НАДЗЕМНАЯ ФИТОМАССА И ГОДИЧНАЯ ПРОДУКЦИЯ СОСНОВОГО НАСАЖДЕНИЯ НА БРОШЕННОЙ ПАШНЕ В ПОДЗОНЕ ЮЖНОЙ ТАЙГИ
Гульбе А.Я. (ИЛ РАН, с. Успенское, Московская обл., РФ)
The aboveground phytomass and annual production of Scotch pine 11-years-old stand on agricultural abandonment flied in south taiga subzone are estimated using sample tree method. The aboveground phytomass and annual production of stand are 18.22 t ha-1 and 9.51 t ha-1 yr -1, respectively.
В подзоне южной тайги Европейской части России в последние десятилетия значительные площади земель были выведены из сельскохозяйственного оборота. Снятие антропогенной нагрузки привело к быстрому формированию на месте бывших сельскохозяйственных угодий насаждений пионерных древесных пород (березы, ольхи серой, сосны обыкновенной и др.). На стационаре «Городище» Северной НИЛОС Института лесоведения РАН (Угличский р-н Ярославской обл.) в режиме погодичного мониторинга изучается биопродукционная динамика молодняков на бывших сельскохозяйственных угодьях [2, 3, 4]. В настоящей работе приводятся данные о надземной фитомассе и годичной продукции молодняка сосны обыкновенной, формирующегося на брошенной пашне.
Почва под сосновым молодняком супесчаная с наличием пахотного горизонта, толщина которого составляет 22 см, и уплотненного подпахотного горизонта, который служит своеобразным водоупором. Кроме того, на изучаемом участке сохранились борозды, что связано с особенностями проведения распашки земель. Эти борозды могут сохраняться еще в течение нескольких десятков лет и влиять на ход демутационной сукцессии, создавая элементы микрорельефа.
Заселение участка древесной растительностью началось сразу после прекращения распашки, вследствие чего формирующийся молодняк является одновозрастным. Размещение особей по площади является случайным. Зависимости между густотой древостоя и удаленностью от стен леса не выявлено. Состав насаждения - 9С1Б, возраст - 11 лет. Число особей сосны - 4304 шт. га-1, березы - 256 шт. га-1. Смыкание крон в формирующемся молодняке еще не произошло, поэтому кроны обоих видов являются типичными для разреженно произрастающих особей. Средняя высота древостоя равна 3.0 м, средняя высота особей сосны - 2.9 м, березы – 3.1 м. Средний диаметр на высоте 0.5 м (d0.5) сосны обыкновенной и березы повислой равнялся 5.28 см и 5.88 см соответственно. Запас стволовой древесины равен 15.2 м3 га-1, в том числе сосны – 13.28 м3 га-1, березы – 1.92 м3 га-1.
Для определения показателей надземной фитомассы и годичной продукции насаждения были отобраны 10 модельных особей сосны обыкновенной и 3 особи березы повислой (как сопутствующей породы). Модельные деревья сосны взяты методом пропорционально-ступенчатого представительства; березы – методом среднего дерева, так как ее доля в составе молодняка незначительна. Модельные особи срезались на уровне корневой шейки в конце августа – начале сентября 2004 г. Затем по принятой методике [1] определялась масса абсолютно сухого вещества (г) по следующим фракциям: ствол, с разделением на древесину и кору; скелет кроны, с разделением на многолетние ветви (далее ветви) и побеги текущего года (далее побеги) и хвоя (листья). Годичная продукция стволиков определялась по доле объемного прироста древесины. Годичная продукция ветвей – как частное от деления массы годичных сегментов ветвей на их возраст.
Для анализа зависимости надземной фитомассы и годичной продукции сосны от d0.5 использовалось уравнение вида:
y = а d0.5b, (1)
где y – надземная фитомасса или годичная продукция по фракциям и в целом, d0.5 – диаметр ствола на высоте 0.5 м, a и b – коэффициенты уравнения. Для оценки степени аппроксимации исходных данных конкретным уравнением использовали коэффициент детерминации (R2) и стандартную ошибку регрессионной оценки (SE). Значения a и b, R2 и SE для применяемого набора уравнений вида (1) приводятся в таблице 1.
Таблица 1 – Параметры уравнений для определения надземной фитомассы и годичной продукции сосны обыкновенной по фракциям
|
Фракции |
Коэффициенты уравнений |
R2 |
SE |
|
|
a |
b |
|||
|
Фитомасса |
||||
|
Ствол |
30.4521 |
2.23598 |
98.8 |
416.9 |
|
древесина |
20.1854 |
2.34192 |
98.8 |
396.1 |
|
кора |
11.2754 |
1.8754 |
98.3 |
33.9 |
|
Скелет крон |
11.8428 |
2.67619 |
96.7 |
336.12 |
|
ветви |
8.04844 |
2.73485 |
96.8 |
299.37 |
|
побеги |
3.56455 |
2.54978 |
93.3 |
75.30 |
|
Хвоя |
19.9064 |
2.417 |
96.0 |
184.07 |
|
Годичная продукция |
||||
|
Ствол |
16.6748 |
2.1925 |
98.8 |
90.89 |
|
древесина |
11.0649 |
2.29676 |
98.9 |
92.59 |
|
кора |
6.12256 |
1.84286 |
97.7 |
16.42 |
|
Скелет крон |
6.54111 |
2.62567 |
96.3 |
140.74 |
|
ветви |
2.77511 |
2.73688 |
96.9 |
87.84 |
|
побеги |
3.56455 |
2.54978 |
93.3 |
75.30 |
|
Хвоя |
11.852 |
2.41859 |
91.7 |
102.53 |
В рассматриваемом одиннадцатилетнем древостое надземная фитомасса составляет 18.22 т га-1 (табл. 2), в том числе на долю фитомассы сосны обыкновенной приходится 90.5% (16.49 т га-1). Породы, участвующие в формировании молодняка различаются соотношением фракций фитомассы. Для сосны обыкновенной характерно примерно равное распределение фитомассы по фракциям стволов, скелета крон и хвои (35.0%, 32.4 и 32.6% соответственно). В то время как у березы повислой в фитомассе значительно преобладает фракция стволов (62.4%), а доля листьев значительно ниже (8.7%).
Таблица 2 – Надземная фитомасса молодняка сосны обыкновенной по фракциям
|
Фракции |
Сосна |
Береза |
Всего |
|||
|
т га-1 |
% |
т га-1 |
% |
т га-1 |
% |
|
|
Ствол |
5.77 |
35.0 |
1.08 |
62.4 |
6.85 |
37.6 |
|
древесина |
4.70 |
28.5 |
0.91 |
52.6 |
5.61 |
30.8 |
|
кора |
1.07 |
6.5 |
0.17 |
9.8 |
1.24 |
6.8 |
|
Скелет крон |
5.34 |
32.4 |
0.50 |
28.9 |
5.84 |
32.1 |
|
ветви |
4.08 |
24.8 |
0.40 |
23.1 |
4.48 |
24.6 |
|
побеги |
1.26 |
7.6 |
0.10 |
5.8 |
1.36 |
7.5 |
|
Хвоя/листья |
5.38 |
32.6 |
0.15 |
8.7 |
5.53 |
30.3 |
|
Всего |
16.49 |
100.0 |
1.73 |
100.0 |
18.22 |
100.0 |
Примечание – Осевая часть вершинного побега включена в стволовую фракцию
Таблица 3 – Надземная годичная продукция молодняка сосны обыкновенной по фракциям
|
Фракции |
Сосна |
Береза |
Всего |
|||
|
т га-1 год-1 |
% |
т га-1 год-1 |
% |
т га-1 год-1 |
% |
|
|
Ствол |
2.90 |
33.0 |
0.38 |
52.1 |
3.28 |
34.5 |
|
древесина |
2.35 |
26.7 |
0.32 |
43.9 |
2.67 |
28.1 |
|
кора |
0.55 |
6.3 |
0.06 |
8.2 |
0.61 |
6.4 |
|
Скелет крон |
2.67 |
30.4 |
0.20 |
27.4 |
2.87 |
30.2 |
|
ветви |
1.41 |
16.0 |
0.10 |
13.7 |
1.51 |
15.9 |
|
побеги |
1.26 |
14.4 |
0.10 |
13.7 |
1.36 |
14.3 |
|
Хвоя/листья |
3.21 |
36.6 |
0.15 |
20.5 |
3.36 |
35.3 |
|
Всего |
8.78 |
100.0 |
0.73 |
100.0 |
9.51 |
100.0 |
Надземная годичная продукция изучаемого древостоя составляет 9.51 т га-1 год-1 (табл. 3). Количественные закономерности фракционной структуры годичной продукции немного отличаются от тех, которые свойственны фитомассе. По сравнению с фракционным распределением фитомассы сосны соотношение ее годичной продукции характеризуется большим представительством фракции хвои (36.6%). Доли фракций стволов и скелета крон примерно равны (33.0% и 30.4% соответственно). Для березы характерно увеличение доли годичной продукции листьев (20.5%) и снижение доли фракции стволов (52.1%). Доля же годичной продукции фракции скелета крон соответствует ее доле в фитомассе (27.4% и 28.9%).
Для оценки показателей биопродуктивности древостоя сосны естественного происхождения на старой пашне целесообразно сопоставить их с аналогичными показателями сосновых культур близкого возраста в схожих условиях местопроизрастания. Для Ярославской области такие данные отсутствуют, поэтому проведено сравнение полученных результатов с данными о фитомассе и годичной продукции десятилетних сосновых культур во Владимирской области [1]. Густота культур значительно больше, чем исследуемого молодняка (8040 шт. га-1), и, как следствие, общая фитомасса культур в 1.6 раза выше и равна 29.42 т га-1. Показатели же фитомассы ассимилирующих органов древостоя на пашне и культур сосны примерно равны (5.53 т га-1 и 5.65 т га-1соответственно), близки и величины годичной продукции (9.51 т га-1 год-1 и 10.45 т га-1 год-1соответственно). Несмотря на отставание по показателям надземной фитомассы, по продукционным показателям сосновый молодняк на бывшей пашне приближается к максимально возможным значениям для лесов подзоны южной тайги (10-12 т га-1 год-1) [5]. Можно предположить, что на изучаемом участке бывшей пашни в дальнейшем сформируется высокопродуктивный сосновый фитоценоз, который по своим продукционным показателям не будет уступать искусственным сосновым насаждениям.
Повторное включение в сельскохозяйственный оборот земель, на которых в настоящее время сформировались молодняки хозяйственно ценных древесных пород, считаем нецелесообразным. С экономической точки зрения более перспективно доращивание таких молодняков без значительных материальных затрат до возраста спелости с последующей рубкой древостоев.
Литература
1. Биологическая продуктивность лесов Поволжья. – М.: Наука, 1982. – 284 с.
2. Гульбе А.Я. Динамика фитомассы и годичной продукции молодняка березы на залежи в южнотаежной подзоне (Ярославская область) // Вестник Оренбургского гос. ун-та. Приложение «Биоразнообразие и биоресурсы». -2006. -№ 4. - С. 34-37.
3. Уткин А.И., Гульбе Т.А., Гульбе Я.И., Ермолова Л.С. О наступлении лесной растительности на сельскохозяйственные земли в верхнем Поволжье//Лесоведение. -2002. -№5. -С.44-52.
4. Уткин А.И., Гульбе Я.И., Гульбе Т.А., Гульбе А.Я., Ермолова Л.С. Березняки и сероольшаники центра Русской равнины – экотон между экосистемами хвойных пород и сельскохозяйственными угодьями // Лесоведение. -2005. -№ 4. -С.49-66.
5. Уткин А.И., Рождественский С.Г., Гульбе Я.И. и др. Анализ продукционной структуры древостоев. -М.: Наука, 1988. -240 с.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 06-04-49397)