PATTERNS OF CHANGE IN THE LOWER LEVELS OF VEGETATION OF FOREST COMMUNITIES AFTER THINNING OPERATIONS
PATTERNS OF CHANGE IN THE LOWER LEVELS OF VEGETATION OF FOREST COMMUNITIES AFTER THINNING OPERATIONS
Abstract
Undergrowth and ground cover are the main structural elements of any stand of different forest types. The analysis of the character and development of lower layers of vegetation in forest areas cut is of fundamental importance for studying the process and forecasting the restoration of forest biogeocenosis, increasing the sustainability and productivity of forests.
The article presents the results of the study of the impact of regeneration and intermediate cutting on the components of the lower tiers of forest biogeocenoses. The nature and type of the formation of living ground cover and reforestation in the forest areas affected by felling have been established. An increase in the number of plant species in the open areas of harvesting areas (by 4-9 pcs.) was noted, but at the same time a 1.2-fold decrease in projective cover was observed. Forest species typical for the given growing conditions predominate in the plots, but the total number of species and the value of the projective cover of the tiers change depending on the distance from the open areas of clearcuts. Differences in the structure of the ground cover smooth out with increasing time after harvesting. Based on the results of the conducted research, correlations were established between the indicators for evaluating reforestation.
1. Введение
Рассматриваемые нами северные бореальные леса отличаются от других разнообразной ландшафтной структурой, динамикой и возрастным распределением лесов, обусловленным условиями произрастания, историческими и антропогенными факторами. В связи с интенсификацией лесопользования, а в некоторых районах и с усилением различных нарушений, структура бореальных лесов существенно изменилась, в результате чего доля спелых и перестойных лесов сократилась, а участие молодняка, сформировавшегося после рубок и естественных нарушений, – возросло. По всей вероятности, с потеплением климата и увеличением антропогенной нагрузки на лесные экосистемы, эта тенденция будет усиливаться. Сохранение биоразнообразия бореальных лесов и их устойчивого непрерывного функционирования, а также поддержания многочисленных услуг, предоставляемых обществу этим лесным биомом, крайне важно. Рубки, непосредственно воздействуя на фитоценоз, существенно влияют на лесной биогеоценоз в целом. Возможность выявить закономерности изменения внутриструктурной перестройки лесных экосистем в зависимости от технологии рубки и породного состава древостоя позволяет получить полную и точную информацию, необходимую для анализа и будущего прогноза последствий от лесохозяйственных мероприятий, включая этапы формирования лесных насаждений , , , .
2. Методы и принципы исследования
Целью нашей работы было изучение воздействия рубок обновления и проходных рубок на состояние нижних ярусов растительности. Объекты исследований расположены в Архангельской области (северо-таежный лесной район европейской части РФ) – разнововозрастные, низкобонитетные, среднеполнотные ельники черничные, в которых были выполнены рубки ухода (проходные и обновления) 5 или 35 лет назад (один приём). Ширина технологических волоков от 4 до 5 м, пасек – от 30 до 40 м.
Для изучения напочвенного покрова и лесовосстановления на делянках параллельно волокам намечались линии шириной 1 м, на которых через равные расстояния были заложены учётные площади размером по 2 м2 для пересчёта подроста (в 4-х повторностях) и по 1 м2 для описания и характеристики структуры напочвенного покрова (по 15 площадок на каждой линии) , .
3. Основные результаты
Любое вмешательство заметно влияет на все компоненты лесного биогеоценоза, включая формирование породного состава древостоя, прорастание семян, формирование и развитие всходов и др. . Изменение условий окружающей среды (освещённости, влажности, температуры почвы и воздуха) может существенно отразиться на смене пород, напочвенного покрова, подлеска, молодого поколения под пологом, а также на морфологических и биологических особенностей растений . На волоках и пасеках структура напочвенного покрова заметно различается , . В напочвенном покрове на объектах исследования выявлено 50 видов растений и лишайников. Преимущественно это типичные лесные виды: черника обыкновенная (Vaccinium myrtillus L.) и брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea L.), майник двулистный (Maianthemum bifolium (L.) F.W.Schmidt.), марьянник лесной (Melampyrum sylvaticum L.), седмичник европейский (Trientalis europaea L.), золотарник обыкновенный (Solidago virgaurea L.), линнея северная (Linnaea borealis L.), гилокомиум блестящий (Hylocomium splendens (Hedw.) B. S. G.)), плеурозиум Шребери (Pleurozium sсhreberi (Willd. ex Brid.)) и т.д.
На открытых участках лесосек наблюдается увеличение числа видов растений (на 4-9 шт.) и понижение величины проективного покрытия трав и кустарничков в 1,2 раза, а мхов и лишайников до 2 раз (табл.1).
Таблица 1 - Количество видов и проективное покрытие напочвенного покрова
Показатель | Ярус | Участок лесосеки | |||||||
волок | пасека | ||||||||
край | центр | 2 м | 4 м | 8 м | 12 м | центр | |||
Кол-во видов, шт. | Тр.-куст. | 5-летняя вырубка | 25 | 24 | 16 | 18 | 12 | 14 | 10 |
35-летняя вырубка | 22 | 18 | 19 | 20 | 16 | 13 | 14 | ||
Мох.-лиш. | 5-летняя вырубка | 14 | 10 | 11 | 12 | 11 | 8 | 8 | |
35-летняя вырубка | 10 | 9 | 11 | 13 | 10 | 11 | 10 | ||
Проективное покрытие, % | Тр.-куст. | 5-летняя вырубка | 71 | 59 | 73 | 88 | 81 | 92 | 85 |
35-летняя вырубка | 64 | 63 | 83 | 79 | 81 | 76 | 73 | ||
Мох.-лиш. | 5-летняя вырубка | 51 | 43 | 84 | 86 | 95 | 95 | 98 | |
35-летняя вырубка | 80 | 53 | 91 | 89 | 89 | 83 | 87 | ||
На участках, не тронутых рубкой, преимущественно преобладают обычные лесные виды, но общее количество видов и проективное покрытие ярусов изменяются по площадям делянок. Отличия структуры напочвенного покрова сглаживаются с увеличением времени, прошедшим после рубки.
Условия внешней среды, меняющиеся со временем после проведения рубок, и изменения структуры напочвенного покрова существенно влияют и на процесс естественного восстановления. Молодое поколение на объектах исследования преимущественно представлено елью, берёзой и осиной (рис. 1, 2). На 35-летних вырубках изредка можно встретить небольшое количество соснового подроста.
Рисунок 1 - Подрост на 5-летней вырубке
Рисунок 2 - Подрост на 35-летней вырубке
Лиственные породы, в частности берёза, в течение нескольких первых лет после рубки, улучшают почвенные и гидрологические условия, происходит постепенное разболачивание и формируется органическое вещество почвы. Все эти процессы способствуют созданию условий, подходящих для возобновления основной лесообразующей породы и росту, развитию ели под пологом лиственных пород . Через некоторое время хвойные породы постепенно вытесняют ранние сукцессионные виды. По полученным нами данным через 35 лет после вырубки количество подроста ели и сосны увеличивается почти в 9 раз и составляет 50-60% от общего количества подроста на соответствующих участках вырубок.
Состав и структура молодого поколения древесных пород под пологом древостоя на пасеках существенно меняется с течением времени. На 5-летних вырубках при удалении от открытых участков количество осины и берёзы подроста уменьшается (r = -0,370 ± 0,174, tф = 3,20 > tst = 2,85 при Р = 0,999, а η = 0,65 ± 0,152, tф = 6,18 > tst = 3,85 при Р=0,999), а ели, наоборот, увеличивается (r = 0,730 ± 0,148, tф = 11,20 > tst = 3,85 при Р = 0,999, а η = 0,84 ± 0,131, tф = 16,17 > tst = 3,85 при Р=0,999). Выявленные зависимости можно выразить уравнениями y = 2574,9 + 676,8/x (для лиственных) и y = 2445,18 – 4275,7/х (для хвойных).
На 35-летних вырубках большую долю от численности подроста на пасеках составляет подрост ели – 54-66%. Доля лиственного подроста сокращается до 37%. С увеличением расстояния от границы пасека-волок количество елового подроста сильно сокращается (r = -0,792 ± 0,111, tф = 8,13 > tst = 3,85 при Р=0,999, а η = 0,85 ± 0,072, tф = 16,18 > tst = 3,85 при Р = 0,999). Количество подроста берёзы и осины также уменьшается (r = -0,692 ± 0,153, tф = 5,28 > tst = 3,85 при Р = 0,999, а η = 0,74±0,121, tф = 7,27 > tst = 3,85 при Р = 0,999). Зависимости численности елового и лиственного подроста от расстояния от волока выражаются уравнениями y = 774,2 + 21153,1/x и y = 1379,6 + 8805,1/x соответственно.
Рисунок 3 - Категории крупности подроста лиственных пород
Рисунок 4 - Категории крупности подроста ели
Рисунок 5 - Густота жизнеспособного подроста хвойных пород
Рисунок 6 - Густота жизнеспособного подроста лиственных пород
4. Заключение
Установлены явные тенденции изменения структуры нижних ярусов растительности после рубок ухода. На лесных участках открытых пространств и расположенных вблизи них участках древостоя расширяется спектр биоразнообразия и усложняется структура нижних ярусов растительности. Рубка деревьев в коридорах ослабляет конкуренцию между видами и тем самым создаёт оптимальные условия для роста и развития подроста. Однако успешное возобновление хвойного подроста отмечено только на площадях 35-летних давности рубок. На обследованных 5-летних участках после рубок подрост представлен в основном лиственными породами, а лесовозобновление хвойными породами неудовлетворительное. В первые годы после рубки рекомендуется провести мероприятия по содействию естественному возобновлению.