Изменение структуры водоохранных насаждений каменной степи под влиянием санитарных и лесовосстановительных рубок

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБНУ «Каменно-Степное опытное лесничество», Воронежская область, Таловский район;

Изменение структуры водоохранных насаждений каменной степи под влиянием санитарных и лесовосстановительных рубок

Тунякин В.Д¹, Вавин В.С.², Рыбалкина Н.В.³, Сыромятников В.Ю.⁴

¹ORCID: 0000-0002-6766-8318, кандидат сельскохозяйственных наук,

²ORCID: 0000-0001-9996-2880, кандидат сельскохозяйственных наук,

³ORCID: 0000-0001-8514-9047, кандидат сельскохозяйственных наук,

⁴ORCID: 0000-0002-9755-6202, кандидат сельскохозяйственных наук,

Аннотация

насаждение дерево водоохранный лесохозяйственный

В статье раскрыта динамика развития насаждения сложного состава за 80-летний период - от 29 до 110-летнего возраста. Главными породами первого яруса являлись дуб черешчатый, ясень обыкновенный, вяз листоватый, груша. В качестве подгона использовались липа, груша, клен татарский. Дан анализ взаимовлияния главных и подгоночных пород. Показано угасание жизнеспособности ясеня и развитие компонентов леса: подроста, подлеска, самосева, лесной опушки. Через интенсивность выборки погибших деревьев отмечена жизнеспособность дуба, липы, клена остролистного. Определены параметры крон деревьев насаждения 110-летнего возраста и показано, как природа исправляет ошибки лесоводов, допущенные при закладке насаждений, в частности, при подборе подлесочных и опушечных пород. Полученные данные можно использовать в агролесомелиоративном производстве при проектировании водоохранных насаждений и лесохозяйственных мероприятий.

Ключевые слова: структура насаждения, дуб, ясень обыкновенный, липа, вяз, подрост, подлесок, самосев, лесная опушка, санитарные и лесовосстановительные рубки.

Abstract

Tuniakin V.D¹, Vavin V.S.², Rybalkina N.V.³, Syromyatnikov V.Yu.⁴

¹ORCID: 0000-0002-6766-8318, PhD in Agriculture, ²ORCID: 0000-0001-9996-2880, PhD in Agriculture, ³ORCID: 0000-0001-8514-9047, PhD in Agriculture, ⁴ORCID: 0000-0002-9755-6202, PhD in Agriculture,

FSBSI “Stone-steppe experimental forestry”, Voronezh region, Talovsky district;

Changes in the structure of water protection stations of stone steppe under the influence of sanitary and forest regeneration felling

The article reveals the dynamics of the development of plantations of complex composition over the 80-year period - from 29 to 110 years of age. The main rocks of the first tier were the oak tree, ash tree, leafy elm, pear. The linden, pear, Tatar maple were used as a fitting. The analysis of mutual influence of the main and fitting rocks is given. The extinction of ash viability and the development of forest components are shown: underbrush, undergrowth, self-sown plant, forest margin. Through the intensity of the sample of dead trees, the viability of oak, linden and leaf maple was noted. The parameters of crowns of 110-year-old plantation trees are determined and it is shown how nature corrects mistakes made by foresters during planting, in particular, when selecting under-and-out species. The obtained data can be used in agroforestry production in the design of water protection plantations and forest management measures.

Keywords: structure of plantation, oak, ash, linden, elm, underbrush, undergrowth, self-sown plant, forest margin, sanitary and forest regeneration felling.

До начала XVIII века реки Юго-Востока Окско-Донской равнины, Калачской возвышенности и, в том числе, Каменной степи, были надежно защищены лесной растительностью, по ложбинам стока дерезняковые заросли, а по балкам - густые дубравы [1, С. 9]. В 1892 году ученые Особой Экспедиции Лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России байрачных лесов здесь уже не увидели. Растущие овраги повсеместно наступали на бескрайние ковыльные степи. Таков итого заселения этой территории и возникновения сел и городов.

Лесоводы «Особой экспедиции…» в рамках программы по борьбе с засухой и эрозией почв начали свою работу с облесения балок и оврагов. Создание лесонасаждений производилось одновременно со строительством прудов для регулирования местного стока и орошения. В поиске пригодных для данных условий пород испытывалось множество видов деревьев и кустарников.

Данная работа раскрывает динамику изменения породного состава водоохранного насаждения, заложенного лесничим Каменно-Степного опытного лесничества Н.А. Михайловым в 1907 году. К тому времени появился определенный опыт подбора пород для условий данного региона и Н.А. Михайлов, опираясь на собственные исследования и работы своего предшественника - Г.Ф. Морозова [2, С. 149], уменьшил количество кустарниковых видов и в качестве подгона главных пород использовал липу. Роль главных пород выполняли дуб, ясень обыкновенный и пушистый.

В настоящее время Каменно-Степной стационар «Особой Экспедиции…» представляет собой систему лесных полос разной функциональной направленности, с разным породным составом и, соответственно, разной ширины (от 18 до 227 м). Состояние насаждений также не однозначное: от хорошего - жизнеспособные древостои, до распадающихся.

В системе лесных полос Каменной Степи водоохранные и стокорегулирующие насаждения составляют 23 % от площади всех насаждений. От их состояния во многом зависит чистота прудов и водохранилищ, обрамленных этими лесными полосами.

120-летний опыт Каменной степи послужит веским обоснованием для прогноза и правильного содержания водоохранных насаждений Центрально-Черноземного региона.

Цель проведенных нами исследований - выявить жизнеспособность насаждений с преобладанием ясеня на склонах балок, превращенных в искусственные водоемы.

Объект исследований - лесная полоса № 72, которая расположена на склонах северной и восточной экспозиции прибрежной территории бывшей реки Таловая. Крутизна склона от 5-ти до 13 %, возраст насаждения - 110 лет, первоначально создавалась по древесно-кустарниковому типу. Смешение пород: липа-дуб-кустарник-дуб-липа-древесная порода (берест, ясень пушистый, клен ясенелистный). На местах кустарников высаживали акацию желтую, клен татарский, жимолость, свидину [2, С. 150]. Культуры неоднократно дополнялись. В настоящее время лесная полоса представляет собой ясенёво-дубовое насаждение со значительным процентом погибших ясеней.

В процессе выполнения работы применен эмпирический метод исследований. Оценку состояния древостоя проводили по методике Е.С. Павловского, А.В. Каргана [3, С. 102]. Деревья оценивались по 6 категориям состояния: I - здоровые; II - ослабленные, со слабо ажурной кроной, усыханием отдельных ветвей, повреждением корневых лап или небольшим местным отмиранием ствола; III - сильно ослабленные деревья с повреждением до 2/3 листвы (ветвей), суховершинные, с механическими повреждениями ствола или корневых лап; IV - усыхающие деревья (сухокронные), заселенные стволовыми вредителями; V - свежий сухостой (деревья, усохшие в текущем году); VI - старый сухостой (деревья, усохшие в прошлые годы). Ветровал или бурелом не заселенный, заселенный, обработанный вредителями.

Учетная площадь для инструментального обмера древостоя 100 м по длине полосы и на всю ее ширину. Обмер диаметров деревьев производился мерной вилкой в двух взаимоперпендикулярных направлениях (С-Ю) - (В-З) с точностью до 1 см. Высота замерялась у 5 средних деревьев.

Жизнеспособность подроста определялась визуально по следующим показателям: 1 - соотношение высоты и диаметра ствола, 2 - по размеру кроны, 3 - по наличию усыхающих ветвей и признаков инфекционных поражений, 4 - механические повреждения. Высота подроста замерялась с помощью раздвижной 5-метровой рейки и высотомера, диаметр на высоте 1,3 м штангенциркулем. На перспективный подрост прикреплены металлические бирки с номерами для дальнейшего наблюдения за его состоянием.

Учет подроста проводился в верхней части склона, посредине склона и в нижней части. учетные площадки шириной 3 м Ч 100 м.

Самосев и подлесок изучали на учетных площадках размером 2 Ч 3 м в 15-кратной повторности на разных элементах склона (также, как и подрост), при этом учитывалась сомкнутость крон древостоя 1-го, 2-го и 3-го ярусов. Изменение породного состава на разных этапах жизни насаждения изучалось по архивным материалам и таксационным описаниям 1936, 1952, 1962, 1992 и 2002 гг. Таксация 1936 года проводилась Ю.В. Ключниковым [4, С. 25], таксация 1952 и 1962 гг. выполнена Е.С. Павловским [5, С. 42], [6, С. 56], таксация 1992 и 2002 гг. выполнялась А.Г. Ахтямовым [7, С. 114], [7, С. 226]. Таксационные данные 2017 года получены авторами статьи.

Анализ исследований, проводимых в одном и том же насаждении на протяжении 81 года, позволяет объективно оценить взаимовлияние главных древесных пород в искусственно созданном насаждении.

Результаты исследований и обсуждение

В 1936 году, когда насаждению было 29 лет, Ю.В. Ключников выделил в лесной полосе №72 пять участков семенного происхождения с разным соотношением главных древесных пород. В то время насаждение находилось в стадии жердняка, а пойма бывшей реки Таловая, в прибрежной зоне которой располагалась лесная полоса, представляла собой балку с редкими прерывистыми водоемами (старицами), напоминающими о существовании здесь реки. У насаждения в течение 29 лет были лесорастительные условия, типичные для склонового типа местности. На двух участках в первом ярусе преобладал ясень обыкновенный, а на трех - дуб черешчатый. На трех участках, в первом ярусе в минимуме присутствовали берест и липа, здесь же начал формироваться второй ярус.

Таксация лесных полос Каменной Степи 1952 года проводилась после строительства водохранилища на 3 млн м³ воды. При этом часть лесной полосы №72 была затоплена. За 16 лет после первой таксации значительное количество ясеня погибло. После санитарных рубок создались условия для развития 2 яруса. Как видно из таблицы 1, деревьев 2-го яруса почти на 20 % больше, чем деревьев 1-го яруса.

Таблица 1 - Эволюция породного состава насаждения за 110 лет

Примечание: * - Количество деревьев в таксационном описании не указано.

Дифференциация состава второго яруса способствовала возникновению 3-го яруса, который был отмечен при таксации 1962 года. В третьем ярусе оказались не только породы второго яруса, но и породы 1-го яруса: дуб, груша, ясень. Заметим, что преобладание ясеня обыкновенного в составе насаждения стабильно до 85-летнего возраста. Он успешно конкурировал с дубом в первом ярусе и тормозил развитие деревьев второго яруса, особенно дуба. Поэтому состав 3-го яруса мог быть двоякого происхождения: от благонадежного подроста или от отстающих в росте деревьев 2-го яруса. Судя по тому, что автор таксации 2002 года выделил только один ярус, то исчезновение второго и третьего ярусов можно объяснить их гибелью, и после санитарных рубок остались только деревья первого яруса.

Наши исследования показали, что через 15 лет после таксации 2002 года состав главных пород первого яруса остался прежним, но липа ушла во второй ярус.

Второй ярус сформировался из отстающих в росте (ограниченно жизнеспособных) ясеня и дуба, жизнеспособной липы и благонадежного подроста клена остролистного. Авторы предыдущих таксаций не указывали на наличие клена остролистного в течение 55 лет. Значит он появился из самосева, занесенного из соседних насаждений. На более пологом склоне нами выделен типичный для насаждения участок 2-х ярусного древостоя, где в первом ярусе в равном соотношении произрастают ясень обыкновенный и дуб и единично встречаются ясень пушистый и липа. Во втором ярусе вполне жизнеспособная липа с десятью процентами корнеотпрыскового вяза.

Прогнозируя будущее изучаемого насаждения обратим внимание на процент погибших деревьев. В литере «а» в 85 летнем возрасте было 10,5% погибших деревьев, а в 110 летнем - 27%, в более лучших лесорастительных условиях (литер «б») погибших деревьев 16,4%. Исходя из нормы выборки при санитарных рубках последняя цифра вполне допустима, но состояние ясеня первого яруса заставляет побеспокоится о дальнейшем существовании этого насаждения. При оценке жизнеспособности древостоя на данный период оказалось, что 89% деревьев ясеня первого яруса ограниченно жизнеспособные, в ближайшие 2-3 года эти деревья погибнут и в первом ярусе, сомкнутость крон которого и сейчас не превышает 0,5-0,6, останется один дуб. Заметим, что до таксации в насаждении проведены группово-выборочные лесовосстановительные рубки, при которых выбрано 52,5% погибшего ясеня (рис. 1).

Рис. 1 - Соотношение интенсивности выборки деревьев разных пород на модельном участке насаждения 110 летнего возраста

Таким образом, за 110-летний период искусственно созданное ясенёво-дубовое насаждение прошло стадии от одноярусного до 3-ярусного. В 95-летнем возрасте снова одноярусное, а к 110 годам опять двухъярусное с тенденцией образования третьего яруса за счет жизнеспособного подроста липы и клена остролистного. Толчком к возникновению подроста послужила засуха 2010 года, после которой началась массовая гибель ясеней (пушистого и обыкновенного). Гарантом дальнейшего существования насаждения может служить жизнеспособный подрост.

Для подроста естественных лесов разработаны критерии оценки его жизнеспособности. В идеале протяженность кроны должна быть более половины высоты дерева [8, С. 35], [9, С. 115], [10, С. 20]. Для старовозрастных лесных полос такое маловероятно, но мы имеем пример удовлетворительного развития подроста ясеня обыкновенного, у которого протяженность кроны до его осветления не превышала 30 % высоты дерева [11, С. 469].

В изучаемом насаждении состояние подроста показано в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика подроста и самосева на разных элементах склона (л. п. 72, 2017 г.)

Примечание: * У подроста с высотой меньше 1,3 м диаметр замерялся на 1,5 см выше корневой шейки.

Размещение подроста неравномерное, куртинами, но расстояние между куртинами покрывают кроны дуба и деревьев 2-го яруса: липы, клена остролистного и вяза, поэтому задернения этой территории не должно быть. Усредненный размер крон современного древостоя в насаждении отображает таблица 3. Судя по количеству подроста, формирование древостоя из него вполне реально. Причем значительную его часть придется убирать при формировании оптимальной густоты. Вторым резервным фондом поддержания оптимальной структуры водоохранного насаждения является самосев древесных пород.

Таблица 3 - Характеристика крон деревьев в 110-летнем насаждении, (л. п. 72, 2017 г.)

Примечание:*Д - дуб, Я - ясень, Ко - клен остролистный, Лп - липа, В - вяз, Гр - груша.

Как видно из таблицы 2, его на данный период имеется достаточное количество, но по опыту предыдущих наших исследований [12, С. 56], переход самосева в подрост возможен в редких случаях, как правило, самосев не может конкурировать с подростом и подлеском. В лесных полосах Каменной Степи подлесок присутствует в изобилии и многообразен по породному составу [13, С. 31].

Уже в 1936 году, когда насаждению было 29 лет, сформировался густой подлесок из акации желтой, крушины и частично из порослевой лещины. В 1952 и 1962 гг. отмечен подлесок средней густоты из акации желтой, клена татарского, бересклета европейского, жимолости татарской, свидины и лещины. На данный период в подлеске преобладает бересклет европейский, реже черемуха, боярышник и совсем мало акации желтой. Характерно, что бересклет попал сюда естественным путем, размножается вегетативно и значительно усиливает водоохранные функции насаждения. Черемуха и боярышник также занесены под полог насаждения птицами и дикими животными.

Значительную роль в усилении водоохранных функций насаждения играет лесная опушка. Если при закладке полосы со стороны поля создавали узкую опушку из лоха, то в настоящее время ее ширина неравномерная достигает 15 м и больше, лох выпал полностью, а густая опушка состоит из боярышника, клена татарского, клена ясенелистного, терна и корнеотпрыскового вяза. Начинает формироваться редкая прерывистая опушка и в нижней части насаждения, она состоит из клена ясенелистного, боярышника и реже черемухи.

Заключение

Исследование изменения структуры водоохранного насаждения показало, что со старением древостоя соотношение пород, составляющих 1-й ярус меняется в пользу дуба. Появляется многоярусность вертикального профиля насаждения, а к 95 годам оно снова, на сравнительно короткий период, становится одноярусным. В этот период появляется подрост со временем переходящий во 2-й ярус. Подлесок присутствует в насаждении от стадии жердняка до возраста спелости.

С увеличением возраста насаждения расширяется в сторону поля и лесная опушка. Таким образом сформировавшаяся в 55 летнем возрасте лесная обстановка сохраняется, а такие компоненты леса как подрост, подлесок и лесная опушка развиваются естественным путем, вытесняя некоторые искусственно введенные породы: акацию желтую, лещину, лох.

Изучение динамики структуры водоохранного насаждения от возраста жердняка до возраста спелости поможет оптимизировать технологию создания таких насаждений и их содержание в условиях Центрально-Черноземной зоны.

Список литературы / References

1. Мильков Ф. Н. Основные черты природы и ландшафтных комплексов Каменной Степи / Ф. Н. Мильков, А. Н. Нестеров, П. Г. Петров и др. // Каменная Степь: Лесоаграрные ландшафты - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. - С. 4-13.

2. Шаповалов А. А. Опытные посадки и исследования лесничего Н. А. Михайлова / А. А. Шаповалов, Е. С. Павловский // Лесные полосы Каменной Степи. Воронеж: Центрально-Черноземное книжное издательство. 1967. - С. 145-182.

3. Павловский Е. С. Справочник по агролесомелиоративному устройству / Е. С. Павловский, А. В. Карган. М: «Лесная промышленность», 1977. - 152 с.

4. Ключников Ю. В. Таксационное описание 1936 года (приложение к «Описанию лесонасаждений Каменно-Степного оазиса»). Воронежское областное книгоиздательство. 1940 г. - 164 с.

5. Павловский Е. С. Таксационное описание лесных насаждений Каменной Степи (1952). Воронеж, 1954 г. - 316 с.

6. Павловский Е. С. Таксационное описание лесных насаждений каменной степи (1962). Воронеж: Издательство Коммуна, 1962. - 324 с.

7. Вавин В. С. Создание долговечных защитных лесных насаждений в условиях Юго-Востока ЦЧП / В. С. Вавин, В. Т. Рымарь, А. Г. Ахтямов и др. / Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежская лесотехническая академия», 2007. - 240 с.

8. Бебия С. М. Дифференциация деревьев в лесу, их классификация и определение жизненного состояния древостоев / С. М. Бебия // Лесоведение. - 2000. - № 4. - С. 35-43.

9. Грязькин А. В. Возобновительный потенциал таежных лесов (на примере ельников Северо-Запада России) / А. В. Грязькин. - СПб.: СПбГЛА, 2001. - 186 с.

10. Дерюгин А. А. Динамика состояния популяции ели в насаждениях, формирующихся после рубки березовых древостоев с сохранением подроста [Электронный ресурс] / А. А. Дерюгин // Лесохозяйственная информация. - 2017. - №1. - С. 16-23. URL: http:// lhi.vniilm.ru/ http://lhi.vniilm.ru/index.php/ru/deryugin-a-a (дата обращения: 15.08.2017).

11. Вавин В. С. Об эффективности постепенно-выборочных рубок возобновления в лесных полосах / В. С. Вавин, В. Д. Тунякин, Н. В. Рыбалкина // Научный альманах. №11-2(25). - С. 468-473.

12. Тунякин В. Д. Лесовосстановительные рубки и возобновление дуба в лесных полосах Каменной Степи: дис. …канд. с.-х. наук: 06.03.04: защищена 02.06.1980: утв. 25.02.1981 / Тунякин Владимир Дмитриевич. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 1980. - 130 с.

13. Павловский Е. С. Развитие защитных лесных экосистем и методы их изучения / Е. С. Павловский, В. С. Вавин, А. Г. Ахтямов, В. Д. Тунякин - Воронеж: Кварта, 2014. - 76 с.

Размещено на Allbest.ru