Содержание к диссертации
Введение
1. Липовые фитоценозы как объект иследовании (обзор литературы) 9
1.1. История изучения липы (ТШа L.) 9
1.2. Ареал липы мелколистной 11
1.3. Биология липы 13
1.4. Лесоводственные свойства липы мелколистной 16
1.5. Изученность липовых фитоценозов 19
2. Объекты И Методика Исследований 22
3. Ландшафтно-экологические условия района исследования 25
3.1. Физико-географическое расположение района исследования 25
3.2. Климат 27
3.3. Рельеф 28
3.4. Гидрграфия 1 29
3.5 . Геологическое строение и почвообразующие породы 30
3.6. Почвы Предкамья Республики Татарстан : 32
3.7. Растительность региона 34
3.8. Хозяйственная деятельность человека в регионе и лесные экосистемы 37
4. Биогеоценотическая характеристика липовых фитоценозов в предкамье РТ 44
4.1 Анализ динамики структуры насаждений липы 44
4.2. Лесоводственно-таксационная характеристика насаждений липы на пробных площадях 63
4.3. Геоботаническая характеристика объектов исследования 74
5. Почвенные условия формирования насаждений липы в предкамье 82
5.1. Дерново-подзолистые почвы 82
5.2. Серые лесные почвы 89
5.3. Коричнево-бурые лесные почвы 99
5.4. Дерново-карбонатные почвы (рендзины) 103
5.5. Пойменные почвы липняков 107
5.6. Результаты статистической обработки физико-химических показателей почв (горизонт Ai) и прироста насаждений 111
6. Особенности формирования липовых фитоценозов в зависимости от почвенных условий 118
6.1. Лесорастительные свойства почв и их влияние на биоразнообразие и продуктивность липняков 119
6.1.1. Лесорастительные свойства почв липняков 119
6.1.2. Взаимосвязь почвенного плодородия, состава древостоя и прироста в насаждениях липы 124
6.1.3.Взаимосвязь состава древостоя липовых фитоценозов и их продуктивности 130
6.2. Состав травянистого яруса липняков как показатель их продуктивности 134
Выводы 141
Литература 143
Приложения 162
- Ареал липы мелколистной
- Геологическое строение и почвообразующие породы
- Анализ динамики структуры насаждений липы
- Дерново-карбонатные почвы (рендзины)
Введение к работе
Актуальность темы. Леса являются важнейшим ресурсным потенциалом экономики и экологии нашей страны, выполняя как народнохозяйственные, так и экологические функции. На сегодняшний день, благодаря решениям конференции ООН по окружающей среде и развитию 1992 года, в отношении леса наметилась смена приоритетов - переход от ресурсного пользования к управлению им в рамках экологических систем. Поэтому, важнейшей задачей лесоводов, в соответствии с установками Лесного Кодекса Российской Федерации, является сохранение и усиление полезных функций лесов, благоразумное и многоцелевое пользование лесными ресурсами для обеспечения потребностей общества в древесине и недревесной продукции, воспроизводство и улучшение породного состава и качества лесов, повышение их продуктивности и сохранение биологического разнообразия лесных экосистем.
Лесистость республики на сегодняшний день составляет 17,2% (Государственный доклад..., 2006). Наиболее распространенными породами являются осина - 22,6%, липа - 18,7%, сосна - 16,1%, дуб - 15,9% и береза -14,7% от покрытой лесом площади. В многообразии лесных насаждений видное место занимают липняки, которые имеют широкое распространение в Среднем Поволжье. Они выполняют многообразные экологические функции: водоохранные, водорегулирующие, защитные, которые сочетаются с высокими качествами липовой древесины и бесценными свойствами медоноса (Соколов, 1968). Актуальным становится формирование продуктивных и устойчивых липняков, что требует углубленного изучения взаимосвязи почв, лесорастительных условий в целом и состояния липовых насаждений. Несмотря на многочисленные исследования липняков в центральных районах Среднего Поволжья (Буховец, 1958; Воробьев, 1953; Дворецкий, 1957; Курнаев, 1973, 1980; Соколов, 1968, 1978; Габделхаков, 1997, 2001; Журавлева, 2003) комплексного изучения почв и растительности в их взаимосвязи не проводилось, слабо описан весь спектр почвенных разновидностей под липовыми насаждениями. Недостаточно раскрыто влияние почвенных, экологических показателей и разновидностей почв на продуктивность древостоев липы. Изучение этих вопросов в процессе работы
5 позволит более эффективно проектировать мероприятия по воспроизводству продуктивных и устойчивых насаждений липы и смешанных насаждений.
На сегодняшний день изучение липняков и выявление их типолигии, имеющих хозяйственное и экологическое значение, является необходимым. Об этом свидетельствуют следующие факты:
-в результате воздействия комплекса причин уменьшилась древесная продуктивность липняков: в республике преобладают липняки III класса бонитета;
-сократились площади экологически устойчивых, полнодревесных липовняков, что особенно характерно для лесных формаций Предкамья РТ;
изменился количественный, качественный и флористический состав липовых фитоценозов, вследствие различной антропогенной нагрузки и влияния экологических факторов;
биологическое разнообразие и устойчивость липовых фитоценозов во многом определяется почвенными условиями, но на сегодня изученность почвенно-грунтовых условий произрастания липняков, как в Среднем Поволжье, так и в РТ остается недостаточной;
- не придается должного значения семенному возобновлению
липняков, которое практически отсутствует, несмотря на то, что семенные
липняки более продуктивны и имеют лучшую товарную структуру;
Следует отметить противоречивость в описании почвенных условий произрастания липняков.
Для ответа на поставленные вопросы нами были проведены комплексные исследования в липовых фитоценозах, находящихся в различных экологических условиях.
Цель и задачи исследований. Основной целью исследований явилось выявление закономерностей формирования устойчивых и продуктивных липовых фитоценозов в зависимости от почвенно-экологических условий Предкамья Республики Татарстан. Эта цель достигалась решением следующих задач:
- анализ динамики лесного фонда по показателям покрытой лесом площади, возрастной структуры и средних таксационных показателей древостоев липы за период с 1948 по 2003 г.г.;
- изучение лесоводственно-таксационных показателей и особенностей
произрастания естественных липовых фитоценозов в различных
лесорастительных условиях;
исследование почвенных условий произрастания липняков в Предкам ье и установление взаимосвязи с продуктивностью и устойчивостью;
определение целесообразности восстановления липновых фитоценозов в различных природных зонах Предкамья.
Научная новизна работы. Впервые проведен ретроспективный анализ с 1948 года по настоящее время по динамики структуры насаждений с участием липы для зоны широколиственных и хвоино-широколиственных лесов. Для условий Предкамья Республики Татарстан на почвах различного генезиса и плодородия изучены лесоводственно-таксационные показатели естественных насаждений липы; исследованы и установлены взаимосвязи между показателями почвенного плодородия и продуктивностью липняков. Проведены геоботанические исследования, позволяющие выявить связь продуктивности насаждений липы и спектра эколого-ценотических групп видов, слагающих исследуемые фитоценозы.
Практическое значение результатов исследований заключается в выявлении факторов, играющих приоритетную роль в формировании высокопродуктивных, устойчивых древостоев липы. Результаты исследований взаимосвязи между почвами и продуктивностью липовых древостоев являются основой для рационального использования земельных ресурсов Государственного лесного фонда, для кадастровой оценки лесных земель. Полученные данные могут быть применены при диагностике и бонитировке лесных почв, экологической оценке лесных ландшафтов, для разработки рекомендаций по повышению продуктивности, устойчивости липовых фитоценозов и плодородия лесных почв, в учебных программах дисциплин «Мониторинг лесных экосистем», «Экология».
Положения, выносимые на защиту:
1. Ретроспективный анализ структуры древостоев основных лесообразующих пород на южной границе подтаежных лесов, проходящей по территории Предкамья РТ, указывает на различия в возобновлении и
формировании насаждений основных лесообразующих пород в зоне широколиственных и хвойно-широколиственньгх лесов;
Липовые фитоценозы, сформированные на дерново-подзолистых, серых лесных, коричнево-бурых лесных, дерново-карбонатных и пойменных почвах в различных зональных условиях формируют четыре основных типа леса: липняк снытевый, осоковый, пролесниковый и припойменный, отличающихся по составу древостоя, подлеска, травяного покрова. Липовые фитоценозы широколиственных лесов отличаются от липняков -хвойно-широколиственных лесов составом, продуктивностью древостоев и видовым составом травяного яруса;
Исследованные почвы липняков региона обладают различным уровнем плодородия, лесорастительные свойства которых определяют особенности формирования фитоценозов липы, их состав и продуктивность;
4. Видовой состав травянистого яруса и формирующийся спектр эколого-
ценотических групп является показателем потенциальной продуктивности
липняков и может быть использован для индикации экологического
состояния насаждений липы, произрастающих на южной границе
подтаежных лесов.
Обоснованность и достоверность результатов исследований.
Сформулированные в диссертации научные положения, выводы и
рекомендации обоснованы теоретическими решениями и
экспериментальными данными, анализом обширного репрезентативного материала, собранного с применением обоснованных методик, системным подходом к решению поставленных вопросов, применением современных математических методов, компьютерной техники и стандартных прикладных программ.
*
Личное участие автора заключается в постановке проблемы, разработке методики исследований, сборе, обработке и анализе экспериментального материала, выплнении полевых работ и лабораторных анализов образцов почв, обработке и интерпретации, систематизации результатов исследований, обобщений исходной информации. Полевой материал собран автором в период с 2002 по 2007 гг.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований были представлены и обсуждались на: научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава КГАУ (Казань, 2003, 2004, 2005, 2008); Всероссийской научной конференции «Молодые ученые -агропромышленному косплексу» (Казань, 2004), научных чтениях, посвященных 70-летию Заслуженного лесовода России, доісгора с-х. наук профессора Аглиуллина Ф.В. «Пути рационального воспроизводства, использования и охраны лесных экосистем в зоне хвойно-широколиственных лесов» (Чебоксары, 2005), 4 Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы почвоведения и экологии» (Йошкар-Ола, 2006); на всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы агропромышленного комплекса, лесного хозяйства и экологии» (Казань, 2008).
По теме диссертации опубликовано 8 работ, одна в издании, рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и использованных фондовых материалов. Основной текст изложен на 142 страницах, иллюстрирован 41 таблицой, 39 рисунками, 4 приложениями. Список литературы включает 219 наименований, в том числе 9 на иностранном языке.
9 ,
Ареал липы мелколистной
Липа мелколистная очень широко распространена в Европейской части РФ (кроме Крайнего Севера и Северо-Востока), на Среднем и Южном Урале; в Крыму, на Кавказе и в Западной Сибири (Соколов и др., 1986). Она распространена в Европе, в Средиземноморье, в Малой Азии и Иране, широко разводится вне своего естественного ареала как декоративное, медоносное, лесомелиоративное и лесное растение (Маевский,1964). Очень близка к липе мелколистной липа сибирская - Т. sibirica Bayer - аборигенный вид, распространенный в поясе низкогорных лесов Саян, Горной Шории и на Салаире. Отличается .от последней строением рыльца цветка. Из дальневосточных лип наибольшее значение имеют: липа амурская - Т. amnrensis Кот., липа Таке — Т. Taqneeti C.K.Schn., близкая к амурской, и липа маньчжурская - Т. Manshurica Rupr. EtMaxim. В лесах Украины, Молдавии и на Кавказе встречается липа крупнолистная - T.platyphyllos Scop. В горных лесах Кавказа и Крыма встречается липа кавказская - T.caiicasica Rupr. Для Крыма характерна липа крымская- Т. Enchlora С. Koch.
Е.С.Мурахтанов (1972), ссылаясь на исследования других авторов, пишет, что ареал липы мелколистной охватывает довольно обширную территорию Европы и частично Азии, северная граница ее условно сплошного ареала проходит от Шетландских островов на Норвегию, где поднимается в горы до высоты 530 м над уровнем моря и Финляндии подходит до границы РФ. Ее южная граница в Западной Европе проходит через северную часть средиземноморских стран, по северной части Балканского полуострова, по южным склонам Альп, поднимаясь до высоты 1200 м над уровнем моря, но встречается только в лесах отдельных областей Европы. На территории Германии липа встречаются редко, и растет лишь на глинистых почвах. В средней Европе липняки идут по внешней границе ареала бука. В Чехословакии липа почти отсутствует (Мурахтанов, 1972).
На территории РФ липа мелколистная встречается в дубравах степи, в дубравах и сосняках лесостепи и в полосе хвойно-широколиственных лесов южной тайги. Ее ареал в Сибири простирается почти до Иртыша, встречается пятнами на Алтае и в районе Красноярска (Цветков, 1957).
По данным В.Н. Сукачева (1938) «северная граница ареала липы в Советском Союзе проходит по северным берегам Ладожского и Онежского озер, идет по Северной Двине на Котлас и доходит до Сыктывкара; ареал липы доходит до Урала, спускается вниз и выходит к Волге, где проходит по правому берегу до Волгограда, пересекает Дон и идет по линии Ворошиловград - Днепропетровск - Кишинев, а затем уходит в Румынию». Южная граница ареала липы, по мнению А.Л. Кощеева (1946) доходит по долинам Волги и Дона южнее Волгограда, в зону степей и даже в полупустыни. Таким образом, в отличие от Западной Европы, в РФ липа встречается значительно чаще и поэтому, она являлась объектом изучения многих исследователей.
Интересны данные о распространении липы в голоцене (Байгузина, 1971; Шаландина, 1971; Ятайкина, 1975; Динесман, 1977; Турубанова, 2002). По данным С.А.Турубановой (2002) большая часть пыльцы относится к Tilia cordata Mill, которая наиболее часто встречается в спорово-пыльцевых спектрах по сравнению с пыльцой других широколиственных деревьев. Ее остатки в древнем голоцене зарегистрированы в западных районах и в центральной полосе Русской равнины (Эстония, Белоруссия, Украина, в России: Смоленская, Тульская, Московская, Тверская, Ярославская, Пензенская области и Республика Татарстан). В раннем голоцене пыльца найдена во всех центральных и северных районах Восточной Европы, на востоке - на Среднем и Северном Урале, а также одна находка на Васюганской равнине (Томская область). На юге - на Южном Урале, Нижнем Поволжье, в среднем течении Дона, в Причерноморье, в Крыму и на Кавказе. В среднем голоцене число находок липы в два с лишним разом больше, чем в предыдущий период. Сравнение ареала липы в раннем и среднем голоцене показало, что увеличивается частота встречаемости пыльцы липы, она появляется в северо-восточных районах Восточной Европы, пыльца найдена и в долине реки Тобола. В позднем голоцене число находок липы меньше, чем в среднем голоцене, но общее очертание ареала такое же, как и в среднем голоцене. Пыльца липы не найдена лишь на Кольском полуострове и в Большеземельской тундре. Современный ареал липы в отличие от позднеголоценового сократился в северном, южном и восточном направлениях. В северной части ее ареала это было обусловлено, скорее всего, развитием подсечно-огневого земледелия. Следует отметить, что рубки любого типа не приводят к полному уничтожению этого растения в связи с ее огромной вегетативной продуктивностью и способностью до глубокой старости давать поросль (Восточноевропейские..., 1994). Снижение ее доли участия в лесах по всему ареалу связано с тем, что кору этого дерева нещадно обдирали для заготовки лыка. Этот способ использования липы привел к практически полному ее уничтожению в центральных районах европейской России (Серебрянная, 1976, 1982). На Урале и Зауралье липа как ценный медонос сохранилась до настоящего времени из-за широко распространенного бортевого пчеловодства, которое в этих районах существовало до середины XX века (Горчаковский, 1968).
Из изложеного видно, что липа мелколистная произрастает на обширной территории Европы и Азии. Наибольшее количество естественно произрастающих липняков сосредоточено в РФ, и в частности половина - в районе Средней Волги, где липа мелколистная является самым распространенным видом. 1.3. Биология липы
Наибольшее народнохозяйственное значение имеет липа мелколистная, или сердцелистная, - Т. cordata Mill. А.А. Качалов (1970) в справочнике «Деревья и кустарники» дает описание липы мелколистной: «дерево до 30-32 м высоты в лучших условиях роста и свыше 1-2 м в поперечнике. Крона густая шатровидная или продолговато-цилиндрическая. В насалсдении стволы стройные, высоко очищенные от сучьев и полнодревесные. Кора на молодых деревьях и ветвях желтовато-зеленая, гладкая, на старых - темная, продолговато-бороздчатая. Ветвление у липы симподиальное. Листовые почки яйцевидные, голые, покрытые 2-3 чешуйками, закладываются на побегах текущего года. Листья простые, округло яйцевидные или широкоовальные, по краю зубчатые, черешчатые. Появляются в мае. Цветочные почки появляются на молодых олиственных побегах. Цветки обоеполые пятерного типа, зеленовато - или лселтовато-белые, душистые, в щитках, с бледно-зеленым прицветником на общей оси соцветия, остающимся при соплодиях. Тычинки многочисленные, сросшиеся в 5 пучков. Завязь пятигнездная, с двумя семяпочками в калсдом гнезде. Цветет липа мелколистная в июне - июле после полного олиствения около 2 - 2,5 недель почти ежегодно и обильно. В насалсдениях начинает цвести и плодоносить с 25 - 30 лет, на просторе и на вырубках - с 8-12 лет. Орешки с 4-5 неясными гранями, созревают в конце сентября - октября и опадают вплоть до весны. Возмулсалости липа достигает в 20-30 лет. Она почти елсегодно приносит большое количество семян».
Размножаются липы семенами, отводками, дают обильную поросль от пня. Порослевую способность сохраняют до глубокой старости. Весьма долговечны. Обычно в наших условиях предельный возраст липы - 300 лет. Растут липы большей частью в примеси с дубом, ясенем, ильмовыми породами, в других смешанных хвойно-лиственных лесах - с елью, пихтой, сосной и др., реже образуют чистые липняки (Черепанов, 1995).
Корневая система липы мелколистной, как утверждают многие исследователи, глубокая, мощная, имеет глубокостерлшевой и сильноразвитые боковые корни, отходящие в стороны.
Липа, растущая в пойменных дубравах, часто заливаемых водой, способна образовывать на нгокней части ствола придаточные корни и, за счет них, поверхностную корневую систему (Гроздов, 1960), весьма зимостойка и редко повреждается морозами. Исследователи объясняют морозовьшосливость липы коротким периодом роста побегов, повышенной водоудерживающей способность листьев в вегетационный период и низкой интенсивностью дыхания листьев, особенно в первой половине вегетации (Ситдикова, 1997), а также высоким содержанием (до 8%) масла в молодых ветвях (Авдошин, 1960). В составе жиров у липы содержится линоленовая ненасыщенная кислота, способная быстро и легко окисляться с выделением тепла (Дорганевская, 1951). Большинство исследователей считают, что, обладая глубокой хорошо развитой корневой системой, она может переносить периодические засухи. Липа редко встречается на длительно затопляемых пойменных участках леса, так как не выносит длительного затопления. По мнению многих исследователей (Буховец, 1960, 1964; Гирник, 1963; Глухов, 1974; Данилов, 1967; Клевцов, 1968) липа исключительно теневынослива и хорошо растет даже под пологом елово-пихтововых лесов, образуя хороший подлесок, а в смешанных лесах и дубравах часто входит в верхний ярус древостоя, а местами образует чистые липовые рощи. На северной границе своего ареала и на бедных почвах часто растет в виде кустарника, но в дальнейшем прирост липы в высоту усиливается и достигает полуметра и более в вегетационный период. Вообще же липа считается породой медленнорастущей. По мнению некоторых авторов (Альбенский, 1949; Грохольская, 1950), к почве липа требовательна, но, обладая очень большой пластичностью, встречается как на свежих оподзоленных супесчанных и суглинистых почвах в средней и южной тайге, так и на серых лесных почвах и выщелоченных черноземах лесостепной и степной зон, а также в поймах рек на аллювиальных почвах и по оврагам. По мнению В.Н.Сукачева (1975) липа входит в состав смешанного широколиственного леса (вместе с кленом, ильмом, дубом, ясенем и др.), или в виде подлеска, произрастает в дубовых и еловых лесах. На более подзолистах почвах ее участие становится настолько значительным, что местами создаются почти чистые липняки.
Геологическое строение и почвообразующие породы
Исследуемая территория, образована отложениями пермской системы палеозоя и четвертичной системы кайнозоя. Пермские отложения района представлены породами верхней Перми, относящимися к казанскому и татарскому ярусам. Отложения татарского яруса часто перекрывают породы казанского (Винокуров и др., 1965) .
Исследователи отмечают, что водоразделы Волжско-Вятского возвышенно-равнинного региона представлены верхнепермскими глинисто-мергелистыми отложениями и почвообразующий материал для них - продукты выветривания и переотложения пород татарского яруса. Довольно широкое распространение имеют элювиальные глины и суглинки. Мергеля и мергелистые глины, плитняки и щебенка известняков можно наблюдать по крутым склонам долин Вятки и Камы. Широкое распространение в северозападной части имеют лессовидные глины и суглинки. В речных долинах наблюдаются четвертичные песчано-глинистые отложения (Ступишин, 1962).
Вятско-Камский равнинный регион представлен в большей степени пермскими отложениями верхнеказанского подъяруса, где преобладают красноцветные песчаники, покрытые суглинками (Белебеевская свита). Вдоль речных долин наблюдаются плиоценовые отложения, сложенные аллювиальными песчано-галечниковыми и песчано-глинистыми породами. Четвертичные отложения широко представлены по долинам рек.
Другие исследователи (Газизуллин, 1993; 1995) приурочивают выходы казанского яруса к отрогам Вятского Увала и Елабужско-Предкамскому району. И отмечают, что: «в западной части района отложения казанского яруса характеризуются значительным содержанием карбонатных пород и гипса; известковых доломитов, доломитизированных известняков и глинисто - мергелевых пород с прослойками гипса, к востоку к карбонатным породам примешиваются красноцветные песчаники, алевриты и аргиллиты». Отложения казанского яруса в качестве почвообразующих пород выступаЕОт в Предкамье на небольшой площади, но оказывают существенное влияние на характер рельефа, формирование почв особого ряда (бурые лесные почвы) и подземные воды, резко повышая их жесткость.
В целом исследователи сходятся в том, что породы татарского яруса распространены весьма широко и представлены пестроцветными мергелями, алевролитами, аргиллитами, бурыми песчаниками, коричнево-красными, зеленовато-серыми глинами и песками. Татарский ярус состоит преимущественно из довольно мягких, рыхлых и относительно малостойких к выветриванию и размыву отложений. В более измененном виде отложения татарского яруса широко участвуют в качестве материнских и подстилающих почвообразующих пород в различных частях Предкамья.
На значительной части территории района коренные породы перекрыты чехлом четвертичных отложений, представленных элювиальными, элювиально-делювиальными, делювиальными, делювиально солифлюкционными, лессовидными и древнеаллювиалъными образованиями. Наибольшего развития и мощности четвертичные отложения достигают на четвертичных террасах Волги, Вятки, Камы и их крупных притоков. (Завалишин, 1939)
Почвообразующие породы района можно подразделить на три группы: элювий коренных осадочных пород, четвертичные отложения и современные наносы. Элювий коренных пород является довольно сложной группой, включающей в себя несколько видов отложений, различающихся как по происхождению, так и по составу и условиям залегания (Селивановский, 1962).
Наиболее часто встречаются в Предкамье в качестве почвообразующих пород пермские красноцветные элювиальные глины и суглинки, коричневые пески и супеси на водораздельных плато и в верхней трети склонов. В Предкамье особенно большие массивы красноцветного элювия Перми залегают в Привятской и Прикамской полосе (Афанасьева, 1971).
По своему составу элювиальные глины и суглинки в разных местоположениях заметно отличаются друг от друга. Менее выщелоченные имеют обычно коричнево-красную и буравато-коричнево-красную окраску, а глубоко выщелоченные приобретают желто-бурую с коричнево-красным оттенком окраску. Обычно на глубине 1-2 м элювиальные глины и суглинки переходят в выветреные мергели и мергелистые глины и часто встречаются по склонам и плоским участкам водоразделов (Винокуров, 1962).
Наиболее интенсивное накопление делювиальных образований связано с ледниковыми эпохами (Тюрин, 1966). Он пишет, что нижние части всех склонов малой и средней крутизны покрыты шлейфами суглинисто-щебневых отложений. Шлейфы пологих склонов сложены суглинками мощностью до 12-15 м, лишь в подошве содержащими слой щебня. При этом, чем больше крутизна склонов, тем меньше мощность отложений и тем большая роль в их сложении принадлежит щебнистому материалу. В накоплении этих склоновых отложений значительную роль играла солифлюкция.
Делювиальные образования и элювиально-делювиальные образования имеют много сходного с элювиальными глинами по своему гранулометрическому и химическому составу. Они отличаются от элювиальных образований только своим внешним видом и сложением, представляя собой обычно красновато-бурые, бурые или светло-бурые глины и тяжелые суглинки. В них более заметно развита мелкая пористость, свойственная лессовидным породам, и несколько уменьшается содержание глинистой фракции (Роде, Смирнов, 1972).
Лессовидные суглинки и глины имеют значительное распространение, занимают, как правило, и водораздельное плато, и пологие склоны, и представляют собой светлую палево-желтую или желто-бурую, рыхлую на ощупь, тонкопористую карбонатную породу. Лессовидные отложения обладают оптимальными физическими свойствами, имеют богатый химический состав, насыщены карбонатами и, вследствие этого, являются благоприятной почвообразугощей породой для формирования плодородных почв (Колоскова, 1968).
Почвенный покров Предкамья Республики Татарстан довольно пестрый, что связано с разнообразием почвообразующих пород, расчлененностью рельефа и произрастанием формаций как хвойных, так и широколиственных лесов. В почвенном покрове сельскохозяйственных угодий (Колоскова, 1968), расположенных на месте бывших лесов, преобладают серьге лесные почвы, значительное распространение имеют также коричнево-серые лесные почвы на элювиальных и элювиально-делювиальных отложениях пермской системы, менее распространены рендзины на щебнистых карбонатных породах и дерново-подзолистые почвы, расположенные в северо-западной части Предкамья на древнеаллювиальных супесчано-песчаных отложениях. Под лесной растительностью в Предкамье (Газизуллин, 1996), преобладают коричнево-бурые лесные почвы на пермских красноцветных глинах и элювии песчаников, на лессовидных суглинках распространены серые лесные почвы. На древнеаллювиальных песчаных и супесчаных отложениях четвертичных террас Камы и Вятки преобладают бурые лесные песчаные и супесчаные почвы, часто на двучленных наносах, на песках подстилаемых элювием пермских глин мергелей или лессовидными суглинками. Дерново-подзолистые почвы и рендзины в лесах имеют незначительное распространение. Первые более распространены в западной части Предкамья, на древнеаллювиальных супесчано-песчаных отложениях Волжских четвертичных террас. Болотных почв также мало.
По данным других исследователей (Колоскова, 1968) почвенный покров Волжско-Вятского возвышенно-равнинного региона представлен дерново-подзолистыми (20,7%), серыми лесными (63,9%), пойменными (10,6%), болотными и полуболотными (1,9%) почвами; на долю обнаженных склонов и оврагов приходится 2,9% общей площади.
Почвы Волжско-Камского возвышенно-равнинного региона представлены серыми лесными и дерново-подзолистыми почвами. Преобладающими являются глинистые и суглинистые серые и коричнево-серые лесные почвы на делювиальных и элювиальных пермских глинах и суглинках (до 70% от общей площади). В западной части региона наиболее представлены в долинах рек дерново-средне- и слабоподзолистые суглинистые, супесчаные и песчаные почвы. Серые и светло-серые лесные почвы представлены на высоких надпойменных террасах. Темно-серые слабо подзолистые глинистые и тяжелосуглинистые почвы формируются на элювиальных и делювиальных глинах и суглинках, дерново-карбонатные и болотные почвы встречаются редко. Следовательно, мнение о соотношении типов почв у разных исследователей близкое.
Анализ динамики структуры насаждений липы
Выяснение динамики и состояния лесных формаций в историческом аспекте помогает предвидеть ход распространения и изменение в структуре насаждений древесных пород. Оценка состояния территории на современном этапе необходима для выявления изменений окружающей среды и последующего восстановления природных систем, нарушенных в результате хозяйственной деятельности, обеспечения равновесия в экологических системах, их самовозобновления. Деление лесных пород на ценные и менее ценные виды зачастую носит условный характер и ведет к перевесу в пользу хозяйственно ценных пород в лесовосстановлении. Но, с течением времени, приоритеты могут меняться. Поддержание уровня лесистости осуществляется с помощью лесных культур, подбор пород в которых иногда не соответствует условиям произрастания, а определяется хозяйственными задачами. Это зачастую ведет к обеднению видового и ценотического разнообразия растительности, уменьшению или увеличению количества видов (по сравнению с оптимумом) и упрощению ярусной структуры сообщества, что снижает устойчивость и продуктивность насаждений. Без изучения истории и анализа динамики распространения основных лесообразующих пород невозможно правильное ведение хозяйства в лесах республики.
Объектом наших исследований является липа мелколистная, которой, несмотря на ее ценность в качестве медоноса, средообразующего и средорегулирующего элемента экосистем, имеющего ценные древесно-сырьевые качества, не уделяется должного внимания в лесном хозяйстве. Кроме изучения липы как биологического вида немаловажное значение имеет и анализ изменений пространственной структуры липняков на современном этапе. Некоторые авторы считают липняки Среднего Поволжья длительнопроизводными (Бакин и др., 2000). По мнению же других авторов липняки - коренные насаждения для данной территории (Курнаев, 1980). Последнее, в какой-то мере, подтверждается данными спорово-пыльцевого анализа, датируемого голоценом (Турубанова, 2002), согласно которым, липа одно из самых часто встречающихся в голоцене широколиственных деревьев. В древнем голоцене ее следы найдены в западных районах и в центральной полосе Русской равнины, в том числе и на территории республики Татарстан. В раннем голоцене ареал липы был еще более широким, на Среднем, Северном и Южном Урале, в Томской области, Нижнем Поволжье, в среднем течении Дона, в Причерноморье, в Крыму и на Кавказе. В среднем голоцене увеличивается частота встречаемости пыльцы липы, она появляется в северовосточных районах Восточной Европы, пыльца найдена и в долине Тобола. В позднем голоцене очертание ареала такое же, как и в среднем голоцене. Современный ареал липы, в отличие от позднеголоценового сократился в северном, южном и восточном направлениях, что С.А. Турубанова (2002) связывает с хозяйственной деятельностью человека. В Предкамском районе, как и в целом по РТ, единственным представителем рода является липа мелколистная (Tilia cordata Mill). В Республике Татарстан липняки (по данным учета государственного лесного фонда на 1 января 2003 г.) занимают 191,7 тыс.га, что составляет 17% от общей площади покрытых лесной растительностью земель. В Предкамье древостой с преобладанием липы занимают 53,4 тыс.га (27,8%). По данным сводного проекта организации и развития лесного хозяйства Республики Татарстан (2003) в республике преобладают средне производительные липняки III класса бонитета (64,5%), липняки II класса бонитета занимают 35,0%, а 1 класса всего лишь-0,1%. В целом средний класс бонитета липняков 11,6. По данным на 1 января 1966 г. средне производительные липняки III класса бонитета занимали 78%, II класса бонитета - 14,9%, а I класса бонитета - 0,7% от общей площади липняков республики (рис.2).
Рис.2. Распределение по классам бонитета всех липовых насаждений в 1966 г. и 2003 г.(%). Из приведенных данных видно, что за 30-тилетний период несколько увеличился средний класс бонитета.
Сомкнутость насаждений липы колеблется от высокополнотных древостоев до редин. На сегодняшний день преобладают липняки с полнотой 0,7 - 56,3 тыс. га (29,1%) и 0,6 - 46,6 тыс. га (24,1%). Высокополнотных липняков (0,8-1,0) немного - 20%. Интересна динамика липняков (по площади) в Республике Татарстан за последние 70 лет (рис.3). Общая площадь липняков претерпела существенные изменения. Так, по данным учета 1927г., она составляла 60,2 тыс. га, в 1954 - 168,4 тыс. га, в 1966г. - 139,7 тыс. га, в 1978 - 138 тыс. га и в 2003г.- 191,7тыс. га (по данным государственного учета лесного фонда 2003 г.).
- уточнением их при повторных лесоустроительных работах, проводившихся в разное время без единых требований к материалам лесоучета и различными экспедициями В/О « Леспроект»;
- усиленной эксплуатацией хвойных и твердолиственных древостоев без достаточной заботы о восстановлении вырубаемых площадей прежними породами, что вызывало во многих случаях смену последних липой и другими мягколиственными породами;
- включением молодняков и средневозрастных насаждений с наличием в составе не менее двух единиц дуба при лесоустройстве в твердолиственные хозяйственные секции, независимо от долевого участия липы или других пород. Таким образом, основными причинами были, прежде всего, изменение в форме учета и хозяйственная деятельность человека. С 1954 по 1978 год наблюдалось существенное снижение площади липняков (на 18%). В последующие 25 лет отмечается значительное увеличение площади липняков (на 38,9%), т. е было не только восстановлено, но и превышено - по сравнению с 1954 г. на 14% (Желдак и др., 2004), в том числе за счет смены пород в дубравах, пострадавших от морозов 1978/79 годов. После выпадения дуба бывшие дубравы с участием липы в количестве 3-4 единиц в составе, при очередном лесоустройстве были проактированы как липняки.
На территории Республики Татарстан, как показывают материалы натурных исследований, данные лесоустройства, а также литературные источники, наиболее распространенным и хозяйственно-ценным типом леса считается липняк дубовый. Как правило, это смешанные насаждения с дубом, ильмовыми, кленом. Чистые древостой липы, как правило, занимают по площади сравнительно небольшие участки и реже встречаются.
Дерново-карбонатные почвы (рендзины)
В рассматриваемом регионе дерново-карбонатные почвы имеют небольшое распространение, развиваясь в основном на возвышенных местоположениях, склонах, на местах выхода на дневную поверхность карбонатных пород: известняков, мергелей, доломитов. С.В.Зонн (1974) характеризует дерново-карбонатные почвы, как почвы с преобладанием гумусонакопления, связанного с глинисто-карбонатно-мергелистыми почвообразующими породами. Карбонатный горизонт является геохимическим барьером.
По «Классификации и диагностике почв СССР» (1977) выделяют типичные, выщелоченные, оподзоленные подтипы дерново-карбонатных почв. Почвы в данном районе отнесены к рендзинам (Газизуллин, 1993). Наиболее распространены в районе исследований выщелоченные дерново-карбонатные почвы, типичные и оподзоленные имеют меньшее распространение. Типичные дерново-карбонатные почвы имеют следующее строение: Ао-Аі-(ВС)-С-(Д). Гумусовый горизонт имеет коричнево-бурую окраску зернисто-мелкоореховатой структуры, мощностью до 25 см, следующий горизонт или АВ, или С бурого или красноватого цвета, уплотненный. Почвенный профиль снизу ограничен карбонатной материнской породой.
Профиль выщелоченной дерново-карбонатной почвы имеет следующее строение: Ао - Аі - (АВ) - В(ВС) - Сса. Гумусовый горизонт имеет коричневую окраску зернисто-мелкоореховатой структуры, мощностью до 40 см, следующий горизонт В красновато-бурого цвета, уплотнен и имеет мелкокомковатую структуру. Горизонт С - элювий известняков или пестроцветные мергеля.
Дерново-карбонатные почвы исследованы под липняками в Иске-Казанском лесничестве Пригородного лесхоза. Для иллюстрации строения профиля дерново-карбонатных почв приведем описание характерного разреза 18, заложенного в 23 квартале (выдел 4) Иске-Казанского лесничества Пригородного лесхоза на верхней части правого коренного берега реки Казанки восточной экспозиции. Нами обследована типичная дерново-карбонатная почва, сформированная на известняках. Состав древостоя: 9Лпн1ДедБ, полнота 0,6, возраст 60-65 лет, произрастает по П-Ш классу бонитета. Подлесок представлен лещиной обыкновенной, рябиной обыкновенной, калиной, бересклетом бородавчатым. Травяной покров средней густоты (рис. 22, 23).
Строение почвенного профиля следующее:
Ао 0-1 см. Подстилка, однослойная, типа муль, состоящая из листьев, веток, полуразложившаяся, переход ясный.
Ai 1-15 см. Коричнево-бурый, комковато-зернистый, суглинистый, свежий, рыхлый, много корней, переход заметный.
АВ 15-24 см. Буровато-темно-серый, мелкоореховатый, лекоглинистый, влажный, уплотнен, пронизан корнями растений, переход заметный.
В 24-32 см. Коричневый, ореховатый, легкоглинистый, очень плотный, влажный, встречаются мелкие корневины, переход постепенный.
ВСса 32-40см. Неоднородный с вкраплениями известняка, влажный, очень плотный.
Сса с 40 см. Материнская порода, грязно-белый, плитчатый, влажный, очень плотный. Вскипание от соляной кислоты сплошное, бурное с 35 см. Грунтовые воды не вскрыты.
Профиль дерново-карбонатной выщелоченной тяжелосуглинистой почвы (разрез 20), сформировавшийся на мергелистых пестроцветных глинах, описан в квартале 18 (выдел 5) Иске-Казанского лесничества Пригородного лесхоза. Состав древостоя: ЮЛп иЛпн едОс+Д,Б, 65-летнего возраста, I класса бонитета. Подлесок состоит из лещины, рябины, жимолости. Травяной покров средней густоты.
Почвенный профиль состоит из следующих горизонтов: Ао=0,5-1см + Аі=15см + АіВ=30см + ВСса=50см + Сса=70см. Грунтовые воды не вскрыты. Вскипание от соляной кислоты сплошное, бурное с 34 см.
Исследованные дерново-карбонатные почвы характеризуются тяжелым гранулометрическим составом, с содержанием физической глины более 50% и ила 18,9-24,7% (табл.24).
Анализируя физико-химические свойства дерново-карбонатных почв, можно констатировать о высоком содержание гумуса в горизонте Ai, которое колеблется от 9,0 до 11,4 %. Сумма поглощенных оснований составляет 41,2-45,5 мг-экв на 100 г почвы. Величина гидролитической кислотности низкая и колеблется в гумусовом горизонте от 3,0- до 5,8 мг-экв наЮО г почвы. Степень насыщенности основаниями высокая и составляет 88,1-93,7%. Реакция солевой вытяжки имеет значение в гумусовом горизонте 5,8-6,2, к материнской породе сохраняются практически те же значения. Содержание подвижных форм фосфора в горизонте А1 среднее (10,7-25,6 мг-экв на 100 г почвы), обменного калия высокое (31,5-75,5 мг-экв на 100 г почвы), к материнской породе значительно уменьшается (табл.25).
Припойменные липняки в Предкамье встречаются крайне редко. Нами выявлены небольшие участки липняков на древнеаллювиальных песках второй террасы реки Волги (разрез 21) (рис.24, 25) и на многочленных отложениях поймы реки Меши (разрез 22) (рис. 26, 27).
Аллювиальные суглинки на многочленных отложениях второй террасы реки Волги вскрыты в Лаишевском лесничестве Лаишевского лесхоза (кв.8, в. 10). Состав древостоя представлен двумя ярусами: первый- 10Лпн+В в возрасте 55-60 лет, и второй- 7ЛпнЗОс, липа 30 лет, осина - 60 лет. Подрост практически отсутствует, в единичном случае - вяз гладкий. Подлесок состоит из бересклета, черемухи, жимолости, лещины. Травяной покров средней густоты. Почва имеет следующее морфологическое строение горизонтов:
