АНАЛИЗ ПОДРОСТА СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS) В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ЛЕСА

Актуальность темы обусловлена необходимостью повышения продуктивности при использовании естественного возобновления в древостоях. Глобальное изменение климата может привести к деградации бореальных лесов, которые имеют высокую биологическую продуктивность, биомассу и биоразнообразие, являясь одними из самых сложных наземных экосистем. Без проведения исследований и изучения лесных насаждений и их естественного возобновления, невозможно эффективно увеличить продуктивность древостоев. Способность леса к естественному возобновлению зависит от биологических и экологических особенностей древесных видов и множества других факторов

Также не стоит забывать, что образование лесных насаждений приводит к формированию других компонентов леса, которые присущи конкретным условиям места произрастания данного древостоя. Образование насаждений вносит в лес новые компоненты, такие как подлесок, бактериальная флора и фауна, которые характерны только для конкретного древостоя. Разнообразие деревьев определяет разнообразие таксономической и функциональной структуры грибкового сообщества в лесной подстилке, которое, в свою очередь, играет важную регуляторную роль в функционировании наземных экосистем. Таким образом, возобновление насаждений можно воспринимать, как восстановление всего лесного сообщества в целом

Анализ процессов восстановления биогеоценозов, лесных сообществ и экосистем связано с пониманием факторов, способных оказывать значительное влияние на прирост сосны. Радиальный прирост сосны обыкновенной синхронно колеблется из-за многолетних изменений в солнечной активности, температуре и осадках

Современные исследования показывают, что на радиальный прирост хвойных деревьев сильное воздействие оказывают различные факторы, такие как климат, рельеф, тип леса, наличие вредителей и болезней

Интенсивность прореживания подлеска также способна оказывать влияние на естественное восстановление в зависимости от различных факторов: щелочногидролизуемость почвы, индекс регенерации древостоя, насыпная плотность почвы, травянистый покров, органическое вещество почвы, толщина слоя неразложившейся подстилки и др. Органические вещества почвы способствуют восстановлению древостоя, обеспечивая достаточное содержание воды, низкое содержание фосфора и высокое содержание азота. Избыточный свет, травянистый растительный покров и слишком густая подстилка напротив, не способствуют восстановлению

Целью работы является сравнение насаждений сосны обыкновенной в разных лесных типах леса для выявления закономерностей и различий в их развитии. Исследование посвящено изучению влияния различных экологических условий на рост и состояние подроста сосны обыкновенной.

Объектами исследований являлись сосновые леса Казахского мелкосопочника, представлены результаты исследований за прошедшие 5 лет. Основным методом сбора экспериментальных данных являлось полевое обследование насаждений на постоянных пробных площадях, которые закладывались по стандартным методикам

В каждом типе леса закладывалось по 6 пробных площадей, на которых производилось лесоводственно-геоботаническое описание, с указанием особенностей древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова и рельефа. Затем проводился сплошной перечёт подроста по высоте с разделением их по ступеням высоты (всходы и однолетние сеянцы учитывались отдельно). Подрост учитывался с разделением его на 6 высотных групп: до 10 см; 11-25 см; 25-50 см; 50-100 см; 101-150 см; 151 и более см. Отдельно учитывалось число всходов и однолетних сеянцев, как наиболее уязвимых для неблагоприятных факторов среды и склонных к массовым выпадам.

Данные перечёта обрабатывались статистическими методами, для этого брались усредненные количественные показатели подроста по всем пробным площадям. На основании данных индивидуального перечёта подроста под пологом леса производилась оценка возобновления леса

Определялись следующие показатели:

- число подроста по каждой породе по категориям крупности на пробных площадях и в пересчете на 1 га;

- количество здорового (жизнеспособного) и угнетенного (нежизнеспособного) подроста;

- доля здорового подроста в процентах от его общего числа.

Учитывался в основном подрост хвойных пород. По качественным признакам подрост учитывался с разделением его на две категории: жизнеспособный и нежизнеспособный. Жизнеспособный подрост имел густое охвоение, выраженную мутовчатость, островершинную или конусообразную симметричную крону протяженностью не менее 1/3 ствола с неутраченным приростом по высоте за последние 3-5 лет, прямой неповрежденный стволик. Нежизнеспособный (угнетенный) подрост имел признаки неудовлетворительного качества. Учитывались механические повреждения и признаки заболеваний или повреждения вредителями. Оценка успешности возобновления проводилась в соответствии с нормативами таксации КазНИИЛХА

Процент жизнеспособности подроста определялся по формуле:

(1)

где:

Р – процент жизнеспособного подроста, %;

n – число здорового подроста, шт; N – общее количество подроста, шт.

Достоверно оценить жизнеспособность подроста можно при помощи коэффициента качества подроста по формуле:

(2)

где:

Кk – коэффициента качества подроста;

n – число жизнеспособного подроста главной породы на 1 га, шт;

V – средний возраст подроста, лет;

N – общее число подроста на 1 га, шт;

v – базисный возраст смыкание полога (7-8 лет).

При Кk=0,7 и выше подрост по жизнеспособности очень хороший, при 0,5-0,6 – хороший, 0,3-0,4 – удовлетворительный, 0,2 и ниже – неудовлетворительный.

Основными положениями, определяющими процесс данного исследования, являются: принцип конкретности, который заключается в установлении различных типов лесов и выбор конкретных участков для анализа, а также принцип системности, предполагающий рассмотрение объекта изучения как сложноорганизованной системы, включающей в себя совокупность почвенно-климатических условий и эколого-биологических факторов произрастания сосны обыкновенной.

Недостаточность естественного возобновления подтверждается анализом многолетних наблюдений и материалами лесоустройства, из которых видно, что в древостоях старшего возраста не прогнозируется возможность естественного зарастания лесов. В сосновых лесах только в свежих условиях возможно незначительное естественное возобновление, т.к. всего 3,2% площади обеспечено благонадежным подростом. В среднем обеспеченность подростом в сосновых насаждениях составляет 0,9%. В березовых древостоях хуже всего обстоят дела с возобновлением в коренных сырых и мокрых типах леса, в которых на 0,6-3,5% площади лесов имеется подрост, в среднем по всей площади березняков – 1,6%. Осиновые леса не обеспечены подростом вообще.

Число подроста в каждом типе леса подвержено значительным колебаниям от года к году, что связано с погодными условиями, наличием семян, воздействием вредителей и болезней. Однако четкой зависимости между типом леса и количеством подроста не прослеживается.

Из рисунка 1 видно, что очень сухие условия произрастания (С1) характеризуются значительными колебаниями количества подроста по годам. Наблюдаются как периоды высокой численности (2022 г.), так и периоды резкого снижения числа подроста (2023 г.). В остальные годы всходов и подроста было значительно меньше.

Сухие условия произрастания (С2) демонстрируют более стабильную динамику по сравнению с очень сухими лесами. Однако численность естественного возобновления сосны обыкновенной в сухих условиях существенно варьирует по годам, что свидетельствует о высокой зависимости от климатических условий и других факторов среды. Наиболее благоприятными для возобновления сосны были 2019 и 2022 годы, когда наблюдалось максимальное количество всходов и сеянцев. Вероятно, в эти годы сложились оптимальные условия для прорастания семян и развития молодых растений (достаточное количество осадков, умеренные температуры, отсутствие сильных заморозков). Но следует отметить, что в сухих условиях число угнетенного подроста было больше, чем жизнеспособного. Это может быть связано с конкуренцией за ресурсы, такими как вода и свет между молодыми и взрослыми деревьями.

В отличие от сухих условий, в свежем типе леса наблюдается более стабильная динамика численности естественного возобновления сосны обыкновенной по годам. Отсутствуют резкие пики и спады, характерные для других типов леса. Несмотря на некоторые колебания, общая тенденция к увеличению или уменьшению численности возобновления не прослеживается. Самая высокая численность всходов и сеянцев была зафиксирована в 2022 году. Это может свидетельствовать о благоприятных погодных условиях и других факторов среды в этот год, способствующих успешному возобновлению. Возможные причины стабильности возобновления в свежем типе леса заключаются в более благоприятных факторах увлажнения и почвенных условиях, что влияет на меньшую зависимость возникновения и роста подроста от климатических колебаний. Но хотя свежий тип леса наиболее благоприятен для естественного возобновления, он характеризуется слабым уровнем числа и сохранности подроста в течение всего периода наблюдения. Среднее число подроста составило всего 630 шт/га, что значительно меньше, чем в сухом сосняке.

Рисунок 1 - Распределение количества подроста по типам леса

DOI:10.60797/JAE.2025.54.13.1

Всходы и однолетние сеянцы сосны обыкновенной доминируют в общей численности, что свидетельствует о постоянном процессе возобновления, но с течением времени их количество значительно уменьшается. Доля нежизнеспособных растений значительна, особенно в годы с неблагоприятными климатическими условиями.

В таблице 1 приведен процент здоровых (жизнеспособных) и угнетенных растений без учета количества всходов и однолетних сеянцев. Представленные данные свидетельствуют о крайне низкой жизнеспособности естественного возобновления в исследованных типах леса. Доля здоровых деревьев не превышает 21,7%, при этом подавляющее большинство (78,3–80,2%) находится в угнетенном состоянии.

В целом, доля всходов и однолетних сеянцев от общей численности возобновления достаточно велика (от 39,4 до 57,3%). Следовательно, семена сосны обыкновенной обладают хорошей всхожестью, а однолетние растения имеют достаточную жизнеспособность для выживания. Но с течением времени, особенно в годы с недостаточным увлажнением наблюдается значительное снижение численности возобновления, особенно за счет увеличения доли угнетенных растений. Это свидетельствует о высокой чувствительности молодых сосен к дефициту влаги.

На рисунке 2 показаны данные о распределении жизнеспособного подроста по высоте, которое существенно зависит от типа леса. Видно, что в более влажных условиях преобладает более высокий подрост, в то время как в сухих и очень сухих лесах – низкорослые растения.

Рисунок 2 - Доля жизнеспособного подроста сосны обыкновенной и градация его по высоте в зависимости от типа леса

DOI:10.60797/JAE.2025.54.13.3

В очень сухих лесах основная часть подроста имеет высоту в пределах 10 см, 13% от общего числа подроста имеют высоту до 24 см. Более высоких молодых растений в очень сухом типе леса не обнаружено, на что влияет затрудненные условия роста. В сухих лесах наблюдается более разнообразное распределение подроста по высоте. Хотя низкорослый подрост также преобладает, есть значительная доля растений средней высоты (25-50 см) и даже высоких (51-100 см). Это указывает на то, что в этих условиях часть растений может успешно конкурировать и достигать более значительных размеров. В свежем типе леса наблюдается наибольшее разнообразие по высоте подроста. Преобладает подрост от 25 до 150 см и больше. Во влажном типе леса преобладают низкорослые растения в основном до 10 см и отсутствуют подрост от 50 см и выше. Это может быть связано с такими факторами, как конкуренция с травянистой растительностью или специфическими почвенными условиями.

Численность естественного возобновления сосны обыкновенной во влажном типе леса демонстрирует значительные колебания от года к году и схожую с сухими лесами динамику, с некоторыми пиками численности. Это говорит о сильной зависимости процесса возобновления от внешних факторов, таких как климатические условия, почвенные особенности и биотические факторы. Наибольшее количество всходов и сеянцев наблюдалось в 2019 и 2022 годах. Наличие угнетенных сеянцев указывает на то, что даже во влажных условиях на молодые растения оказывают влияние различные стрессовые факторы, такие как конкуренция с другими растениями, болезни и вредители.

Во всех типах леса колебания численности возобновления тесно связаны с климатическими условиями. В годы с неблагоприятными погодными условиями наблюдается снижение численности возобновления. Влияние типа леса на состояние сеянцев можно охарактеризовать так, что в сухом типе леса наблюдается наибольшая доля угнетенных сеянцев, что связано с дефицитом влаги. В свежем и влажном типах леса доля угнетенных сеянцев ниже, что свидетельствует о более благоприятных условиях для их роста и развития.

Результаты оценки жизнеспособности подроста сосны обыкновенной с помощью коэффициента качества в зависимости от типа лесорастительных условий и показателей полноты насаждений показали, что величина данного коэффициента не превышает 0,15, что позволяет констатировать неблагоприятный прогноз естественного возобновления сосновых фитоценозов.

Влажность почвы является одним из ключевых факторов, определяющих высоту подроста. В более влажных условиях растения имеют больше возможностей для роста и развития. Конкуренция с другими растениями, особенно с травянистым покровом, может ограничивать рост подроста, особенно в сухих условиях. На высоту подроста также могут влиять такие факторы, как тип почвы, освещенность, наличие повреждений вредителями и болезнями.

Доля всходов и однолетних сеянцев сосны обыкновенной от общей численности возобновления достаточно велика (от 39,4 до 57,3%). Это говорит о том,  что они имеют достаточную жизнеспособность для выживания. Но с течением времени, особенно в годы с недостаточным увлажнением, наблюдается значительное снижение численности возобновления, особенно за счет увеличения доли угнетенных растений. Представленные данные свидетельствуют о крайне низкой жизнеспособности естественного возобновления в исследованных типах леса. Доля здоровых деревьев не превышает 21,7%, при этом подавляющее большинство (78,3-80,2%) находится в угнетенном состоянии.

В условиях свежего типа леса сосна обыкновенная имеет более развитые растения по высоте, но в ходе исследования наблюдалась низкая жизнеспособность подроста. В сухих и очень сухих лесах преобладают низкорослые растения и наблюдается наибольшая доля угнетенных сеянцев, в связи с недостаточным увлажнением почвы.