Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 5
1.1. Экологическая оценка состояния городской среды на территории ЛОДРГАУ-МСХА 5
1.2. Использование аэро- и космических фотоснимков для экологической оценки состояния среды 8
1.3. Особенности почвенного покрова территории ЛОД 12
1.4 Влияние древесных растений на свойства почвы 17
1.5. Ретроспективная характеристика древостоя ЛОД 21
1.6. Влияние рекреационной нагрузки на древостой в условиях мегаполиса 29
1.7. Лихеноиндикация состояния фитоценозов 31
1.8. Лесопатологическое состояние насаждений ЛОД (по данным таксации 1987 г.) 34
1.9. Характеристика флористических и геоботанических исследований, проводимых на территории ЛОД 39
2. Объект и методы исследований 42
2.1. Географическое положение ЛОД 42
2.2. Климат 43
2.3. Геоморфология территории ЛОД 44
2.4. Особенности геологического строения и почв территории ЛОД 49
2.5. Структурная оценка фитоценоза территории ЛОД на основе анализа космического снимка и почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей 51
2.6. Выделение точек наблюдения для экологической и фитосанитарной оценки состояния древостоев территории ЛОД 58
2.7. Выявление влияния экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни древостоев ЛОД 58
2.8. Изучение степени пораженности древесных пород ксилотрофными паразитами на территории ЛОД 62
2.9. Анализ пораженности древостоев трутовыми грибами с учетом экологических показателей 66
2.10. Статистический анализ полученных данных 67
3. Результаты исследований 68
3.1. Структурная характеристика древостоев на основе дешифрирования космического снимка и анализа почвенно-таксационных описаний территории ЛОД 68
3.2. Оценка биоразнообразия и структурных взаимосвязей древостоев Q на территории ЛОД
3.3. Особенности почв под древесными насаждениями различного состава 100
Изменение фитоценоза на территории ЛОД в различные периоды времени 106
Влияние экологических факторов, вызывающих неинфекционные болезни, на древостой ЛОД 112
Ксилотрофные паразиты древостоев на территории ЛОД 126
Анализ встречаемости трутовиков на территории ЛОД с учетом экологических показателей посредством кластерного анализа 138
Анализ встречаемости трутовиков на территории ЛОД с учетом экологических показателей посредством корреляционного анализа 141
Обоснование лесозащитных мероприятий на территории ЛОД 144
Выводы 151
Практические рекомендации по проведению лесозащитных мероприятий в исследуемых кварталах ЛОД, с учетом состава древостоев и выявленных болезней и повреждений 153
Список литературы 158
Приложения 173
- Использование аэро- и космических фотоснимков для экологической оценки состояния среды
- Влияние рекреационной нагрузки на древостой в условиях мегаполиса
- Структурная оценка фитоценоза территории ЛОД на основе анализа космического снимка и почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей
- Особенности почв под древесными насаждениями различного состава
Введение к работе
Одним из уникальных объектов, располагающихся в пределах г. Москва является Лесная опытная дача Российского государственного аграрного университета - РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева (далее ЛОД). Имеются участки, занятые различными породами искусственного и естественного происхождения, причем возраст некоторых естественных древесных насаждений достигает 300 лет.
Профессор кафедры лесоводства Н.С. Нестеров назвал этот объект «Научной лабораторией и сокровищницей знаний» (Тимофеев В.П., 1966 г.). Здесь классиком отечественного лесоводства Варгасом де Бедемаром были заложены постоянные пробные площади, на которых более 140 лет ведутся регулярные таксационные исследования.
В научных и научно-практических изысканиях на территории ЛОД участвовали ведущие ученые (Турский М.К., Нестеров Н.С, Тимофеев В.П. и др.), много сделавшие для развития отечественного лесоводства и лесоведения. ЛОД представляет собой серию опытных насаждений пробных площадей, в которых ведутся длительные стационарные исследования по изучению различных явлений жизни леса и влияния последнего на природные условия окружающего района. В этом отношении Лесная дача является старейшим в Европе опытным участком, представляющим собой единственную по своему богатству живую коллекцию-музей насаждений (Эйтинген Г.Р., 1931) [цит. по Нестеров Н.С, 1935].
Наше исследование посвящено комплексной оценке лесных массивов в условиях города на примере ЛОД. Оценивали структуру и состояние насаждений, а также их устойчивость в течение длительного периода времени, поражение болезнями и вредителями.
Для оценки состояния древесных насаждений проанализировали космический снимок ИСЗ Landsat. Далее провели комплексные исследования насаждений, а также почв вне постоянных пробных площадей и сопоставили полученные результаты с особенностями изображения космического снимка, с целью проверки возможности использования космических снимков для оценки состояния лесных массивов в условиях городов.
Проведенный ретроспективный анализ устойчивости насаждений ЛОД за последние 90 лет позволил оценить экологическое состояние фитоценоза в условиях мегаполиса.
Далее изучали принципиальный показатель экологического состояния лесного фитоценоза — встречаемость эпиксильных лишайников. В качестве дополнительного показателя была изучена встречаемость видов эпиксильных водорослей и весенних травянистых растений. Также были изучены принципиальные показатели фитосанитарного состояния лесного фитоценоза -степень пораженности деревьев ксилотрофными организмами (трутовыми грибами и мхами) и категории фитосанитарного состояния деревьев. Обычно высокая интенсивность поражения древесины свидетельствует о неблагополучном, ослабленном состоянии древостоя. Напротив, присутствие ксилотрофных организмов на низком уровне указывает на благополучную, здоровую фитосанитарную обстановку в лесном сообществе.
При определении влияния антропогенных факторов на древостой ЛОД определяли степень рекреационной нагрузки, устойчивость насаждений, типы лесных ландшафтов и стадии деградации лесной среды, с учетом элементов рельефа. Динамика фитосанитарного состояния древесных растений отражает изменение экологической ситуации, что особенно важно в условиях возрастающего антропогенного влияния.
Работы проводились под руководством профессора д.б.н. В.Д. Наумова.
Актуальность. Зелёные насаждения выполняют важнейшие почвозащитные, рекреационные экологические и санитарно-гигиенические функции. В этой связи всё больше возрастает роль зеленых объектов, расположенных на территории городов. На основании данных роста и развития древесных пород, произрастающих на таких объектах, можно получить информацию об изменениях состояния экосистем за длительный период времени.
Разнообразие породного состава и структуры древостоя, длительное произрастание и отсутствие оборота рубки делает этот объект уникальным для проведения исследований, связанных с лесоведением, а также состоянием насаждений, подроста и подлеска в условиях города. Данный вопрос имеет большое значение, особенно в свете современных экологических проблем города, которые оказывают влияние на состояние городской растительности.
Большое значение на территории ЛОД имеют лесопатологические исследования. При этом, в условиях мегаполиса следует учитывать неинфекционные болезни и инфекционные болезни, а также сопряженность между ними. Последнее вызвано влиянием урбанизированной среды, ослабляющей иммунитет древостоев и тем самым облегчающей внедрение патогенов в ткани растения.
Пораженность древесных пород на территории ЛОД, в основном трутовыми грибами, отмечали в своих работах Тимофеев В.П., Нестеров Н.С. Так, в различные годы были отмечены поражения дуба грибами-трутовиками Laetiporus sulphureus (Bull, ex Fr.) Murr. и Phellinus igniarius (L. Ex Fr.) Gud., наличие на березе таких грибов, как Fomes fomentarius (L.) Gill, и Piptoporus betulinus (Fr.) Karst. (Нестеров Н.С, 1933, 1960; Тимофеев В.П., 1947, 1966). Наличие и встречаемость древоразрушающих трутовых грибов и мхов, а также лишайников и видов весенних травянистых растений — важные показатели жизнеспособности древостоя и устойчивости фитоценоза в урбанизированных условиях существования.
В этой связи, наша работа направлена на получение экологического обоснования защитных мероприятий против трутовых грибов — наиболее частых патогенов древесных пород на территории ЛОД. Актуальность исследования данного лесного массива обусловлена и повышенными антропогенной нагрузкой и уровнем урбанизации, сложившимися в Москве, и в частности, в Северном округе, на территории которого расположена ЛОД. В этой связи встает важная научно-прикладная проблема, связанная с изучением адаптационного потенциала ЛОД.
Цель работы — провести структурную, экологическую и фитосанитарную оценку древостоев и обоснование комплекса лесозащитных мероприятий против неинфекционных и инфекционных болезней на территории ЛОД.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи.
На основе использования данных космического снимка и почвенно-таксационных описаний основных структурных характеристик фитоценоза территории ЛОД
Применить методы визуального дешифрирования космического снимка для оценки состава и состояния древостоя, группирования выделенных изображений участков для последующего таксационного описания и почвенных исследований.
Изучить уровень биоразнообразия древесных пород в кварталах территории ЛОД.
На основе почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей изучить взаимосвязь между составом древостоя и особенностями почв для выявления влияния основных древесных пород на свойства почв.
Провести сравнительный ретроспективный анализ результатов проведенного таксационного описания с данными предшествующих таксационных описаний для изучения изменения состава древостоев.
На основе использования данных маршрутного обследования территории для получения экологической и фитосанитарной оценки состояния древостоев на территории ЛОД.
Выявить.
Изучить степень пораженности древесных пород ксилотрофными паразитами.
Обосновать назначение и комплекс лесозащитных мероприятий древостоев.
Использование аэро- и космических фотоснимков для экологической оценки состояния среды
Аэрокосмические методы исследования являются вариантом дистанционных методов исследования, система методов изучения свойств ландшафтов и их изменений с использованием вертолетов, самолетов, пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций и специальных космических аппаратов, оснащенных, как правило, разнообразной съемочной аппаратурой. Выделяют визуальные, фотографические, электронные и геофизические методы исследования. Применение аэрокосмических методов исследования ускоряет и упрощает процесс картографирования и имеет большое значение при организации мониторинга за состоянием окружающей среды, они дают наибольший объем информации, необходимый почти во всех случаях целенаправленного изучения лесного фонда (Сухих В.И., 1979; Горожанкина СМ., Константинов В.Д., 1987). При наблюдениях за состоянием и динамикой наземных экосистем используют широкий набор спутниковых приборов дистанционного зондирования, различающихся уровнем пространственного разрешения, спектральными каналами, частотой наблюдения и некоторыми другими параметрами. По уровню пространственного разрешения выделяют несколько групп спутниковых данных (Барталев С.А., Лупян Е.А., 2005), такие как, данные низкого разрешения ( 1 км) получаемые с помощью NOAA-AVHRR, SPOT-Vegetation, Terra/Aqua-MODIS, такие системы имеют высокую периодичность наблюдений и способны не реже, чем ежесуточно, обеспечивать глобальное покрытие Земли; данные среднего разрешения (—250—500 м) получают с аппаратов Terra/Aqua-MODIS и Envisat-MERIS эти системы способны обеспечить глобальное покрытие Земли в течение 1—3 дней; данные высокого разрешения ( 20—50 м) собираются многоспектральными сканирующими радиометрами типа Landsat-ETM+, SPOT-HRVIR, Terra-ASTER, Метеор-ЗМ/МСУ-Э и IRS-LISS, обеспечивают частоту наблюдений не чаще чем один раз в две недели; данные детального разрешения ( 1—5 м) могут быть получены такими спутниковыми системами, как IKINOS, Quick-Bird, SPOT-HRG и IRS-PAN, их применяют для выборочных нерегулярных наблюдений. Использование средств дистанционного зондирования позволяет получать актуальную, полную и достоверную информацию о состоянии природной среды и о хозяйственной деятельности на любой самой удалённой территории. Современньте средства космической съёмки позволяют получать однородную и сравнимую по качеству информацию единовременно для обширных территорий, что практически недостижимо при любых наземных обследованиях (Барталев С.А., Лупян Е.А., 2005; Loveland T.R., et aL, 1999; Hansen M. et al., 2000; Friedl M.A., et al., 2002; Bartalev S.A., et al., 2003; Bartholome E. and Belward A.S., 2005). В процессе дешифрирования изображения решается ряд задач (Брюханов А..В., Господинов Г.В., 1982): - распознавание и классификация объектов местности или их комплексов, изобразившихся на снимке. - установление взаимосвязей между отдельными объектами и характерных особенностей их пространственного размещения. - распознавание и фиксация динамических процессов и природных явлений на данной территории.
Существует ряд основных преимуществ космической съемки перед традиционной аэрофотосъемкой лесов: - возможность оперативного получения информации; - доступность снимков на разные даты в течение нескольких лет. Особую ценность при дешифрировании представляют зимние, летние и осенние цветные снимки одной и той же лесной территории; - доступность снимков разного масштаба и разного пространственного разрешения; Актуальность задач, решаемых методами оптического дистанционного зондирования Земли, определяется расширяющимся применением дистанционных методов в научных и прикладных исследованиях окружающей среды, в сельском и лесном хозяйстве, экологии, в отслеживании и контроле чрезвычайных ситуаций (Кронбер, П., 1988; Адзерихо, К.С. и др., 1991. Кондратьев, К.Я. и др., 1990). Одной из важных задач дистанционного зондирования является исследование биофизических параметров и состояния растительного покрова Земли. (Козодеров В.В., Косолапое B.C., 1996; Беляев Б.И. и др., 2001; Вахрушева Л.П., Епихин Д.В., 2002; Барталев С.А., Лупян Е.А., 2005). Наиболее эффективно данные космической съёмки используются для решения следующих задач: - выявление ценных природных территорий. Проектирование особо охраняемых природных территорий; - выявление потенциальных мест обитания редких и охраняемых видов животных и.растений; - мониторинг хозяйственной деятельности, в том числе незаконной, которая может нанести ущерб особо охраняемым природным территориям; - оценка воздействия различных видов хозяйственной деятельности (строительство, лесозаготовки, добыча полезных ископаемых) на природные ландшафты. Картографирование территорий, нарушенных в результате хозяйственной деятельности; - оценка воздушного загрязнения антропогенного происхождения парагенетических экосистем и выделение их границ около городов, промьпгшенных агломераций (Виноградов Б.В., 1978, 1982; Григорьев А.А., 1979; Соков М.К., Рожков А.С., 1975; Макунина Г.С., 1978; Куприянов В.В., Прокачева И.Г., 1976). - мониторинг и оценка ущерба от лесных пожаров на природных территориях. - аэрофотоснимки применяют при исследованиях размеров окон и прогалин, образовавшихся вследствие отпада деревьев (Федорчук В.Н. и др., 1998). - мониторинг и оценка ущерба от вредителей, лесов (Justice CO., et al. 2002; Ершов Д.В. и др., 2004; Астафуров В.Г., Титов Г.А., 1995; Брейдо М.Д., Сухих В.И., 1995; Goldammer J.G., 1996; Potter C.S. et al, 1999). Дистанционные средства аэрокосмической регистрации применяет служба защиты таежных лесов Сибири для контроля динамики численности насекомых дендрофагов и обнаружение повреждений древостоев на первоначальных этапах массового размножения насекомых на территории лесов (Ряполов В.Я., 1980, 1991, 1996; Ряполов В.Я., Ряполова Л.М., 1983, 1986).
Влияние рекреационной нагрузки на древостой в условиях мегаполиса
Все более ощутимыми становятся результаты влияния рекреации на различные лесные биогеоценозы (Таран И.В., Спиридонов В.Н., 1977).
Избыточность нагрузки приводит к уничтожению подстилки и напочвенного покрова, подлеска, подроста и кустарникового ярусов (Карпачевский Л.О., 1981). В связи с интенсивностью такого воздействия биогеоценозы претерпевают изменения, степень и скорость которых определяется нагрузкой. При этом развивается ряд биогеоценозов в пространстве — экологический сукцессионно-рекреациогенный ряд (Сукачев В.Н., 1964; Падун И. Н., Мовчан Я. И., 1984).
Основные рекреационные воздействия на растения и их среду, особенно в условиях мегаполиса — вытаптывание, уплотнение почвы и ее загрязнение; немалая роль принадлежит поломкам растений, удалению фитомассы (целых растений или их частей). Происходят необратимые изменения и в напочвенном покрове. Из него исчезают лесные растения (эфемероиды, ландыш, майник), а на смену им появляются сорные (крапива, лопух, дурнишник, лебеда). Такие насаждения утрачивают устойчивость, происходят их распад и массовая гибель (Бухтояров В. А., Цыплакова О. Д., 1984; Parker I. V. et al., 1999).
При рекреации наблюдается изменение почв, нарушаются плотность и водопроницаемость почвы (Карпачевский Л.О., 1981). Изменение почвы, растительности и состояния отдельных видов при массовых посещениях хорошо прослеживаются в городах. Так, в лесопарковой зоне Москвы отмечено сильное уплотнение почвы: в ельниках-кисличниках объемная масса почвы в наиболее посещаемых зонах увеличилась в несколько раз по сравнению с запретными участками (от 0,17 до 1,01 г/см), почти исчезла подстилка, влияющая на механический состав почвы, а также на содержание гумуса и органических кислот. Особенно возрастает уплотнение почвы при увеличении сети тропинок и дорог (Горышина Т.К., 1979; Работнов Т.А., 1998).
В результате уплотнения почвы возможно повреждение или угнетение корневых систем древесных растений, что ведет к изреживанию крон, суховершинности, резкому падению годичного прироста и массовому усыханию деревьев. Например, в Измайловском парке Москвы отмирание сосны в отдаленных местах составляет 12%, а в сильно посещаемых доходит до 25% (Горышина Т.К., 1991). Уплотнение почвы ухудшает условия водно-минерального питания дерева, что сильно отражается на его росте, снижается прирост по высоте и диаметру (Рахтеенко Н.А., Крот Л.А. 1960; Кочарян К.С., 1999, 2004; Гринева Г.М., 1975; Горохов В.А., 2003).
Одной из центральных проблем при экологической оценке состояния фитоценоза в условиях города является подбор индикаторов. На изменения условий среды в первую очередь реагируют структурные элементы экосистемы и только при общей деградации среды вызывается изменение всей системы, вплоть до полной ее гибели (Skye Е., 1968; Grodzinska К., 1971; Loetschert W., Koehm Н.-J., 1977; Мартин Ю.Л., 1982). При этом существенное значение имеет то, что виды-индикаторы не должны быть слишком чувствительными и слишком инертными, но должны иметь достаточно продолжительный жизненный цикл. Весьма важным свойством для видов-индикаторов является их степень стенотопности. Наличие стенотопного индикатора позволяет оценить условия среды в относительно узких пределах. В настоящее время приведенным требованиям наиболее соответствуют лишайники (Мартин Ю.Л., 1982).
Часто образуя почти сплошной покров на стволах деревьев и почве, лишайники защищают кору деревьев и почву от пересыхания. В отдельном лесном сообществе можно встретить от 50 до 150 видов лишайников, их число часто превышает количество сосудистых растений и мхов. Исключительно в нетронутых местообитаниях живут многие эпифитные лишайники, которые служат индикаторами «старовозрастных» лесов (Tuerk R., Wirth V., 1975; Laaksovirta К., Silvcia J., 1975; Малышева T.B., 2000).
Лишайники широко применяют в качестве биоиндикаторов состояния (химического загрязнения) лесных экосистем (Trass Н., 1973; Водоросли, лишайники и мохообразные СССР; Назаров В.Н., 1981; Шапиро И.А., 1991, 1978; Красная книга Карелии, 1995).
Как отмечает Т.В. Малышева (2000), подробные описания лишайниково-мохового покрова лесов необходимы: для последовательного мониторинга фитоценозов и их отдельных ярусов; для приближения к выявлению нормы состава и структуры мохового и лишайникового покрова лесов, выяснить, какие виды из каких экологических ниш утрачены вследствие продолжительных антропогенных нарушений лесных сообществ; накопление такого рода материалов позволит дать рекомендации по воссозданию и реконструкции фитоценозов в целом.
Роль лишайников в жизни фитоценозов изучают на протяжении 150 лет. Были получены данные, связанные с описанием распространения видов и изменения флоры и обилия видов лишайников под воздействием промышленных выбросов и в условиях городских агломераций (Grindon L.H., 1859; Nylander W., 1866; Gilbert O.L., 1976; Kauppi M., Mikkonen A., 1980). P. Сернандер (Semander R., 1926) выделил зоны распространения лишайников в условиях урбанизированной среды и показал, что только небольшое количество видов является устойчивым к загрязнению воздуха. В последующие годы были проведены исследования по устойчивости и чувствительности лишайников к загрязнителям и картированию распространения лишайниковых зон. К настоящему времени закартировны многие города и промышленные районы в Западной Европе, Японии, Новой Зеландии, Северной и Южной Америке и РФ. (Pearson L., Skye Е., 1965; Brodo I., 1966; LeBlanc F., De Sloover J., 1970; Martin I., Trass H., 1974; Trass H., Martin J., 1974 и др.; Малышева T.B., 2000).
Высокая чувствительность лишайников к химическим примесям в воздухе послужила основой их использования в качестве биологических индикаторов загрязнения среды (Скрипниченко И.И., Золотарева Б.Н и др., 1978; Пчелкин А.В., Боголюбов А.С., 1997). Эпифитная лихенофлора в лесах вокруг городов обеднена, видоизменена или отсутствует («лишайниковая пустыня»). Часто исчезают обычные эпифитные лишайники, мхи и распространяются устойчивые к загрязнению среды (Bacidia chlorococca), разрастаются лишайниковые водоросли. Часто на стволах широколиственных деревьев вокруг городов произрастает водоросль рода Trantepohlia, Pleurococcus (Trass Н., 1973; Martin J., 1981).
Структурная оценка фитоценоза территории ЛОД на основе анализа космического снимка и почвенно-таксационных описаний временных пробных площадей
Выделение дешифровочных признаков космического снимка территории ЛОД. Нами была проведена комплексная оценка территории ЛОД РГАУ-МСХА, в 2003-2005 гг. Были применены методы визуального дешифрирования многозонального космического снимка ЛОД МСХА ИСЗ Landsat 2002 г., с разрешением 28 м. (предоставлен ГНУ Почвенным институтом им. В.В. Докучаева), анализировалось изображение зеленой части спектра (0,5-0,7 мкм), в сочетании с полевыми исследованиями на ключевых участках.
Нами было проведено три типа анализа — выявление дешифровочных признаков на космическом снимке ЛОД, сопоставление полученных данных с данными таксационных описаний временных пробных площадей, а также с планом последнего лесоустройства 1987 г.
Космический снимок был разделен на участки, различающиеся по типам изображения, выполнен фотоабрис (рис. 11). Выделенным контурам присвоены номера. В северной части ЛОД выделили 42 участка, занимающие территории во втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом кварталах.
Для описания типов изображения нами использовались следующие фотометрические признаки изображения: зернистость, цвет участка, размер и цвет пятен (табл. 3).
Зернистость - ее наличие и характер служит основным дешифровочным признаком состояния древесной растительности. Древостой, различающиеся таксационными показателями, дешифрируются по интенсивности окраски, размерам отдельных зерен, характеру их пространственного распределения и количеству на единицу площади (Аковецкий В.И., 1983; Исаев А.С. и др., 1991).
Цвет фотоизображения типов леса принимается во внимание при дешифрировании цветных и спектрозональных снимков. Учитывали такие характеристики цвета, как его светлота и оттенки. На спектрозональных космических снимках сосновые и кедровые формации изображаются зеленым цветом, еловые и пихтовые - темно-зеленым, осиновые - оранжевым, березовые -оранжево-желтым, лиственничные - светло-зеленым (Калашников Е.Н. и др., 1987; Сухих В.И., 2005).
На космических снимках лесные территории отличаются мозаично-пятнистой структурой рисунка изображения (Виноградов Б.В., 1982; 1984; Калашников Е.Н. и др., 1987). Выделенные на космическом снимке контуры были перенесены на карту ЛОД масштаба 1:10000 (рис. 12). Причем, контуры многих страт не попали на постоянные пробные площади, поэтому было принято решение об их более детальном обследовании.
Исследование почвенного покрова. Наряду с изучением особенностей древесной растительности в 2003-2005 гг. было проведено почвенное обследование в пределах групп типов изображения, выделенных на космическом снимке. Изучение почвенного покрова происходило в полевых условиях. Изучали и определяли почвы, давали им название по морфологическим признакам, которые отражали внутренние процессы, протекающие в почве, их генезис и историю развития. Разрезы были заложены в наиболее характерных местах обследуемой территории, копались до 2-х м, чтобы вскрыть материнские породы.
На большей части территории ЛОД сформировался достаточно мощный гумусовый горизонт, в следствие этого практически все почвы, согласно современной классификации, относятся к глубокодерновым. Так, для классификации дерново-подзолистых почв ЛОД использовали следующие градации почв (табл. 4) (Наумов В.Д., Поляков А.Н., 2009).
Далее выполнили сопоставление полученных данных с особенностями изображения выделенных групп. Было проведено сопоставление описаний временных пробных площадей, заложенных в пределах контуров, с планом лесоустройства ЛОД 1987 г.
Заложение временных пробных площадей в пределах выделенных на космическом снимке контуров. Применили метод ключевых участков, т.е. исследование географического пространства путем детального изучения небольших, но типичных участков (ключей) (Дедю И.И., 1989).
На выделенных контурах в 2003-2005 гг. было произведено обследование 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, частично в 10 и 11 кварталов, заложено 111 временных пробных площадей-квадратов, площадью 100 м2, для определения породного состава, а также категорий санитарного состояния деревьев и степени антропогенной нагрузки на данных участках. Для временных пробных площадей были использованы методы таксационного описания (Справочник лесничего..., 2003; Поляков А.Н., 1998), составлены формулы древостоя, также отмечали наличие дорожно-тропиночной сети.
Границы временных пробных площадей размечались колышками, расстояния между которыми откладывали мерной лентой. Для определения прямого угла использовали буссоль. Между колышками натягивались веревки для разметки территории временной пробной площади. Далее на территории размеченной временной пробной площади производили измерения и учет. Нами был разработан единый бланк, куда заносились в определенные рубрики наблюдаемые признаки биогеоценоза.
Определение таксационных показателей древостоев. В пределах временных пробных площадей учитывались следующие таксационные показатели: вид древесной породы, средний диаметр, средняя высота, сомкнутость крон, категория санитарного состояния, количество стволов, видовой состав и количество подроста и подлеска. Исследования проводили в 2003-2007гг.
Для измерения диаметров использовали мерную вилку, длиной 85 см. мерная вилка состоит из мерной линейки с делениями, неподвижной и подвижной ножек. Мерную вилку прикладывали к дереву на высоте 1,3 от комля так, чтобы ножки без усилия зажимали ствол, а линейка касалась его. Значение диаметров снималось при рабочем положении вилки, не отнимая ее от ствола.
Особенности почв под древесными насаждениями различного состава
Для выявления связей между почвенными показателями и древесными породами, произрастающими в пределах восьми групп контуров, выделенных на космическом снимке, было выбрано четыре группы контуров, наиболее выделяющиеся среди остальных групп по породному составу преобладающих древесных пород. Были выбраны группы с преобладанием одной породы (дуба или сосны, или лиственницы), а также одна группа со смешанным составом хвойных и лиственных пород (дуб, береза, липа, сосна).
На основании данных главы 4.1., были построены диаграммы (рис. 35-40), в которых представлены показатели основных характеристик почв, свойственных группам контуров.
Таким образом, древесные породы оказывают влияние на физико-химические характеристики почвы, в зависимости от почвенного горизонта. Так, дуб способствует повышению содержания гумуса и гидролитической кислотности в гумусово-элювиальном горизонте, а также суммы обменных оснований в элювиальном горизонте и материнской породе.
Смешанные лиственные насаждения оказывают влияние на все почвенные горизонты. Так, под смешанными насаждениями, как и под дубовыми, наблюдается наибольшее содержание гумуса и наименьшее значение гидролитической кислотности, сумма поглощенных оснований, а также степени насыщенности основаниями. Сосна способствует понижению содержания гумуса в элювиальном горизонте и повышению гидролитической кислотности, суммы обменных оснований в гумусово-элювиальном горизонте и материнской породе соответственно. Лиственница, как и сосна, способствует понижению содержания гумуса и повышению суммы обменных оснований в элювиальном горизонте.
Для каждого почвенного горизонта были проведены однофакторные дисперсионные анализы (табл. 33), для выявления максимальных и минимальных значений по каждому почвенному показателю, в зависимости от преобладания той или иной древесной породы, что позволило выявить зависимости между основными почвенными показателями и древесными породами. Данные дисперсионного анализа выявили следующие результаты.
В гумусово-элювиальном горизонте почв (А1), под дубовыми насаждениями наблюдается большее содержание гумуса, под дубовыми и сосновыми насаждениями — максимальная гидролитическая кислотность. В элювиальном горизонте (А2), под дубовыми насаждениями наблюдается максимальные гидролитическая кислотность и сумма поглощенных оснований; под лиственничными насаждениями — максимальная сумма поглощенных оснований; под смешанными насаждениями — максимальная степень насыщенности основаниями. Под лиственничными и сосновыми насаждениями наблюдается минимальное содержание гумуса; под смешанными насаждениями — минимальная сумма обменных оснований.
В иллювиальном горизонте (В), под смешанными насаждениями наблюдается минимальные сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями. В материнской породе (С), под дубовыми и сосновыми насаждениями наблюдается максимальная сумма обменных оснований; под смешанными насаждениями - максимальная гидролитическая кислотность и минимальные сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями.
Таким образом, древесные породы оказывают влияние на физико-химические характеристики почвы, в зависимости от почвенного горизонта. Так, дуб способствует повышению содержания гумуса и гидролитической кислотности, а также суммы обменных оснований. Сосна и лиственница способствует понижению содержания гумуса и повышению гидролитической кислотности и суммы обменных оснований. Под лиственными и смешанными насаждениями формируется более мощная лесная подстилка, что оказывает влияние на увеличение содержание гумуса в верхних горизонтах почвы. Смешанные насаждения оказывают влияние на все почвенные горизонты. Разнонаправленность влияния смешанных насаждений на почвы ЛОД связано с разнообразием древесных пород, входящих в их состав.
