Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

Восстановление лесных фитоценозов после пожара в условиях Приишимья юга Тюменской Области

03.00.16. - Экология

кандидата биологических наук

Сабаева Надежда Ивановна

Омск 2006

Общая характеристика работы

лесорастительный сосновый растительность травянистый

Актуальность темы. Сосновые боры на территории Приишимья являются особо ценным комплексом лесной растительности. Своеобразная экосистема, сформирована в течение многих столетий в экстремальных почвенно-климатических условиях лесостепи. Их экологическое значение -- водоохранное, почвозащитное, санитарно-гигиеническое, рекреационное, а также лесосырьевое -- трудно переоценить. Сосновые леса являются своеобразным природным каркасом, опираясь на который, в Приишимье построена система государственных лесных полос, содействующая устойчивому развитию сельского хозяйства региона.

Высокая степень пожароопасности сосновых боров, потребовала от лесхозов усовершенствования системы охраны лесов от пожаров. За последние десятилетия вследствие природных условий и большой антропогенной нагрузки, лесными пожарами сосновым лесам был нанесен колоссальный ущерб -- в огне погибло свыше 1841,2. га сосновых лесов.

Широкий круг вопросов влияния на восстановление хвойных лесов приведен в монографии В.В. Фуряева (1996). Им проанализирован комплекс изменения экологических условий с позиции последующего лесовосстановления. Пожары оказывают большое влияние на лесовозобновление (Молчанов, 1934; 1973; Шаргунова и др., 1990).

Таким образом, лесные пожары приводят в первую очередь к значительному изменению экологических условий на гарях, и процесс лесовосстановления во многом зависит от напряженности этих постпирогенных факторов. Поэтому изучение биоценотических комплексов при восстановлении лесных экосистем в экстремальных природно-климатических условиях является актуальной научной проблемой с последующим практическим использованием результатов в конкретных вопросах лесоводства и лесоведения.

Экобиогеоценотическая ценность сосновых боров предопределяет неотложность ускоренного восстановления насаждений на гарях. Сложность биоценотических комплексов, закономерности их развития стимулируют необходимость определения путей и методов облесения гарей. Для этих целей были заложены экспериментальные площадки по проведению комплексных эколого-биологических исследований. Наиболее сложными по восстановлению лесных экосистем являются боры, находящиеся на границе распространения сосны в лесостепной части. Здесь восстановление биоты происходит более медленно и сложно (Баранник, Заблоцкий, 1999; Ишутин, Куприянов, 1999; Заблоцкий, 1999а; 1999б; 1999в; Заблоцкий, Баранник, 2000; Заблоцкий, Куприянов, 2002; Куприянов, Ишутин, 1999).

Цель: исследовать процессы восстановления фундаментальных биоценозов сосновых лесов Приишимья после пожаров, на основе анализа экологических условий на гарях.

Задачи исследований:

- проанализировать всю совокупность экологических факторов на мониторинговых площадках, разных условий местообитания, которые заложены нами на поврежденных и неповрежденных территориях в сосновых лесах Приишимья;

- выявить этапы развития, лесорастительные условия и состояние леса и его средообразующие функции, а также структуру сосновых лесов Приишимья;

- исследовать характер естественного зарастания гарей травянистой и древесной растительностью;

-соотнести принципы эколого-типологической дифференциации лесовосстановительных работ с особенностями изучаемой территории.

Научная новизна. На основе полученных результатов сделан анализ экологических условий, предшествующих восстановлению всего фитоценоза сосновых лесов Приишимья с точки зрения экологических последствий пожаров. Изучены особенности почвенного покрова (его температурный режим, влажность), начальные стадии сингенеза травянистой растительности. Установлено, что лесорастительные условия на гарях неоднородны и определяются в первую очередь особенностями рельефа.

Защищаемые положения:

1. Послепожарные лесорастительные условия лесостепи Приишимья, несмотря на их экстремальную сложность, достаточны для успешного восстановления сосновых лесов на гарях, в соответствии с экологическими особенностями конкретных участков.

2. Флористические послепожарные комплексы имеют в своем составе эксплерентов и виолентов, характерных для каждой климатической зоны.

3. Искусственное лесовосстановление должно опираться на естественные законы и знания биоэкологических условий, которые позволят в сжатые сроки сформировать устойчивые лесные экосистемы на гарях.

Практическое значение работы определяется возможностью использовать наши рекомендации по эколого-лесовосстановительному обоснованию при создании лесных культур на гарях, которые сокращают затраты на лесовосстановление. Результаты работы используются в преподавании дисциплин экологического цикла (общая экология, экологический мониторинг, основы рационального природопользования, биогеография, на основе материала диссертации разработана программа спецкурса «Растительные ресурсы и их сохранность на юге Тюменской области») на биолого-географическом факультете Ишимского государственного педагогического института им. П.П.Ершова.

Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы работы были доложены и обсуждены: на научно-практических конференциях «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» г. Абакан 24-27 ноября 2004г, 25-28 ноября 2005 г; на I международной конференции «Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов» г. Кемерово 12-14 апреля 2006г.; XV Ершовских чтениях 2-3 марта 2006 г.

Публикации. По материалам исследования опубликовано 7 работ, монография.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем рукописи составляет 174 страницы машинописного текста, в том числе 32 таблицы и 19 рисунков. Библиографический список насчитывает 190 библиографических источника, в т. ч. 15 на иностранном языке.

Материалы и методика исследований

Научные исследования проводились на кафедре экологии и охраны окружающей среды ОмГПУ и на кафедре ботаники Ишимского государственного педагогического института им. П.П.Ершова по проекту экологического мониторинга и изучения состояния и сохранения биоразнообразия растительных сообществ на юге Тюменской области (в пределах Приишимья).

Объектом исследования послужили биогеоценотические комплексы хвойных лесов Приишимья (Казанского, Ишимского, Абатского, Викуловского районов Тюменской области.)

Согласно природному районированию территория Приишимья располагается в лесостепной и подтаежной зоне. Казанский лесхоз находится в зоне южной лесостепи, Ишимский и Абатский - в зоне средней лесостепи, Викуловский в подтаежной зоне. Внутри полигона размещались контрольные участки площадью 3га.

Изменения экологических условий влияющих на процесс лесовозобновления изучалось с 1995 по 2005 года на мониторинговых площадках (Ишимский лесхоз кв.72, Казанский лесхоз кв.170, Абатский лесхоз кв.62, Викуловский лесхоз кв.331).

Было изучено влияние низового пожара на морфологию почв, механический состав, содержание гумуса, азота, фосфора и калия, величину рН, гидролитическую кислотность, емкость поглощения. Выполнено 22 почвенных разреза, где были взяты почвенные образцы для последующего анализа. Кроме того отбор образцов почвы выполнен на 8 пробных площадках, по разным элементам рельефа рядом с точками измерения максимальных температур, из них 4 - в нетронутых пожаром участках и 4 - на гарях. Анализы почвы выполнены на государственной станции химизации сельского хозяйства «Ишимская» в отделе анализа почв. Образцы брались в корнеобитаемом, для всходов и молодого подроста сосны, почвенном слое буром диаметром 5 см с горизонтов 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40 см. Отбор проб производили на контроле, и на гари. Гранулометрический состав почв определяли по методике Н.А. Качинского, физические свойства - по методикам, описанным А.Ф. Вадюниной (1986). Агрофизические, химические и физико-химические свойства по общепринятым методикам (Агрохимические методы..., 1965; Аринушкина, 1962).

Измерение максимальных летних температур поверхности почвы производилось максимальными почвенными термометрами, плотно укладываемыми на поверхность почвы на временных площадках (всего 8 площадок), заложенных на разных элементах рельефа (4 - в нетронутых пожаром насаждениях и 4 - на гарях). Всего сделано около 300 замеров температур.

Определение запасов снега проводилось методом маршрутных снегосъемок (Наставление…, 1995). Снегопункты были заложены на разных участках на гари и в нетронутом пожаром насаждении, а так же в поле.

Измерение освещенности производилось фотоэкспонометром “Ленинград-8” (Ю-102, ГОСТ 9851-79) по методическим разработкам О.Г. Баринова (1992) на гари и в контроле по основным элементам рельефа в полуденные часы. Кроме того, 22.09.2000г. проводились суточные измерения через каждый час с использованием двух фотометров ТКА-04/3 и Ф-102, отградуированных по первому прибору.

Исследования восстановления травяного покрова проводились на тех же мониторинговых площадках. Геоботанические описания выполнялись стандартными методами (Александрова, 1969; Мазинг, 1971). В процессе экспедиций ежегодно проводился учет растений (видовой состав, проективное покрытие, численность, встречаемость) на 100 площадках (1 м² ) на гари и контроле, а также последующий подсчет встречаемости отдельных растений. Первые три года учет динамики напочвенного покрова проводился в мае и августе, в последующие годы в августе. Всего сделано по 300 количественных описаний на гари и в контроле. Выполнено около 40 полных геоботанических описаний в различных лесорастительных условиях, собрано более 1500 листов гербария.

Изучение лесовосстановления проводилось по стандартным методикам, на всех элементах микрорельефа. Особенностью изучения полога возобновления явилось, то, что после устойчивого низового пожара предварительного подроста не было, изучалось только последующее возобновление, включая сеянцы. Подсчет самосева сосны проводился стандартными методами, принятыми в лесоводстве (Огиевский, 1973; Побединский, 1962; Правдин, 1972; Программа и методика...,1974; Раменский, 1971). Появление всходов и подрост на контроле учитывался с 1996 года, т.е. после пожаров.

Для описания лесной растительности использовались пробные площади 2525 м (625 м²), которые закладывались с учетом экологических условий произрастания сосны. При характеристике древесного яруса отмечалась сомкнутость крон, формула состава древостоя, бонитет, ярусность древостоя и подрост (Александрова, 1969; Быков, 1967; Воронов, 1983; Миронычева-Токарева, 1988, Понятовская, 1994; Юннатов, 1964).

Математическая обработка осуществлялась методами, принятыми в биологии (Доспехов, 1965; Шмидт, 1984), с привлечением программы Statistica for Windows 6.0 (Зверев, 1998).

Результаты исследований

Послепожарные изменения почв

Исследования показали, что лесные пожары не оказали существенного влияния на морфологию серых лесных оподзоленных почв. В качестве контроля использовались почвы сосновых боров, не подвергнутых пожару на тех же мониторинговых площадках.

Анализ гранулометрического состава почв на второй и пятый года после пожара показал, что на 1% в верхнем слое уменьшается количество частиц <0,001 мм.(илистая фракция) Почвы являются суглинистыми, содержание глины (частицы < 0.01мм) составляет 54%. В механическом составе преобладает фракция среднего и мелкого песка (0,25-0,001 мм) и содержание ее колеблется в пределах 60-70% от массы почвы.

Наибольшее влияние лесной пожар оказывает на кислотность серых лесных оподзоленных почв. Если рН лесной подстилки был сильно кислый и составлял 3.8 то зольные остатки ее через два года имели величину рН - 5.3. Заметное повышение рН отмечено по всем горизонтам до глубины 50 см. Произошло уменьшение гидролитической кислотности в слое 5-25 см. Это, произошло вследствие увеличения содержания водорастворимых щелочных соединений, выщелачиваемых из золы, оставшейся после сгорания лесной подстилки. Лесной пожар не оказал влияния на емкость поглощения. Содержание гумуса в верхних горизонтах почв на гарях уменьшилось, вследствие минерализации и дефляции на вершинах

Обеспеченность серых лесных оподзоленных почв фосфором средняя и высокая. Однако в почвах горельников намечается тенденция к их повышению. Обеспеченность почв калием средняя как после пожара, так и на контроле. Валовое содержание элементов питания (фосфора и калия) в серых лесных оподзоленных почвах под влиянием лесных пожаров существенно не изменилось.

Нами установлено, что послепожарные изменения почв в целом не препятствуют возобновлению почвенного покрова и возобновлению сосны.

Гидротермический режим почв

Распределение плотности в почвенном профиле, как на гари, так и под лесом довольно близко по значениям, исключение составляет верхний (0-5 см) гумусовый горизонт, на гари плотность на всех элементах мезорельефа оказалась ниже, чем в контроле (на 100-200 кг/м³). Видимо, некоторое разрыхление верхнего слоя почвы произошло во время пожара под воздействием высокой температуры и выгорания корневой системы травянистых растений. На плотность сложения нижележащих горизонтов пожар не оказал какого-либо влияния.

Под естественными ценозами (контроль) влагозапасы в почве были значительно ниже, чем на гари, за счет транспирации влаги древесной и травянистой растительностью. При этом максимально была увлажнена почва в низине и на северном склоне, а слабее - на вершине и склоне южной экспозиции. На глубине 100 см влажность оказалась равной на гари и контроле (3,8-2,3%). Наиболее влажным является метровый профиль низинной части гари. Здесь влагосодержание достигало 60% от полной влагоемкости. На гари, на вершине и южном склоне, слой 0-5 см уже в мае содержал незначительное количество влаги (3,88 и 4,28% соответственно). Это дает нам основания предположить, что было оказано воздействие физического испарения и боковой подпочвенный сток.

На основе анализа наших материалов можно сделать вывод, что профиль серых лесных оподзоленных почв в подтаежной зоне с мая по июнь терял влагу. Особенно интенсивно этот процесс шел на вершине и слабее в низинной части рельефа. При этом в низине гари на глубине 90-100 см количество влаги не только не уменьшилось, но даже увеличилось с 20,7 до 21,48% от массы сухой почвы. Таким образом, процесс заболачивания продолжался и в летнее время.

Объемная теплоемкость почв в подтаежной зоне под воздействием иссушения уменьшалась практически на всех элементах рельефа. Только в его низинной части на гари она возросла и достигла 2,346х106 Дж/м3К. На остальных элементах рельефа она колебалась около 2,0х106 Дж/м3К как на гари, так и на контроле.

Поскольку объемная теплоемкость почвы является функцией, прежде всего, плотности сложения почвенных горизонтов и степени их увлажнения, то именно они и обеспечили аккумуляцию тепла на том или ином участке исследованной территории.

Анализ объемной теплоемкости показал, что максимальная теплоемкость была там, где почвенное увлажнение большее: в верхних слоях (0-5 см.) и низине. Наименьшей теплоемкостью обладали иссушенные и менее плотные почвенные горизонты гари. Объемная теплоемкость серых лесных оподзоленных почв зоны лесостепи и подтайги, под воздействием иссушения уменьшилась, практически, на всех элементах рельефа. Верхние слои почвы на гари накапливают меньшее количество тепла, чем в негорелом лесу.

Лимитирующее влияние снегового покрова на гарях

Лесные пожары влияют на состояние снежного покрова. На первом этапе, вследствие уничтожения хвои проницаемость крон для атмосферных осадков становится выше, поэтому толщина снежного покрова и водозапас на гари становятся больше, чем в контроле. В основном, это происходит за счет подкронового пространства деревьев. Величина, на которую увеличиваются снегозапасы в гарях по сравнению с коренным лесом, зависит от сомкнутости последнего. Далее, вследствие разработки и вывала деревьев плотность древостоя уменьшается. Это ведет к интенсивному испарению снега за счет увеличившихся потока солнечной радиации и скорости ветра. Толщина снежного покрова и его водозапас начинают уменьшаться. Залегание снежного покрова становится менее равномерным. Эта тенденция проявляется тем сильнее, чем больше разработанная площадь. Распределение снежного покрова сильно зависит от рельефа местности. Нами установлено, что наибольшая толщина снежного покрова отмечается в межгривных понижениях 41.8 см, а минимальная - на вершинах грив 31 см (табл 1.). При этом на склонах западной экспозиции толщина снежного покрова больше 41.5 см, чем на склонах южной экспозиции 35.7 см. В основном эти отличия связаны с разницей в плотности снежной толщи, чем с разницей в ее водозапасе.

Таблица 1. Характеристика снежного покрова мониторинговых участков

№ снего-пункта	Квартал	Местоположение	Толщина снежного покрова, см	Водоза- пас, мм	Плот- ность, г/ см3
1	20 гарь	Межгривное понижение	41.8	81	0.18
2	20 гарь	Склон западной экспозиции	41.5	74	0.17
3	20 гарь	Вершина гривы	32.8	75.5	0.21
4	20 гарь	Склон южной экспозиции	35.7	82	0.21
5	20 гарь	Разработанный участок	32.5	64.1	0.22
6	19	контроль	41.3	85.1	0.15
7	19	контроль	37.6	79.8	0.20
8		поле	11.8	18.9	0.25
9	19	разработанный участок	51.4	35.1	0.05

Структура снежного покрова в большей мере зависит от рельефа местности, чем от состояния леса. Характер развития снежной толщи изменяется только в случае вырубки крупных лесных массивов. При этом уменьшается число слоев. В некоторых случаях выпадает слой глубинной изморози.

Изменение освещенности на гарях

Районы исследования обеспечены солнечным светом, необходимым для лесовосстановления. Продолжительность солнечного сияния в году составляет 1900 часов в Викуловском лесхозе и 2050 часов в Ишимском лесхозе - по данным Ишимской метеостанции.

Освещенность в конусе тени деревьев в среднем на 45% ниже, чем на рядом расположенных открытых местах. Снижение температуры поверхности почвы в тени происходит не в той пропорции, что снижение освещенности. Очевидно, на температурный режим оказывает влияние и другие факторы - конвекция воздуха, теплопроводность почвы. Общая зависимость между освещенностью и температурой поверхности почвы достоверна. Измерение суточной освещенности на гари и в контроле 10-11 сентября 2002 года показало, что на гари сохраняется высокий уровень освещенности в абсолютных числах, достигающий 80-81 тыс. люкс в 15 часов (Рис.1.).

Рис.1. Освещенность в контроле (А)* 1000 лк и на гари (Б)в зоне лесостепи (Ишимский лесхоз): 1. ряд - южный склон, 2 ряд ровная площадка, 3 ряд - северный склон, в контроле полнота насаждений на северном склоне 0,8.

В контроле максимум освещенности сдвинут на послеобеденные часы, на гари этой закономерности не наблюдается. На северном склоне в контроле измерения проводились в сосняке с полнотой 0.8, что тождественно выделу на гари до пожара. Освещенность в контроле значительно ниже, чем на гари. Измерения освещенности в местах появления самосева давали величины 25-30 тыс. люкс в полуденное время.

Увеличение освещенности не способствует появлению самосева сосны. Высокая инсоляция приводит к тому, что самосев группируется у стены леса или в нижней части северных склонов.

Лесорастительные условия сосны в условиях Приишимья.

В итоге обработки данных исследований, имеющихся гербарных материалов и сведений литературных источников по лесостепной флоре Тюменской области нами составлена схема классификации светлохвойной растительности лесостепной зоны Тюменской области которая включает следующие группы ассоциаций:

Группа ассоциаций сосново-кустарниково-травяная

Группа ассоциаций осново-кустарниково-травяно-зеленомошная

Группа ассоциаций сосново-кустарничково-травяно-лишайниковая

Группа ассоциаций сосново-травяно-лишайниковая

Группа ассоциаций сосново-кустарничково-травяно-зеленомошная

Группа ассоциаций сосново-кустарничково-травяная

Группа ассоциаций сосново-травяная

В структуре лесных насаждений Приишимья преобладают мелколиственные леса. Доля сосны в насаждениях невелика - 118.5тыс.га, преобладающей породой является береза, составляет 1754.7тыс.га, осина составляет 149.5тыс.га, лиственница 148.5тыс.га

В пределах подтайги это соотношение сдвинуто в сторону хвойных.

Сосны предельных возрастов (200-250 лет) в границах изучаемого района нами не обнаружено. Максимальный возраст сосны 110-130 лет.

Состояние и восстановление растительного покрова после пожара

За период с 1995 по 2005 года в пределах изучаемой территории пожару подверглись леса общей площадью 322,1тыс.га, из них хвойных 4662,34 га.

По отношению к пирогенному фактору и горимости хвойные леса относятся к часто горимым и лесам 1 класса пожароопасности.

Кроме сосны обыкновенной к обороту огня приспособился весь комплекс эдификаторов и доминантов напочвенного покрова хвойного фитоценоза.

Это пирофиты - растения, чьи почки возобновления находятся глубже 5 см, либо переживающие пожар в виде плодов, семян и других диаспор. Все эти виды и были зафиксированы в лесхозах на гари сразу после пожара (Carex supina, Veronica spicata, Gypsophila altissima, Koeleria glauca, Koeleria cristata и др.).

Вторая группа - эксплеренты или виды, поселившиеся на гарях, впервые проникнув на их территорию, как правило, извне. Прежде всего, это собственно лесные виды: Hieracium umbellatum, Aegopodium podagraria, Anthriscus sylvestris, Dianthus deltoides и др. Из рудеральных видов: Erigeron canadensis, Lactuca serriola, Chamerion angustifolium, Crepis tectorum и др.

Используя метод учетных площадок, мы получили данные по встречаемости видов растений. Одновременное изучение изменения экологических факторов и сопоставление их с показателями встречаемости отдельных видов или скоплений их особей в этом же сообществе позволяет судить об их экологических особенностях.

Колебания численности видов на гари зависят от скорости и направленности сукцессионного процесса. В первые три года после пожара (1998-2000) наблюдался направленный рост количества экземпляров доминантных видов на единицу площади. Происходил интенсивный процесс заселения свободного субстрата, образовавшегося после низового пожара. Однако необходимо отметить, что нарастание численности шло неодинаково у разных видов и сильно зависело от увлажнения и мезорельефа гарей, а также биологических особенностей каждого вида. Отсутствие конкуренции в первые годы после пожара привело к разрастанию в понижениях и на северных склонах бугров cорных эксплерентных видов. Их надземная масса превысила контрольную в 2-4-8 раз. Массонакопление многолетних растений происходит медленно, тем не менее, к четвертому году они постепенно вытесняют по массе однолетние рудеральные виды.

Гари в Викуловском лесхозе не отличаются существенно от гарей Ишимском лесхозе. На гарях в различных элементах рельефа сложились отличающиеся по составу и строению растительные ассоциации. Это связано с разной экспозицией склонов, гидротермическим режимом почв, отсутствием древостоя (вывал сгоревших деревьев составил 90-95% в 2002 г.), погодно-климатическими условиями.

Анализ динамики экологическая группа отражает отношение растений к какому-либо экологическому фактору и объединяет виды, одинаково на него реагирующие. Отношение к влаге является одним из главнейших экологических критериев, определяющих условия произрастания видов. Данные, полученные в результате фитомониторинга, позволяют нам проанализировать динамику соотношения отдельных экологических групп на гарях (рис.2,3.). В контроле были взяты средние данные за 5 лет.

В контроле преобладаю мезоксерофиты - это объясняется большим расходом воды на транспирацию растений. Растения этой же экологической группы первыми в большом количестве и поселяются на выгоревших участках - это свидетельствует о недостаточном увлажнении почвы и не способствует поселению собственно лесных видов, как в зоне подтайги, так и лесостепи.



Рис.2. Динамика основных экологических групп растений на гарях в зоне подтайги (Ишимский лесхоз)

Рис.3. Динамика основных экологических групп растений на гарях в зоне подтайги (Викуловский лесхоз)

Естественное лесовозобновление на гарях

Как показали наши исследования, суммарное количество всходов по пробным площадям практически не зависит от погодных условий года, но зависит от климатической зоны. Чем засушливее зона, тем меньше количество всходов сосны и тем неравномернее их появление.

В зоне южной лесостепи количество всходов на вершинах гребней незначительное (табл. 2.). Более всего всходы появляются в пониженных местах. Это связано с лучшими гидрологическими условиями. Обычно всходы сосны образуют узкую кайму вокруг понижения. Впоследствии здесь формируется вполне благонадежный подрост.

В зоне подтайги самосев поселяется на всех элементах рельефа, обеспечивая необходимый запас для восстановления насаждений. Приведенные в таблице данные показывают, что по сравнению с подтаежной зоной в южно-лесостепной зоне, возобновление сосны неудовлетворительное.

Лучший ход естественного возобновления отмечен в рединах. Из 40 учетных площадок, заложенных в рединах, на 20 имеется хорошее и удовлетворительное возобновление, на 14 - слабое и на 6 возобновление плохое или отсутствует.

Таблица 2. Количество последующего возобновления сосны в зависимости от лесорастительных условий, тыс. шт/га

Природно-климатиче ская зона	Элемент рельефа	Вариант	Год исследования
			1999	2000	2003	2005
Зона южной лесостепи (Казанский лесхоз)	вершина	гарь	0	0	0	0,1
		контроль	0,1	0,5	0,8	1,0
	южный склон	гарь	0	0	0,1	0,1
		контроль	0,4	0,6	0,7	1,8
	северный склон	гарь	0,3	0,05	0,05	0,1
		контроль	1,1	1,5	2,1	2,5
	низина	гарь	0	0	0,3	0,3
		контроль	0,4	0,5	0,5	0,5
Лесостепная (Викуловский лесхоз)	вершина	гарь	25,0	11,6	12,0	18,0
		контроль	12,6	10,3	10,0	17,0
	южный склон	гарь	32,0	12,4	15,0	16,0
		контроль	14,0	18,0	18,0	24,0
	северный склон	гарь	31,0	19,3	20,0	28,0
		контроль	26,0	17,9	19,0	20,0
	низина	гарь	35,0	25,0	16,0	38,0
		контроль	23,4	14,2	10,0	11,0

Большое влияние на появление самосева оказывает степень освещения. Формирование подроста происходит, главным образом, в пределах полуденной тени.

В зоне лесостепи и подтайги в пологе возобновления в контроле участвует практически одна сосна (табл.3). Возобновление составляет около 40 тыс/га. Показатель ошибки среднего арифметического показывает неравномерность размещения возобновления по пробной площади.

Таблица 3. Характеристика лесовозобновления на гари на пятый год после пожара, шт/ мІ

Показатель	Pinus sylvestris	Betula pendula	Populus tremula	Salix sp.
	гарь	контроль	гарь	гарь	гарь
Среднее	0,27±0.07	3,98±0.83	0,096±0.06	0,58±0.32	0,12±0.06
Медиана	0	1,5	0	0	0
Стандарт.откл.д	0,53	5,99	0,454	2,27	0,47
Количество учетов	52	52	52	52	52
Min-Max	0-2	0-28	0-3	0-12	0-3

Несмотря на высокую напряженность экологических факторов и пожары хвойные древостои обладают значительной позиционной устойчивостью и, в конечном счете, более или менее успешно восстанавливаются естественным путем. Неравномерность экологических условий, складывающихся на гарях, находит отражение в структуре возникшего древостоя - это разновозрастность, неравномерная полнота, куртинность.

Искусственное лесовосстановление

Оценка потенциала лесовосстановления гарей на отдельных элементах рельефа возможна путем сопоставления с ходом естественного возобновления на аналогичных элементах, не пройденных пожаром. На пожарищах лесорастительные условия ужесточаются, поэтому следует сократить границы пригодности отдельных элементов рельефа для лесовосстановления, особенно на южных склонах и вершинах бугров.

В практическом плане это положение должно реализоваться поэтапным проведением лесовосстановительных работ. На первом этапе не следует заниматься посадкой лесных культур в местоположениях, заведомо непригодных, там, где посадки будут обречены на гибель. Такими участками на гарях являются крутые склоны южных экспозиций. Включение данных участков в текущий лесокультурный фонд возможно после восстановления лесной среды на прилегающих к ним площадях, или же после проведения мелиоративных работ, основным видом которых является шелюгование.

Анализ проведения лесовосстановительных мероприятий в 1999 -- 2005 годах показывает, что за последние годы произошло увеличение уровня содействия естественному возобновлению леса, а также несколько увеличились показатели посадки (посева) леса и ухода за лесными культурами.

Для выращивания здоровых, высокопродуктивных насаждений мы рекомендуем, прежде всего, местные древесные породы.

Несмотря на то, что приживаемость лесных культур в последние годы составляет более 85%, производится дополнение, пока посадки не достигли возраста 5 лет. Этим преследуется цель - повысить качество культур сразу, при посадке. Молодые чистые посадки сосны очень опасны в пожарном отношении, так, возникший в них беглый низовой пожар может превратиться в верховой. Поэтому в последние годы, при создании хвойных культур большими массивами производится посадка смежных рядов из березы. На протяжении последних трех лет проводятся работы по закладке защитных лесных насаждений. По своему целевому назначению лесные насаждения противоэрозионные.

Выводы

1. Пожары становятся антропогенным фактором и возникают в основном по вине человека. Они существенно влияют на состояние древостоя, на напочвенный покров, на биогеоценотические связи экосистемы и происходящие в ней процессы - круговорота углерода, питательных веществ, воды, продуктивности лесонасаждений в строгой последовательности сукцессионного ряда.

2. Устойчивые низовые пожары уничтожают горизонт А₀ - лесная подстилка дерново-подзолистых почв; увеличивают в верхнем десятисантиметровом слое почвы содержание подвижных соединений кальция, магния, калия и фосфора; рН смещается из кислого диапазона (4,2 -5,0) в слабокислый или нейтральный (5,7 - 7,0); валовое содержание элементов питания (фосфора и калия) существенно не изменяется.

3. На гарях влажность верхнего слоя почвы всегда выше, чем на нетронутых пожаром участках, что объясняется отсутствием расхода воды на транспирацию. В зоне подтайги на третий год после пожара происходит заболачивание гари, это приводит к перестройке всей экосистемы.

4. Недостаток влаги, увеличение освещенности, экстремально высокие летние температуры поверхности почвы, изменение химического состава почвенных горизонтов приводят к изменению лесорастительных условий и имеют как положительный, так и отрицательный характер сукцессионных изменений и оказывают влияние на наличие жизнеспособного подроста хвойных видов.

5. Изменение освещенности в конусе полуденной тени и за пределами теневого пятна показали, что освещённость была в первом случае в среднем на 45% ниже, и пропорционально ниже температура поверхности почвы, в результате чего всходы выживают и образуют характерные куртины подроста в конусе полуденной тени старых деревьев. Следовательно, лесорастительные условия существенно улучшаются от умеренного затенения поверхности. На гарях затенение от древесного полога полностью отсутствует, эту функцию частично выполняет травянистая растительность.

6. Гари за 2-3 года покрываются травянистой растительностью из глубоко стержневых и корневищных видов, которые сохраняют ростовые почки после пожара, а также из видов - анемохоров, налёт семян которых возможен за десятки километров. Травянистая растительность на гарях является конкурентом за, она более приспособлена к климатическим условиям лесостепи. Травяной покров быстрее, чем деревья, закрепляет поверхность от дефляции, что особенно важно на гарях.

Предложения

1. Экологические условия гари в зоне лесостепи отличаются жесткими показателями, при которых восстановление леса, как экосистемы, значительно затруднено. В связи с этим, лесовосстановление необходимо производить с учетом особенностей экологических условий, слагающихся на гарях.

2. Одним из главных элементов создания эффективных насаждений является использование посадочного материала местного экотипа сосны, который обладает устойчивостью к неблагоприятным климатическим условиям.

3. Одним из важных условий успешности лесовосстановления является применение шелюгования.

4. В первую очередь, работы по лесовосстановлению должны проводиться на тех участках лесокультурного фонда, где есть определённая гарантия успешности проводимых работ. В практическом плане это положение должно реализоваться поэтапным проведением лесовосстановительных работ

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Сабаева, Н.И. К вопросу изучения экологической роли растительных выделений в фитоценозах в условиях лесостепи / Н.И. Сабаева, Н.Н. Никитина // Экология южной Сибири и сопредельных территории. Материалы Международ. науч. шк. - конференции студентов и молодых ученых. (2004; Абакан). - Абакан, 2004. - Т.2. С. 40-41.

2. Сабаева, Н.И. Низовые пожары как фактор естественного возобновления сосны обыкновенной // Экология южной Сибири и сопредельных территорий. Материалы Международ. науч. шк. - конференции студентов и молодых ученых. (2005; Абакан). - Абакан, 2005. - Т.2. С. 144 -146.

3. Сабаева, Н.И. К вопросу изучения влияния низовых пожаров на процессы естественного возобновления сосны // Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и молодых ученых. (2006; Тара). - Тара, 2006.С. 65-68.

4. Сабаева, Н.И. Динамика естественного возобновления сосны в различных типах леса, в условиях Приишимья // Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и молодых ученых. (2006; Тара). - Тара, 2006. С. 68-70.

5. Сабаева, Н.И. Флора хвойных лесов Приишимья // Вторая Всероссийская internet - конференция «Проблемы экологии в современном мире». E-mail , bjd@tsu. tmb. Ru.2006.

6. Сабаева, Н.И. Влияние экологических условий Приишимья на экологические особенности Pinus sylvestris.// Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов. Материалы Первой Международ. конф. (2006; Кемерово). - Кемерово, 2006. С. 161-164.

7. Сабаева, Н.И. Физиологические особенности сосны обыкновенной в условиях Приишимья // XV Ершовские чтения: межвуз.сб.науч.-метод.ст./ ИГПИ им. П.П. Ершова. - Ишим, 2006. С. 226-228.

8. Калиненко, Н.А., Никитина Н.Н, Сабаева Н.И., Восстановление биоразнообразия лесных экосистем на территории Приишимья после пожаров / Н.А.Калиненко, Н.Н.Никитина, Н.И. Сабаева - Ишим: изд-во ИГПИ им. П.П.Ершова, 2006. -156 с.

Размещено на Allbest.ru