География и геология/6. Природопользование и экологический мониторинг

Д.с.-х.н. Беляева Н.В., д.б.н. Грязькин А.В.

Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет, Россия

ВЛИЯНИЕ ПАРЦЕЛЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ФИТОЦЕНОЗА

НА СОСТОЯНИЕ И ВЫСОТНУЮ СТРУКТУРУ ПОДРОСТА ЕЛИ

В основе дифференциации биогеоценоза по структурным элементам лежит неоднородность строения автотрофной части фитоценоза. Для еловых древостоев во всех случаях характерна значительная дифференциация по возрасту, высоте и диаметру, это является одной из причин неравномерного строения фитоценоза, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях [2, 3, 5].

За основную единицу горизонтальной структуры лесного фитоценоза принята парцелла. Парцелла – это структурная часть горизонтального расчленения биогеоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена [6].

Целью исследования было рассмотреть влияние парцеллярной структуры лесного фитоценоза, генетической неоднородности популяции ели и микроместообитаний на состояние и высотную структуру подроста ели под пологом ельников кисличных и черничных. В разных типах леса можно выделить парцеллы, обладающие близкими характеристиками, и в то же время, в пределах каждого типа леса имеются парцеллы, которые значительно различаются по характеристикам верхних почвенных горизонтов, по составу и мощности подстилки, по флористическому составу и особенностям распределения живого напочвенного покрова, по комплексу лесоводственных и микроклиматических показателей. Следовательно, выделение и изучение структуры лесных фитоценозов на парцеллярном уровне является необходимым условием для познания процессов взаимодействия и взаимовлияния отдельных компонентов внутри растительных сообществ, а также для правильного проектирования и назначения любых хозяйственных мероприятий, проводимых в лесу.

Изучение парцеллярной структуры под пологом леса проводилось в ельнике кисличного и черничного типов леса на территории экологического стационара, расположенного в Лисинском участковом лесничестве Ленинградской области на трех секциях А, Б, В. Общие сведения об опытных участках представлены в таблице 1.

Таблица 1

Таксационная характеристика насаждений

Показатели	Секция А	Секция Б	Секция В
Состав древостоя	9,1Е0,9Б ед. П, Ол	7,8Е1,6С0,6Б	6,6Е3,2С0,2 Б
Возраст, лет	90	90	90
Класс бонитета	II	II	II
Тип леса	Ельник кисличный	Ельник черничный	Ельник кисличный
Высота, м	22,4	22,8	16,8
Диаметр, см	24,1	24,7	21,6
Полнота	0,4	0,6	0,3
Запас, м^3/га	204	248	155

Геоботаническое обследование стационарных объектов (секций А, Б, В) осуществлялось по квадратам размером 5 ´ 5 м и в каждом из них проводили детальное описание растительности и верхних горизонтов почвы. По результатам описания однородные участки объединялись в парцеллы.

Для анализа влияния парцеллярной структуры фитоценоза на структуру и состояние молодого поколения ели был выполнен учет подроста на секциях А, Б, В методом сплошного перечета на лентах шириной 5 м, разделенных на квадраты соответственно 5 х 5 м. На секции А было заложено всего 244 квадрата, Б – 255, В – 282. Учет подроста выполнен по методике сотрудников кафедры лесоводства СПбГЛТУ [1, 3, 4].

По состоянию подрост делили на три категории: жизнеспособный, нежизнеспособный и сухой. В отдельных случаях подрост делили на поврежденный (любой вид повреждения) и неповрежденный. Жизнеспособность подроста определяли также по методике А.В. Грязькина [5] по величине среднего прироста за последние 3, 5 и 10 лет (Z₃, Z₅, Z₁₀). Подрост считали жизнеспособным, если соотношение абсолютных значений указанных приростов подчиняется следующему неравенству: Z₃ > Z₅ > Z₁₀. При обратных знаках такого неравенства: Z₃ < Z₅ < Z₁₀ подрост относили к нежизнеспособному.

Для установления жизнеспособности подроста использовались и другие количественные и качественные показатели [7]: цвет хвои (насыщенный зеленый цвет – жизнеспособный подрост, желтой хвои более 1/3 – нежизнеспособный); протяженность кроны (до 1/3 – нежизнеспособный подрост, более 1/3 – жизнеспособный); доля сухих ветвей (отсутствует или единично – жизнеспособный подрост, более 1/3 от общего количества – нежизнеспособный).

Жизнеспособный подрост может перейти в нежизнеспособный, сухой. Нежизнеспособный подрост, наоборот, при улучшении условий может превратиться в жизнеспособный. Таким образом, жизнеспособность подроста – показатель не стабильный. В большей степени это характерно для мелкого и среднего по размерам подроста. Поэтому при анализе численности, встречаемости и структурной организации подроста учитывался весь подрост кроме сухого (жизнеспособный и нежизнеспособный).

В соответствии с общепринятыми классификациями [7] подрост ели делили по высоте на три категории крупности: мелкий до 0,5 метра, средний – 0,51-1,5 метра и крупный – более 1,5 метра.

Рассмотрим влияние парцеллярной структуры фитоценоза на состояние и высотную структуру подроста ели.

В изученных ельниках было выделено 85 парцелл, 24 из которых встречаются одновременно на всех пробных площадях и соответственно могут оказывать основное влияние на формирование молодого поколения древесных пород (таблица 2).

Еще 18 разновидностей парцелл было зафиксировано на двух пробных площадях, и они могут оказывать влияние на появление подроста, но оно не столь значительно по сравнению с теми парцеллами, которые встретились на всех пробных площадях. Оставшиеся 43 парцеллы были выделены только на одной из обследованных пробных площадях. Это позволяет предположить, что их формирование связано, в первую очередь, с микрорельефом, который в свою очередь определяется климатическими факторами, например, количеством выпавших осадков в учетный период. В целом по данным нашего обследования под пологом ельников зеленомошных можно выделить 12 коренных парцелл, от которых может образовываться значительное количество производных (в данном случае – 85).

Связь парцеллярной структуры фитоценоза с распределением подроста ели по категориям состояния и крупности показана в таблицах 2-7.

Таблица 2

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и состоянием мелкого подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Численность мелкого подроста ели по состоянию, экз./га
		жизнеспособный	нежизнеспособный	сухой
1	Елово-зеленомошная	279	103	16
2	Елово-черничная	155	41	3
3	Елово-сфагновая	84	38	6
4	Елово-злаковая	74	23	1
5	Елово-хвощовая	68	39	11
6	Елово-щитовниковая	76	25	2
7	Елово-брусничная	53	23	4
8	Елово-разнотравная	39	17	1
9	Елово-мертвопокровная	61	6	0
10	Елово-кисличная	37	7	4
11	Елово-рябиновая	9	0	0
12	Елово-березовая	7	0	0
	Всего	942	322	48

Таблица 3

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и состоянием среднего подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Численность среднего подроста ели по состоянию, экз./га
		жизнеспособный	нежизнеспособный	сухой
1	Елово-зеленомошная	460	149	9
2	Елово-черничная	223	56	2
3	Елово-сфагновая	92	52	5
4	Елово-злаковая	104	26	0
5	Елово-хвощовая	79	36	2
6	Елово-щитовниковая	64	24	1
7	Елово-брусничная	79	26	0
8	Елово-разнотравная	52	15	0
9	Елово-мертвопокровная	48	20	0
10	Елово-кисличная	27	8	0
11	Елово-рябиновая	21	0	0
12	Елово-березовая	5	0	0
	Всего	1255	413	20

Таблица 4

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и состоянием крупного подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Численность крупного подроста ели по высоте и состоянию, экз./га
		жизнеспособный	нежизнеспособный	сухой
1	Елово-зеленомошная	351	61	4
2	Елово-черничная	124	16	4
3	Елово-сфагновая	68	27	0
4	Елово-злаковая	68	8	1
5	Елово-хвощовая	56	12	0
6	Елово-щитовниковая	49	11	0
7	Елово-брусничная	49	9	0
8	Елово-разнотравная	55	4	0
9	Елово-мертвопокровная	38	4	1
10	Елово-кисличная	32	6	0
11	Елово-рябиновая	9	0	0
12	Елово-березовая	2	0	0
	Всего	902	157	10

Таблица 5

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и

высотной структурой жизнеспособного подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Количество подроста ели по высоте и состоянию, %
		мелкий	средний	крупный
1	Елово-зеленомошная	19	32	25
2	Елово-черничная	25	36	20
3	Елово-сфагновая	23	25	18
4	Елово-злаковая	24	34	22
5	Елово-хвощовая	22	26	18
6	Елово-щитовниковая	30	25	19
7	Елово-брусничная	22	33	20
8	Елово-разнотравная	21	28	30
9	Елово-мертвопокровная	34	27	22
10	Елово-кисличная	30	22	27
11	Елово-рябиновая	23	52	23
12	Елово-березовая	51	33	13

Таблица 6

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и

высотной структурой нежизнеспособного подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Количество подроста ели по высоте и состоянию, %
		нежизнеспособный
		мелкий	средний	крупный
1	Елово-зеленомошная	7	10	4
2	Елово-черничная	7	9	3
3	Елово-сфагновая	10	14	7
4	Елово-злаковая	8	9	3
5	Елово-хвощовая	13	12	4
6	Елово-щитовниковая	10	10	4
7	Елово-брусничная	9	11	4
8	Елово-разнотравная	9	8	2
9	Елово-мертвопокровная	3	11	2
10	Елово-кисличная	6	7	5
11	Елово-рябиновая	1	0	1
12	Елово-березовая	0	3	0

Таблица 7

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и

высотной структурой сухого подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Количество подроста ели по высоте и состоянию, %
		мелкий	средний	крупный
1	Елово-зеленомошная	1	1	0
2	Елово-черничная	0	0	1
3	Елово-сфагновая	2	1	0
4	Елово-злаковая	0	0	0
5	Елово-хвощовая	4	1	0
6	Елово-щитовниковая	1	0	0
7	Елово-брусничная	2	0	0
8	Елово-разнотравная	1	0	0
9	Елово-мертвопокровная	0	0	0
10	Елово-кисличная	3	0	0
11	Елово-рябиновая	0	0	0
12	Елово-березовая	0	0	0

Анализ данных таблиц 2-7 показал, что на 9 из 12 коренных парцелл и жизнеспособный, и нежизнеспобный подрост ели относится к категории среднего по высоте. Его доля колеблется от 29 до 52%.

Мелкий жизнеспособный подрост господствует в елово-щитовниковой, елово-кисличной и елово-березовой парцеллах. Мелкий нежизнеспособный подрост в достаточном количестве был отмечен только в елово-хвощовой и елово-разнотравной парцеллах.

Следует также отметить, что в елово-рябиновой и елово-березовой парцеллах доля нежизнеспособного почти в 10 раз меньше, чем на остальных участках и не превышает 3%.

Установлено также, что существенным образом меняется по парцеллам доля крупного подроста, она варьирует от 12 до 32%. Если в елово-березовой парцелле доля крупного подроста минимальна (12%), то в елово-зеленомошной, елово-разнотравной и елово-кисличной его доля составляет 29, 32 и 31% соответственно (таблица 8).

Таблица 8

Связь между парцеллярной структурой фитоценоза и высотной структурой подроста ели

№ п/п	Наименование коренных парцелл	Распределение подроста по высоте
		мелкий		средний		крупный		всего
		экз./га	%	экз./га	%	экз./га	%	экз./га	%
1	Елово-зеленомошная	398	28	618	43	416	29	1432	100
2	Елово-черничная	199	32	282	45	144	23	625	100
3	Елово-сфагновая	128	34	149	40	95	26	372	100
4	Елово-злаковая	98	32	130	43	77	25	305	100
5	Елово-хвощовая	118	39	117	39	68	22	303	100
6	Елово-щитовниковая	103	41	89	35	60	24	252	100
7	Елово-брусничная	80	33	105	43	58	24	243	100
8	Елово-разнотравная	57	31	67	37	59	32	184	100
9	Елово-мертвопокровная	67	38	68	38	43	24	178	100
10	Елово-кисличная	47	39	35	29	38	31	121	100
11	Елово-рябиновая	10	24	21	52	9	23	40	100
12	Елово-березовая	7	51	5	37	2	12	13	100

Аналогичная картина складывается и с мелким подростом. Его доля колеблется от 29 до 51%. Мелкий подрост господствует в елово-щитовниковой, елово-кисличной и елово-березовой парцеллах и его доля составляет 41, 39 и 51% соответственно.

Следует также подчеркнуть, что доля среднего по высоте подроста в среднем составляет 40%, крупного – 35% и мелкого – 25%. Указанные данные позволяют говорить о законе нормального распределения подроста по категориям высот под пологом древостоя. Кроме того, они свидетельствуют о том, что в насаждениях независимо от парцеллярной структуры постоянно идет процесс естественного возобновления ели, правда, с разной интенсивностью в зависимости от условий местопроизрастания.

Резюмируя вышесказанное, можно сделать следующие выводы:

1) Наибольше количество жизнеспособного подроста ели отмечается в елово-рябиновой, елово-березовой, елово-черничной, елово-злаковой и елово-разнотравной парцеллах (80-100%), а наименьшее – в елово-сфагновой и елово-хвощовой парцеллах.

2) Наибольшее количество сухого подроста ели было зафиксировано в елово-сфагновой, елово-хвощовой и елово-кисличной парцеллах, сухого подроста нет на многих парцеллах.

3) На большинстве парцелл преобладает средний по высоте подрост.

4) Существенным образом меняется по парцеллам доля крупного подроста. В елово-березовой парцелле доля крупного подроста минимальна, в елово-зеленомошной, елово-разнотравной и елово-кисличной – максимальна.

5) Мелкий подрост преобладает в елово-щитовниковой, елово-кисличной и елово-березовой парцеллах.

6) В елово-рябиновой и елово-березовой парцеллах доля нежизнеспособного подроста почти в 10 раз меньше, чем на остальных участках и не превышает 3%.

7) В целом доля среднего по высоте подроста составляет 40%, крупного – 35% и мелкого – 25%. Указанные данные позволяют говорить о законе нормального распределения подроста по категориям высот под пологом древостоя.

Таким образом, сказанное выше позволяет говорить о зависимости успешности естественного возобновления от парцеллярной структуры фитоценозов. Оптимальные условия для успешного естественного лесовозобновления складываются в елово-зеленомошной и елово-черничной парцеллах.

Структура подроста ели по высоте и состоянию на парцеллярном уровне различается в большей степени, чем на уровне типов леса, а по возрасту – наоборот, по тапу леса различия более выражены.

Литература:

1. Беляева, Н.В. Точность учетных работ при оценке естественного лесовозобновления / Н.В. Беляева, А.В. Грязькин, П.М. Калинский // Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова». – Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2012. – № 8. – С.7-12.

2. Беляева, Н.В. Влияние парцеллярной структуры фитоценоза на соотношение фенологических форм подроста ели / Н.В. Беляева, А.В. Грязькин, О.А. Ковалева // Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова». – Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2013. – №6. – С. 16-21.

3. Беляева, Н.В. Закономерности изменения структуры и состояния молодого поколения ели в условиях интенсивного хозяйственного воздействия: дис. …д-ра c.-х. наук / Н.В. Беляева. – СПб.: СПбГЛТУ, 2013. – 431 c.

4. Грязькин, А.В. Патент № 2084129, Российская Федерация, МКИ С 6 А 01 G 23/00. Способ учета подроста / А.В. Грязькин. – №94022328/13; Заяв. 10.06.94; Опуб. 20.07.97, Бюл. № 20.

5. Грязькин, А.В. Возобновительный потенциал таежных лесов (на примере ельников Северо-Запада России): монография / А.В. Грязькин. – СПб.: СПбГЛТА, 2001. – 188 с.

6. Дылис Н.В. Структура лесного биогеоценоза / Н.В. Дылис. – М.: Наука, 1969. – 55 с.

7. Правила лесовосстановления. Утверждены Приказом МПР России от 16.07.2007 №183. Зарегистрировано в Минюсте РФ 20 августа 2007 г. № 10020.