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. В данных условиях местопроизрастания таксационные показатели насаждений I класса возраста описываемой ассоциации имеют следующие значения: средняя высота составляет 5-5,5 м, а средний диаметр 2,5-3 см. Для сравнения: средняя высота насаждений березняков узколистно-мятликовых составляет 4 м, средний диаметр – 2 см. Произрастают такие молодняки на сухих супесчаных почвах. Они сильно разрежены (около 8000 штук/га), поэтому и разница в средних величинах пула углерода между древостоями этих ассоциаций существенна. Группа ассоциаций Березовые леса зеленомошники (Betuleta hylocomiosa)
Группа представлена лишь одной ассоциацией – березняками зеленомошниками, которые не являются широко распространенными на территории области. В составе насаждений преобладает берёза, примесь сосны не превышает 20% по запасу. Среднее значение запаса углерода в ассоциации составляет 24,18 т/га. Это самый высокий показатель пула углерода, однако, березняк зеленомошник был встречен всего один раз, то есть этот показатель не подтверждён необходимым количеством повторностей в других ассоциациях группы. Средний диаметр составляет 1 см, высота 3,5-3,7 м, а численность стволов на 1 га достигает 25000. Группа ассоциаций Сосново-березовые леса травяные (Pineta betulosa herbosa)
Данная группа ассоциаций является самой широко распространенной на территории области. Средний диаметр насаждений составляет 2,5 см, средняя высота 4,5 м. Древостои сильно разрежены, число стволов на 1 га площади колеблется в интервале от 3600 штук до 9000 штук. Средняя величина пула углерода по ассоциациям представлена в таблице 6
Сходство показателей пула углерода сосново-берёзовых лесов полевицево разнотравных и мятликово-лугово-разнотравных объясняется тем, что данные ассоциации формируются в сходных экологических условиях - при зарастании суходольных лугов с близким залеганием грунтовых вод. Показатель запаса углерода ассоциации сосново-берёзового леса земляничного ниже, чем в двух предыдущих, из-за более разреженного древесного яруса.
Формация – осиновые леса (populeta)
Отличается от первого тем, что при достижении возраста спелости и рубки кулис мягколиственных пород на их месте возможно создать культуры сосны, в том числе и крупномерным посадочным материалом, что увеличит их приживаемость, ускорит рост и повысит устойчивость к неблагоприятным факторам.
Таким образом, можно сформировать разновозрастное насаждение с преобладанием хозяйственно ценной породы – сосны, с улучшенными сырьевыми и экологическими характеристиками, что будет важно для эксплуатационных, а особенно для защитных лесов, которые в Ульяновской области составляют 84% покрытой лесом территории (Лесной план Ульяновской области URL: http://mpr73.ru/public/document/obl/23.zip).
Смена породного состава не повысит пожарной опасности древостоев, так как сосна к этому возрасту становится практически неуязвимой для низовых пожаров, а лесные культуры в кулисах будут находиться под защитой такой сосны. При таком способе реконструкции видовое разнообразие древесных пород сохраняется. Второй положительной стороной с экологической точки зрения будет защита вводимых культур уже сформированным сосновым насаждением в коридорах. Поскольку, как известно, в более старшем возрасте эта порода устойчива к низовым пожарам. Также не стоит обходить вниманием и экономический эффект. Сосна обыкновенная является целевой породой для выращивания на территории области и именно к её возобновлению на вырубках и гарях стремятся лесопользователи.
Таким образом, введение сосны в состав лиственных молодняков при первом приеме усилит их экологическую эффективность, а при втором – экономическую ценность. ВЫВОДЫ
1. Фитоценотическая структура молодняков Ульяновской области представлена шестью формациями, объединяющими одиннадцать групп ассоциаций, включающих 28 ассоциаций. В основном молодняки на исследуемой территории представлены травяными, остепненными и зеленомошными группами ассоциаций. Незначительно на территории области распространены осинники и липняки. Твердолиственных молодняков на исследуемой территории встречено не было. Самыми распространенными ассоциациями являются: Сосново-березовый лес земляничный (Pinetum betuleto–fragariosum) и Березняк земляничный (Betuletum fragariosum). Формация молодых ивняков наименее распространенная на территории области.
2. Показатели древесной продуктивности в молодняках первого класса возраста существенно различаются даже в пределах одной растительной ассоциации, что связано с естественной нестабильностью таких экосистем в процессе формирования древостоев. Наиболее продуктивными по запасу древесины являются молодняки, произрастающие на суглинистых почвах, имеющие высокую густоту и менее подвергшиеся антропогенной нагрузке. Это ассоциации: Липняк ландышевый (Tilietum convallariosum), Липо-осинник ландышевый (Tilieto-Populetum convallariosum), Осинник снытьево-волосистоосоковый (Populetum aegopodioso-caricosum pilosae), Ивняк остроосоковый (Salicetum Caricosum acutae), Березняк голый (Betuletum glabrum), Березняк наземновейниковый (Betuletum calamagrostidosum epigeios).
3. Самыми высокими показателями депонированного углерода и выделенного кислорода обладают чистые мягколиственные молодняки: в группе травяных ассоциаций средний пул углерода составляет 0,5025 т/м3, в группе остепнённых ассоциаций – 0,5165 т/м3, в группе зеленомошных ассоциаций – 0,5163 т/м3. Самые низкие показатели – у чистых сосновых молодняков: группа травяных ассоциаций – 0,3481 т/м3, группа остепненных ассоциаций – 0,3493 т/м3, группа зеленомошных ассоциаций – 0,3479 т/м3.
4. По количеству выделенного кислорода чистые берёзовые молодняки имеют следующие показатели: группа травяных ассоциаций – 1,3398 т/м3, группа остепненных ассоциаций – 1,3773 т/м3, группа зеленомошные ассоциаций – 1,3770 т/м3. Самые низкие показатели по кислороду у чистых сосновых молодняков: группа травяных ассоциаций – 0,9284 т/м3, группа остепненных ассоциаций – 0,9314 т/м3, группа зеленомошных ассоциаций – 0,9275 т/м3. Пул углерода и количество выделенного кислорода в древостоях молодняков области снижается по мере увеличения в составе примеси сосны обыкновенной (Pinus sylvestris).
5. В группе травяных ассоциаций оптимальный по экологической продуктивности состав насаждений формируется при смешении лиственных и хвойных пород соответственно 80:20 (пул углерода 0,4804 т/м3, количество выделенного кислорода 1,2810 т/м3). В группе остепненных ассоциаций – оптимальное соотношение составляет 90:10, соответственно, (пул углерода 0,5030 т/м3, количество выделенного кислорода 1,3410 т/м3). В группе зеленомошных ассоциаций максимальные значения пула углерода и выделенного кислорода достигаются в молодняках со смешением лиственных и хвойных в составе 70:30 (пул углерода 0,5773 т/м3, количество выделенного кислорода 1,5400 т/м3). Именно такое соотношение хвойных и лиственных пород может быть рекомендовано для создания и формирования породного состава молодняков. Значительное участие лиственных пород также повысит противопожарную устойчивость будущих древостоев и улучшит почвенные условия.
6. Разработано два приема формирования молодняков целевого состава. Первый - направлен на усиление их экологической эффективности и основан на проведении реконструкции молодняков коридорным способом. Он предполагает проведение двух оборотов рубки берёзы за один оборот рубки сосны. Второй - направлен на повышение экономической ценности. Предполагает после достижения спелости кулисами березы и назначения их в рубку главного пользования, создавать на их месте культуры сосны крупномерным посадочным материалом. Таким образом, можно формировать разновозрастные насаждения с преобладанием хозяйственно ценной породы – сосны и улучшенными сырьевыми характеристиками. Примесь лиственных пород в таких древостоях обеспечится естественным путем.
