Особенности порослевого возобновления дуба черешчатого от тонких пней, дальнейшего роста его ствола и корней в брянском лесном массиве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Особенности порослевого возобновления дуба черешчатого от тонких пней, дальнейшего роста его ствола и корней в брянском лесном массиве

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

кандидата сельскохозяйственных наук

Михайлов Николай Александрович

Брянск, 2011

Работа выполнена на кафедре лесоводства, лесных культур и почвоведения ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Научные руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Тихонов Анатолий Семенович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Васильев Михаил Емельянович

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Глушенков Иосиф Степанович

Ведущая организация: Брянский государственный университет им. И.Г. Петровского

Защита состоится «24» июня 2011 года в 14-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.019.01 при Брянской государственной инженерно-технологической академии по адресу: 241037, г. Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3.

Телефон: (4832) 74-03-59. Факс: (4832) 74-60-08.

E-mail: nikolajmikh@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной инженерно-технологической академии.

Автореферат разослан «19» мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. с.-х. наук, доцент Д.И. Нартов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Дубовые леса России относятся к наиболее ценным лесным сообществам. Дуб и его спутники (липа, клен, ель, и др.) дают ценную древесину, выполняют водоохранные, почвозащитные и рекреационные функции.

В Брянском лесном массиве (БЛМ) остаются не до конца исследованными вопросы естественного порослевого возобновления дуба. Известно правило «сажать на пень» поврежденные особи подроста и тонкомера дуба, после чего у них сохраняется стержневой корень. С другой стороны признано отмирание его после рубки спелых деревьев. Однако диаметр пня, до которого сохраняется стержневой корень, пока не определен. В этих условиях углубленные исследования, направленные на установление диаметра пня, при котором сохраняется стержневой корень у порослевого дуба, определение особенностей возобновления и роста таких особей, разработку научных принципов выращивания порослевого дуба от тонких пней являются актуальными.

Цель работы. Целью диссертационной работы явилось определение условий сохранности стержневого корня при порослевом возобновлении дуба черешчатого от тонких пней и особенностей дальнейшего роста для повышения продуктивности насаждений в БЛМ.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- провести анализ порослевого возобновления дуба от тонких пней;

- определить условия сохранности материнского стержневого корня у порослевого дуба в зависимости от диаметра пня;

- изучить особенности роста ствола и корней порослевого дуба от тонких пней с сохраненным стержневым корнем;

- разработать рекомендации по уходу за порослевыми кустами дуба.

Научная новизна. Впервые в условиях Брянского лесного массива проведен анализ процесса порослеобразования у дуба черешчатого от тонких пней, установлен диаметр пня, при котором сохраняется стержневой корень.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований. Материалы исследований должны использоваться при ведении лесного хозяйства в БЛМ с порослевым возобновлением дуба, для создания нормативных документов, регламентирующих проведение лесохозяйственных и лесовосстановительных мероприятий на вырубках и в насаждениях с подростом и тонкомером дуба. Итоги работы внедрены в учебный процесс при изучении дисциплины «Лесоведение».

Обоснованность выводов и предложений. Использование результатов экспериментов, системный подход в исследованиях и интерпретации собранного материала определяет обоснованность выводов и предложений. Достоверность результатов исследований обеспечивается использованием математической статистики.

Личное участие автора. Все работы по теме диссертации: проработка литературных источников, разработка программно-методических положений, подбор и закладка пробных площадей, проведение эксперимента, обработка и анализ полученного материала, написание докладов и диссертационной работы выполнены автором лично.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1 Особенности порослевого возобновления дуба черешчатого от тонких пней в Брянском лесном массиве.

2 Строение корневой системы порослевого дуба от тонких пней.

3 Рост порослевого дуба от тонких пней в молодняках.

4 Рекомендации по уходу за порослевыми кустами дуба для выращивания ценных насаждений.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 4 работы, в том числе одна в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном ВАК. Результаты исследований обсуждались на VIII-ой и IX-ой международных научно-технических конференциях «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (Брянск, 2008, 2009), на международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность региона», (Брянск, 2009); на академических конкурсах научных работ аспирантов, докторантов и молодых ученых БГИТА по естественным, техническим и гуманитарным наукам (2009, 2010).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 6 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 155 источников. Работа изложена на 144 страницах и проиллюстрирована 22 рисунками, 32 таблицами.

Содержание работы

1. Состояние вопроса. Первые попытки познания порослевого возобновления дуба начались давно. Еще А.Т. Болотов в 1766 году рекомендовал «для порослевого возобновления оставлять пни не более 9-13 см» (Болотов, 1952).

Особенности порослевого возобновления дуба черешчатого изучали в разные годы Асосков, 1931; Каппер, 1934; Юркевич, 1954; Пятницкий и др., 1963; Лебедев, 1968; Алентьев, 1990; Weigel, Johnson, 1998 и др. При этом, по мнению М.Е. Ткаченко (1952), Ф.Н. Харитоновича (1953) Л.Б. Махатадзе (1957), Т.Я. Турчина (2004) большое значение в процессе порослеобразования играет диаметр пня.

Исследованием корневой системы порослевого дуба занимались П.А. Борзенков (1926), А.И. Асосков (1931), Ф.Н. Харитонович (1953), Пятницкий и др. (1963), К.Б. Лосицкий (1963) А.Б. Жуков (1973), П.Н. Алентьев (1990) и др. Было установлено, что молодая поросль дуба пользуется преимущественно материнской корневой системой.

А.И. Асосков (1931) первым указал, что успешно возобновляются порослью «посаженные на пень» «торчки» и пни от молодого семенного подроста дуба. А.Б. Жуков (1973), С.С. Пятницкий и др. (1963), Н.П. Калиниченко (2000) определили, что стержневой корень у порослевых дубов первого поколения сохраняется, когда рубка проведена в молодом возрасте, поросль равномерно распределена по окружности пня и по мере роста затягивает пень.

Рост порослевого дуба изучали Б.А. Шустов (1914), П.С. Погребняк (1955), Д.Д. Лавриненко (1965), И.М. Науменко (1958), Л.В. Бицин (1965), Лыонг Ван Нюан (1977), Н.П. Евстратов (1982), Р.В. Головач (2008). Для Брянской области таблицы хода роста порослевых дубрав были разработаны М.Н. Нерушем (1980), в которых древостои порослевого дуба разделяются на густые и редкие. порослевой корень дуб пень

Вопросами ухода в порослевых дубравах занимались П.А. Борзенков (1926), А.Б. Жуков (1949), Л.Б. Махатадзе (1957), М.С. Чернобровцев (1961), В.Д. Новосельцев (1966), П.П. Изюмский (1965, 1968), Лыонг Ван Нюан (1977), Н.П. Калиниченко (2000), Т.Я. Турчин (2004) и др.

Анализ литературных источников показал, что потенциал порослевого возобновления дуба велик. Но не был установлен диаметр пня, при котором у такого дуба сохраняется стержневой корень, и нет научно обоснованных рекомендаций по его сохранению и дальнейшему выращиванию таких особей.

2. Объект, программа и методика исследований

Природно-климатические условия района исследований. БЛМ расположен в западной части Русской равнины (Тихонов, 2001). По дробному лесорастительному районированию (Курнаев, 1982) северная часть БЛМ относится к южной полосе зоны смешанных лесов, а средняя и южная - к подзоне теневых широколиственных лесов. На основе анализа литературы о рельефе, почвах, климате представлена характеристика природно-климатических условий БЛМ. Установлено, что условия произрастания для дуба на территории Брянского лесного массива благоприятны.

Объектом исследования послужили особи порослевого дуба черешчатого первой генерации с диаметром пня менее 20 см, произраставшие до рубки под пологом спелого древостоя. Работа проводилась на участках сплошных рубок и молодняков с порослевым возобновлением дуба.

Программа исследований включала следующие вопросы:

1 Анализ порослевого возобновления дуба от тонких пней.

2 Установление сохранности стержневого корня у порослевого дуба с разным диаметром пня и особенностей строения корневой системы.

3 Изучение особенностей роста ствола порослевого дуба от тонких пней.

4 Разработка рекомендаций по уходу за порослевым дубом от тонких пней.

Для определения особенностей порослевого возобновления дуба от тонких пней на участках зимней, ранневесенней и поздневесенней рубки в течение двух лет велись фенологические наблюдения за появлением и ростом поросли на пнях по известным методикам (Гроздов, 1960; Зайцев, 1981). Помимо этого был произведен учет гнилей на пнях (Семенкова, Соколова, 1992), а также распространение мучнистой росы на порослевых побегах (Минкевич, Хохрякова 1971).

Для установления влияния диаметра пня на сохранность стержневого корня порослевых кустов дуба были исследованы траншейным методом 9…10-летние порослевые кусты дуба черешчатого с диаметром пня 8-20 см. (Калинин, 1991). Для определения строения корневой системы порослевого дуба с сохраненным стержневым корнем раскопаны корневые системы методом скелета (Колесников, 1972; Калинин, 1974, 1991) по 9 моделей в 10- и 23-летнем возрасте и одна модель в 30-лет. При описании корневых систем (распределение их по профилю, определение коэффициентов форм) пользовались методикой Н.Н. Рахтеенко (1952), Л.Н. Загуровской (1958).

При изучении роста молодняков с участием порослевого дуба были заложены временные пробные площади (ПП) согласно ОСТ 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки» с использованием рекомендаций А.Г. Мошкалева (1988) и А.С. Тихонова (2006). В молодняках со средним диаметром насаждения до 6,0 см при проведении перечета применялся выборочный метод учетных площадок (Тихонов, 1971, 2006). Почвенные разрезы закладывали по ОСТ 56-81-84 «Полевые исследования почвы». Порослевины в кустах подразделялись на хорошие, кривые и «волки» (Черноборовцев, 1961).

Для определения особенностей роста ствола порослевого дуба с сохраненным стержневым корнем в редком и густом древостоях (ПП №7 и ПП №9) были отобраны по пять модельных деревьев. Анализ хода роста велся по методике Н.П. Анучина (1982) по способу средней модели по классам, имеющим одинаковое количество деревьев. Для сравнения роста порослевого дуба с сохраненным и погибшим стержневым корнем исследованы два модельных дерева, подобранных по принципу средней модели насаждения (Анучин, 1982).

При изучении взаимовлияния порослевого дуба и пород спутников были подобраны модельные пары исследуемых деревьев при совместном произрастании, у которых буравом Пресслера, на высоте 1,3 м от корневой шейки, по двум направлениям (северному и южному) брались керны. Камеральная обработка материала проводилась с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel и Surfer 8 (Марченко, 2008) по методикам, Т.Т. Битвинскаса (1974), С.В. Ильчукова (1997) и С.М. Матвеева (2001).

Для разработки рекомендаций по уходу за порослевым дубом в молодняках была заложена 5-ти секционная пробная площадь (МПП) в Крыловском отделе комплексного лесопользования Учебно-опытного лесхоза БГИТА (УОЛ БГИТА) по методике, предложенной ЛенНИИЛХ (Сеннов, 1972, 1984).

При определении влияния рубок ухода на радиальный прирост порослевого дуба от тонких пней в густом и редком древостое были подобраны по 6 учетных порослевых кустов с разным количеством порослевин, у которых были взяты и обработаны в камеральных условиях керны по методике, используемой при изучении взаимовлияния порослевого дуба и пород-спутников.

Статистические показатели устанавливались с помощью программы «Статистика» (разработчик С.И. Марченко, БГИТА) и средств электронной таблицы Excel (программная настройка «Пакет анализа»).

Всего в процессе работы было заложено 12 ПП в УОЛ БГИТА и Навлинском лесничестве. На них выкопано 12 почвенных разрезов. Заложена пятисекционная пробная площадь в Крыловском отделе УОЛ БГИТА, на которой проведены экспериментальные рубки ухода и обрезка сучьев. В результате исследований срублено и обработано 12 модельных деревьев, раскопана 41 корневая система порослевого дуба, из них 19 корневых систем методом скелета и 22 корневых систем траншейным методом, отобрано 48 кернов. Проводились фенологические наблюдения в течение двух лет (2007-2008) за 20 моделями порослевого дуба и за 40 моделями в 2008-2009 годах. Проанализированы изменения лесного фонда по лесоустроительным и библиографическим материалам, погодные условия за последние 30 лет по данным метеостанции «Брянское опытное лесничество».

3. Особенности порослевого возобновления дуба от тонких пней

Особенности появления и роста поросли в первый год после рубки. После рубки надземной части у 95...100% тонких пней дуба образуется поросль, в том числе у 90...100% пней в первый год и до 5% - во второй. На участках зимней и ранневесенней рубок поросль начинает появляться 1-3 июня, поздневесенней - 15-17 июня. Заканчивается процесс появления первой поросли 11 августа.

Образование поросли проходит в два этапа. Первый этап на участках зимней и ранневесенней рубок начинается 1-3 июня, пик возобновления приходится на 9-25 июня с ослаблением к 7-14 июля. Второй этап начинается 14 июля, с пиком 4-11 августа, окончание процесса появления поросли наступает 28 августа. На участке поздневесенней рубки также выделяются 2 этапа: с 4 июня по 5 июля и с 6 июля по 28 августа.

Средняя высота самого высокого побега на пне составила на участке ранневесенней рубки к концу первого года роста 64,1±9,69 см: у поросли, появившейся в первый этап - 72,4±14,02 см, во второй - 59,8±10,49 см. У части поросли, появившейся в первый этап после прекращения первого прироста, были повреждены верхушки косулей и гусеницами (златогузкой и зимней пяденицей). В таких случаях из почки, находящейся в пазухах листьев ниже поврежденной части стебля, появлялся и интенсивно рос в высоту побег второго прироста. Это было отмечено у 15% всех побегов.

На пне в первый год роста образуется до 58 порослевин (в среднем 15,0±2,30). Побегопроизводительность здоровых пней оказалась выше, так как они дают больше поросли в первый период (всего появилось 17,0±3,37 штук порослевин на здоровых и 14,2±3,35 штук на поврежденных пнях).

Особенности появления и роста поросли во второй год после рубки. В порослевых кустах в течение второго года роста продолжается появление новых побегов; в это же время начинается процесс пространственной дифференциации и самоизреживания поросли в кустах.

На второй год роста поросль развивалась на всех участках практически одновременно. На участке ранневесенней рубки, как и в первый год, рост шел в два этапа. Дата начала роста поросли ранораспускающейся формы дуба пришлась в 2008 году на 1 мая, что соответствует сумме эффективных температур Уt_эф=56 ⁰С. Затем, после весеннего заморозка 8 мая рост прекратился и возобновился 25 мая. Второй прирост начался в среднем - 21 июля и продолжался около 15 дней. За второй год самые высокие порослевины дуба на пнях приросли на 79,4±9,76 см. Среднее количество порослевин на пне к концу вегетационного периода составило 17±2,3 штук. Второй прирост дали 70,4% побегов. Причем у 31,6% особей побеги второго прироста появились из верхушечной почки центрального побега, 38,8% побегов дали второй прирост из почек в пазухах нижерасположенных листьев. По сравнению с побегами первого года количество «Ивановых» побегов увеличилось в 2,1 раза, побегов второго прироста из пазух листьев - в 2,6 раза. Последнее объясняется более сильным воздействием мучнистой росы.

На участке поздневесенней и зимней рубок датой начала роста ранораспускающейся формы дуба было 11 мая, что объясняется более поздним наступлением вегетационного периода в 2009 году. Другие данные о периодах роста поросли в высоту не различаются у особей на всех участках, Это говорит о том, что время рубки прямо не влияет на рост поросли со второго года.

Поросль позднораспускающейся феноформы на всех участках трогалась в рост и заканчивала первый прирост на 14 дней позже ранораспускающейся формы. Второй прирост у обоих феноформ дуба практически совпадал.

Влияние заморозков и морозов на рост поросли дуба. Весенние заморозки оказывают больший вред поросли дуба, чем осенние. Количество поврежденных весенними заморозками побегов по данным наблюдений в 2008 году на 19,5% больше, чем осенними; отмерших в результате действия весенних заморозков порослевин на 4,0% больше, длина поврежденной части больше в 3,3 раза. Кроме того, на участке ранневесенней рубки в результате действия поздневесенних заморозков изредка наблюдалось полное отмирание порослевых кустов, хотя половина из них в третьей декаде июня давала новые побеги.

Зимними морозами сильнее повреждаются особи поздневесенней рубки, поскольку у них имеется меньше времени на подготовку к зиме. Количество поврежденных морозами побегов связано со временем проведения рубки (27,8% у моделей зимней, 31,5% у моделей ранневесенней и 58,6% у моделей поздневесенней рубки). Показатели количества отмерших порослевин и протяженности отмершей части побега также выше у особей поздневесенней рубки.

Влияние мучнистой росы на рост поросли дуба от тонких пней. Оказалось, что мучнистая роса в меньшей степени повредила особи зимней рубки (распространение ее составило 61,2±7,18%). Это связано с тем, что там вследствие слабо развитого травяного покрова и подлеска особи дуба сильнее прогревались под действием солнечных лучей, и развитие болезни тормозилось. По этой же причине сильнее были повреждены особи ранневесенней рубки (87,2±2,82% листьев).

4. Сохранение стержневого корня у поросли дуба черешчатого

Сохранение стержневого корня дуба в зависимости от диаметра пня. Через 10 лет после рубки дуба старый стержневой корень сохраняется у всех порослевых кустов от пней диаметром до 20 см имевших его до рубки. Но у 47% кустов он поражен корневой гнилью. У 34% гниль является центральной, причиной появления которой является оставшийся пень. Диаметр гнили доходит до 2/3 диаметра корня у корневой шейки, вглубь гниль проникает на длину стержневого корня 35,0±5,0 см. У 13% порослевых кустов установлено наличие боковой гнили корня. Она распространяется по корневой системе через сектора пня, к которым не прикреплены порослевины. Старые корневые лапы, расположенные у поверхности почвы и не связанные с порослью или стержневым корнем находятся в полуразложившемся состоянии. Однако камбиальная часть у них еще продолжает функционировать преимущественно в нижней части.

Стержневой корень имеет различные показатели сохранности при разных диаметрах пня. Как оказалось, при диаметре пня до 12 см 75% кустов не имеют корневой гнили, у остальных она является боковой. При диаметре пня более 12 см только 30% моделей не поражены гнилью. Причем у непораженных гнилью кустов поросль расположена равномерно по окружности пня и полностью срослась у его основания.

Сохранение стержневого корня дуба в зависимости от количества поросли и расположения ее по окружности пня. У моделей, не имевших корневой гнили, среднее количество порослевин на пне составляет 6,9±0,61 штук, хороших - 3,8±0,59 штук. У моделей с пораженным стержневым корнем среднее количество поросли на пне - 5,1±0,61 штук, хороших - 3,7±0,37 штук. На 95% уровне значимости по количеству порослевин с пораженной и непораженной гнилью корневой системой были выявлены существенные различия для общего количества поросли на пне (t_ф=2,09, t_к=2,05). Таким образом, уже в 10-летнем возрасте существует прямая зависимость сохранности стержневого корня от общего количества поросли на пне.

Помимо этого, в 10-летнем возрасте порослевого дуба от тонких пней имеется прямая зависимость сохранности стержневого корня от расположения поросли на пне. При расположении поросли до 1/2 окружности пня только у 16% кустов стержневой корень не поврежден. У поросли, занимающей больше половины окружности пня, количество моделей с неповрежденным стержневым корнем составляет 75%.

Строение корневых систем порослевого дуба с сохраненным стержневым корнем. К 10 годам у порослевого дуба формируется добавочная корневая система, представленная корнями горизонтальной ориентации, находящимися на глубине до 60 см (таблица 1). Они отходят от стержневого корня почти параллельно поверхности почвы во все стороны. Средний диаметр стержневого корня у корневой шейки равен 11,7±2,04 см. С возрастом увеличивается количество скелетных и полускелетных корней, диаметр стержневого корня у корневой шейки. Новые корневые лапы к 30 годам практически сравниваются со старыми по толщине у основания.

Таблица 1. Основные характеристики корневых систем порослевого дуба от тонких пней

Показатели	Значения в возрасте, лет
	10	23	30*
Средняя длина стержневого корня, м	1,89±0,50	2,48±0,98	1,98
Диаметр стержневого корня у корневой шейки, см:	11,7±2,04	21,8±1,96	24,4
Среднее количество корней в порослевом кусте:
- скелетных	4,0±0,75	6,9±0,97	11
- полускелетных	8,6±0,63	12,2±1,23	14
Среднее количество скелетных / полускелетных корней на глубине: 0-20 см	2,8±0,53 5,0±0,58	3,0±1,00 4,0±0,46	4 6
20-40 см	1,0±0,43 2,3±0,52	2,5±0,55 5,2±0,54	4 4
40-60 см	0,2±0,14 1,3±0,97	1,4±0,48 1,8±0,38	2 2
> 60 см	-	1,2±0,71	1 2
Средний диаметр добавочных корней у места прикрепления к поросли (стержневому корню), см	2,0	3,8	4,6
Средний диаметр старых корней второго порядка, отходящих от стержневого корня, см	2,5	4,4	4,8

Установлено, что основное количество скелетных и полускелетных корней в 10 лет сосредоточено на глубине 0-20 см. С течением времени по всей глубине количество скелетных корней увеличивается, количество полускелетных корней на глубине до 20 см к 23 годам уменьшается (в связи с их утолщением), а затем, с появлением корней второго порядка от новых корневых лап, увеличивается. На глубине 20-40 см количество полускелетных корней сначала увеличивается (появляются новые корневые лапы от стержневого корня), а затем - уменьшается.

В таблице 2 показаны коэффициенты формы у сохраненного стержневого корня порослевых дубов в сравнении с коэффициентами формы семенных особей (по М.И. Калинину, 1991). Оказалось, что коэффициент формы стержневого корня порослевого дуба больше, чем у семенного на относительной длине корней 0,1. На остальной длине корней наблюдается обратная зависимость. Таким образом, в процессе роста стержневой корень порослевого дуба активно прирастают по толщине в верхней части корня (примерно до 1/3 длины) и меньше - в остальной.

Таблица 2. Коэффициенты формы стержневого корня порослевого дуба - q_пор±С и коэффициенты формы скелетных корней первого порядка ветвления (по М.И. Калинину, 1991) q_к±С

Показатели	Относительная длина корней
	0,1	0,2	0,5	0,7	0,9
qпор	76,7±2,88	55,5±2,99	13,6±2,30	10,1±1,72	5,1±1,70
qк	72,4±0,55	56,2±0,63	29,8±0,54	16,7±0,40	7,4±0,30

При рассмотрении формы корня исследуемых моделей было установлено, что показатель толщины стержневого корня на различной длине достаточно хорошо характеризует уравнение параболы 5-го порядка:

у=-0,0032*х⁵+0,1866*х⁴-4,1738*х³+44,076*х²-226,52*х +524,88 (R²=0,845) (1)

где: х - расстояние от корневой шейки до замера толщины, м;

у - средняя толщина корня в месте замера, см.

Имеется связь между длиной корня (у) и его диаметром на глубине 40 см (х), которая характеризуется следующим уравнением:

y = 0,728*x^0,8121 (R² = 0,744) (2)

Полученные данные об условиях сохранности стержневого корня позволили предложить схему распределения дубков порослевого происхождения на вырубках (рисунок 1). При этом за основу была взята схема распределения дубков по группам и видам на сплошных вырубках (Чмутов, 1967).

Рисунок 1. Схема распределения порослевых дубков на сплошных вырубках

Исходя из данной схемы, можно прогнозировать дальнейшее развитие поросли. Омоложенные дубки, поросль от пеньков дуба до 3 см и поросль от пней 3-12 см с равномерным размещением по окружности пня должны сохранить стержневой корень после рубки. Особи дуба от пней 3-12 см с односторонним размещением по окружности пня и особи от пней 12-20 см также длительное время способны сохранять стержневой корень. Но он в большей или меньшей степени поражается гнилью. У особей порослевого дуба с диаметром пня более 20 см стержневой корень практически не сохранится.

5. Рост порослевого дуба от тонких пней в молодняках

Особенности строения кустов порослевого дуба от тонких пней. Как оказалось, через 10 лет после рубки на тонких пнях остается до 12 порослевин дуба (в среднем 5,7±0,47). Из них хороших (вертикально ориентированных) - до 6 (в среднем 3,4±0,20). Процент тонких пней заросших порослью по окружности пня не зависит от диаметра пня и колеблется в пределах 50,7...69,4%. Однако этот показатель достоверно ниже, чем у порослевых кустов с диаметром пня более 20 см.

По данным ПП №№ 1-12 и МПП в возрасте более 10 лет оказалось, что, только на одной ПП из девяти средний диаметр порослевых дубов на кустах, сросшихся у основания достоверно больше диаметра несросшейся поросли. Полученные данные подтверждают гипотезу о том, что у поросли от тонких пней стержневой корень не отмирает длительное время даже если материнский пень не смог затянуться каллюсом.

Особенности роста ствола порослевого дуба от тонких пней. Данные особенности характеризуются количеством поросли на пне, средней высотой, средним диаметром поросли, объемом ствола.

Изменение количества порослевин на пне тонкого дуба с возрастом. Основой для исследований явились данные перечета пробных площадей №№ 1-12 и МПП до рубки (таблица 3, 5). Изменение количества поросли на тонких пнях с возрастом на ПП характеризует рисунок 2.

Таблица 3. Характеристика исследуемых древостоев

№	Состав	А, лет	Дср, см по ярусу / поросл. дуба	Нср, м по ярусу / поросл. дуба	Тип леса	ТЛУ	Полнота	Густота, шт./га	Запас, м3
							абсол., м2	относ.
1	7С1Дпор1Б1Ив+Кл+Ос, ед. Е	3	-0,6 / 0,4	0,7 / 1,4	ВО	СД2	-	-	12440	-
2	4Лп3Б1Ди1Дпор1Ив+Де+Ос,ед.С,Е,Кл	5	0,5 / 3,4	1,7 / 3,5	ЛЩКС	Д2	1,0	-	13140	1,3
3	6Б2С1Дпор1Ив+Е+Лп+Кл+Ос,ед. Де	7	1,2 / 3,3	2,7 / 3,4	ЛЩЩИТ	Д3	1,4	-	11740	6,3
4	I яр: 4Лц3Дпор2Дс1С+Б	10	3,7 / 3,7	4,1 / 4,1	ЛЩКП	Д3	7,22	-	1560	16,1
	IIяр: 4Б3Лп1Ив1Дс1Дпор+Ос+С+Е	2-10	0,7 / -	0,7 / -			0,24	-	8740	2,5
5	I яр: 7Дпор2Дс1Ив+Дкр+С +Ос+Б	10	3,9 / 4,1	4,0 / 4,2	ЛЩКП	Д3	7,07	-	1540	15,0
	IIяр: 3Б3Ив2Дс 1Дпор1С1Ос+Е	2-10	1,0 / -	1,8 / -			0,30	-	3560	1,1
6	7С1Дпор1Е1Б+Кл+Ив	12	5,1 / 4,6	4,4 / 4,3	ЛЩКС	СД2	10,8	0,82	6500	34,5
7	I яр: 4С3Б2Дпор1Дс+Е+Кл	23	14,3 / 11,2	14,0 / 13,3	ЛЩКП	Д2	7,98	0,39	610	57,5
	IIяр:4Б2К1Дс1Дпор1Кл1Лп+Е+Вз	10-23	4,0 / -	4,5 / -			1,4	0,10	1310	4,8
8	4С2Дс2Дпор1Е1Б+Кл, ед. Ив, Ос	23	9,4 / 8,6	9,3 / 9,6	ЛЩКС	СД2	8,67	0,69	1673	46,4
9	4С2Дпор2Е1Дс1Б+Кл+Ос, ед. Ив	23	7,4 / 6,4	8,8 / 9,0	ЛЩКС	Д2	9,59	0,81	3260	48,2
10	4Е2Б2Дпор1С1Кл+Дс+Лп+Ос, ед. Яс	30	11,4 / 9,0	12,2 / 11,1	ЛЩКП	Д3	23,02	0,93	2584	151,6
11	5Е3Б1Дпор1Ос+Дс+Кл, ед. Ив	40	14,3 / 14,3	15,7 / 15,7	ЛЩКП	Д3	22,2	0,78	1406	175,5
12	I яр:4Б2Дпор2Лц1Кл1Е+Лп+Дс+С	43	14,9 / 11,4	17,0 / 15,0	ЛЩКП	Д3	23,0	0,79	1704	187,3
	IIяр: подпол л/к10Е	43	2,5	2,3			0,5	0,02	130	0,2

Рисунок 2. Изменение количества порослевин на пне в зависимости от возраста порослевого куста

Из рисунка 2 видно, что с возрастом количество порослевин уменьшается гиперболически. Данный процесс характеризуется следующими уравнениями: для общего количества поросли:

у=17,623*х^-0,6288 (3)

для количества хорошей поросли:

у=9,9258*х^-0,5583 (4)

При этом коэффициент детерминации (R²) равен 92% и 91%, соответственно, что говорит о хорошем отражении фактических данных полученными уравнениями.

Ход роста порослевого дуба от тонких пней в густом и редком насаждении. Исследования проводились на пробных площадях ПП №7 и ПП №9 (с относительной полнотой 0,49 и 0,81) в ТЛУ - Д₂. Рост моделей по высоте, диаметру и объему представлен на рисунке 3.



Рисунок 3. Ход роста моделей по высоте (а), диаметру (б) и объему ствола (в)

Как видно из рисунка, высота, диаметр и объем ствола в редком насаждении выше, чем в густом. Статистические показатели полученных в результате математического анализа уравнений приведены в таблице 4.

Таблица 4*. Статистические показатели уравнений зависимости таксационных показателей порослевого дуба от возраста

Вид уравнения	Коэффициенты уравнения	Коэффициент детерминации (R2), %	Сила связи по шкале Чеддока
	a	b	с	e
В редком насаждении (ПП №7)
d=aAb	0,2694	1,1668			95	весьма высокая
h=aAb	0,5501	0,862			84	высокая
v=aAb	0,0061	3,0834			84	высокая
В густом насаждении (ПП №9)
d=aAb	0,0712	1,516			78	высокая
h=aА3+bА2+cА +e	0,0003	-0,011	0,614	0,0107	96	весьма высокая
v=aAb	0,0007	3,485			68	заметная

*d - средний диаметр порослевого дуба; h - средняя высота порослевого дуба; v - средний объем ствола порослевого дуба; A - возраст порослевого дуба

Как видно из таблицы 4 полученные уравнения достаточно точно характеризуют изменение показателей с возрастом (R²=68...96%).

При проведении аналитического выравнивания показателей высоты, диаметра и объема ствола от возраста для периода 5...25 лет с использованием уравнений и сравнении полученных данных с «Нормативно-справочными материалами...» (1983) были установлены различия в росте с порослевыми насаждениями II класса бонитета в Брянской области. В редких насаждениях показатель высоты становится больше табличного с 15-17 лет, диаметра - с 25-27 лет. В густых насаждениях показатель высоты становится больше табличного с 18-20 лет, диаметра с 15-17 лет. Это, по нашему мнению, является результатом как сохранения у порослевого дуба стержневого корня, так и своевременных рубок ухода в молодняках на исследуемых участках.

Ход роста порослевого дуба от тонких пней с сохраненным и погибшим стержневым корнем. Рост порослевого дуба с погибшим стержневым корнем по высоте и диаметру можно разделить на 2 периода. В первый период дуб интенсивно прирастает по высоте и диаметру. Затем рост замедляется в результате отмирания стержневого корня. При математическом анализе хода роста моделей установлено, что момент замедления роста для показателя высоты составляет 18 лет, диаметра 19 лет.

Особенности роста насаждений с порослевым дубом от тонких пней. Из таблицы 3 видно, что основными породами-спутниками порослевого дуба от тонких пней в изучаемых условиях являются береза, сосна, ель, клен, липа.

При произрастании порослевого дуба с сосной до 10 лет диаметр и высота порослевого дуба выше, чем у сосны, затем сосна обгоняет дуб в росте. Сосна искусственного происхождения начинает обгонять в росте дуб уже через 5...7 лет после посадки. При изучении взаимовлияния порослевого дуба и сосны при совместном произрастании оказалось, что до 12 лет между ними складываются индифферентные отношения, затем появляется конкуренция, и с 19 лет прирост порослевого дуба снижается.

Ель присутствует на всех пробных площадях в составе предварительного, последующего возобновления или лесных культур. При анализе таблицы 3 видно, что особи естественного последующего возобновления ели отстают в росте от особей порослевого дуба до 30-40 лет. Средний диаметр елей искусственного происхождения при должном уходе за ними становится равным диаметру порослевого дуба к 30 годам, средняя высота - к 40 годам. Взаимовлияния дуба и ели при совместном произрастании до возраста 30 лет не наблюдается.

Береза встречается также на всех участках, причем ее доля может доходить до 6 единиц и более в составе. При анализе взаимовлияния порослевого дуба и березы при совместном произрастании оказалось, что до возраста 8 лет диаметры березы и дуба примерно одинаковы. С 8 до 13 лет прирост по диаметру у березы выше, чем у дуба. Затем у обеих пород прирост повышается, а с 23 лет дуб начинается значительное падение показателя индекса радиального прироста порослевого дуба.

Клен, липа, ива встречаются на большинстве пробных площадей. При своевременно проводящихся рубках ухода в молодняках их отрицательное влияние как пород-конкурентов можно исключить.

Соответствие надземной и подземной частей порослевого дуба от тонких пней. Для пней с диаметром менее 12 см установлены следующие связи. Количество порослевин в кусте находится в прямой зависимости от диаметра пня (К_кор=0,42). Максимальный диаметр побега в кусте находится в обратной зависимости от диаметра пня (К_кор=-0,66). Высота самой высокой порослевины в кусте находится в обратной зависимости от диаметра пня (К_кор= -0,64). Средняя высота поросли не зависит от диаметра пня (К_кор=0,07). У поросли с диаметром пня 12...20 см не обнаружено корреляционных связей (|К_кор| ?0,22). Приведенные данные объясняются тем, что уже в 10-летнем возрасте у корневых систем поросли от пней диаметром менее 12 см замедляются и в ряде случаев прекращаются процессы гниения.

Имеется прямая связь между диаметром у шейки корня и среднего диаметра хорошей поросли (К_кор=0,40). Других связей между параметрами корневой системы и надземной части не наблюдалось. Это говорит о том, что в возрасте 10 лет для ассимиляционного аппарата хватает минеральных веществ, поглощаемых корнями.

6. Влияние ухода на рост порослевого дуба от тонких пней

Влияние различных видов ухода на рост порослевого дуба от тонких пней. Для разработки рекомендаций по уходу за порослевыми кустами дуба использовались данные экспериментальных рубок на 5-ти секционной пробной площади (таблица 5).

Таблица 5. Изменение таксационных характеристик древостоя при проведении ухода на МПП

Состав	Диаметр, см	Высота, м	Встречаемость порослевого дуба, %	Густота, шт/га	Запас, м3/га
	Порослевого дуба	Сосны	Порослевого дуба	Сосны
Секция 1 до рубки
3Дпор3Кл(2-10)2С1Дс1Б+Яс+Е	3,6	2,8	3,9	3,2	60	4780	29,7
после рубки интенсивностью 19%
3Дпор3С2Кл(2-10)1Дс1Б+Яс+Е	3,8	2,8	4,0	3,2	60	3960	27,2
Секция 2 с обрезкой сучьев
3С2Дпор2Кл(2-10)2Б1Лп+Е+Дс+Лп	2,9	3,2	3,0	3,6	32	5340	23,7
Секция 3 до рубки
3С3Б2Дс1Дпор1Кл+Е+Ос+Яс+Лп	2,6	3,0	2,4	3,4	20	4280	21,1
после рубки интенсивностью 22%
3С2Дс2Дпор2Б1Кл+Е+Ос+Яс+Лп	2,6	3,0	2,4	3,4	20	3360	19,9
Секция 4 до рубки
4Б3С1Дпор1Дс1Е+Кл+Ив	3,2	3,3	3,5	3,7	14	5020	18,8
после рубки интенсивностью 13% и обрезки сучьев
4С2Дпор2Дс1Е1Б+Кл+Ив	3,3	3,3	3,7	3,7	14	4380	18,1
Контроль
3С2Кл(2-10)2Б1Дпор1Дс1Лп+Е+Лп	2,9	3,1	3,2	3,5	24	5080	20,4

На первой секции предполагается создание смешанного дубово-соснового насаждения с главной породой - порослевым дубом в I ярусе. После рубки в порослевых кустах были оставлены по 2-3 благонадежных порослевин, расположенных с разных сторон пня, и порослевины, являющиеся подгоном.

Главной породой на второй секции будет являться сосна. У порослевого дуба проводилась только обрезка сучьев по рекомендациям А.С. Тихонова (2005). Предполагается создание сосново-дубового насаждения с сосной в I ярусе и порослевым дубом во II ярусе.

На третьей секции уход велся согласно рекомендациям Н.П. Калиниченко (2000). При этом вокруг порослевых кустов были обезвершинены сопутствующие породы на высоту 0,5 - 0,6 высоты поросли.

На четвертой секции применили комбинацию обрезки сучьев и ухода в кустах. Цель - получение смешанного сосново-дубового насаждения с улучшенными качествами ствола.

Наиболее эффективным для увеличения прироста дуба оказалось проведение ухода на третьей секции. Через два года после рубки диаметр повысился по сравнению с контролем на 12,1%, а высота на 38,1%. Следовательно, уже в этом возрасте на приросте дуба сказывается положительное влияние «шубы».

Влияние рубок ухода на радиальный прирост порослевого дуба от тонких пней в насаждениях различной густоты. При анализе прироста порослевого дуба установлено, что в редком насаждении после проведения осветлений и прочисток прирост по диаметру увеличивается достоверно. При осветлениях максимальный эффект от проведения рубки достигается на первый год после проведения рубки, а при прочистках - на первый-второй год. В густом насаждении после проведения осветлений и прочисток прирост по диаметру увеличивается достоверно, продолжается два года и достигает максимума на второй год после проведения рубки.

Влияние обрезки сучьев на рост порослевого дуба. При обследовании секций, на которых была проведена обрезка сучьев, установлено, что через два года только 4,0% порослевых стволов дуба дают «водяные побеги» после проведения обрезки сучьев. Таким образом, для получения выращивания дуба с улучшенными качествами ствола допускается проведение обрезки его сучьев с 10-летнего возраста при имеющемся боковом отенении на высоту до двух метров с диаметром сучка не более 1,0 см.

Предложения по уходу за порослевыми кустами дуба. На основании выявленных особенностей порослевого дуба от тонких пней разработаны следующие предложения по выращиванию таких особей.

1 Лучшим временем рубки тонкомерного дуба для получения оптимального порослевого возобновления в БЛМ является зима и ранняя весна. Рекомендуемый срок проведения рубки - ноябрь-март.

2 Большинство порослевин появляется у поверхности почвы и ниже. Поэтому необходимо использовать, как меру содействия естественному возобновлению снятие лесной подстилки вокруг пня сразу после спиливания. При этом поросль от спящих почек, расположенных ниже уровня поверхности земли будет появляться раньше и быстрее одревесневать.

3 Проведение ухода в порослевом кусте следует начинать не ранее 10-летнего возраста, поскольку до этого активно идет затягивание пней каллюсом. Чтобы данный процесс шел быстрее, тонкомерные дубки нужно срубать на высоте не более 5 см.

4 Лучшим способом ухода за порослевым дубом в 10 летнем возрасте является обезвершинивание сопутствующих пород на высоту 0,5 - 0,6 высоты поросли.

5 В сосново-дубовых насаждениях на богатых почвах при проведении осветлений уход необходимо проводить за сосной с максимально возможным участием в I ярусе порослевого дуба от тонких пней. При этом в составе нужно поддерживать примесь других пород в количестве до 3-х единиц. В первые 20 лет после рубки требуется, как правило, два-три осветления и одна-две прочистки.

6 В елово-широколиственных насаждениях с порослевым дубом уходы в молодняках следует вести за широколиственной частью согласно рекомендациям А.С. Тихонова и И.В. Шершнева (1991). Главной породой, предназначенной для ухода, будет являться семенной дуб.

7 В мелколиственных древостоях с участием порослевого дуба от тонких пней также необходимы осветления и прочистки, чтобы не допустить попадания дуба во второй ярус, но чаще и невысокой интенсивности.

8 В порослевых кустах с 10-летнего возраста может проводиться обрезка сучьев до высоты кроны около 2 метров с диаметром удаляемого сучка до 1 см.

Общие выводы

1. Условия для порослевого возобновления дуба и дальнейшего роста в БЛМ в большинстве своем благоприятны. Это подтверждается биологическими свойствами породы, современными тенденциями в изменении климатических условий, хорошими почвенными условиями. А потенциал порослевого возобновления дуба от тонких пней очень высок. До 100% таких пней возобновляются порослью в первый год после рубки.

2. К концу вегетационного периода первого года роста средняя высота самых высоких порослевин составляет 64,1±9,69 см. При этом на пне образуется в среднем 15 порослевин. За второй год роста большая часть поросли дуба прирастает на 61,3±7,71 см, а количество побегов за год увеличивается в среднем на 2,4 штуки.

3. Значимым фактором, влияющим на рост и развитие порослевого дуба, являются поздневесенние и раннеосенние заморозки, а также зимние морозы. Раннеосенние заморозки и морозы повреждают в основном неодревесневшие побеги третьего и второго приростов. Под действием поздневесенних заморозков происходит полное отмирание тронувшихся в рост побегов и некоторой ранее росшей части побега.

4. Порослевой дуб от тонких пней способен длительное время (до 30 лет и более) сохранять стержневой корень. Стержневой корень порослевого дуба сохраняется при диаметре пня менее 12 см, большем количестве поросли и равномерном распределении их по всей окружности пня.

5. Развитие корней порослевого дуба от тонких и более толстых пней сходны, что проявляется в способности образовывать косовертикальные корни. Однако данные процессы имеют различие, проявляющееся в более длительном отмирании старых корней (до 30 лет и более) у порослевых кустов от пней менее 12 см.

6. Рост поросли дуба с возрастом по диаметру, высоте и объему достаточно полно описывают функции вида: у=aх^b или у=aх³+bх²+cх+e с колебанием коэффициента детерминации R²=78...96 %. Установлена обратная зависимость между диаметром, высотой, объемом ствола порослевого дуба и полнотой.

7. Наиболее эффективным для увеличения прироста порослевого дуба в 10-летнем возрасте является проведение рубок способом обезвершинивания затеняющих поросль особей на высоте 0,5-0,6 высоты дуба.

8. При систематическом уходе за порослевыми кустами дуба он способен присутствовать в первом ярусе как минимум до возраста 40 лет произрастая совместно с основными лесообразующими породами Брянского лесного массива.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Михайлов, Н.А. Изменение количественных показателей поросли дуба черешчатого в течение первого года роста в Учебно-опытном лесхозе БГИТА / Н.А. Михайлов // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития». - Брянск: БГИТА, 2008. - Ч 1. - С. 148-150.

2. Тихонов, А.С. Сохранение стержневого корня дуба черешчатого в зависимости от диаметра пня / А.С. Тихонов, Н.А. Михайлов // Лесное хозяйство. - М., 2010. - №2. - С. 24-25.

3. Михайлов, Н.А. Порослевое возобновление дуба черешчатого и его количественные показатели в первый год роста в Брянском лесном массиве / Н.А. Михайлов // Экологическая безопасность региона: сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-практ. конф. Брянск: БГУ, 2009. - С. 246-250.

4. Михайлов, Н.А. Действие заморозков и морозов на рост поросли дуба черешчатого в Брянском лесном массиве / Н.А. Михайлов // Актуальные проблемы лесного комплекса: сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития». - Брянск: БГИТА, 2009. - Вып.23. - С. 48-50.

Размещено на Allbest.ru