Russian Federation
The purpose of the work is to determine the degree of compliance of woody plants of different species composition with environmental conditions and their vital state in the windbreak forest fi (WFF) in the south of Central Siberia. Research was carried out in 2020 at two sites. In the Abakan steppe, a system created in 1977 of 11 alternating singlerow forest strips of different species composition, pure in composition, was studied: Ulmus pumila L., LarixsibiricaLedeb.,BetulapendulaRoth, Populusbalsamifera L. At the time of the survey, birch WFFs were not preserved. In the Minusinsk foreststeppe, a 4row poplar and 2row pine WFF were examined. The assessment of the vital state of tree species in plantations was carried out visually for 100 specimens according to the method of V.A. Alekseeva. In the dry steppe subzone on rainfed lands in the poplar WFF, some specimens of trees have been preserved. The vital state of two plantations, represented by Siberian larch, was assessed in one as healthy, in the other as damaged, and by squat elm – as severely damaged. Standing density of Siberian larch in two WFF – 0.31 and 0.44 thousand pieces / ha, preservation 14,1 % and 20.0 %, respectively, stocky elm – 2,1 thousand pieces / ha, preservation 95 %. In the steppe zone, the vital state of the balsam poplar and Scots pine in the WFF is healthy. The density of standing of balsam poplar individuals is 0,45 thousand pieces / ha, safety – 20,5 %, Scots pine – 3.3 thousand pieces/ha, safety – 100 %. Reclamation functions were performed in the drysteppe subzone of the WFF created from the common elm, in the steppe zone of the WFF – from the common pine and balsam poplar. Of the four studied species, the most resistant ones were: Scots pine in the steppe zone, and squat elm in the dry steppe subzone. Squat elm and Scots pine corresponded to the growing conditions.
windbreak forest fields, life state, tree species, safety.
Введение. Мелиоративная эффективность и защитные свойства полезащитных лесных полос (ПЗЛП) зависят от жизненного состояния слага- ющих их древесных растений [1]. Диагностика жизненного состояния насаждений дает возмож- ность определить степень соответствия того или иного древесного вида условиям среды.
Изучение опыта выращивания лесных полос и формирования их конструкций позволяет определить степень соответствия того или иного древесного вида условиям среды [2]. Вырастить полезащитные лесные полосы в степи с высокой эффективностью средорегулирующей роли – довольно трудоемкая задача, поэтому нужно подбирать такой ассортимент видов, которые были бы долговечными и характеризовались хорошим жизненным состоянием.
Соответствие условиям среды определяет долговечность древесных растений. В степ- ных условиях этот факт становится особенно актуальным, так как защитные лесные насажде- ния постоянно испытывают отрицательное воз- действие жестких условий [3].
Для определения долговечности видов изу- чают биологическую устойчивость древесных растений в ПЗЛП. Выводы о биологической устойчивости делаются на основе определения сохранности и приживаемости деревьев [4], а также на основе изучения жизненного состояния и лесоводственно-таксационных показателей насаждений [5]. Исследования, проведенные в Туве, показали, что сохранность растений в лес- ных полосах зависит от доступности для корней грунтовых вод, первоначальной густоты посадки, ширины лесополос, их конструктивных особен- ностей, а также от биотических и абиотических факторов [6]. Определение жизненного состо- яния деревьев, их биологической устойчивости является актуальной и малоизученной темой.
Цель исследования: определить степень соответствия древесных растений разного ви- дового состава условиям среды и их жизненное состояние в ПЗЛП на юге Средней Сибири.
Задачи исследования: определить сохран- ность посадок; охарактеризовать жизненное со- стояние и устойчивость древесных растений раз- ного видового состава в ПЗЛП.
Материалы и методы исследования. Ис- следование проводилось в 2020 г. в Минусинской котловине на двух объектах залежных земель, обустроенных в период эксплуатации пашни си- стемами полезащитных лесных полос. 1-й объект находился в равнинной части Абаканской степи (ее сухостепной подзоны) в 1,5 км западнее с. Кирба Алтайского района Республики Хакасия [7]. Система ПЗЛП была создана как эксперимен- тальный участок Сибирского научно-исследова- тельского института гидротехники и мелиорации (СибНИИГиМ) (г. Красноярск) в 1977 г. на пло- щади 109 га под руководством В.К. Савостьяно- ва. В момент создания система состояла из 11 чередующихся чистых по составу однорядных лесных полос следующих видов: Ulmus pumila L., Larix sibirica Ledeb., Betula pendula Roth, Populus balsamifera L. ПЗЛП ориентированы с северо-за- пада на юго-восток. Расстояние между древес- ными растениями в ряду равнялось 1–1,5 м. Про- тяженность ПЗЛП составляла 780 м. На момент обследования березовые ПЗЛП не сохранились. 2-й объект исследования находился в 7 км восточнее г. Минусинска Красноярского края. ПЗЛП расположены в холмисто-увалистой Мину- синской лесостепи [7], они ориентированы с се- вера на юг. Рядом произрастали естественные насаждения из Pinus sylvestris L. Обследовались чистые по составу две ПЗЛП протяженностью 850 м. Тополевая ПЗЛП расположена на север- ном склоне с крутизной 2–5°. ПЗЛП состояла из 5 рядов, расстояние между рядами равнялось 3 м, между растениями в ряду – 1,5 м. С обеих сторон тополевой ПЗЛП находились залежные поля. Двухрядная сосновая ПЗЛП располагалась на вершине склона, расстояние между ряда- ми составляло 2 м, между растениями в ряду – 1–1,5 м. Прилегающие поля использовались как
сенокосные угодья.
В исследовании применялась общепринятая методика. Оценка жизненного состояния дре- весных пород проводилась визуально для 100 экземпляров по методике В.А. Алексеева [8]. Определялись следующие показатели: густота облиственности кроны (опадение или недоразви- тость листьев); процентное соотношение мерт- вых или усыхающих и живых ветвей в верхней половине кроны; повреждение (объедание, скру- чивание, ожог, хлороз, некроз) листьев, хвои. В лиственничных и тополевых полосах на 1-м объ- екте деревья погибли в большом количестве, поэтому в учет взяты все сохранившиеся экзем- пляры. В вязовой ПЗЛП на 1-м объекте, сосновой и тополевой ПЗЛП на 2-м объекте обследование проведено согласно методике.
Индекс жизненного состояния деревьев рас- считывали по числу деревьев по следующей формуле:
Ln 100 n1 70 n2 40 n3 5 n4 ,
N
где Ln – относительное жизненное состояние насаждения, рассчитанное по числу деревьев; n1 – число здоровых; n2 – ослабленных; n3 – сильно ослабленных; n4 –отмирающих деревьев на пробной площади; N – общее число деревьев (включая сухостой) на пробной площади. При по- казателе Ln, равном 80–100 %, жизненное состо- яние насаждения оценивали как «здоровое», при 50–79 – насаждение считали поврежденным (ос- лабленным), при 20–49 – сильно поврежденным (сильно ослабленным), при 19 % и ниже – пол- ностью разрушенным. Обработку материалов проводили с использованием вариационной ста- тистики. Определяли следующие статистические показатели: среднее арифметическое значение выборки, ошибку среднего арифметического зна- чения выборки, коэффициент вариации.
Результаты исследования и их обсуж- дение. Климат в районе исследования резко континентальный. 1-й объект находился в уме- ренно теплом засушливом агроклиматическом районе. Лето здесь короткое и жаркое. Средняя температура июля составляла около 20 °С, сред- няя температура января – около 21 °С. Абсо- лютный максимум достигал +39 °С, минимум – минус 48–52 °С. Продолжительность безмороз- ного периода равнялась 105–125 дням, с темпе- ратурой выше 5 °С – 160 дням. Средняя годовая сумма осадков изменялась от 250 до 350 мм. В весенний период из-за недостатка осадков не создавался нужный запас влаги в почве, необхо- димый для начала вегетации растений [7].
2-й объект находился в недостаточно теплом, недостаточно увлаженном агроклиматическом районе. Средняя температура июля составляла около 18–19,5 °С, средняя температура янва- ря – около –20 °С. Абсолютный максимум до- стигал +37–39 °С, минимум – минус 45–54 °С. Продолжительность безморозного периода равнялась 84–138 дням, продолжительность с температурой выше 10 °С – 117–120 дням. Сред- няя годовая сумма осадков варьировала от 250 до 300 мм [7].
По результатам исследования была получена лесоводственно-таксационная характеристика и данные по распределению деревьев в ПЗЛП по категориям жизненного состояния (табл. 1, 2). На изученных объектах при наличии фиксировали усохшие ветви, а повреждения, вызванные не- доразвитием, скручиванием, опадением листьев и хвои, а также хлорозом, ожогом, некрозом и объеданием их насекомыми не обнаружены. Сохранились отдельные участки тополевых по- лезащитных полос. Лиственничные ПЗЛП прой- дены пожаром в 2013 г.
Таблица 1
Распределение деревьев в ПЗЛП по категориям жизненного состояния
|
ПЗЛП, порода |
Число деревьев в лесополосе, шт. |
|||||
|
Сухостой |
Усыхающие |
Сильно поврежденные |
Поврежденные |
Здоровые |
Всего |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
В сухостепной подзоне |
||||||
|
ПЗЛП № 1, лиственница |
0 |
1 |
0 |
17 |
55 |
73 |
|
ПЗЛП № 2, лиственница |
2 |
1 |
7 |
65 |
31 |
106 |
|
ПЗЛП № 3, тополь |
8 |
1 |
0 |
10 |
15 |
34 |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
ПЗЛП № 4, вяз |
5 |
37 |
45 |
10 |
3 |
100 |
|
В степной зоне |
||||||
|
ПЗЛП № 5, тополь |
2 |
4 |
0 |
6 |
88 |
100 |
|
ПЗЛП № 6, сосна |
0 |
0 |
0 |
0 |
100 |
100 |
Рассчитано жизненное состояние насажде- ний, представленных ПЗЛП:
в сухостепной подзоне
в степной зоне
Лесоводственно-таксационная характеристика деревьевв ПЗЛП и статистическая обработка данных
Таблица 2
|
ПЗЛП, порода |
Высота ствола, м |
Диаметр кроны, м |
Диаметр ствола, см |
Высота начала кроны, см |
Численность, тыс. шт/га |
Число стволов особи, шт. |
|
В сухостепной подзоне |
||||||
|
ПЗЛП № 1, лиственница |
7,0±0,2 |
4,5±0,8 |
15,0±1,2 |
181,0±13,0 |
0,31 |
1 |
|
Коэффициент вариации, % |
7 |
52 |
23 |
22 |
||
|
ПЗЛП № 2, лиственница |
5,8±0,2 |
3,1±0,4 |
13,3±0,6 |
178,0±12,8 |
0,44 |
1 |
|
Коэффициент вариации, % |
11 |
49 |
19 |
27 |
||
|
ПЗЛП № 3, тополь |
8,0±0,3 |
3,7±0,7 |
13,0±1,6 |
36,0±6,0 |
0,11 |
2,5±0,5 |
|
Коэффициент вариации, % |
10 |
48 |
30 |
41 |
48 |
|
|
ПЗЛП № 4, вяз |
6,8±0,4 |
3,3±0,2 |
22,4±1,7 |
220,0±0,3 |
2,20 |
2,0±0,1 |
|
Коэффициент вариации, % |
23 |
32 |
30 |
50 |
34 |
|
|
В степной зоне |
||||||
|
ПЗЛП № 5, тополь |
9,6±0,7 |
4,1±0,4 |
29,4±0,2 |
64,0±0,2 |
0,45 |
1 |
|
Коэффициент вариации, % |
25 |
37 |
36 |
10 |
||
|
ПЗЛП № 6, сосна |
19.5±0.2 |
2,8±0.1 |
21,7±1,0 |
593,0±0,3 |
3,30 |
1 |
|
Коэффициент вариации, % |
5 |
15 |
17 |
24 |
||
В сухостепной подзоне жизненное состояние деревьев в лиственничной ПЗЛП № 1 оценивали как здоровое; в ПЗЛП № 2 – как поврежденное; в вязовой ПЗЛП № 4 – как сильно поврежденное; небольшое количество древесных растений в то- полевой ПЗЛП № 3 – как поврежденное. В степной зоне жизненное состояние деревьев тополевой ПЗЛП № 5 было намного лучше, чем жизненное состояние деревьев в сухостепной подзоне. Наса- ждение в степной зоне было здоровым. Сосновые насаждения также были здоровыми.
Как было сказано выше [4], кроме жизненного состояния для оценки биологической устойчивости необходимо знание данных по сохранности деревьев. В лиственничных полосах первоначально было высажено 2,2 тыс. шт/га саженцев, сохран- ность составила в ПЗЛП № 1 – 14,1 %, в ПЗЛП
№ 2 – 20 %. Это очень низкая сохранность (отмечены спилы деревьев 10-летней давности). Поэтому, несмотря на здоровое или поврежденное состояние деревьев, по причине больших просветов в рядах и низкой сохранности посадок эти ПЗЛП уже не могли в полном объеме выполнять функции защиты полей от неблагоприятных факторов.
Больше всех из исследуемых видов условиям среды не соответствовал тополь бальзамиче- ский, так как сохранность посадок имела очень низкое значение – 5 %. Можно констатировать, что тополевая ПЗЛП погибла. Проведенные исследования подтверждают ранее сделанный учеными вывод: в сухостепной зоне без полива или на участках с отсутствием близкого залега- ния грунтовых вод, тополь в посадках не устой- чив, поэтому тополевые ПЗЛП в богарных усло- виях создавать не следует [6].
В сухостепной подзоне из трех видов в наихуд- шем жизненном состоянии находились особи вяза приземистого. Однако сохранность посадок была наилучшей, она составила 95 %. Вязовые ПЗЛП, несмотря на сильно поврежденное сос- тояние на момент обследования, выполняли свои мелиоративные функции. Усыхание ветвей в кроне способствовало формированию ажурной конструкции насаждений.
В степной зоне сохранность тополя лучше, чем в сухостепной подзоне. В тополевой поло- се было высажено 2,2 тыс. шт/га саженцев, со- хранность составила 20,5 % – это очень низкая сохранность. Несмотря на то, что в ПЗЛП ме- стами имелись просветы, но, благодаря хорошо развитой кроне 5 рядов первоначальной посад- ки, насаждение следовало отнести к действую- щим. Конструкция насаждения – продуваемая. Условия произрастания степной зоны также не
совсем благоприятны для создания ПЗЛП из то- поля бальзамического.
Наилучшими лесоводственными показателями по сравнению с другими видами характеризова- лась сосна обыкновенная: самая максимальная высота, высокое очищение стволов от сучьев, что способствовало формированию хорошей проду- ваемой конструкции ПЗЛП, самая высокая густо- та стояния особей, что обеспечивалось 100 % сохранностью посадок и положительным обра- зом влияло на средорегулирующую роль ПЗЛП. Вследствие того, что расстояние между рядами было узкое, крона деревьев сосны обыкновенной в середину ПЗЛП была недоразвита и имела фла- гообразную форму. Усыхающие на 10–25 % ветви находились в той части кроны, которая была обра- щена в середину ПЗЛП, а крона, обращенная на- ружу, была хорошо развита, и в ней отсутствовали сухие ветви. Повреждений хвои не обнаружено.
Выводы. В Абаканской степи по прошествии
43 лет с момента посадки неустойчивыми, а значит не соответствующими условиям среды, оказались посадки тополя бальзамического. В ПЗЛП, созданных из лиственницы сибирской, гибель растений произошла из-за прошедших по- жаров и незаконных вырубок. Благодаря высокой сохранности, вяз приземистый следует отнести к устойчивым видам.
В Минусинской лесостепи наиболее биологи- чески устойчивой и соответствующей условиям среды являлась сосна обыкновенная. Вяз призе- мистый в сухостепной подзоне и сосна обыкно- венная в степной зоне – это лучшие древесные виды для использования в лесомелиоративном обустройстве сельскохозяйственных земель.
Диагностика жизненного состояния ПЗЛП и определение сохранности посадок дают возмож- ность оценить соответствие древесных видов условиям среды. Исследования могут быть ис- пользованы при лесомелиоративном обустрой- стве сельскохозяйственных земель.
1. Martynova M.A., Mamyshev K.V. Sanitarnoe sostoyanie i sohrannost' vyaza prizemistogo v polezaschitnyh lesnyh polosah na territorii FGUP «Chernogorskiy» v suhostepnoy zone Respubliki Hakasiya // Botan. issl. v Sibiri. 2014. Vyp. 22. S. 92–93.
2. Lobanov A.I., Varaksin G.S., Polyakov V.I. i dr. Opyt vyraschivaniya listvennichnyh polezaschitnyh lesnyh polos na chernozemah aridnoy zony Sredney Sibiri // Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal. 2008. № 5. S. 7–13.
3. Kovylina O.P., Kovylin N.V., Suhenko N.V. Issledovanie rosta zaschitnyh lesnyh polos raznogo vidovogo sostava v Shirinskoy stepi Hakasii // Hvoynye boreal'noy zony. 2011. T. 28, № 1-2. S. 27–33.
4. Lobanov A.I. Ustoychivost' listvennichnyh polezaschitnyh nasazhdeniy na raznyh stadiyah zhiznennogo cikla v aridnoy zone Sredney Sibiri // Vestnik KrasGAU. 2007. № 3. S. 107–112.
5. Lobanov A.I., Varaksin G.S. Vliyanie sposoba posadki i mikrorel'efa na rost i sostoyanie vyaza prizemistogo v polezaschitnyh lesnyh polosah suhostepnoy zony Hakasii // Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal. 2012. № 2. S. 28–34.
6. Varaksin G.S., Lobanov A.I., Shangova O.G. i dr. Ustoychivost' lesnyh polos na pahotnyh zemlyah v stepnyh usloviyah Respubliki Tyva // Vestnik KrasGAU. 2011. № 6. S. 94–97.
7. Agroklimaticheskiy spravochnik po Krasnoyars- komu krayu i Tuvinskoy avtonomnoy oblasti / red. N.P. Bahtin, A.S. Gerasimova, M.A. Kalu gina [i dr.]. L.: Gidrometeoizdat, 1961. 288 s.
8. Alekseev V.A. Diagnostika zhiznennogo sostoyaniya derev'ev i drevostoev // Lesovedenie. № 4. 1989. S. 51–57.
