Species composition of raw material plants in a raised bog
Species composition of raw material plants in a raised bog
Abstract
New data on the species composition and berry yield in a raised bog are presented. This bog is characterised by atmospheric water supply and a poor mineral composition of the peat deposit. The aim of the study is to determine the species composition and structure of the vegetation in the raised bog while assessing berry yield. The research site is a raised bog with pine trees in the Prionezhsk Central Forest District of Karelia. The total area of the bog is 16 ha. The tree species present are Scots pine (Pinus sylvestris L.), dwarf birch (Betula nana L.), basket willow (Salix myrtilloides L.) and Norway spruce (Picea abies (L.) H.Karst.). The species composition and berry yield in the raised bog were determined using 1×1 m plot surveys. A total of 17 plots were established across seven typical areas of the bog. Six species of dwarf shrubs, four species of sphagnum mosses and two species of lichens were identified at the research site. In addition, hare's foot sedge (Carex leporina L.), bog cotton grass (Eriophorum vaginatum L.) and common haircap moss (Polytrichum commune Hedw.) were found. The species differ in terms of their abundance and projective cover. It was noted that the yield of black crowberry (Empetrum nigrum L.) was significantly higher than that of bog cranberry (Oxycoccus palustris Pers.) — 469 and 248 kg/ha respectively. It was established that the yield of cranberry and black crowberry across the experimental plots varied widely — from 16 g/m2 to 37 g/m2. The yield of crowberry at this research site was 82% higher than that of cranberries, ranging from 33,2 to 92,7 g/m2. The obtained results may be used when updating regulatory documentation on forest management. The research materials may also be used to compare data obtained from similar sites. Furthermore, data on the yield of cranberries and waterberries, their occurrence and projected cover are used in the teaching of forestry specialists.
1. Введение
Лесной фонд России характеризуется преобладанием лесов на заболоченных почвах. В таёжной зоне, включая северо-запад нашей страны, преобладают болота верхового типа , , . На территории России имеется множество болот, площадь которых составляет более 1 тыс. га ,
, .Как отечественными, так и зарубежными исследователями предпринимались неоднократные попытки по разработке классификации болотных экосистем , , . Авторами предлагаются разные варианты классификации болот в разные периоды их формирования , , .
В публикациях, посвящённых исследованию болотных экосистем, основное внимание уделяется видовому составу растительности , , . Имеются материалы об особенностях растительного покрова верховых болот в условиях таежной зоны , , . Несмотря на низкий уровень запасов минеральных веществ верховых болот, общее количество видов, выявленных на болотах, может достигать большого количества видов, включая мхи, лишайники и сосудистые растения , . На верховых болотах соотношение видов сосудистых растений, мохообразных и лишайников может составлять 4:2:1 , , .
Установлено, что на видовой состав растительности болот оказывает влияние множество факторов. Главные факторы — лесорастительные условия и тип болота , , , . Состав растений на заболоченных землях зависит также от размера болот, структуры растительных сообществ, расположенных по периметру болот , , . Кроме этого, как было установлено исследованиями A.M. Laine и соавторов , видовой состав болотной растительности и запасы органического вещества зависят от уровня грунтовых вод.
Запасы органического вещества в болотных экосистемах варьируют существенным образом в зависимости от видового состава и структуры растительности , . Максимальные запасы отмечаются на болотах верхового типа, где мощность торфяной залежи может составлять несколько метров , .
Надземная фитомасса растительности (живой напочвенный покров) верховых, низинных болот и бедных торфяников на территории Канады определяли T.R. Moore и соавторы . По данным авторов, средняя надземная фитомасса живого напочвенного покрова на верховом болоте составляет 587 г/м2. Установлено, что надземная фитомасса сосудистых растений была выше там, где уровень грунтовых вод был ниже.
Депонирование углерода — важнейшая функция болотных экосистем. Запасы углерода в болотах оценивались в исследованиях множества авторов , . В большинстве работ отмечается накопление углерода, в то время как про эмиссию углерода публикаций существенно меньше , , .
Структурная организация болотных экосистем, как особых элементов ландшафта исследована в меньшей степени , .
В публикации Н.П. Косых и соавторов отмечаются особенности распределения запасов растений на болотах северной тайги в условиях Западной Сибири. В зависимости от видового состава растений, произрастающих на болоте, общий запас фитомассы достигает 15 т/га. На отдельных участках болот отмечается доминирование мхов. На микроповышениях (на буграх) преобладают лишайники.
2. Методы и принципы исследования
Объект исследования — верховое сфагновое болото большой площади. Болото расположено в Прионежском лесничестве Республики Карелия. По всему периметру болота площадью 16 га произрастают древостои смешанного состава с преобладанием сосны и ели.
Учётные работы по определению видового состава растений проводили на круговых учетных площадках по 10 м2 . Учетные площадки закладывали по маршрутному ходу через каждые 25 м по всей длине болота. На каждой учетной площадке определяли встречаемость и проективное покрытие каждого вида. Приемлемая точность измерений достигалась необходимы количеством учетных площадок .
Урожайность клюквы и водяники определяли на учетных площадках размером 1×1 м. Учетные площадки закладывали на характерных участках болота. Всего было выделено 7 участков, с доминированием разных видов растений в составе живого напочвенного покрова. На каждой учетной площадке были собраны все ягоды клюквы и водяники (рис. 1). В лабораторных условиях определяли количество и массу ягод на единице площади. Полученные значения по массе ягод переводили на 1 га.
Рисунок 1 - Учет урожайности ягод водяники (Empetrum nigrum L.) и клюквы (Oxycoccus palustris Pers.)
3. Основные результаты
На объекте исследования в составе древесной растительности доминирует Pinus sylvestris L. Кроме сосны, встречаются единичные экземпляры Salix myrtilloides L. и Picea abies (L.) H.Karst. На отдельных участках болота густыми зарослями представлена Betula nana L.
Живой напочвенный покров на объекте исследования включает 15 видов растений (табл. 1). Из этого количества на сфагновые мхи приходится 4 вида, на кустарнички 6 видов. Остальные виды представлены лишайниками (2 вида), осокой, пушицей и кукушкиным льном.
Видовой состав, встречаемость и проективное покрытие живого напочвенного покрова на сфагновом болоте
Название вида | Встречаемость, % | Проективное покрытие, % |
Багульник болотный – Rhododendron tomentosum Harmaja | 35 | 4,1 |
Водяника черная – Empetrum nigrum L. | 35 | 15,5 |
Голубика обыкновенная – Vaccinium uliginosum L. | 82 | 16,1 |
Кладония альпийская – Cladonia alpestris L. | 12 | 1,2 |
Кладония рангиферина – Cladonia rangiferina (L.) Weber. | 12 | 0,4 |
Клюква обыкновенная – Oxycoccus palustris Pers. | 82 | 12,4 |
Кукушкин лен – Polytrichum commune Hedw., | 18 | 1,3 |
Мирт болотный – Chamaedaphne calyculata (L.) Moench | 76 | 18,1 |
Осока заячья-Carex leporina L. | 12 | 4,7 |
Подбел многолистный – Andromeda polifolia L. | 88 | 8,4 |
Пушица влагалищная – Eriophorum vaginatum L. | 88 | 19,8 |
Сфагнум бурый – Sphagnum fuscum (Schimp.) H. Klinggr. | 53 | 15,3 |
Сфагнум болотный – Sphagnum palustre L. | 94 | 19,2 |
Сфагнум магелланский – Sphagnum magellanicum Brid. | 53 | 10,2 |
Сфагнум центральный – Sphagnum centrale C.E.O. Jensen | 35 | 8,1 |
Итого кустарничков | – | 74,6 |
Итого сфагнума | – | 52,8 |
Всего | – | 154,3 |
Встречаемость отдельных видов растений варьирует в широких пределах, от 12 до 94%. По величине проективного покрытия из состава кустарничков преобладают мирт болотный, водяника черная и голубика обыкновенная (от 16 до 20%). Из сфагновых мхов преобладает сфагнум болотный (более 21%). Наиболее обильно (встречаемость более 76% и проективное покрытие более 8%) на данном верховом болоте представлены 6 видов: Vaccinium uliginosum L., Oxycoccus palustris Pers., Chamaedaphne calyculata (L.) Moench., Andromeda polifolia L., Eriophorum vaginatum L., Sphagnum palustre L.
Болото вытянуто по направлению с запада на восток более чем на 1 км. В ходе учетных работ выявлены различия в видовом составе растений в восточной и западной частях болота. Западная часть болота характеризуется преобладанием кустарничков и кукушкиного льна. В восточной части преобладают осока и сфагновые мхи. Проективное покрытие осоки на отдельных участках превышает 60%. На данных участках болота урожайность клюквы и водяники минимальна.
На всех опытных участках, выделенных на верховом болоте, определена урожайность ягод Empetrum nigrum L. и Oxycoccus palustris Pers. При этом учитывали количество и массу ягод.
Урожайность ягод голубики на объекте исследования не определяли в связи с тем, что к моменту проведения учетных работ основная часть ягод голубики опала. Оставшиеся на побегах ягоды не могут дать представления об истинной урожайности голубики.
Усредненные данные по урожайности клюквы и водяники представлены в таблице 2. Размер ягод клюквы варьирует в весьма широких пределах, от 6 до 13 мм. Средняя масса одной ягоды варьирует от 0,154 до 0,460 г. Средняя масса 100 ягод составляет 35,1±1,07 г.
Таблица 2 - Средние значения массы и количество ягод на опытных участках
Опытные участки | Масса ягод, г/м2 | Количество ягод, шт./м2 | ||
Клюква | Водяника | Клюква | Водяника | |
1 | 37,3 | 82,6 | 81 | 241 |
2 | 27,3 | – | 63 | – |
3 | – | 62,9 | – | 230 |
4 | 29,9 | 48,0 | 28 | 210 |
5 | 16,3 | – | 20 | – |
6 | 30,3 | 33,2 | 68 | 196 |
7 | 32,4 | 91,7 | 91 | 335 |
Среднее | 24,8±0,91 | 46,9±2,02 | 51,1±2,37 | 173±5,3 |
По итогам учетных работ средний урожай ягод клюквы составил 24,8 г /м2. Урожайность водяники оказалась существенно выше — 46,9 г/м2. В переводе на 1 га урожайность ягод указанных видов оставляет 248 и 469 кг/га соответственно. Как видно, условия для роста и развития Empetrum nigrum L. оказались более благоприятными, чем для Oxycoccus palustris Pers.
4. Заключение
По преобладанию видов на верховом болоте было выделено семь опытных участков. Урожайность ягод водяники и клюквы сильно варьирует в зависимости от состава растительности. Установлено, что масса ягод водяники на 89% больше, чем масса ягод клюквы.
Верховые болота непригодны для ведения классического лесного хозяйства. Главным образом это источник недревесной продукции леса. С другой стороны — это характерный элемент лесных ландшафтов Карелии. В этой связи такие объекты требуют соответствующих мер охраны и защиты.