Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 8
1.1. Изменение эколого-фитоценотических факторов под влиянием рубок ухода 8
1.2. Надземная фитомасса еловых фитоценозов 10
1.3. Влияние изрекивания на рост и продуктивность насаждений 14
2. Природные условия района исследований, методика и объем работ 17
2.1. Природные условия 17
2.2. Характеристика еловых насаждений БССР 18
2.3. Объекты работ и методика исследований 22
3. Влияние рубок ухода на освещенность, ассимиляционную поверхность и фотосинтез 33
3.1. Особенности светового режима в еловых культурах, пройденных рубками ухода 34
3.2, Влияние рубок ухода на развитие ассимиляционной поверхности ельников 38
3.3. Влияние степени освещения на интенсивность. фотосинтеза еловых культур 45
3.4, Использование солнечной энергии 53
3.5, Продуктивность "работы" хвои ели 64
3.6. Выводы 68
4. Влияние рубок ухода на рост компонентов надземной фитомассы еловых культур 72
4.1. Сравнение данных прироста стволовой древесины еловых культур на постоянных и временных пробных площадях 7
4.2. Динамика таксационных показателей полных и изреженных еловых культур 76
4.3. Влияние изреживания на содержание сухого вещества в элементах надземной фитомассы 81
4.4. Влияние возраста, изреживания и крупности дерева на рост компонентов фитомассы 89
4.5. Взаимосвязь.компонентов.фитомассы с параметрами дерева 93
4.6. Выводы 98
5. Влияние рубок ухода на накопление надземной фитомассы и биологическую продуктивность культур ели 100
5.1. Влияние рубок ухода на накопление фитомассы . Еловых фитоценозах 101
5.2. Влияние рубок на продуктивность культур ели . 109
5.3. Повторяемость рубок ухода в еловых культурах 111
5.4. Выход древесной зелени и сучьев при рубках ухода в еловых культурах БССР 112
5.5. Экономическая эффективность рубок ухода при использовании надземной.фитомассы . 117
5.6. Выводы 126
Заключение 128
Список использованных источников 131
Приложения 162
- Изменение эколого-фитоценотических факторов под влиянием рубок ухода
- Характеристика еловых насаждений БССР
- Особенности светового режима в еловых культурах, пройденных рубками ухода
- Сравнение данных прироста стволовой древесины еловых культур на постоянных и временных пробных площадях
- Влияние рубок ухода на накопление фитомассы . Еловых фитоценозах
Изменение эколого-фитоценотических факторов под влиянием рубок ухода
Периодическое удаление части деревьев при уходе за лесом оказывает существенное влияние на среду. Благодаря изреживанию, увеличивается освещенность деревьев, изменяются температура воздуха и почвы, осадки, влажность, физические и химические свойства почвы, ускоряется разложение лесной подстилки. Это приводит к снижению напряженности конкурентных взаимоотношений между деревьями и улучшает рост насаждения.
Считается, что хотя на рост фитомассы могут влиять различные факторы, но обычно несколько из них являются ведущими. В качестве ведущего фактора внешних условий, определяющего продуктивность фотосинтеза, большинство авторов /4,5,6,7,8/ считают солнечную радиацию. По данным Д.Сироиса и Г.Купера фотосинтез дерева на 61% зависит от освещенности, на 26 - от концентрации COg в воздухе и на 2$ от температуры (цит. по Т.М.Джапаридзе, 9). Исследованиями Н.П.Георгиевского /10/, А.В.Савиной /II/, Н.Л.Коссович /12/, П.П.Изюмского /13/, Г.М.Пастернака /14/, В.К.Попова /15/, А.В.Савиной, М.В.Журавлевой /16/ установлено, что интенсивность солнечной радиации в кронах и под пологом насаждения возрастает прямо пропорционально интенсивности изреживания, а Н.И.Казимиров и др. /17/ указывают, что в такой же зависимости находится прирост древесины и массы хвои. Поэтому для формирования высокопродуктивных древострев в тех или иных условиях произрастания необходимо установить для их ассимиляционного аппарата оптимальное освещение, при котором обеспечивается наивысшая продуктивность фотосинтеза.
Кроме света на рост растения оказывает большое влияние содержание воды в почве. Недостаток влаги вызывает увядание растений и сказывается на физиологических процессах, происходящих в дереве, что приводит к резкому снижению прироста органического вещества.
Растения, выросшие в условиях недостатка влаги, очень часто отличаются по химическому составу от выросших в условиях достаточного увлажнения. Листья у деревьев с недостатком влаги более мелкие и толстые, с большим количеством кутина. Стебли короче и содержат больше лигнина, годичные кольца узкие. В результате дефицита воды в растениях крахмал превращается в сахар.
Характеристика еловых насаждений БССР
Еловые леса распространены почти по всей территории СССР,, за исключением крайних северных и южных районов. Площадь ельников в СССР составляет 77,5,млн.га, т.е. 16,5% общей площади хвойных лесов. По данным В.Г,Чертовского /136/ еловые леса в основном расположены в таежной зоне европейской части СССР. В Сибири ельники составляют 1-10$ общей лесопокрытой площади, на Урале - около 2Q$, на Дальнем Востоке - 24-30$. В Прибалтийских республиках ельники занимают 17-20$, в зоне хвойно-широколист-венных лесов - 10-20$. На Украине ельниками занято около 10$ ле сопокрытой площади (ельники Карпат). В Белоруссии еловые леса занимают свыше 10$ лесопокрытой площади.
Еловые леса неоднородны по видовому и формовому составу. На территории европейской части СССР произрастают два вида ели: обыкновенная ( PUea exce sa Ь тк ) и сибирская (Р сеа obovata Ldb), В Белоруссии распространена ель обыкновенная. Здесь, по данным И.Д.Юркевича и В.С.Гельтмана /137/, В.С.Гельтмана /138/, проходит южная граница сплошного распространения ели, которая определяется следующими пунктами: Бушмичи, Каменец, Мотоль, Логишин, Бостынь, оз.Червоное, Копцевичи, устье Орессы, Полесье, Горвань, Борхов, Уваровичи, Ветка, Злынка.
По последним лесоустроительным данным (1983) площадь насаждений с преобладанием ели в Белоруссии составляет 609,2 тыс. га с запасом в 97,74 млн.пл.м3, что составляет 10,3$ лесопокры-той площади и 13,3$ запаса лесов республики. Около 60$ еловых лесов создано методом лесных культур.
Несмотря на то, что еловые леса распространены почти по всей территории республики, площадь и участие ели в фитоценозах определяется географией местности. Наибольшее распространение ель имеет в подзоне дубово-темнохвойных лесов (широколиственно-еловых), которая охватывает северную часть республики и доходит на юге примерно до северной границы ареала граба. Здесь сосредоточено 70,2% всех еловых лесов, которые занимают дерново-подзолистые супесчаные и суглинистые почвы. Основная часть еловых лесов - чистые ельники со сплошным покровом мхов и кислицы, а также с примесью дуба, клена с подлеском из лещины, жимолости, рябины, липы.
Особенности светового режима в еловых культурах, пройденных рубками ухода
Лесной ценоз.характеризуется своеобразным световым режимом /144,164-167/. Здесь по сравнению с открытым местом происходит ослабление интенсивности радиации /30,168,169,170,171/, которое наиболее резко выражено в области ФАР, а в некоторых насаждениях и изменение спектрального состава радиации /165-168, 172/.
Что касается ели, то её полог не вызывает в сообществе заметных спектральных изменений прошедшей сквозь него лучистой энергии. Световой минимум, при котором начинается положительная ассимиляция у ели, находится в пределах 1-3$ от освещенности открытого места /32,159/. Согласно исследованиям В.В.Протопопова /173/, освещенность 20-30/» является для ели необходимым минимумом. Л.А.Кайрюкштис /174/ установил, что норма освещенности зависит от класса роста, возраста и продолжительности пребывания дерева в данных условиях и составляет от 1-5 до 90-100$, А.И. Юодвалькис /175/ определил оптимальную интенсивность освещения ели при выращивании её в первом ярусе смешанных насаждений равной 60, а под пологом мягколиственных - 25-30$ от освещенности открытого места. По данным В.А.Алексеева /176/ и Н.И.Казимиро-ва и др. /17/, ель лучше растет и развивается при освещенности 70$ и выше от полной.
В настоящее время предпринимаются попытки установить связь между пропусканием радиации и таксационными показателями древостоя. В частности, изучалась зависимость интенсивности освещения под пологом от числа деревьев на I га /136,177,178/, от выбранной из насаждения массы древесины /179/, от сомкнутости крон /144,168,169/, от площади просветов в верхнем пологе и ажурности полога /145,164,166/, от качества листвы в пологе /180/, а также от интенсивности разреживания и суммы площадей сечений /8,10,14,17,30,31,32,144,165,168,171,181,182,183/,
На нарастающее увеличение пропускания света через полог в связи с его разреживанием указывается многими исследователями /144,165,168,180/. По данным М.И.Сахарова /184/, а также А.А. Молчанова /185/, уменьшение сомкнутости в полных насаждениях на 0,1 влечет за собой увеличение освещенности на 6-К$, а в редких насаждениях - на 15-18$. В то же время многие исследователи /II—13/ отмечали, что зависимость освещенности от интенсивности изреживания проявляется только первые 5-7 лет, а позже - наоборот, более низкая освещенность наблюдается в насаждениях, пройденных рубками ухода, чем в нетронутых древостоях, /15/.
Сравнение данных прироста стволовой древесины еловых культур на постоянных и временных пробных площадях
При изучении роста еловых культур мы использовали данные, полученные на постоянных и временных пробных площадях, т.е. текущий прирост древостоя определялся разными способами. Поэтому необходимо было установить, можно ли на временных пробных площадях определить эффект от рубок ухода. Задача проведенного исследования сводилась к сравнению текущего периодического прироста /J 5х/, установленного способом повторных перечетов на постоянных пробных площадях, с определением его на растущих деревьях по годичным слоям, взятым буравом Пресслера // / на высоте 1,3 м на временных пробных площадях.
Для этого на постоянных пробных площадях, на контроле и с изрекиванием, заложенных в 1961 году в чистых 26-летних еловых культурах I класса бонитета, в 1976 году у всех деревьев были взяты керны для определения прироста по годам за весь период наблюдений. Вычисление запасов проводилось по классам роста по формуле
Из таблицы видно, что текущий периодический прирост, установленный по взятым кернам, ниже на 3-%$ чем прирост, вычисленный способом внешних обмеров. Сравнивая текущий периодический прирост деревьев І-П классов роста, можно отметить, что прирост по годичным слоям, измеренный на кернах, ниже на 4$, чем прирост, определенный путем повторных измерений независш.ю от того, пройдено насаждение уходом или нет. Некоторое увеличение текущего периодического прироста, учтенного способом внешних обмеров, по сравнению с взятием образцов буравом Пресслера объясняется тем, что в первом случае учитывается прирост древесины и коры, а во втором - только древесины.
Влияние рубок ухода на накопление фитомассы . Еловых фитоценозах
На основании изменения таксационных показателей и приведенных уравнений, отражающих зависимость массы и годичной продукции компонентов фитомассы от диаметра и возраста насаждения, определили динамику накопления .и темп роста полных и изрежен-ных еловых культур I класса бонитета (табл. 5.1, 5.2).
Сопоставляя показатели таблиц 5,1 и 5,2 обнаруживаем, что масса органического вещества в абсолютно сухом состоянии в культурах ели с изменением возраста насаждений от 15. до 80 лет повышается с 28,99 т до 262,93 т в полных и с 28,99 до 263,66 т в изреженных культурах ели.
В общей массе органики преимущество имеет древесина, затем хвоя, далее ветви. К возрасту спелости распределение запаса фитомассы по фракциям несколько иное и характеризуется следующим убывающим рядом: ствол-ветви-хвоя. Уменьшение запаса хвои с увеличением возраста древостоя объясняется тем, что ежегодный опад, ее превышает годичный прирост.
По запасу стволовой древесины и всей надземной фитомассы полные и изреженные ельники4в 80-летнем возрасте отличаются незначительно. Различия в запасах кроны в этих насаждениях составляют: для ветвей - 1,3$, для хвои - 9?о» Более высокая масса ветвей в изреженных, ельниках объясняется разрастанием кроны и худшими условиями очищаемости ствола от сучьев (рис.5.1, 5.2). С возрастом древостоя запас ветвей увеличивается с 6,7 т до 19,5 т, в то время как масса хвои в полных насаждениях сначала увеличивается до 20,4 тв 40-летнем возрасте, а затем постепенно к возрасту спелости уменьшается до 16,3 т.
