УДК 630*221.0: 630*114.351

Битюков Н.А., Суворов А.В.

Сочинский национальный парк, РФ

ЛИСТОВОЙ ОПАД И ЛЕСНАЯ ПОДСТИЛКА

В БУКОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

Анализ одного из важнейших показателей лесных экосистем – листовой поверхности, являющейся основным инструментом накопления фитомассы древостоя, показал, что как способ рубки, так и условия увлажнения и теплового обеспечения вегетационного периода влияет на динамику этого показателя в многолетнем разрезе.

Известно, что лесная подстилка имеет важное водоохранно-защитное значение. Защищая почву от прямого воздействия дождевых капель, подстилка фильтрует поступающие на поверхность осадки и предохраняет поры почвы от кольматажа. Лесная подстилка оказывает огромное влияние на режим влажности почв, увеличивая их водопроницаемость и гидравлическую шероховатость. Тем самым подстилка способствует распылению и замедлению поверхностного стока и переводу его во внутрипочвенный. Подстилка также предохраняет структурные горизонты почвы от механического разрушения дождевыми осадками.

Защитное влияние лесной подстилки находится в прямой связи с её составом, мощностью, характером размещения по площади. В свою очередь, эти элементы определяются комплексом лесорастительных условий, типом лесной растительности и хозяйственной деятельностью.

В отечественной и зарубежной литературе изучению мелиоративной роли лесных подстилок посвящено большое количество работ (Рощин, 1938; Гуссак, 1938; Созыкин, 1939, 1940; Китредж, 1951; Бурыкин, Тарасашвили, 1957; Хуторцов, 1965 и др.). Основным источником накопления подстилки является листовой опад. Обстоятельные исследования динамики поступления опада содержатся в работах Н.П.Ремезова (1961), А.А. Молчанова (1964) , П.С. Погребняка (1968) и др. Многолетними исследованиями в дубравах Воронежского заповедника Н.П. Ремезовым показано, что масса листового опада в дубовом лесу не обнаруживает закономерных изменений в зависимости от возраста древостоя. Гораздо большее влияние оказывают погодные условия разных лет.

Лесная подстилка имеет важное водоохранно-защитное значение, особенно в горных условиях. Она предохраняет почву от эрозии, уменьшает испарение с неё, поглощает осадки и способствует переводу поверхностного стока во внутрипочвенный. Лесная подстилка в букняках обладает наименьшей полевой влагоемкостью - 94,3±17,5 %, и максимальной полной водовместимостью - 287,2 ± 43,4 % [4,5]. Подстилка предохраняет почву от прямого воздействия дождевых капель, от ее разрушения и уплотнения, фильтрует поступающие воды и предохраняет поры в почве от кольматажа. Основным источником пополнения подстилки является листовой опад, масса которого в буковых насаждениях достигает 2,3-7,2 т*га^-1 (Хуторцов И.И.,1965).

Объекты и методика

Объектами исследований являются горные буковые леса Северо-Западного Кавказа, которые занимают в регионе территорию более 700 тыс. га, или 23,3% от лесопокрытой площади [6]. Буковые леса образованы буком восточным (Fagus orientalis Lipsky) и отличаются устойчивым экологическим ареалом.

Постоянные наблюдения за листовым опадом и подстилкой велись на элементарных водосборах лесогидрологического стационара (ЛГС) "Аибга" НИИгорлесэкол [1]. Стационар заложен в 1963-65 гг. в б.Адлерском мехлесхозе Краснодарского управления лесами для комплексного изучения насаждений и водного баланса малых водосборных бассейнов. Стационар находится на водоразделе рек Мзымты и Псоу, в 30 км от берега Черного моря и является репрезентативным для зоны буковых лесов. Он состоит из 5-ти водосборов площадью от 4,1 до 21,3 га (всего 54 га с усадьбой и дорогой), вытянутых вдоль юго-западного склона крутизной 5-45⁰ в интервале высот - 485-1152 м над уровнем моря (нум).

Насаждения ЛГС представлены разновозрастными (30-300 и более лет) буковыми древостоями, с незначительной примесью кленов, липы, ильма и граба, I - Iа классов бонитета, с полнотой - 0,7-1,0 и запасом древесины 540-670 м³*га^-1. Преобладающие типы леса - свежие разнотравно-ежевиковые и ежевиково-папоротниковые букняки.

Исследования на ЛГС "Аибга" проведены в три этапа: 1-й, организационный (1963-66 гг.), - выбор места, создание проекта, строительство сооружений и установка приборов и оборудования; 2-й - калибровочные (сравнительные) наблюдения на водосборах не затронутых хозяйственной деятельностью (1967-73 гг.); 3-й - выполнение опытных рубок и изучение их влияния на лесную среду и элементы водного баланса после рубок (1973-2012 гг.).

Рисунок 1 – Схематический план водосборов ЛГС «Аибга»

При этом на трех водосборах ЛГС в 1973-74 гг. проведены рубки: на 1-ом водосборе площадью 8,2 га - сплошнолесосечная; на 2-ом (12,0 га) - 1-3-й приемы четырехприемной группово-постепенной котловинной с освоением по 8 котловин в каждый приём, расположенных равномерно по водосбору; на 3-ем (6,0 га) - добровольно-выборочные с интенсивностью по запасу 16 и 30%. Водосборный бассейн № 4 площадью 21,3 га оставлен в качестве контрольного. Технология лесосечных работ при всех способах рубок - тракторная трелевка хлыстов (полухлыстов) по пасечным волокам - террасам и серпантинным магистральным волокам. На 5-ом водосборе (4,1 га) в 1980 г. выполнен 1-й прием двухприемной котловинной рубки по двум вариантам: транспортировка древесины вертолетом МИ-8т и трелевка трактором ТТ-4.

Наблюдения велись на 5-ти постоянных пробных площадях (ППП) ЛГС "Аибга", заложенных на водосборных бассейнах, где, через 15-16 лет после опытных рубок, сформировались буковые древостои I класса бонитета, различной полноты и запаса (табл. 1). Динамику массы и мощности подстилок исследовали на площадях опытных рубок ЛГС «Аибга» в 1981-85 гг. Листовой опад изучали на тех же пробных площадях в 1976-1998 гг.

На ППП равномерно размещали по 15-25 опадоуловителей размером 1х1 м, из которых, после окончания листопада (ноябрь-декабрь) выбирали листовой опад [3,7]. Подстилку брали на 10-20 учетных площадках (0,5 м х 0,5 м) три раза в год: май-июнь, июль-август и ноябрь-декабрь. Мощность подстилки определяли на тех же площадках методом конверта с 5-кратным измерением (50-100 шт.). Полученные образцы листового опада и подстилки взвешивали в сыром состоянии, из них отбирали по 20-50 бюксов, которые сушили до постоянного веса. Затем сырая масса переводилась на 1 га в абсолютно сухом состоянии [2]. Помимо стационарных исследований на ЛГС «Аибга», влияние различных способов рубок, технологий лесосечных работ и базовых механизмов на мощность подстилки изучали в Гузерипльском ОЛПХ ЦНИИМЭ в 1984-85 гг. на площадях, где проводились опытно-производственные рубки.

Результаты и обсуждение

Как указывалось выше, лесная подстилка имеет важное водоохранно-защитное значение, особенно в горных условиях. Она предохраняет почву от эрозии, уменьшает испарение с неё, поглощает осадки и способствует переводу поверхностного стока во внутрипочвенный. Лесная подстилка в букняках обладает наименьшей полевой влагоемкостью - 94,3±17,5 %, и максимальной полной водовместимостью - 287,2 ± 43,4 % [4,5]. Подстилка предохраняет почву от прямого воздействия дождевых капель, от ее разрушения и уплотнения, фильтрует поступающие воды и предохраняет поры в почве от кольматажа. Основным источником пополнения подстилки является листовой опад, масса которого в буковых насаждениях достигает 2,3-7,2 т/га.

На делянках, освоенных самоходными канатными установками (СКУ австрийской фирмы «Штайер» и УКС-6 Кавказского филиала ЦНИМЭ), мощность подстилки через 3 года после рубок стабилизировалась в пределах 7-19 мм (23-61% от контроля). При этом она уменьшилась за 1-й год на 16 %, и за 2-й год - на 4%. Подстилка лучше сохранилась на лесосеках, с которых древесина вывозилась вертолетами МИ-8 и Ка-32. Спустя год после рубок ее мощность была 16-26 мм (52-84% от контроля), что являлось следствием как технологии лесозаготовок (марки вертолета, длины внешней подвески), так и других факторов: экспозиции и крутизны склона и погодных условий.

На ЛГС «Аибга» учёт листового опада выполнен на лесосеках опытно-производственных рубок 1973-1974 гг. и под пологом естественного леса (контроль) в конце вегетационного периода каждого года. Масса листового опада является наибольшей в естественном материнском насаждении – 3,8 т/га.

Таблица 1- Характеристика пробных площадей на лесогидрологическом стационаре «Аибга»

№№ проб. пло-щад.	Способы рубок и контроль	Интен сивн. рубки, %	Состав насаждения	Средние показатели			Полнота	Число деревьев, шт.	Сумма площад. сечений, м^2*га^-1	Запас, м^3*га^-1
				возраст лет	диаметр см	высота, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.	Сплошнолесосечная	100	3Бк4Кл(я)2Лп 1Ил+Г, Чрш	60	6,5	9,5	1,3	8620	28,2	153
2.	Группово-посте-пенная котловинная (1 приём)	90	5Бк3Ил1Г1Лп+ Кл (я), Чрш	75	7,5	9,7	0,8	3865	17,0	92
3-а	Добровольно-выборочная комплексная	30	9Бк1Кл (я)+Г, ед. Ил, Лп, Ив (к), Чрш	120	30,7	26,8	0,8	374	27,7	373
3-б	Добровольно-выборочная комплексная	16	8Бк1Г1Лп, ед.Кл (я), Ил	123	32,0	27,5	0,7	325	26,2	348
4.	Под пологом леса (контроль)	-	10Бк+Кл (я), Лп, ед. Ил	129	33,4	28,2	0,8	348	30,5	478

В средневозрастном буковом древостое, образовавшемся на сплошной вырубке 1973 г. она составила около 97% от контроля.

Таблица 2 - Мощность подстилки в зависимости

от технологии лесосечных работ

Год рубки	Год наблюдений	Способ рубки	Базовый механизм	Мощность подстилки
				мм	% от контр.
1967-68	1984	Сплошнолесосечная	УК-1С	30	97
1973-74	1984	Группово-выборочная	УК-16Т+ ДТД-75	17	55
1973-74	1984	Добровольно-выборочная	УК-16Т+ ДТД-75	19	61
1973-74	1984	Равномерно-постепенная	УК-16Т+ ДТД-75	24	77
1973-74	1984	Сплошнолесосечная	УК-16Т+ ДТД-75	18	58
1982	1985	Добровольно-выборочная	СКУ "Штайер"	9	29
1982	1985	Равномерно-постепенная	СКУ "Штайер"	7-15	23-48
1982	1985	Сплошнолесосечная	СКУ "Штайер"	13-19	42-61
1982	1985	Сплошнолесосечная	УКС - 6	11-17	35-55
1984	1985	Группово-постепенная котловинная	Вертолет МИ-8	21-24	68-77
1984	1985	Группово-выборочная	Вертолет МИ-8	20	64
1984	1985	Равномерно-постепенная	Вертолет МИ-8	26	84
1984	1985	Сплошнолесосечная	Вертолет Ка-32	16	52
1984	1984-85	Под пологом леса (контроль)	-	31	100

В древостое, пройденном добровольно-выборочной (комплексной) рубкой в 1974 г., со средней интенсивностью по запасу 23 % - она несколько ниже – около 95 %. На делянке с интенсивностью 30 % выборки масса листового опада несколько выше, чем на контроле -103%, а при интенсивности рубки 16 %, она ниже 87%. В древостое с интенсивностью 30 % листового опада по-прежнему больше, чем при интенсивности 16 %, что объясняется лучшими лесоводственно-таксационными показателями на делянке с высокой интенсивностью рубки.

Изучение динамики листового опада в разновозрастных буковых насаждениях стационара «Аибга» в калибровочный период показало, что масса листового опада по годам изменяется в сравнительно небольших пределах. Колебания же опада по площади значительно больше (табл. 3).

Таблица 3 – Динамика листового опада в калибровочный период на ЛГС «Аибга»

Годы учета	Масса листового опада в абс. сухом состоянии, т/га	Опад на 1 м^2 площади сечений древостоя, кг
1963	2,62	75,6
1965	2,34	65,1
1966	3,30	89,5
1968	3,12	79,5
1969	3,49	88,2

Определение мощности подстилки и характера её размещения позволяет отметить неравномерность размещения подстилки по площади. Мощность её колеблется практически от 0 до 6,5 см при средних значениях на отдельных пробных площадях 1,4-2,6 см. Масса опада и запасы подстилки в естественных разновозрастных буковых насаждениях зависят от типа леса, высоты над уровнем моря и производительности насаждений.

Лесная подстилка - это также определенная стадия биологического круговорота органических элементов в системе почва-растение-атмосфера. (Шумаков, 1958). В результате процессов разложения и выщелачивания подстилки, вовлеченные в биологический круговорот элементы вновь возвращаются в окружающую среду. Величина и состав опада, накопление и сезонная динамика разложения лесных подстилок играют важную роль в направлении почвообразовательных процессов и формировании условий для возобновления, роста и развития лесной растительности. Материалы, полученные в буковых насаждениях стационара «Аибга» (табл. 4), показывают, что по мере разложения увеличивается зольность подстилки, отмечается энергичное обеднение в первый же год серой, фосфором, калием, полуторными окислами.

Таблица 4 - Содержание зольных элементов в подстилке буковых насаждений

Образцы подстилок	Азот общий, %	Зола в % от навески	Содержание элементов в % от золы
			SiO2	P2O5	K2O	CaO	MgO	Al2O3+ Fe2O3	SO3
1962	0,90	9,62	35,00	1,86	0,70	23,42	4,06	3,87	0,80
1963	2,15	5,06	23,23	6,17	2,88	24,31	9,35	20,19	5,60

Менее подвижными оказываются магний и кальций. Определение зольности подстилки в различные сроки вегетационного периода позволяют отметить, что наиболее интенсивное разложение опада в буковых насаждениях имеет место в первую половину вегетационного период. К концу вегетационного периода запасы подстилки сокращаются примерно наполовину. Основным источником формирования подстилки является листовой опад, масса которого в буковых насаждениях достигает 2,3-7,2 т*га^-1.

В дальнейшем изучение массы и мощности подстилки на ЛГС «Аибга» было продолжено как в естественных насаждениях, так и на площадях опытных рубок. Динамика листового опада на лесосеках опытных рубок и под пологом естественного букового леса (контроль) приводится в табл.5.

Масса листового опада на лесосеке сплошной рубки за период с 1991 по 2000 гг. снизилась на 0,4 т/га, наибольшей она была в 1993 г. - 4,1 т/га, а наименьшей - в 1995 г. - 2,9 т/га. Поскольку на сплошной вырубке сформировался высокополнотный молодняк в возрасте 21 года, со средними: высотой - 16,2 м, диаметром 14,2 см и запасом 220 т/га, количество листового опада здесь почти не отличается от контроля - 84,6 - 105,1 %. На котловинах 1-го приема группово-постепенной котловинной рубки, за тот же период масса листового опада снизилась незначительно - на 0,1 т/га.

Наименьшая масса листового опада была на котловинах 1-го приёма группово-постепенной котловинной рубки 1973 г. - 2,2 т*га-1 (57,9 % от контроля). Это зависит от неравномерного произрастания деревьев на котловинах и наличия на них безлесных пространств (до 30 % площади), покрытых травянистой растительностью (ежевика, папоротники и др.), на которые попадает меньшее количество листового опада.

Таблица 5 - Листовой опад в абс. сухом состоянии на ЛГС «Аибга»

Год наблюдений	Способ и год опытных рубок
	сплошнолесосечная, 1973 г.	группово-постепенная котловинная, 1973 г.		добровольно-выборочная, 1974 г., с интенсивностью						контроль (без рубки)
				30 %					16 %
Масса, т×га^-1
1991	3,7	2,4		4,0					3,2	4,0
1992	3,3	2,5		3,6					3,3	3,4
1993	4,1	2,1		4,0					3,9	3,9
1994	3,3	1,7		2,9					3,5	3,9
1995	2,9	1,5		2,5					3,0	3,4
1996	3,4	2,4		3,7					3,3	3,5
1997	3,6	2,4		3,4					2,9	3,7
1998	3,3	2,3		3,6					2,8	3,9
1999	3,7	2,9		4,1					3,6	4,4
2000	3,6	2,0		4,1					3,4	4,2
2001	3,8	2,2		3,5					3,2	3,9
2002	3,8	2,5		3,7					2,7	3,5
2003	3,7	2,2		3,9					3,3	3,8
2004	2,6	2,5		3,3					2,7	3
2005	4,3	2,7		4,1					4	4,1
2006	3,3	2,3		3,2					3	3,8
2007	3,5	2,9		3,4					3,2	4,4
2008	2,9	2,7		3,9					3,7	3,7
2009	2,6	1,9		2,9					2,7	3,3
Площадь листовой поверхности, га×га^-1
1991	8,0		5,6		10,4			8,2		9,5
1992	7,1		5,5		8,9			7,3		7,7
1993	9,7		5,5		11,1			9,6		9,6
1994	8,1		4,6		10,5			8,2		11,2
1995	6,4		3,3		6,8			4,2		7,9
1996	7,5		5,3		9,1			8,0		9,2
1997	7,3		5,6		8,8			7,4		10,0
1998	6,8		5,3			8,0	6,3			8,8
1999	8,2		6,2			9,2	8,4			10,3
2000	7,2		3,9			10,7	8,7			9,5
2001	7,3		4,9			8,6	7,1			9,3
2002	5,8		3,7			7,4/	4,5			6,6
2003	7,9		5,1			5,2/	5,1			9,1
2004	5,6		5,3			8,1	5,6			7,5
2005	8,4		6,5			9,2	9			10,3
2006	5,4		4,4			6,6	5,9			8,5
2007	8,3		6,7			9,4	8,2			9,3
2008	6		5,4			10,1	9,9			9,1
2009	4,6		4,5			7,5	6,1			7,4

Исследованиями установлено, что масса листового опада на лесосеке сплошной рубки, где сформировался высокополнотный молодняк со средними: высотой - 9,5 м и диаметром 6,5 см, достигла значений, сопоставимых с естественными (не затронутыми рубками) насаждениями через 22 года (2,9-4,1 т/га). На водосборе с добровольно-выборочной рубкой с интенсивностью 30% масса листового опада в первые годы сократилась в сравнении с контролем на 27% (3,0-3,9 т/га) и восстановилась до исходного уровня через 15 лет .

Рисунок 2 – Динамика массы листового опада на площадях рубок ЛГС "Аибга"

Динамика массы листового опада в буковых насаждениях ЛГС «Аибга» на площадях вырубок за период с 1991 по 2009 гг. показана на рисунке 3. Вместе с изменением массы листвы в буковых древостоях изменяется также и площадь листовой поверхности, т.е. продуцирующая поверхность доминантной растительности в данных лесных экосистемах (рис. 3).

Рисунок 3 – Динамика площади листовой поверхности на площадях рубок.

Примечание: На приведенных рисунках: спл. – сплошнолесосечная рубка, групп-пост. – группово-постепенная котловинная, добр-выб. – добровольно-выборочная с интенсивностью 30 и 16% выборки

На ЛГС «Аибга» прослеживается прямая зависимость между массой листового опада и площадью листовой поверхности в буковых древостоях, пройденных различными способами рубок и в естественном насаждении. Анализ динамики массы и площади листового опада показал, что существуют оптимальные величины увлажнения и тепловых условий развития как взрослых буковых насаждений, так и молодняков. Так, по условиям суммы осадков за вегетацию их величина является оптимальной в размерах 1100-1200 мм, а по температуре – около 14-15^ОС.

Интересны данные по среднему весу листвы бука на площадях рубок – в молодняках он составляет в весовых единицах 0,48 кг/м², а в материнских насаждениях – 0,39-0,44 кг/м². Среднемноголетние величины массы и площади листвы на площадях рубок приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Усредненные за 12-летний период наблюдений показатели листового опада на площадях рубок ЛГС «Аибга»

Средняя за период наблюдений	Молодняки	Котловинная рубка	Добров.-выборочная рубка		Конт-роль
			30%	16%
Масса листвы, т/га	3,54	2,24	3,59	3,23	3,81
Площадь листвы, га/га	7,45	4,95	9,12	7,32	9,13
Отношение площади к массе, кг/м^2	0,475	0,425	0,394	0,441	0,417

Таким образом, анализ одного из важнейших показателей лесных экосистем в буковой зоне – листовой поверхности, являющейся основным инструментом накопления фитомассы древостоя, показал, что как способ рубки, так и условия увлажнения и теплового обеспечения вегетационного периода влияет на динамику этого показателя в многолетнем разрезе. Прослеживается определенная зависимость массы листового опада от способа и интенсивности рубки, а также корневого запаса древостоев. Масса и площадь листовой поверхности древостоя также связаны со способами рубок, возрастом вырубок и особенностями структуры насаждения. Площади листовой поверхности более интенсивно восстанавливаются при добровольно-выборочной рубке, и имеют более продолжительный период восстановления при сплошнолесосечном и котловинном способах рубок.

В буковых насаждениях количество листового опада составляет 3,4-4,0 т*га^-1 в абсолютно сухом состоянии (при запасе древесины на корню 478 м³*га^-1 и средним годовым приростом древесины в пределах 4,5-5,0 м³*га^-1 ). На площадях, пройденных рубками, количество листового опада зависит от способа и интенсивности рубок, а также от сложившегося запаса древостоев. На опытных участках этот показатель колеблется в пределах 1,5-4,1 т*га^-1 .

При всех способах рубок и на контроле масса листового опада находится в обратной зависимости от количества атмосферных осадков, выпадающих за вегетационный период (апрель-октябрь месяцы). Наличие подстилки, наряду со способами и интенсивностью рубок, зависит от технологии лесосечных работ и базовых механизмов. Она лучше сохраняется на лесосеках, освоенных вертолетами. На делянках, разработанных на базе канатных установок и трелевочных тракторов, мощность подстилки восстанавливается к 15-16 летнему возрасту вырубок.

Освоение лесосырьевых ресурсов насаждений оказывает существенное влияние на динамику опада и запасы подстилок на площадях рубок. На водосборе со сплошнолесосечным способом рубки, спустя 10 лет масса подстилки достигла 93% от контроля, котловинной - 55%, добровольно-выборочной (30% запаса) - 70%, добровольно-выборочной (16% запаса) - 80%. Площадь листовой поверхности наибольшей была в естественном насаждении (контроль) – около 9 га*га^-1, а в древостое на сплошной вырубке 1973г. – 8 га*га^-1(87 % от контроля). В древостоях пройденных добровольно-выборочной рубкой в 1974г., с интенсивностью по запасу 30 и 16 %, а также на котловинах группово-постепенной котловинной рубки (1973 г.) площадь листовой поверхности составила 5,1-5,2 га*га^-1 (56-57 %). Однако, она была наименьшей среди других способов опытных рубок и контроля. На котловинах средние высота и диаметр несколько выше, чем на сплошной вырубке (h_ср- 19,5 м, d_ср- 18,7 см), но число деревьев и запас значительно ниже - соответственно 550 шт.*га^-1 и 149 т/га. Следовательно, меньше на них и листового опада - 43,6 % (1994 г.) и 73,5% (1992 г.). Объясняется это неравномерностью размещения молодняка на котловинах и наличием безлесных пространств (до 30%), на которые попадает меньшее количество опада.

После добровольно-выборочной рубки с интенсивностью 30% масса листового опада сократилась с 1991 по 1998 гг. на 0,3 т/га (в сравнении с контролем колебалась в пределах 73,5-105,6%). На делянках добровольно-выборочной рубки с интенсивностью 16% количества опада было наименьшим в 1995 г. - 3 т/га, а наибольшим - в 1993 г. (3,9 т*га^-1). В период с 1991 по 1998 гг. оно снизилось на 0,4 т/га. На контроле масса листового опада за 1991-98 гг. колебалась от 3,4 (1992 и 1995 гг.) до 4 т/га  (1991 г.). Таким образом, прослеживается зависимость количества листового опада от способа и интенсивности рубок, а также от запаса древостоев.

Таблица 7 -Мощность подстилки и ее масса в абс. сухом состоянии

Год наблюдений	Мощность, мм						Масса, т*га^-1
	V-VI			VII-VIII		XI-XII	V-VI	VII-VIII		XI-XII
Сплошнолесосечная рубка
1981		33			34	32	6,5	10,1			13,3
1982		30			28	34	9,9	8,5			9,3
1983		28			23	26	10,6	7,9			10,3
1984		25	20			20	5,9	6,2			7,4
1985		нет дан.	нет дан.			23	нет дан.	нет дан.			8,4
Группово-постепенная котловинная рубка
1981		28		27		31	6,7	5,1			8,3
1982		29		20		22	7,2	5,8			7,3
1983		20		18		18	6,6	4,9			5,4
1984		20		16		17	5,6	3,3			6,1
1985		нет дан.		нет дан.		15	нет дан.	нет дан.			7,6
Добровольно-выборочная рубка с интенсивностью 30%
1981		36		33		34	8,0		9,5		10,6
1982		35		30		33	10,5		8,7		11,6
1983		35		26		33	12,3		9,1		10,8
1984		28		22		28	7,5		5,9		8,4
1985		нет дан.		нет дан.		30	нет дан.		нет дан.		13,6
Добровольно-выборочная рубка с интенсивностью 16%
1981		46		34		36	11,6		8,3		13,0
1982		31		29		34	10,3		10,2		11,5
1983		31		27		37	11,1		9,7		15,2
1984		34		27		32	10,6		8,1		11,6
1985		нет дан.		нет дан.		30	нет дан.		нет дан.		12,8
Под пологом леса (контроль)
1981		27		29		31	9,9		8,2		10,6
1982		25		26		32	7,7		9,9		12,5
1983		27		29		36	10,7		8,0		11,4
1984		23		27		31	7,7		8,7		11,1
1985		нет дан.		нет дан.		33	нет дан.		нет дан.		12,7

Анализ динамики листового опада в связи с режимом атмосферных осадков за вегетационные периоды 1991-98 гг. показал, что масса опада с увеличением осадков уменьшается, а с их снижением - возрастает. Это связано как с обеспечением влагой древостоев, так и с сопутствующими температурными режимами вегетационных периодов. При этом корреляционные зависимости для молодняков имеют малые коэффициенты корреляции (около 0,4), в то время, как для материнского древостоя они оцениваются достаточно высоко - до 0,8. Уравнение, связывающее количество осадков за вегетацию и величину опада, выглядит следующим образом:

M_Опад = 4,56 – 0,0008 *X_Осадки (1)

Мощность подстилки варьирует в пределах: на лесосеке сплошной рубки - 20-34 мм, на котловинах - 16-31 мм, на делянках добровольно-выборочных рубок с интенсивностью 30% - 22-36 мм и 16% - 27-46 мм, на контроле - 23-36 мм. Масса подстилки, соответственно: 5,9-13,3; 3,3-8,3; 5,9-11,6; 8,1-15,2 и 7,7-12,5 т/га. Максимальная масса подстилки определена на делянке 16% -ной добровольно-выборочной рубки в ноябре 1983 г. - 15,2 т/га, а наименьшая - на котловинах (в августе 1984 г.) - 3,3 т/га. Материалы исследований показали, что количество подстилки к концу вегетационного периода возрастает с некоторым уменьшением в середине вегетации (июль-август). При этом прослеживается зависимость массы подстилки от ее мощности.

Статистическая обработка полученных данных по мощности и массе подстилки свидетельствует о том, что эти показатели являются надежными (Р<10%). Отклонение отдельных вариант рядов от среднего значения рассматриваемых признаков не превышает тройную величину среднеквадратического отклонения s. Коэффициент вариации C_v колеблется для мощности подстилки от 12 до 48% , а для её массы C_v= 15-70%.

На рис. 4 и 5 показана динамика мощности подстилки и ее массы на площадях рубок 7-12-летнего возраста.

Рисунок 4- Динамика высоты подстилки на площадях рубок ЛГС «Аибга»

Рисунок 5- Динамика массы подстилки на площадях рубок ЛГС «Аибга»

Мощность подстилки и её масса в абсолютно сухом состоянии после добровольно-выборочных, с интенсивностью выборки запаса 16 и 30%, рубок, а также под пологом леса (контроль) отличаются несущественно. Однако, наибольшая толщина подстилки (46 мм) и масса (15,2 т/га) характерны для 16-%-ной добровольно-выборочной рубки. Наименьшие показатели, соответственно, 15 мм и 3,3 т/га, установлены на котловинах. Среднее положение занимает сплошнолесосечная рубка.

Усредненная толщина подстилки в зависимости от способов рубок и применяемых механизмов приводится в табл. 6. На лесосеках 1973-74 гг. с комбинированной трелевкой древесины (установка канатная транспортная с грузоподъемностью 6 тонн (УК-16т) с подтрелевкой трактором ТДТ-75) по волокам-террасам - мощность подстилки через 10 лет после рубок, по сравнению с контролем, составила 55-77%. На лесосеке сплошной рубки, на базе установки канатной - сопочный вариант (УК-1С), толщина подстилки только через 16 лет достигла уровня контроля - 30 мм (97 %).

Валовое содержание элементов питания в зеленых и опавших листьях, а также в подстилке приводится далее. Большее содержание азота установлено в ассимилирующих зеленых листьях бука - в среднем 1,76 % от сухого вещества. В опавших листьях его оказалось 0,79 % , а в подстилке - 1,24-1,51 %. Это свидетельствует о том, что происходит существенное обогащение подстилки азотом по сравнению с его содержанием в свежеопавших листьях. Содержание фосфатов, которые так же, как и азот, используются микроорганизмами, разлагающими древесный опад, увеличивается в меньшей степени, соответственно 0,27 %, 0,19 % и 0,24 %.

Лесная подстилка играет важную роль в обогащении почвы азотом за счет деятельности азотофиксирующих бактерий. Безусловно, без фиксации азота воздуха микроорганизмами подстилка вряд ли была бы столь богата легкогидролизуемым азотом, большая часть которого представлена минеральным азотом, непосредственно усваиваемым растениями. Наибольшее содержание азота установлено в подстилке на сплошной вырубке 1973 г. (1,5 %), а наименьшее - на делянке добровольно-выборочной 16 %-ной рубки (1,24 %), промежуточное положение занимают другие опытные участки (1,27-1,36 %). Различные способы рубок и технологии лесосечных работ оказывают существенное влияние на формирование подстилки, а через нее - на другие показатели почвенного плодородия, связанные с количеством подстилки и равномерностью ее распределения в лесу.

Лесная подстилка довольно богата фосфатами (0,24 %) и магнием (0,13 %), содержание которых выше, чем в свежеопавших листьях (в расчете на сухое вещество) - соответственно 0,19 % и 0,10 %, но ниже, чем в зеленых листьях - 0,27 % и 0,20 %. Содержание калия в подстилке (0,26-0,42 %) существенно ниже, чем в свежеопавших листьях (0,66-0,75 %), и тем более - в зеленых листьях (1,06-1,20 %). Калий сильнее выщелачивается осадками по мере минерализации органического вещества опавших листьев, чем азот и фосфаты. Содержание кальция в подстилке 0,68-0,78 %, в свежеопавших листьях - 0,81-0,92 %, а в зеленых листьях - 0,97-1,07 %, что несколько ниже, чем азота, но выше других элементов питания.

Выводы

В буковых насаждениях количество листового опада составляет 3,4 - 4,0 т/га в абсолютно сухом состоянии (при среднем запасе древесины на корню 478 м³/га и средним годовым приростом древесины в пределах 4,5-5,0 м³/га). На площадях, пройденных рубками, количество листового опада зависит от способа и интенсивности рубок, а также от сложившегося запаса древостоев. На опытных участках этот показатель колеблется в пределах - 1,5- 4,1 т/га .

При всех способах рубок и на контроле масса листового опада находится в обратной зависимости от количества атмосферных осадков, выпадающих за вегетационный период (апрель-октябрь месяцы). На площадях добровольно-выборочных рубок (с интенсивностью 30%) и под пологом нетронутого леса мощность лесной подстилки и её масса практически одинаковы. Наименьшие их величины наблюдаются на котловинах, среднее положение занимает сплошнолесосечная рубка. Сезонная динамика подстилки характеризуется некоторым уменьшением к середине вегетации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коваль И.П. Стационар "Аибга" Сочинской научно-исследовательской опытной станции субтропического лесного и лесопаркового хозяйства. М: ВНИИЛМ, 1970. - С. 3-15.

2. Методические рекомендации по определению запасов лесной подстилки и ее зольности при лесоводственных исследованиях. М: ВНИИЛМ, 1979. – 38 с.

3. Полевая геоботаника //ред. А.А. Корчагин, Е.М. Лавренко и В.М. Понятовская//. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1960. Т.II.- 499 с.

4. Поляков А.Ф. Влияние главных рубок на почвозащитные свойства буковых лесов. М.: Лесн. пром-сть, 1965.- 174 с.

5. Сабан Я.А. Экология горных лесов. М.: Лесн. пром-сть, 1982. -169 с.

6. Сборник лесотаксационных нормативов для Северного Кавказа. М.: ВНИИЦлесресурс, 1995. - 152 с.

7. Смирнов В.В. Сезонный опад в лесных биогеноценозах // Лесоведение, 1967. № 6. - С. 62-75.

8. Хуторцов И.И. Запасы подстилки и ее климато-гидрологические свойства в букняках и пихтарниках Северо-Западного Кавказа // Тр. Кавказ. Гос. заповедника. 1965. Вып. VIII. - С. 100-122.