Структура, состояние и динамика флористического состава пойменных лесов Прихоперья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

СТРУКТУРА, СОСТОЯНИЕ И ДИНАМИКА ФЛОРИСТИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЙМЕННЫХ ЛЕСОВ ПРИХОПЕРЬЯ

03.00.16 - экология

Семёнова Наталья Юрьевна

Саратов - 2007

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Лес является одним из главных факторов, обеспечивающих создание равновесия в окружающей среде (Молчанов, 1975). В последнее время наблюдается значительная деградация дубрав. В результате периодически повторяющегося усыхания дуба сокращаются площади этой ценной породы. За последние десятилетия ХХ века площадь дубрав Европейской части России уменьшилась на 20% (Лесной фонд России, 1999). Произошло критическое ухудшение состояния дубрав как с биологической и экологической, так и с хозяйственной точек зрения. Патология дуба приводит к деградации его древостоев, нарушению структуры всех растительных компонентов, биоразнообразия, экологического режима и водоохранных свойств насаждений.

В связи с тем, что устойчивость и продуктивность лесных экосистем во многом определяется состоянием слагающих их ценопопуляций, изучению последних уделяется большое внимание исследователей, так как эти данные позволяют судить о прошлом, настоящем и будущем фитоценоза. Но, кроме того, имеет место антропогенное влияние на естественную лесную растительность, которая подвергается нарушениям, поэтому все необходимее становится инвентаризация и охрана флоры, выявление локальных местообитаний охраняемых и исчезающих видов растений. Этим и объясняется проведение данной работы.

Цель исследования: изучение структуры, состояния и динамики пойменных лесов Прихоперья.

При этом решались следующие основные задачи:

- выявить современное состояние и структуру древостоев в пойменных дубравах;

- исследовать флористический и экоморфный состав пойменных лесов;

- выявить динамику антропогенной трансформации пойменных дубрав Аркадакского лесхоза за последние 75 лет;

- изучить возрастную структуру и состояние ценопопуляций ландыша майского и пролески сибирской в пойменных лесах Прихоперья.

Научная новизна. Проведено полное комплексное изучение состояния и флористического состава пойменных дубрав. Дана характеристика систематической и эколого-ценотической структуры флоры. Впервые в пойменных лесах Прихоперья исследована возрастная структура ценопопуляций ландыша майского и пролески сибирской, выявлены особенности возрастных спектров и их зависимость от экологических условий. Выявлены тенденции антропогенной динамики флоры пойменных дубрав.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Современные древостои дуба имеют удовлетворительное состояние и ограниченные репродуктивные возможности.

2. Флористический и экоморфный состав на фоне лесопатологических сукцессий становится более разнообразным за счёт расширения экологических ниш.

3. Антропогенное воздействие на флору пойменных дубрав приводит к уменьшению числа лесных видов и увеличению сорных, сорно-лесных и луговых.

4. Формирование возрастной структуры ценопопуляций ландыша майского и пролески сибирской определяется экологическими условиями биотопа.

Достоверность результатов. Достоверность полученных данных обеспечивает принцип комплексности, многосторонний и поливариантный анализ данной проблемы, большой объем и длительность полевых исследований, значительное количество учетных площадок и повторность исследований по вариантам, а также надежность используемых современных методик. Имеющиеся различия в большинстве показателей по вариантам доказываются при статистической обработке результатов опытов применением стандартных компьютерных программ.

Теоретическая значимость. Материалы, отражённые в диссертации, могут быть использованы для развития теоретических основ степного лесоведения, углубления знаний о сукцессионных изменениях лесных экосистем, а также выявления исчезающих и редких растений, с целью охраны их популяций и рекомендации к интродукции.

Практическая значимость результатов. Исследования проводились в соответствии с плановой тематикой кафедры биологии и экологии БФСГУ им. Н.Г. Чернышевского «Изучение биоразнообразия и устойчивости экосистем Прихоперья» в период с 1998 - 2006 гг.

Материалы диссертации используются в научно-исследовательской деятельности и учебном процессе на кафедре биологии и экологии в БФСГУ им. Н.Г. Чернышевского.

Апробация работы. Результаты исследований ежегодно докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов БФ СГУ (Балашов, 1998-2006)., В 2004 г., Отдельные положения диссертации прошли апробацию на международных конференциях: по фитоценологии и систематики высших растений (Москва, 2001), морфологии растений (Москва, 2004), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства» (Пенза, 2004).

Декларация личного участия автора. Автор провел в 1998-2006 гг. полевые исследования, лично осуществил закладку пробных площадей; самостоятельно провел их лесотаксационное, лесопатологическое, геоботаническое описание. Интерпретация фактических данных, математическая обработка и написание текста осуществлены автором самостоятельно.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 научных работ. В написании совместных статей и подготовке публикаций в соавторстве доля участия автора составляет 60-80%.

2. Содержание работы

2.1 Природные условия района исследований

Саратовская область расположена на юго-востоке европейской части России, между 49°48' и 52°49' северной широты и 42°30' и 50°47' восточной долготы. Район исследований находится в юго-восточной части Восточно-европейской платформы на территории Окско-Донской низменности. Исследуемая территория расположена в пределах разнотравно-типчаково-ковыльной степи Причерноморской степной провинции (среднедонской степной подпровинции) (Культиасов, 1981). Климат континентальный, с возрастанием этого показателя с севера на юг (Климат…, 1987). Среднегодовое количество осадков 470-500 мм. Продолжительность вегетационного периода составляет в среднем 180 дней. Лесные экосистемы сформировались в пойме реки Хопёр и его притоков.

2.2 Объекты, методы и объем исследований

Объектом исследований являются пойменные дубовые леса центральной поймы р. Хопёр Аркадакского, Балашовского и Романовского лесхозов.

Методы исследований. Лесотаксационные показатели определялись по общепринятым методикам (Сукачев, 1972; Методические…, 1981). ХХХарактеристика типов леса приводится по А.С. Барабанщикову (1968), лесорастительные условия даны по П.С. Погребняку (1988). Лесопатологическое состояние древостоя определялось по 4-х классовой шкале Н.А. Харченко (1981). Вертикальная структура фитоценоза анализировалась по всем ярусам: древостою, подросту, подлеску и напочвенному покрову (Понятовская, 1964; Шенников, 1964; Ярошенко, 1969). Латинские названия растений приняты по сводке С.К. Черепанова (1995). На основе изучения отношения растений к количеству тех или иных факторов разработаны экологические классификации. Они созданы на выделении групп растений, сходных по своим требованиям к количеству того или иного фактора. Такие совокупности организмов называются экологическими группами, или экоморфами. Проводился анализ видового состава по ценоморфам, трофоморфам, гигроморфам (Матвеев и др., 1995; Булохов, 1996; Матвеев, 2006) и Гелеоморфологический статус растений определялся по шкале А.Д.Булохова (Булохов, 1996). хозяйственным группам (Благовещенский и др., 1984). Для характеристики сходства-различия списков использовалась мера экзотичности (Андреев, 1980) - доля в каждом списке видов, отсутствующих в другом списке, с которым проводится сравнение. Для экологического анализа флоры использовались оценки видов в шкалах Элленберга по освещенности и влажности почвы.

Одна из задач стационарных биогеоценологических исследований - систематическое изучение явлений и процессов в природных комплексах: погоды, гидрологического режима территории, состояния почв - и их влияния на растительность и животный мир. При этом первостепенное значение имеет оценка погодных и гидрологических условий, так как они оказывают существенное воздействие на состояние живой природы - ее состав, структуру, продуктивность и т. д. (Бирюков, Ланьшин, Степин,1976)

Известно, что показатели погоды и связанного с ней гидрологического режима территории зависят от множества факторов, варьируют во времени и пространстве и подчиняются статистическим законам. Поэтому количественная оценка погодных и гидрологических явлений возможна лишь на основе применения методов математической статистики. (Бирюков, Ланьшин, Степин,1976)

Оценка погоды какого-либо периода времени-года, сезона, месяца - может проводиться лишь путем сопоставления ее показателей с данными о климате того же периода времени изучаемой местности. Поэтому для оценки погоды необходимы данные о климате местности. (Бирюков, Ланьшин, Степин,1976)

Показатели климата местности получают на основе статистической обработки материалов длительных наблюдений над погодой. Так данные о каком-либо факторе погоды за ряд лет представляют собой статистическую совокупность, которая характеризуется двумя основными величинами: средним значением признака и среднеквадратическим отклонением отдельных наблюдений от среднего значения. Эти показатели являются главными при характеристике климата местности. Они вычисляются по основным показателям погоды за год, сезон и месяц. Аналогичным образом получают статистические показатели погодных и гидрологических явлений. При этом даты приводятся к условной шкале отсчетов. Например, если встречаются даты марта и апреля, то даты апреля записываются в днях марта. Так 10 апреля записывается цифрой 41, т. е. 31 день марта плюс 10 дней апреля. (Бирюков, Ланьшин, Степин,1976)

Происходившие в лесах лесопатологические изменения сказываются не только на составе и сложении лесного фитоценоза, но и на окружающей среде через изменение экологических факторов. Поэтому изучение их является крайне желательным, с тем, чтобы лучше понять особенности сукцессионных процессов в очагах патологии дуба прошлых лет.

Карта, которая строится на топографической основе по результатам функционального зонирования территории, дает возможность оценить характер изменения леса и предложить оптимальную сеть мониторинга. Эта же карта используется и при создании постоянно действующей модели не замкнутой (сквозной) сукцессионной системы (цифровой интерактивной картографической модели, которая характеризует изменение состояния не только в пространстве, но и во времени).

Онтогенетические группы особей выделены на основе признанной периодизации возрастных состояний (Уранов, 1975; Ценопопуляции растений, 1976, 1988; Заугольникова и др., 1988; Диагнозы и ключи…,1989; Восточноевропейские…, 1994). За счетную единицу был принят простой индивид семенного или вегетативного происхождения (Ценопопуляции …, 1988; Методические указания.., 1994). Описание почвенных разрезов, отбор образцов и их агрохимический анализ осуществлялся по общепринятым методикам (Агрохимические…, 1975; Почвы…, 1979). Математический анализ результатов исследований осуществляли с использованием компьютерной программы Microsoft Excel.

Объем исследований. Проведено сплошное обследование древостоев дуба и его спутников на площади 10,75 га. Выполнено 2150 геоботанических описаний. Исследовано 13 ценопопуляций ландыша майского и 3 ценопопуляции пролески сибирской, расположенных в пойме реки Хопер. Смонтировано 500 листов гербария.

2.3 Динамика состояния древостоев пойменных лесов

В настоящее время массовая гибель дубовых пойменных лесов Прихопёрья прекратилась. Выявлено оздоровление дубовых пойменных лесов, на значительных территориях произошло восстановление сомкнутости крон древостоев до 0,7-0,8. Установлено преобладание жизнеспособных древостоев (I класса - не менее 87,8%, II класса - до 8,7%, III - до 4,9%, IV - до 2,8%.

Ценопопуляции дуба имеют нормальные, полночленные типы спектров. В среднеполнотных и высокополнотных насаждениях ценопопуляции центрированные. В их возрастных спектрах ясно выражен пик, приходящийся на средневозрастные генеративные особи - 56,9 и 53,9%. В низкополнотных дубравах возрастной спектр бимодальный. Один пик приходится на ювенильные особи (20,1%), другой - на средневозрастные генеративные растения (34,5%).

Онтогенетический спектр ценопопуляций вяза гладкого инвазионный, неполночленный, так как отсутствуют старые генеративные особи. Среди прегенеративных особей преобладают имматурные (в среднеполнотных - 51,5%, высокополнотных - 45,2%, низкополнотных насаждениях - 30,9%). Плотность ювенильных растений выше в высокополнотных дубравах (41,9%). Осина образует неполночленные ценопопуляции, свойственные видам ассектаторам. Суммарные возрастные спектры левосторонние с максимумом на имматурных особях, наибольшая плотность которых в среднеполнотных дубравах (54,6%). Липа мелколистная формирует инвазионные ценопопуляции и сохраняется в дубравах благодаря вегетативному размножению. Возрастной спектр неполночленный, левосторонний. Абсолютный максимум приходится на имматурные особи (в среднеполнотных - 38,6%, высокополнотных дубравах - 54,1%). В низкополнотных насаждениях преобладают ювенильные растения (40,9%).

Суммарные возрастные спектры ценопопуляций черемухи обыкновенной нормальные, неполночленные. Возрастной спектр в среднеполнотных насаждениях - левосторонний. Абсолютный максимум в нем приходится на имматурные особи (52,2%). Для низкополнотных насаждений отмечен бимодальный спектр с максимумами на имматурных (29,4%) и средневозрастных генеративных (23,5%). В ценопопуляциях калины обыкновенной доминируют генеративные особи. На долю среднегенеративных особей в среднеполнотной дубраве приходится 74,4%, в низкополнотной дубраве старые генеративные особи составляют 52,9%. Возрастные спектры относятся к центрированному типу. Ценопопуляции ольхи черной нормальные, неполночленные. Плотность ценопопуляции в низкополнотных насаждениях несколько выше, чем в среднеполнотных. Возрастные спектры этих ценопопуляций - левосторонние, максимум приходится на виргинильные особи (54,7 и 69,3%).

2.4 Флористический состав пойменных лесов и его динамика

Изменение флористического состава дубрав Аркадакского лесхоза за последние 75 лет

Нами выявлено 124 вида, что свидетельствует об увеличении видового разнообразия пойменных лесов на исследованной территории Аркадакского лесхоза. За указанный период исчез 41 вид и появилось 79 новых видов (табл. 1). Число семейств увеличилось на 13, среди них Plantaginaceae, Asclepiadaceae, Elaeagnaceae, Malvaceae, Chenopodiaceae, Papaveraceae, Valerianaceae, Amaranthaceae и др.

Таблица 1 Изменения флоры Аркадакского лесхоза в многолетнем срезе

Распределение видов по фитоценотическим группам (рис. 1, 2) показало, что во флоре Аркадакского лесхоза доминируют лесные виды, доля которых снизилась с 54,4% до 30,9% в современной флоре. Наши данные вписываются в общую тенденцию уменьшения роли сильвантов в нарушенных местообитаниях. Второе место занимают луговые виды - 17,1%. Сорные виды занимают третье место, их относительное количество во флоре составляет 14,6 % или на 13,3% больше, по сравнению с 1930 г. Эти виды обладают довольно широкой амплитудой экологической толерантности. Четвертое место занимают сорно-лесные виды (13,8%). Это важные ценотические группы, которые отражают состояние лесных сообществ. В современной флоре резко сократилось количество палюдантов с 11,4 % до 3,3%.

Рис. 1. Спектр фитоценотических групп пойменных дубрав Аркадакского лесхоза (1930): 1 - лесная; 2 - сорно-лесная; 4 - луговая; 3 - болотная; 5 - лугово-лесная; 6 - прибрежно-водная; 7 - водная; 8 - лугово-степная 9 - сорно-луговая; 10 - сорная. По материалам Е.А. Смирновой (1940)

Рис. 2. Спектр фитоценотических групп пойменных дубрав Аркадакского лесхоза (2005): 1 -лесная; 2 - луговая; 3 - сорная; 4 - сорно-лесная; 5 - лугово-лесная; 6 - прибрежно-водная; 7 - сорно-луговая; 8 - степная; 9 - болотная; 10 - лугово-степная; 11 - сорно-степная; 12 - лугово-болотная

Рис. 3. Экологический состав флоры Аркадакского лесхоза (1930)

Рис. 4. Экологический состав флоры Аркадакского лесхоза (2005)

Наибольшее участие в сложении современной флоры Аркадакского лесхоза принимают мезофиты (31,5%). Значительное участие во флоре обследованной территории принимают ксеромезофиты (20,2%) и мезоксерофиты (16,1%) (рис. 3, 4). В современной флоре Аркадакского лесхоза резко сократилось число гигрофитов до 7,3 %. На долю остальных гигроморф приходится от 3,2 до 5,6% участия в сложении флоры обследованной территории (рис. 3,4). В настоящее время в Аркадакском лесхозе преобладают мезотрофы (54,0%) и мегатрофы (42,0% от общего числа видов). Участие малотребовательных к почвенному плодородию видов (олиготрофов) невелико (4,0%).

Видовой и экоморфный состав травяного покрова

Проведенные исследования показали, что флора пойменных лесов Прихоперья характеризуется высоким уровнем видового разнообразия. Во флористическом составе Балашовского лесхоза выявлено 205 видов растений: 14 видов деревьев, 12 видов кустарников, 179 видов травянистых растений. Они относятся к 139 родам и 53 семействам. Более представительными по числу видов оказались следующие семейства: сложноцветные (9,8% видов), злаки (9,8%), бобовые (8,3%), розоцветные (7,8%), губоцветные (5,9%), гречишные (5,4%), лилейные (9,4%), зонтичные (3,4%), норичниковые (2,9%), гвоздичные (2,9%) (табл. 2).

Таблица 2 Число видов в семействах, занимающих преобладающее положение в исследуемых дубравах

Флористический состав пойменных дубрав Романовского лесхоза включает 190 видов сосудистых растений, объединяемых в 146 родов и 49 семейств. Расположение первых пяти семейств - Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Rosaceae, Lamiaceae - совпадает с таковыми во флоре Балашовского лесхоза. Из списка 10 ведущих семейств выпадают Polygonaceae, Scrophulariceae (табл. 2).

В исследованных дубравах наиболее многочисленную ценоморфную группу представляют лесные виды - 30,5% в Балашовском лесхозе и 31,7% в Романовском. На долю луговиков приходится 20,7% и 19% соответственно. В Романовском лесном массиве достаточно много рудерантов - сорняков (16,4%), а в Балашовском на их долю приходится 11,8%. Число сорно-лесных растений практически одинаково и составляет 13,3% - в Балашовском и 13,8% в Романовском лесхозах. Представители остальных ценоморф относительно малочисленны (их доля участия колеблется от 0,5 до 7,4%).

Таблица 3 Экоморфный состав флоры Балашовского и Романовского лесхозов

Анализируя гигроморфный состав учтенных видов (табл. 3), можно отметить преобладание мезофитов (34,9%), которые с мезогигрофитами (15,7%) и мезоксерофитами (12,7%) составляют 63,3%. Количество гигрофитов - 12,7%, а вместе с переходными группами ультрагигрофитов (0,9%) и гигромезофитов (3,9%) их почти пятая часть (17,5%) от общего числа видов. Большинство растений соответствуют экологическим условиям речной поймы. Анализ трофоморф Балашовского лесхоза показал (табл. 3), что общее количество мезотрофов 56,4%, мегатрофов 40,2% и олиготрофов всего лишь 3,4%. В Романовском лесхозе (табл. 3) на долю мезотрофов приходится 61,0%, количество мегатрофов почти в два раза меньше и составляет 33,7% от общего числа видов. Участие малотребовательных к почвенному плодородию видов (олиготрофов) невелико (5,3%).

На территории Аркадакского лесного массива много полезных растений: лекарственных - 60, кормовых - 49, медоносных - 41, декоративных - 37; Балашовского: медоносных - 92, лекарственных - 76, кормовых - 73, декоративных - 51; Романовского: лекарственных - 103, кормовых - 69, медоносных - 56, декоративных - 54 вида и др. (табл. 4).

Таблица 4 Хозяйственные группы растений флоры Прихоперья

Примечание. Один и тот же вид может входить в несколько хозяйственных групп.

На изученной территории выявлено 12 видов растений, занесенных в Красную книгу Саратовской области (2006): Angelica sylvestris L., Adenophora lilifolia (L.) A.DC., Campanula latifolia L., C. рersicifolia L., Corydalis marscalliana (Pall. Ex Willd.) Pers., Comarum palustre L., Fritillaria ruthenica Wikstr., Iris pseudacorus L., Scilla siberica Haw., Dactylorhiza incarnate (L.) Soo, Polemonium caеruleum L., Bistorta major S.F.Gray.

2.5 Возрастная структура популяций уязвимых видов

Состояние и динамика ландыша майского

Ценопопуляции ландыша майского произрастают в дубравах, различающихся по ряду показателей: типу увлажнения, почве, составу древесного и травяного ярусов, что нашло отражение на типе ценопопуляций, численности, возрастном составе и жизненности ландыша. Максимальная численность отмечена при сомкнутости крон 0,7-0,8 в кленово- ландышевой (пробные площади №2,3,5,11), ландышевой дубраве (пробная площадь №7). Сильное затенение при сомкнутости крон 0,9 (пробная площадь №1) обусловило самую низкую численность ландыша - 36 побегов на 1 м ² (табл. 5).

Изученные ценопопуляции ландыша майского представлены особями всех возрастных состояний и относятся к типу нормальных полночленных. Возрастные спектры ценопопуляций ландыша на всех пробных площадях в целом имеют одинаковую направленность: максимум приходится на взрослые вегетирующие особи (65-82%). В свежей дубраве (7Д2Лп1Ос, полнота 0,9) возрастной спектр правосторонний с большим количеством (48%) побегов генеративной группы.

Таблица 5 Сравнительная биоморфологическая характеристика ценопопуляций ландыша майского, 1998

На стационарных площадях в 2004 г. проведены повторные исследования ценопопуляций ландыша (табл. 6) в пригородных лесах Балашова. Отмечено резкое увеличение численности ландыша (до 98-146 побегов на 1 м²).

Таблица 6 Сравнительная биоморфологическая характеристика ценопопуляций ландыша майского, 2004

Структура ценопопуляций пролески сибирской

Изученные ценопопуляции пролески сибирской характеризуются полным набором возрастных состояний. Результаты представлены на рис. 5. Анализ динамики численности показал, что наиболее изменчивы в возрастных спектрах прегенеративные особи. Их численность подвержена значительным колебаниям. Размещение особей пролески сибирской в ценопопуляциях (пробные площади 1,3) равномерное, диффузное и компактно - диффузное (пробная площадь 2).

2.6 Почвоулучшающая роль пойменных лесов

Проведенные нами исследования по изменению мощности почвенных генетических горизонтов в самих лесах и на различных расстояниях от них показывают стабильное увеличение ее по мере приближения к лесным насаждениям (табл. 7).

Рис. 5. Динамика возрастных групп ценопопуляций пролески сибирской Ось ординат - участие в %, ось абсцисс - онтогенетические состояния: j - ювенильные; im - имматурные; v - виргинильные; g₁- молодые генеративные; g₂- средневозрастные генеративные; g₃- старые генеративные; s - сенильные.

Таблица 7 Динамика мощности генетических горизонтов аллювиальной луговой почвы, см

Общие запасы гумуса в метровом слое почвы под лесными культурами были в 1,2-1,4 раза выше, чем на обычной почве на расстоянии в 20Н. В основном гумус концентрировался в горизонте А, где его запасы составляли 51,7-83,6% от общего количества в метровом слое почвы (табл. 8).

Таблица 8 Запасы гумуса в почве, т/га

Низкое содержание серы, марганца, цинка, меди и кобальта в пойменных почвах Прихоперья ставит на повестку дня вопрос о необходимости применения соответствующих удобрений для повышения плодородия почв и продуктивности луговых трав (табл. 9).

Таблица 9 Содержание подвижных соединений микроэлементов в пойменных почвах Прихоперья, мг/кг

Эколого-экономическая и энергетическая оценка

Валовое содержание марганца, меди и цинка составляет 0,3-0,5, свинца 0,6 и никеля 0,1 ПДК; ртуть обнаружена в виде следов, то есть пойменные почвы тяжелыми металлами не загрязнены (табл. 10).

Таблица 10 Содержание тяжелых металлов в пойменных почвах Прихоперья, мг/кг почвы

Максимальный энергетический потенциал почвы отмечен в лесном массиве (табл. 11).

Накопление обменной энергии в гумусе почвенного профиля под пойменным лесом составило в среднем 8,71 гДж/га. Энергия уменьшалась по мере удаления от леса при расстоянии 1Н на 12, 3Н - 22, 10Н - 28 и 20Н - 31% по сравнению с исходной. Наиболее существенное воздействие на энергетический потенциал почвы лес оказал на расстоянии до 3Н. при этом решающий вклад в накопление обменной энергии внес горизонт А - его долевое участие оценивается в 52-55%.

Таблица 11 Энергетический потенциал пойменной почвы, гДж/га

Аналогичная зависимость получена по эколого-экономической эффективности (табл. 12).

Таблица 12 Эколого-энергетическая оценка почвенного плодородия в лесном массиве и разноудаленных от него участков

Эколого-экономическая эффективность лесного массива при условной цене навоза 100 руб. за тонну для всего почвенного профиля составила 81, на расстоянии от леса 1Н - 44,1, 3Н - 19,8 и 10Н - 7,2 тыс. руб./га по сравнению с контролем - 20Н. Для горизонта А эти цифры равнялись, соответственно, 57,31, 8 и 2,7 тыс. руб./га. Вклад горизонта А равен 70-71% в лесу и на расстоянии 1Н и 37-40% при большей удаленности.

древостой флористический антропогенный ландыш

Выводы

1. Установлено, что во всех типах леса преобладают жизнеспособные деревья, доля деревьев с признаками патологии не превышает естественный отпад. Полночленность популяций всех ценообразователей обеспечивается возрастной неоднородностью. Ценопопуляции дуба нормальные, полночленные; осины, калины, черемухи, ольхи - нормальные, возрастно-неполночленные, а вяза и липы - инвазионные, с большим количеством подроста. В составе ценопопуляций всех видов преобладают особи вегетативного происхождения.

2. В различных вариантах лесных сообществ в Балашовском лесхозе обнаружено 205 видов растений: 14 видов деревьев, 12 кустарников, 179 травянистых растений, в Романовском - 190 видов: 19 видов деревьев, 12 кустарников, 159 травянистых растений, которые относятся к 146 родам, 49 семействам. Преобладают многолетние лесные корневищные растения. Нарушения горизонтальной структуры пойменных лесов, связанные с патологией дуба прошлых лет, способствуют расширению спектра экологических ниш для многих сорно-лесных, луговых и сорных растений.

3. Установлено, что за истекшие 75 лет из флоры пойменных дубрав Аркадакского лесхоза исчез 41 вид и появилось 79 новых видов. Число семейств увеличилось на 13. Выявленные виды относятся к 107 родам и 48 семействам. На долю десяти ведущих семейств приходится 73 вида или 58,9% от общего числа видов. За указанный период в результате антропогенной и рекреационной нагрузки произошло сокращение лесных видов и увеличение доли сорных, луговых и степных растений.

4. В дубравах Прихоперья находят убежище редкие и охраняемые растения. На изученной территории выявлено 12 видов растений, занесенных в Красную книгу Саратовской области (2006). Лесной массив Прихоперья с его важной почвозащитной и водоохранной функцией должен стать объектом охраны в качестве резервата редких и исчезающих видов растений.

5. Обследованные ценопопуляции ландыша майского относятся к нормальныму типу. Возрастные спектры имеют одновершинный характер с максимумом на виргинильных и генеративных особях. Динамические процессы, происходящие во взрослой части популяции стабильнее, по сравнению с динамикой подроста.

6. Пролеска сибирская образует нормальные полночленные ценопопуляции, характеризующиеся средней численностью и жизненностью, диффузным распределением травяного покрова. Возрастные спектры ценопопуляций пролески двух типов: левосторонние, абсолютный максимум приходится на молодые особи и двувершинные - с пиками на ювенильных и молодых генеративных растениях. Наиболее изменчивы в возрастных спектрах прегенеративные особи.

7. Антропогенная трансформация древесного яруса приводит к значительной перестройке травяного покрова пойменных дубрав. В травяной ярус происходит внедрение видов опушек и кустарниковых сообществ, лугово-степных, степных и сорных, что сказывается на флористическом и экоморфном составе лесных насаждений.

В травяном покрове изученных дубрав из числа видов преобладают лесные, сорно-лесные и луговые; доля других ценоморф невелика. Во всех группах ассоциаций дубняков преобладают корневищные и стержнекорневые травы, доля других биоморф незначительна. По продолжительности жизни среди видов травяного покрова абсолютно преобладают многолетники, доля других относительно невелика. Среди гигроморф наибольшую долю занимают мезофиты, мезогигрофиты, мезоксерофиты, наименьшую гигромезофиты и ультрагиграфиты.

8. Пойменные дубравы выполняют почвоулучшающую роль. Они позволяют смягчить микроклимат прилегающих участков до 20Н, увеличить мощность верхних горизонтов почв на 3-15%, повысить содержание гумуса, макро- и микроэлементов.

9. Максимальный энергетический потенциал почвы отмечен в лесном массиве. По мере удаления от леса энергия снижалась на 12-31%. Эффективность почвенного плодородия в лесном массиве, рассчитанная по методу гумусового баланса, равнялась 81 тыс. руб./га. По мере удаления от леса она уменьшалась до 44 (1Н), 20 (3Н) и 7 тыс. руб./га (10Н).

Предложения производству

1. В низкополнотных насаждениях дуба, образовавшихся после его массового отмирания, рекомендуется создание частичных дубово-липовых культур (7Д3Лп) куртинно-групповым способом. Древостои такого состава оказались наиболее устойчивыми к патологии и гибели.

2. Целесообразно выделить наиболее высокопродуктивные, флористически разнообразные и биологически устойчивые лесные массивы и установить в них охранный режим. Они могут стать источником семян с высокими генетическими качествами.

3. При лесоустройстве в пойменных дубравах проводить учет насаждений, где распространены крупные ценопопуляции пролески сибирской и других редких видов. В них проектировать особый режим ведения лесного хозяйства. Не рекомендуется проводить сплошные рубки. Они приводят к смене лесных растений луговыми, сорно-луговыми и сорными.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ

1. Семёнова, Н.Ю. Антропогенная трансформация флоры Аркадакского лесхоза за последние 75 лет [Текст] / Н.Ю. Семёнова // Весник Саратовского государственного университета им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 2006. Ч. 2. - С. 33-35.

Публикации в сборниках и материалах конференций

2. Семёнова, Н.Ю. К оценке состояния лесных экосистем Прихоперья [Текст] / Н.Ю. Семёнова // Материалы научно-практической конференции преподавателей и студентов 20 - 24 апреля 1998 г. - Балашов : Изд-во БГПИ. - 1998. - С. 44.

3. Золотухин, А.И. Аллелопатическая активность подстилки как фактор устойчивости лесных экосистем [Текст] /, А.И. Золотухин, Н.Ю. Семёнова // Тезисы научных статей преподавателей и аспирантов. - Балашов : Изд-во БГПИ - 1998. - С. 37-38.

4. Семёнова, Н.Ю. Лесопатологическое состояние дуба в Балашовском лесничестве и его экологическая оценка [Текст] / Н.Ю. Семёнова // Образование на пороге нового тысячелетия : Сборник научных статей - Часть 1. - Балашов : Изд-во БГПИ - 1999. - С. 64-65.

5. Золотухин, А.И. Патология леса - особый экологический фактор [Текст] / А.И. Золотухин, Н.Ю. Семёнова // Материалы ежегодной научно-практической конференции молодых ученых 13 - 20 апреля 2000 г. - Балашов : Изд-во БГПИ - 2000. - С. 97-99.

6. Золотухин, А.И. Фитоценотические и структурные изменения пойменных лесов Прихоперья, связанные с усыханием дуба экосистем [Текст] / А.И. Золотухин, Н.Ю. Семёнова // Труды Международной конференции по фитоценологии и систематики высших растений, посвященной 100-летию со дня рождения А.А. Уранова. / Под общ. ред. А.Г. Еленевского. - М.: МПГУ, 2001. С. 72-73.

7. Семёнова, Н.Ю. Состояние ценопопуляций пролески сибирской (Scilla sibirica Andrr) в лесах Балашовского Прихоперья [Текст] / Н.Ю. Семёнова, А.И. Золотухин //Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры общего земледелия 17-18 февраля 2004 г. - Пенза.- 2004.- С.185-186.

8. Золотухин, А.И. Восстановление популяций Convallaria majalis L. в лесах Прихоперья после массового усыхания дуба [Текст] / А.И. Золотухин, Н.Ю. Семёнова, О.Н. Масиброда // Труды VII Международной конференции по морфологии растений, посвященной памяти И.Г. и Т.И. Серебряковых / Под общ. ред. А.Г. Еленевского. - М.: МПГУ, 2004. С. 103-104.

9. Золотухин, А.И., Аллелопатические свойства деревьев и кустарников Прихоперья [Текст] / А.И. Золотухин, Н.Ю. Семёнова, Т.А. Склярова, Ю.А. Демич // Структура, состояние и охрана экосистем Прихоперья. - «Николаев» Балашов. - 2004. С. 11-15.

10. Семёнова, Н.Ю. Состояние и динамика ценопопуляций ландыша майского в пойменных дубравах Прихоперья [Текст] / Н.Ю. Семёнова // Структура, состояние и охрана экосистем Прихоперья : сб. науч. тр. / под. Ред. А.И. Золотухина. - Балашов: Из-во «Николаев», 2006. С. 62-64.

Размещено на Allbest.ru