ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ХОД РОСТА СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ В ВЫСОТУ В УСЛОВИЯХ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ

 

Салин С.В. (НГСХА, г. Нижний Новгород, РФ)

The results of the survey of pine’s forest in different plant conditions of Nizhegorodsky region are described in the article. Also there were made some models showing the way how pine tree stands grow in dependence of different soil-ecological factors.

 

По ходу роста древостоев по высоте можно судить о динамике формирования насаждений в высоту в конкретных условиях местопроизрастания (Загреев, 1978). На ход роста сосновых древостоев в высоту оказывают влияние физические и агрохимические свойства почв (Шлейнис, 1987).

Физические свойства почв являются косвенными экологическими фактором, оказывающим непосредственное воздействие на плодородие почвы. Физические свойства почвы оказывают влияние на температурный режим, аккумуляцию и транспортировку влаги, кислорода, элементов питания. Физические свойства передаются почве от материнской породы и практически не изменяются со временем, т.е. являются стабильным показателем (Роде, 1972).

От агрохимических свойств зависит плодородие почвы, т.е. способность почвы снабжать растения необходимыми элементами питания. К наиболее стабильным показателям из агрохимических свойств почв является емкость катионного обмена (ЕКО) (Чернавин, 1965).

Для установления влияния признаков и свойств почв на ход роста в высоту сосновых древостоев использовались корреляционный и регрессионный анализ, а также многофакторные уравнения с оценкой их достоверности по критерию Фишера (F), значимости коэффициентов регрессии по Р-значению, информационной ценности – по коэффициенту детерминации (R²). Оценка результатов проводилась по стандартизованному коэффициенту регрессии β, который показывает степень и направленность влияния вариации факторов на вариацию результативного признака, при отвлечении от сопутствующих вариации других факторов, входящих в уравнение (Дмитриев, 1972).

По результатам проведённого регрессионного и корреляционного анализов были получены результаты, по которым можно сделать выводы о том, что плотность сложения почвы влияет на ход роста сосновых древостоев в высоту на протяжении изученного периода онтогенеза сосновых древостоев. Особенно сильное влияние плотность сложения почвы оказывает в верхнем корнеобитаемом элювиальном горизонте (А₁А₂ (А₁) (r = - 0.68 … -0.88, R² = 0.62 – 0.70) и в низлежащих почвенных горизонтах В₂ и С (r = - 0.56 … -0.86, R² = 0.31 – 0.94) по мере проникновения в них корневых систем сосны.

На ювенильном этапе онтогенеза хода роста сосновых древостоев в высоту зависит, главным образом, от ЕКО в элювиальном горизонте А₁А₂, (А₁) (r = 0.29 - 0.79, R² = 0.7 – 0.83); с возрастом влияние ЕКО в горизонте А₁А₂, (А₁) на ход роста сосновых древостоев в высоту снижается.

К 20-ти годам по мере наращивания корневой массы и освоения низлежащих почвенных горизонтов на ход роста сосновых древостоев в высоту начинает оказывать влияние содержание физической глины (ФГ) в горизонте В₂ во всех районах исследования (r = 0.61 – 0.86, R² = 0.50 - 0.75) и ЕКО в горизонтах В₂ и С (r = 0.45 – 0.80, R² = 0.27 – 0.72).

К возрасту 40 лет снижается влияние содержания физической глины в горизонте В₂ на ход роста сосновых древостоев в высоту (r = 0.60 – 0.69, R² = 0.41 – 0,53) и начинает оказывать незначительное влияние на ход роста в высоту содержания физической глины в горизонте С при неглубоком его залегании (r = 0.50 – 0.63, R² = 0.35 - 0.46). Также увеличивается влияние ЕКО в горизонтах: В₂ и С (r = 0.54 – 0.81, R² = 0.38 – 0.72). Таким образом, можно сделать вывод о том, что к 40 годам сосновые древостои по мере развития корневых систем начинают осваивать питательные вещества материнских и подстилающих пород.

Максимального влияния на ход роста сосновых древостоев в высоту содержание ФГ в горизонте В₁ достигает к 60-ти годам (r = 0.71 – 0.81, R² = 0.64 – 0.81) и в горизонте С (D) (r = 0.82 – 0.85, R² = 0.78 – 0.96), также усиливается влияние ЕКО в горизонтах: В₂ и С (r = 0.79 - 0.84, R² = 0.71 - 0.80).

Следовательно, можно предположить, что к 60-летнему возрасту сосна обыкновенная начинает активно осваивает элементы питания всего почвенного профиля, поэтому в возрасте свыше 60 лет происходит максимальное накопление фитомассы деревьев (Мелехов, 2002).

При оценке совокупного влияния почвенно-экологических факторов на потенциальную продуктивность сосновых насаждений был использован множественный регрессионный анализ, по результатам которого были отобраны ведущие показатели. Основываясь на выбранных факторах были построены двухфакторные модели хода роста сосновых древостоев в высоту для лесорастительных районов (ЛРР) Нижегородской области (Куприянов и др, 1996).

На ход роста сосновых древостоев в высоту в ювенильном периоде (до 20 лет) достоверного влияния физических и агрохимических свойств почв не выявлено во всех районах исследования.

К возрасту 40 – 50 лет достоверная связь (Р<0,05) установлена между высотой древостоев и почвенно-экологическими факторами, такими как ЕКО иллювиальных горизонтов, содержание ФГ в иллювиальных горизонтах и в материнской породе, плотность горизонта В₂, содержание фракций крупного и среднего песка в горизонте В₁.

В Сосново-широколиственном ЛРР установлено влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту в возрасте 40 лет содержания физической глины и ЕКО в горизонте В₂, а также содержания фракции крупного и среднего песка (ПКС) в горизонте В₁ и физической глины в горизонте В₂.

Высота (40лет) = 6,3456+0,8887×ЕКО_В2+0,2759×ФГ_В2;

R²=0,70; F (2, 17) = 19,60;

Высота (40 лет) = 18,4123-0,0641×ПКС_В1+0,2921×ФГ_В2;

R²=0,62; F (2, 17) = 13,90.

В первом случае ведущим фактором, определяющим ход роста сосновых древостоев в высоту к возрасту 40 лет является содержание физической глины в горизонте В₂ (β = 0,551). Следующим по значимости является ЕКО в этом же горизонте (β = 0,456). При содержании физической глины в горизонте В₂ 25% (средний суглинок) и ЕКО в горизонте В₂ 13 мг.экв. на 100 г. почвы высота сосновых древостоев в возрасте 40лет может достигать 26м. С уменьшением данных показателей, высота сосновых древостоев падает.

Данная зависимость, вероятно, связана с активностью корневой системы сосны обыкновенной в горизонте В₂ в период 20-40 лет. Данный период в онтогенезе сосны связан с процессами интенсивного роста в высоту и последующей дифференциацией деревьев по росту и развитию (Луганский и др., 1996). Видимо поэтому сосна обыкновенная чувствительна к повышенному содержанию в горизонте В₂ физической глины, как источника элементов питания.

Во втором случае ведущим фактором, определяющим ход роста сосновых древостоев в высоту к возрасту 40 лет также выступает содержание ФГ в горизонте В₂ (β = 0,583). Содержание фракции ПКС в горизонте В₁ является менее значимым фактором (β = - 0,349).

При содержании ФГ в горизонте В₂ более 20% (средний суглинок) высота сосновых древостоев превышает уровень в 22м. Увеличение содержания фракции ПКС в горизонте В₁ снижает темпы роста сосны в высоту.

Вероятно, данный факт связан с режимом увлажнения, при котором в легких дренированных почвах идет более интенсивная миграция элементов питания в низлежащие горизонты, чем на почвах с тяжёлым гранулометрическим составом.

В возрасте 60 лет установлено достоверное влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту ЕКО и содержания ФГ в материнской (горизонт С) или подстилающей породе (горизонт D). В данном случае ведущим фактором уже выступает ЕКО (β = 0,525), а содержание ФГ уходит на второй план (β = 0,504). Данная тенденция свидетельствует о том, что для роста и развития деревьев сосны обыкновенной лимитирующим фактором является емкость катионного обмена, как основного показателя плодородия почв.

Высота (60лет) = 23,0293+0,0723×ЕКО_С+0,0501×ФГ_С;

R²=0,80; F (2, 7) = 14,18.

Таким образом, можно предположить о том, что к 60 годам корневая система сосны обыкновенной начала активно осваивать элементы питания материнской и подстилающей пород. Данный факт также подтверждается однофакторным корреляционно-регрессионным анализом, результаты которого приведены выше.

В Приволжском сосновом ЛРР установлено влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту в возрасте 40-50 лет ЕКО в горизонте В₂ и содержания ФГ в горизонте В₁, а также содержания плотности сложения почвы (Р) в горизонте В₁ и содержания ФГ в горизонте С.

Высота (50лет) = 10,4648+0,634×ЕКО_В2+0,4328×ФГ_В1

R²=0,44; F (2, 19) = 7,35.

Ведущим фактором, оказывающим наибольшее влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту является содержание ФГ в горизонте В₁ (β = 0,523). ЕКО в данный возрастной период немного уступает по значимости (β = 0,503). Максимальной высоты (свыше 30м) в возрасте 50 лет сосновые древостои могут достигать при содержании ФГ в горизонте В₁ более 30% (средний суглинок) и ЕКО в горизонте В₂ более 12 мг.экв. в 100г. почвы.

К 50-летнему возрасту проявляется влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту плотности сложения в горизонте В₂ и содержания ФГ в горизонте С.

Высота (50 лет) = 51,4758-19,9992×Р_В2+0,0936×ФГ_С;

R²=0,48; F (2, 19) = 8,62.

В данном случае ведущим фактором выступает плотность сложения почвы (β = - 0,471), менее значимым – содержание ФГ в материнской породе. Увеличение содержания ФГ в материнской породе и снижение плотности почвы в горизонте В₂ влечёт повышение хода роста в высоту. Вероятно, это связано с требовательностью сосны обыкновенной к аэрации низлежащих почвенных горизонтов, в которых происходит основное минеральное питание растений.

Отмечаем также влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту в возрасте 50 лет содержания ФГ в горизонтах В₁ и С (D).

Высота (50 лет) = 9,2958+0,461×ФГ_В1+0,1353× ФГ_С(D);

R²=0,53; F (2, 19) = 10,70

Данная зависимость свидетельствует о влиянии на ход роста сосновых древостоев в высоту дифференциации почвенных горизонтов по содержанию физической глины, что было ранее отражено в работе Итешиной Н.М. (2004).

В Приветлужском елово-пихтовом ЛРР установлено влияние на ход роста сосновых древостоев в высоту в возрасте 50-60 лет ЕКО в горизонте В₁ и содержания физической глины в горизонте С, причем к 60 годам данное влияние усиливается.

В данный возрастной период на ход роста сосновых древостоев в высоту к 50 годам оказывает наибольшее влияние ЕКО в горизонте В₁ (β = 0,603), при меньшем влиянии содержания ФГ в горизонте С (β = 0,585), а к 60 годам ведущим фактором уже является содержание ФГ в горизонте С (β = 0,702) по отношению к ЕКО в горизонте В₁ (β = 0,491).

Высота (60 лет) = 14,2972+0,6345*ЕКО_В1+0,1257* ФГ_С(D);

R²=0,98; F (2, 3) = 62,12

Данное явление ещё раз подтверждает предположение о освоении сосной обыкновенной к возрасту 60 лет элементов питания материнских пород.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что к 40 -50 годам сосновые древостои по мере развития корневых систем начинают осваивать питательные вещества материнских и подстилающих пород, а к возрасту 60 лет материнские и подстилающие породы становятся основой минерального питания сосны обыкновенной.