Пристова Т. А. Динамика древесной растительности в лиственных насаждениях послерубочного происхождения (подзона средней тайги Республики Коми) // Принципы экологии. 2019. № 3. С. 63–73. DOI: 10.15393/j1.art.2019.9142

Выпуск № 3

Оригинальные исследования

pdf-версия статьи

630*61

Динамика древесной растительности в лиственных насаждениях послерубочного происхождения (подзона средней тайги Республики Коми)

Введение

Одной из важных экологических проблем за последние десятилетия является рубка и уничтожение лесов, которые приводят к обезлесиванию больших территорий, исчезновению уникальной флоры и фауны. Формирование лиственных и смешанных лиственно-хвойных насаждений как последствие рубки коренных таежных лесов на значительных площадях сплошных вырубок в течение XX в. стало характерной особенностью северных лесов (Мелехов, 1954; Побединский, 1973). Наиболее значительные лесозаготовки с использованием сплошных рубок в Республике Коми (РК) приходились на 1970–1990-е гг., что привело к трансформациям таежных экосистем (иногда необратимым) в специфические комплексы антропогенных фитоценозов, вызванных сменой хвойных пород лиственными (Ильчуков, 2003). В результате к настоящему времени из общего запаса насаждений в РК на долю березовых приходится 13.5 %, осиновых – 3.5 %, при этом регулярно появляются новые площади, на которых формируются лиственные насаждения послерубочного происхождения (Государственный доклад..., 2015). Согласно новым «Правилам лесовосстановления», Республика Коми отнесена к Двинско-Вычегодскому таежному лесному району, для которого введен ряд особенностей при проведении лесовосстановления. В частности, целевые породы определяются исходя из потребностей лесоперерабатывающих производств (Приказ…, 2016). Сейчас при проведении рубок рекомендуется переход к лесопользованию с сохранением лесной среды и мозаичности лесных ландшафтов на основе несплошных и мелкоконтурных сплошных рубок (Ильина, Родионов, 2016). В Республике Коми уже есть примеры такого лесопользования – модельный лес «Прилузье» (Паутов, 2013). Положительное влияние смешанных лиственно-хвойных насаждений на коммерческие показатели древесины при различных стратегиях менеджмента показаны для Швеции, при этом основным условием должно быть определенное соотношение лиственных и хвойных пород (Fahlvik, 2015).

Лесовосстановительные процессы протекают в разнообразных направлениях и зависят от сочетания лесорастительных условий, основными из которых являются рельеф местности, почвенные и гидрологические особенности. Кроме природных условий на процесс послерубочного восстановления влияют факторы антропогенного  характера, такие как технология рубок и проводимые мероприятия (Мелехов, 1954; Побединский, 1973; Паутов, Ильчуков, 2001). Актуальность проблемы обусловлена тем, что сукцессионные процессы при естественном восстановлении леса на вырубках приводят к изменению структуры и видового состава формирующихся фитоценозов в течение длительного времени (Мелехов, 1954; Войнов, 1976). Цель исследования состояла в выявлении особенностей роста, структуры и количественных оценок древостоя, подроста и подлеска в лиственных и смешанных лиственно-хвойных насаждениях послерубочного происхождения за 10-летний период.

Материалы

Исследования лиственных и лиственно-хвойных насаждений проводились в Княжпогостском районе Республики Коми, в окрестностях д. Кылтово (62°19' с. ш., 50°55' в. д.) на территории Кылтовского участкового лесничества ГУ РК «Железнодорожное лесничество» (кв. 50, 51) в 2005–2015 гг. Ежегодно на территории Железнодорожного лесничества размер естественного лесовосстановления составляет 74.1 % от общего количества земель, нуждающихся в лесовосстановительных мероприятиях, искусственного лесовосстановления — 3.9 %, комбинированного — 22 %. Естественное лесовозобновление на территории лесничества в большинстве случаев приводит к формированию лиственных насаждений (Лесохозяйственный регламент…, 2008). Исследования на территории лесничества проводились в послерубочных лиственных насаждениях: березово-еловом молодняке и  средневозрастном осиново-березовом насаждении, сформировавшихся на месте рубок 1970–1990-х гг. Выбор этих объектов был обусловлен особенностями возобновления ели в древостоях исследуемых насаждений. Как известно, при послерубочном восстановлении ель выходит в первый ярус березово-елового насаждения к 40–70 годам (Чупров, 1989), осиново-елового – значительно позже – к 90–100 годам (Войнов, 1976).

До рубки на месте березово-елового молодняка и средневозрастного осиново-березового насаждения произрастали: ельник чернично-долгомошный и ельник черничный с составом древостоя 8Е2Б, подроста – 10Е, возраст 150–190 лет (по данным Кылтовского участкового лесничества ГУ РК «Железнодорожное лесничество»). Почвы – торфянисто-подзолисто-глееватые.

Древесный ярус березово-елового молодняка сложный и представлен доминирующими Betula pendula Roth., B. pubescens Ehrh., Picea obovata Ledeb., а также единичными экземплярами – Populus tremula L., Pinus sylvestris L., Abies sibirica Ledeb. (рис. 1).

 

Рис. 1. Березово-еловый молодняк в 10- и 20-летнем возрасте

Fig. 1. 10- and 20-years-old birch-spruce young grown forest

 

Древостой осиново-березового насаждения состоит из Populus tremula,  Betula pendula, B. pubescens, Picea obovata, единично Abies sibirica (рис. 2). Подлесок обоих насаждений – из Salix caprea L.,  Sorbus aucuparia L., а также единичных экземпляров Rosa acicularis Lindl. (до 0.5 м) и Lonicera pallasii L. (0.6–1 м).

Рис. 2. Осиново-березовое насаждение в 38- и 48-летнем возрасте

Fig. 2. 38- and 48-years-old aspen-birch plantation

Методы

На территории Кылтовского лесничества (кв. 50, 51) заложено 6 постоянных круговых пробных площадей размером 300 м² каждая (по 3 в каждом типе леса). На них проведено определение численности, видового состава и качества древостоя, подроста и подлеска (Анучин, 1982). Каждое насаждение описывалось полным набором таксационных показателей по методике, принятой в лесоустройстве (ОСТ, 1983). 

 

Результаты

Фактическое состояние исследуемых лиственных и лиственно-хвойных насаждений, которое фиксируется с помощью таксационных показателей на определенном этапе их развития, позволяет судить о ходе лесовосстановительной сукцессии. По данным перечета, проведенного в березово-еловом молодняке в 2005 г., состав древостоя (расчет по запасу) – 8Б2Еед.Сед.Ос, в 2015 г. – 7Б3Е+Сед.Ос, в осиново-березовом – 5Ос4Б1Еед.Пх и 6Ос3Б1Еед.Пх соответственно. Участие березы и осины в исследуемых древостоях по количеству деревьев достаточно высокое и может достигать 92 % (рис. 3, 4). При этом большую долю среди лиственных пород в составе исследуемых древостоев имеет береза – до 74 %.

 

Рис. 3. Доля участия древесных пород в березово-еловом молодняке в 10- и 20-летнем возрасте, % от общего количества деревьев в древостое

Fig. 3. The percentage of tree species in birch-spruce young growth at the age of 10 and 20 years, % of the total number of trees in the forest stand

 

 За 10-летний период в древостое березово-елового молодняка увеличилось количество деревьев всех пород, следует отметить рост количества деревьев ели почти в 1.5 раза, березы – в 2.5 раза. Однако, согласно рис. 3, в процентном соотношении количество ели снижается, а березы – незначительно увеличивается. Доля участия сосны и осины в древостое молодняка незначительна (≤ 3 %).

В осиново-березовом насаждении за 10-летний период количество деревьев в древостое уменьшается, за исключением ели, которой становится в 2.5 раза больше. Участие пихты в древостое незначительно (≤ 1 %) (м. рис. 4).

 

Рис. 4. Доля участия древесных пород в осиново-березовом насаждении в 38- и 48-летнем возрасте, % от общего количества деревьев в древостое

Fig. 4. The percentage of tree species in aspen-birch stands at the age of 38 and 48 years, % of the total number of trees in the forest stand

 

В подросте березово-елового молодняка участие лиственных пород достаточно существенное – до 85 % от общего количества благонадежного подроста. Подрост ели средней густоты, представлен в основном мелким и средним подростом (рис. 5), при этом в 10-летнем возрасте – мелким, а в 20-летнем – в основном средним по категории подростом. Количество благонадежного подроста ели составило 1.8 тыс. экз./га в 10-летнем возрасте и 3.2 тыс. экз./га в 20-летнем. Благонадежный подрост березы в молодняке в возрасте 10 лет составлял 11.7 тыс. экз./га, в 20-летнем – 10.9 тыс. экз./га. В условиях Финляндии в 50-летних смешанных березняках количество подроста ели достигает 2.6 тыс. экз./га (Hiemistӧ et al., 2012).

 

 

Рис. 5. Распределение елового подроста по группам высот в березово-еловом молодняке в 10- и 20-летнем возрасте, %

Fig. 5. The grouping of heights of spruce undergrowth in birch-spruce young forest at the age of 10 and 20 years, %

 

Количество березы в подросте молодняка за 10-летний период уменьшилось почти на 1 тыс. экз./га, что во многом было обусловлено переходом крупного подроста березы в состав древостоя. Доля участия в изучаемом молодняке подроста осины, сосны и пихты не превышает 1 % каждой из пород. Согласно количественному учету, в 20-летнем возрасте состав подроста в молодняке (по количеству деревьев) следующий: 8Б2Е едСедОс. В целом, оценивая состояние естественного лесовосстановления в березово-еловом молодняке, можно отметить, что, согласно «Правилам лесовосстановления» (Приказ…, 2016), оно протекает вполне успешно. Однако участие ели в подросте исследуемого молодняка  в 3–4 раза меньше по сравнению с березой.

 

Рис. 6. Распределение елового подроста по группам высот в осиново-березовом насаждении в 38- и 48-летнем возрасте, %

Fig. 6. The grouping of height of spruce undergrowth in aspen-birch stands at the age of 38 and 48 years, %

 

Оценка динамики количества подроста за 10-летний период в осиново-березовом насаждении показала, что лесовосстановление происходит вполне удовлетворительно. Количество благонадежного подроста в 38-летнем возрасте составило 10.5 тыс. экз./га, в том числе 4.5 тыс. экз./га – ели и 5.8 тыс. экз./га – березы. В осиново-березовом насаждении доля подроста осины и пихты небольшая – менее 1–2 % от общего количества благонадежного подроста. При этом в течение 10-летнего периода преобладает мелкий и средний по категории благонадежный подрост ели и крупный подрост березы (см. рис. 6). В целом число жизнеспособного подроста за 10 лет уменьшилось на 2 тыс. экз./га, при этом количество благонадежного подроста ели и березы снижается в 2 и 4 раза соответственно. Существенно изменяется соотношение жизнеспособного подроста ели к березе. В 38-летнем возрасте доминирующее положение занимает жизнеспособный подрост березы, через 10 лет его место занимает ель. В итоге к 48-летнему возрасту состав подроста по количеству деревьев  – 5Е4Б1ОседПх.

Общее количество подлеска, представленного в основном ивой и рябиной, в 2005 г. в березово-еловом молодняке достигало 14, в 2015 г. – 8 тыс. шт./га. Следует отметить, что количество экземпляров рябины уменьшилось незначительно, а ивы – в 2 раза, при этом увеличилось соотношение здоровых деревьев. В осиново-березовом насаждении общее количество деревьев в подлеске в 2005 г. составляло 6, в 2015 г. – 3 тыс. шт./га. В подлеске 10-летнего березово-елового молодняка  количество ивы в 2 раза выше, чем рябины, в 20-летнем возрасте – примерно одинаково, в осиново-березовом насаждении за 10 лет, напротив, количество рябины снизилось вдвое, а ивы, представленной небольшим количеством экземпляров, практически не изменилось. В целом для подлеска исследуемых насаждений характерно увеличение в процентном соотношении количества здоровых деревьев за счет естественного отпада сухих и усыхающих особей.

Обсуждение

Изменения в составе древостоя за 10-летний период в исследуемых насаждениях привели к увеличению количества деревьев березы и ели, снижению осины (см. рис. 3, 4). Следует отметить, что, несмотря на повышение запасов осины в осиново-березовом насаждении за 10-летний период, количество деревьев к 48-летнему возрасту снизилось с 524 до 489 экз./га. Как было показано ранее, к 30–45 годам осина достигает максимального роста и фитомассы, к 50 годам ее масса относительно стабилизируется, а после 50 лет она начинает «выпадать» из древостоя, что приводит к снижению ее массы (Тарасов и др., 2018). Эта тенденция наблюдалась и в настоящих исследованиях. Увеличение количества экземпляров березы и ели обусловлено переходом крупного подроста в состав древостоя.

Доля березы в подросте березово-елового молодняка за исследуемый период изменилась с 54 до 37 %, в осиново-березовом – с 77 до 85 % от общего количества благонадежного подроста. Подрост березы за весь исследуемый период был достаточно густой, достигая 12 тыс. экз./га. Подрост березы за 10 лет значительно изменился как в количественном, так и в качественном отношении: увеличилось количество сухих и усыхающих экземпляров, произошло естественное изреживание, связанное с гибелью растений, крупный подрост перешел в состав древостоя. Состояние березового подроста во многом отражает этапы развития исследуемых производных насаждений.

Несмотря на значительный запас осины в древостое осиново-березового насаждения, участие подроста осины в насаждениях незначительно (1–2 % от общего количества благонадежного подроста), на 1 га насчитывается не более 100 экземпляров, и по состоянию на 2015 г. она представлена в основном усыхающими экземплярами высотой менее 1 м. Это обусловлено светолюбивостью осины и препятствием увеличивающегося затенения от подроста ели и мохового покрова для развития ее побегов. Это позволяет сделать вывод о том, что, несмотря на доминирующее положение осины в древостое данного насаждения, в перспективе ее участие будет постепенно снижаться. Подрост сосны отмечается только в березово-еловом молодняке в незначительных количествах. Его присутствие под пологом молодняка объясняется налетом семян из расположенных на близком расстоянии плодоносящих деревьев сосны. Единичные экземпляры сосны в основном расположены в окнах, где условия для ее выживания наиболее благоприятны.

Изменение состава и качества подроста за 10-летний период позволяет оценить показатель соотношения количества благонадежного подроста к его общему количеству в насаждении. В березово-еловом молодняке это соотношение для подроста ели увеличилось с 88 до 93 %, для березы, сосны и пихты оно практически не изменилось. В осиново-березовом насаждении данное соотношение для подроста осины и пихты снижается, ели – практически не меняется, а для березы увеличивается с 52 до 63 %. Можно предположить, что в березово-еловом молодняке возобновление ели под пологом древостоя происходит более интенсивно, чем в осиново-березовом насаждении. В целом общее количество подроста в исследуемых насаждениях за 10-летний период уменьшилось. Частично это связано с переходом крупного подроста в состав древостоя и естественным изреживанием. Как известно, в 20–40 лет у березы идет интенсивный рост в высоту, а к 30–60 годам – максимальный прирост по диаметру (Чупров, 1989). Другой немаловажной причиной является завершение фазы смыкания крон в 10–15-летнем возрасте в березово-еловом молодняке, что приводит к увеличению конкуренции подроста ели и березы между собой (Ильчуков, 2003).

Снижение количества подлеска в исследуемых насаждениях связано со значительным отпадом подлесочных пород, представленных в основном ивой и рябиной, по мере роста древостоя. Различие между исследуемыми фитоценозами в количестве ивы на 1 га обусловлено ее видовым составом и стадией сукцессионного развития. В молодняке ива представлена тремя видами Salix caprea, S. pentandra и S. philicifolia, которые занимают разные ниши в древесной растительности. По мере формирования древостоя Salix caprea, имеющая древовидную форму, не выдерживая конкуренцию с древостоем из-за светолюбивости, постепенно отпадает, а S. pentandra и S. philicifolia более устойчивы и произрастают под пологом формирующегося древостоя в виде биогрупп, состоящих из нескольких стволов. В осиново-березовом насаждении часть ивы отпала на более ранних стадиях сукцессии за счет элиминации стволов. Поэтому на момент проведения исследований ива представлена одним видом – Salix caprea, которая находится в конкуренции с осиной, что приводит к ухудшению ее состояния. Уменьшение количества экземпляров рябины обусловлено рядом ее биологических особенностей: она хорошо размножается корневыми отпрысками, и первые 3–5 лет после рубки происходит увеличение ее численности, которое к 10 годам достигает максимума, но через 10–12 лет после рубки она вытесняется более долговечными и быстрорастущими лиственными породами – березой и осиной (Ковалев, 2012).  

Заключение

Рассмотрены особенности изменения структуры и количественных показателей древостоя, подроста и подлеска в процессе естественного лесовосстановления за 10-летний период в среднетаежных лиственных и лиственно-хвойных насаждениях Княжпогостского района Республики Коми. Исследованы разновозрастные лиственные и лиственно-хвойные насаждения, сформировавшиеся на месте рубки ельников черничного типа. Установлено, что естественное лесовосстановление ели под пологом лиственных пород вполне удовлетворительно. Отмечено более интенсивное возобновление ели в березово-еловом молодняке по сравнению с осиново-березовым насаждением. Выявлено, что доминирующая роль в подросте лиственных пород исследуемых насаждений принадлежит березе. За 10-летний период доля участия ели в составе древостоя и жизнеспособного подроста в насаждениях возросла. В целом, оценивая состояние естественного лесовосстановления березово-елового молодняка и осиново-березового насаждения, можно отметить, что оно протекает вполне успешно. Проведенные исследования показали, что состав древостоя и подроста, а также характер возобновления изученных насаждений отражают возможность восстановления исходных еловых биоценозов в долгосрочной перспективе.

Библиография

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке темы госзадания Института биологии Коми научного центра УрО РАН (№ АААА-А 17-117122090014-8) «Пространственно-временная динамика структуры и продуктивности фитоценозов лесных и болотных экосистем на европейском Северо-Востоке России».

Выражаю искреннюю благодарность К. С. Бобковой и А. В. Манову за помощь в проведении исследований и обработке материалов.