Изучение естественного восстановления леса после сплошных рубок.

Муниципальное  бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа им. Г.И. Успенского», д. Сябреницы.

Номинация. Лесоведение и лесоводство.

1. Изучение естественного восстановления леса после сплошных рубок.
11. Выполнил:
12. Берзух Антон,
13. ученик 9 класса.
14. Руководитель:
15. Дэр Валентина Павловна,
16.  учитель биологии,
17. высшая категория.

2011 год.

Содержание.

Введение.                                                    Стр.1

Материалы и методика.                             Стр.3  

Изложение результатов.                             Стр.5

Обсуждение результатов.                           Стр.8

Выводы.                                                        Стр. 10

Список литературы.                                      Стр.11

Глоссарий                                                        Стр. 12

Приложение.                                                  Стр.13

Введение.

Вырубка леса - одно из самых сильных воздействий человека на лесные растительные сообщества. Эта форма человеческой деятельности достаточно давняя: лес рубили уже на протяжении многих веков. Конечно, масштабы рубок прежде были не такими большими, как теперь. Со временем объем лесозаготовок все время увеличивался. Менялись и формы рубок. Сначала, в древности, вырубали отдельные деревья или небольшие их группы. Затем перешли к вырубке целых участков леса. А размер этих участков становился все больше и больше. Сейчас мощная техника позволяет за несколько дней вырубить деревья на огромной площади, измеряемой сотнями гектаров. Именно так ведутся промышленные концентрированные рубки. Масштабы их особенно велики - вырубаются сразу целые квадратные километры леса.

Сейчас у нас заготавливается много древесины. А в будущем понадобится еще больше. Так что рубки леса будут непрерывно расширяться. Этого требуют интересы народного хозяйства, насущные нужды страны. Существуют различные виды и формы рубок леса. Однако далеко не все они, как это ни странно для неспециалиста, преследуют цель получения древесины. И отнюдь не всегда при рубках целиком оголяется от леса какая-то более или менее значительная площадь. Есть, например, виды рубок, когда главная задача - путем удаления некоторых деревьев в лесу улучшить условия жизни и рост их соседей, остающихся на корню. Основная масса деревьев при этом остается нетронутой, только древесный ярус становится несколько реже. Это так называемые рубки ухода за лесом. Их называют еще рубками промежуточного пользования, так как вырубленные деревья находят применение как лесоматериал. Это совсем не похоже на прополку на поле, когда сорняки выбрасывают прочь. Здесь вырубленные, «мешающие» деревья тоже идут в дело, составляют какую-то часть общего лесного урожая. А главный урожай собирают позднее, вырубая сразу все «спелые» деревья. И это называют уже иначе - рубки главного пользования.

Последние  3 года  возле д. Корпово проходит активная вырубка леса.  Огромные штабеля вырубленных деревьев вызывают тревогу и боль за дальнейшую судьбу леса в округе. Что же останется на месте вырубки, голые пространства, по которым гуляет ветер или же природа как-то сама восполняет эту потерю? Мы  в своей работе решили ответить на эти вопросы.

Цель работы. Изучить особенности сукцессионного процесса на местах сплошных вырубок.

Задачи:

Определить:

1. видовой состав  травянистой растений на вырубках;
2. происхождение, видовой состав и численность подроста;
3. площадь сбоя  минерализованной поверхности;
4. факторы, способствующие и препятствующие возобновлению;
5. оценку вероятности смены пород.

Актуальность работы  заключается в том, что данное  исследование поможет выяснить, как происходит сукцессия на месте вырубки в районе д. Корпово, возможно ли восстановление леса без вмешательства человека.

Гипотеза. После сплошной рубки сильно нарушается покров, гибнет подрост, вырубки зарастают злаковой растительностью, не позволяющей прорасти семенам деревьев, поэтому естественное восстановление леса в этих условиях невозможно.

Место и время проведения: Работа проводилась на территории Чудовского лесничества, 106 квартале, на 40 выделе,  в подзоне южной тайги.  Площадь лесосеки составляет 11,8 тыс.  кв. метров. Рубка производится с 2008 года. Тип рубки - сплошная главного пользования. Мы проводили исследование на участке зимней рубки 2009 и 2010 годов(см. приложение, рис.1).

Материалы и методика.

По изучению возобновления вырубок имеется достаточно большое количество опубликованных работ. Исследования проводились в направлении изучения общей характеристики возобновления вырубок, влияния лесозаготовительной техники на свойства почв, а также протекание лесовозобновительного процесса в зависимости сезонности проведения рубки.

Работы, проведенные в различных регионах (Ермоленко, 1965; А.В.Побединский, 1961; Савин, Лоскутов, 1961), выявили общие закономерности возобновления вырубок. Анализ этих работ позволяет сделать вывод, что появление нового поколения древесной растительности на вырубках зависит от географического района, типа рубки, наличия сохраненного подроста, количества обсеменителей, микроэкологических особенностей поверхности почвы и т.д.

Для изучения лесовозобновления  и видового состава травянистой растительности применялся метод учётных площадок, предложенный А.В. Побединским. Учет естественного возобновления леса проводился преимущественно выборочно-перечислительным методом, который включает и элементы глазомерного учета.  Глазомерный метод был разработан на кафедре лесоводства Л.И. Яшновым, М.В. Колпиковым.  Точность определения густоты и встречаемости подроста при этом методе составляет 30…40%.

Сплошной учет подроста на всех обследуемых выделах не является необходимым. При площадях вырубок в несколько гектар эта работа становится просто невыполнимой. Поэтому и прибегают к выборочно-перечислительному методу. На обследуемой площади закладываются учетные площадки сравнительно небольших размеров. Количество их зависит от густоты подроста и площади выдела. Для получения объективных данных учетные площадки размещают равномерно по обследуемой площади.  Каждой учетной площадке присваивается индивидуальный номер, а схема закладки площадок с указанием их номеров заносится в «учетную карточку» (ведомость). В натуре их закрепляют кольями диаметром 4-6 см высотой над уровнем земли 50 см.       Подрост на учетных площадках учитывается по породам и категориям высот: мелкий (до 0,5 м), средний (0,51…1,50 м), крупный (>1,5 м). В перечетной ведомости подроста производится точковка количества подроста по породам и категориям высот по каждой учетной площадке. Обычно всходы древесных пород точкуют отдельно, поскольку всходы гибнут в большом количестве в первые же два года, и надеяться на большое количество наличных всходов нельзя.

По густоте различают возобновление:

1. редкое – при количестве подроста до 2 тыс. шт./га, или при глазомерной оценке встречаемость составляет не более 1 экз. на 5 кв. м.;
2. среднее – 2…8 тыс. шт./га, что составляет при глазомерной оценке 1 экз. на 2…4 кв. м.;
3. густое – 8…13 тыс. шт./га, встречаемость подроста «на каждом шагу» (1 экз. на 1 кв.м.);
4. очень густое >13 тыс. шт./га, встречаемость подроста более 1 экз. на 1 кв. м.

Размер учетной площади и количество учетных площадок определяют исходя из глазомерной оценки густоты возобновления на вырубке.

Были намечены визиры по направлению с запада на восток и через 10 шагов отмечены площадки размером 2м х2м. Таким образом отмечены 10 площадок суммарной площадью 400  кв.м. Каждая площадка пронумерована. При подсчёте подроста велась перечётная ведомость методом точковки. Количество подроста в пересчете на 1 гектар рассчитывали по формуле

N = n * 10000/P,

где N - число экземпляров всходов и подроста, шт.;
n - суммарное количество всходов и подроста на всех учетных площадках обследуемого участка, шт.;
Р - суммарная площадь учетных площадок на обследованном участке, кв. м.

 Степень равномерности размещения подроста определяась по соотношению количества учетных площадок с подростом к общему количеству заложенных учетных площадок:

t = nпдр / nобщ.

      При t > 0,65 размещение считается равномерным и дополнительных мероприятий, направленных на улучшение процесса лесовозобновления, не требуется.
      При t ≤ 0,65 размещение подроста неравномерное и требуются мероприятия в виде дополнения, мер содействия или, в крайнем случае, при оценке возобновления на "отсутствует", создание лесных культур.
      Многими исследователями доказано, что для получения достоверных результатов в геоботанических исследованиях при описании трявяно-кустарничкового покрова достаточно полное описание его на 5 кв. м (раункъеровские площадки).

Площадь сбоя (минерализованной поверхности) определялась глазомерно.

Для определения травянистых растений использовался школьный атлас-определитель(5).

Изложение результатов.

При подсчёте естественного возобновления было выяснено, что на десяти  заложенных площадках  произрастает подроста осины 12 штук  высокого, 18 среднего, 10 мелкого осинового подроста. Все вегетативного происхождения. Подроста берёзы обнаружено 8 среднего вегетативного происхождения и 10 штук мелкого подроста семенного происхождения. Встретили 5 экземпляров ивы козьей высотой от 25 до 46 см. высотой.  Ближе к пологу леса встретились единичные  экземпляры лещины обыкновенной, дуба черешчатого, ели европейской, клёна остролистного. Подсчёт количества подроста осины в пересчёте на 1 га:

N= 40*10000/400= 1000 шт.

Подсчёт количества подроста берёзы вегетативного происхождения:

N= 8*10000/400= 200 шт.

Подсчёт количества подроста берёзы семенного происхождения:

N= 10*10000/400= 250шт.

Подсчёт количества подроста лещины обыкновенной, дуба черешчатого, ели обыкновенной, клёна остролистного:

N= 1*10000/400= 25 шт. каждого вида.

Подрост был обнаружен на восьми площадках.

t = 8 / 10

t = 0,8

Травянистая растительность представлена в основной злаковой растительностью. На площадке встретились - вейник наземный, луговик дернистый, тростник обыкновенный. Некоторые злаковые были определены нами только до семейства.  Из рогозовых распространён рогоз широколистный.  Из осоковых обнаружена осока острая. Встречается также клевер ползучий, ситник.  Помимо площадок нами были замечены марьянник дубравный, пикульник, герань лесная, подорожник, осот, сныть обыкновенная.

Бланк геоботанического описания луга

Описание фитоценоза № __1_____ «_15___» ____сентября_______________ 2011___ г.

Автор ___________________________ Пробная площадь ______2,5х2,5_______ м2

Название ассоциации _____________________________________________

Тип луга _______вырубка смешанного леса.

Географическое положение на юг от д. Корпово

характеристика среды, 1,5 км.

Рельеф:____равнинный.

Микрорельеф и его происхождение _небольшой уклон на юг. Поверхность в канавах от лесовозов,

Увлажнение: тип ______________________ степень __сырая

Микроклимат: температура ___+15__0С; освещенность __________ лк; влажность __________________ %; скорость ветра _________________ м/с

Антропогенное влияние: действующая вырубка. Почвенный покров повреждён. Обнажение материнской породы

Дополнительные замечания к характеристике среды: _ По пути движения стволов образуются довольно широкие полосы голой почвы - волоки. Территория засорена бытовым мусором и порубочными остатками. (прил. 2)

Обсуждение результатов.

На пробных площадках обнаружено больше всего подроста осины вегетативного происхождения. Как известно, осина хорошо образует корневые отпрыски на горизонтальных корнях, расположенных в верхних горизонтах почвы, и практически не способна создавать пневую поросль. Пробуждение спящих почек на корнях происходит прежде всего при усиленном притоке к ним питательных веществ, т.е. происходит после вырубки дерева или его повреждении. Отпрыски вырастают на расстоянии в несколько метров, иногда более чем в 10 м, от ствола растения. В первый год жизни они отличаются продолжительным и интенсивным ростом. Их максимальный суточный прирост достигает 6 см и предельная высота около 2 м . Под пологом леса значительная часть отпрысков засыхает, но на вырубках и прогалинах количество жизнеспособных отпрысков резко увеличивается и они образуют молодые и густые древостои. На порослевых побегах осины листья более крупные, иной формы: они имеют короткий несплюснутый черешок, пластинки треугольно-яйцевидные с сердцевидным основанием, вершина заострена,основания листовой пластинки часто имеются две крупные железки.^[1]  Семена осины не могут прорасти из-за травянистого покрова, образованного в основном злаковыми. Густоту возобновления осины можно, по нашему мнению, считать средней. В некоторых местах хорошего возобновления происходит повреждение осины дальнейшими лесорубочными работами(рис.5).

Береза хорошо возобновляется порослью от пня. Срубленные даже в возрасте 50 - 60 лет, дают на пнях из спящих и придаточных почек поросль из нескольких сильнорастущих побегов, поэтому в порослевых березняках наблюдается часто гнездовое расположение стволов. Семена берёзы быстро прорастают, попав на минерализованную поверхность, поэтому в отдельных местах наблюдается густое её возобновление. Однако, нет гарантий сохранения этих всходов, так как под колёсами техники большая её часть  несомненно погибнет.

Восстановление основных пород (ели, сосны) очень редкое. Как известно, хвойные растения способны только к семенному возобновлению при наличии оставленных куртин или плюсовых деревьев. Пока же незначительное возобновление происходит  от стен леса.

Крайне редко встречается возобновление широколиственных: дуба черешчатого и клёна остролистного. Нами были замечены только молодые деревья этих пород (не достигшие возраста плодоношения). Очевидно, взрослые экземпляры были вырублены.

Показатель для равномерности подроста, равный 0,8 считается равномерным и дополнительных мероприятий, направленных на улучшение процесса лесовозобновления, не требуется, однако, как уже было сказано ранее, возобновление представлено осиной и берёзой вегетативного происхождения. Поэтому, мы считаем, что необходимо содействие для появления подроста ели и сосны.

Так как в результате вырубки на месте бывшего леса изменились условия жизни (температурный, световой, водный режимы), то господствовать стали растения – жители открытых пространств. Особенно важное значение имеют злаки и образуемые ими дернины. Так у вейника травянистого образуется плотная дернина на поверхности почвы, а вейник наземный своими корневищами переплетает и уплотняет подстилку и верх минеральных горизонтов. Поэтому и влияние этих видов на лесовозобновление будет различно. Плотная дернина не позволяет происходить семенному возобновлению хвойных да и древесных пород.

Появление растений- любителей влажных мест, как то –тростника, осок, говорит о процессах постепенного заболачивания. Оно возможно из-за того, что с исчезновением деревьев перестает работать тот мощный естественный насос (древесные корни), который отсасывает воду из почвенного слоя. Поселятся и разрастутся некоторые болотные растения. Произойдёт заболачивание вырубки.

Если процесс заболачивания будет прогрессировать, то территория со временем превратится  в настоящее сфагновое болото со всеми его характерными особенностями. В условиях нашего климата в избыточным увлажнением и низким коэффициентом испаряемости, такой вариант, по нашему мнению, очень даже возможен. Если же поднимется молодой лес, пусть даже это будет осинник вегетативного происхождения, он начёт работать, как насос, осушая почву. В результате этого влажность постепенно уменьшится, произойдёт обратный процесс - разболачивание. Впоследствии на вырубке в будущем может опять восстановится лес прежнего типа.

Территория вырубки плохо очищена от порубочных остатков и захламлена бытовым мусором.

Вырубка и вывозка деревьев причиняют большие повреждения растениям нижних ярусов леса и лесной подстилке. Особенно существенно то, что лесная площадь почти полностью лишается самосева и подроста - молодого поколения деревьев. Причем погибает молодняк именно тех деревьев, которые наиболее желательны как лесообразователи. Сказанное относится в наибольшей степени к нашим хвойным деревьям - сосне, ели. Их подрост почти целиком погибает при сплошных рубках. Следовательно, для того чтобы восстановить вырубленный сосняк или ельник, нет другого пути, как специальный посев семян или посадка саженцев. На естественное восстановление хвойного леса в этих условиях рассчитывать не приходится.

Обнаженная почва занимает очень большую площадь. Из-за недостатка времени мы её не измеряли. От лесного растительного сообщества с его различными ярусами и сплошной подстилкой на почве мало что сохранилось. Произошло почти полное разрушение растительности и сильнейшее изменение условий существования растений. Но погибли, конечно, не все растения. Сохранилась некоторая часть кустарников и подроста, трав и кустарничков, а также напочвенных мхов. После вырубки деревьев все эти обитатели леса попали в совершенно новые, непривычные условия.

К сожалению, недостаток времени не позволил нам провести более детальное исследование.

Выводы.

Таким образом, данные по видовому составу растений свидетельствуют о том, в результате сплошной рубки происходит постепенное увеличение видового разнообразия.

1. теневыносливые и тенелюбивые виды замещаются светолюбивыми;
2. происходит смена сукцессии.
3. доминирующая роль в процессе восстановления нарушенного травянистого покрова на вырубках принадлежит злаковым.

Выдвигаемая нами гипотеза подтвердилась частично: действительно сильно нарушается покров, гибнет подрост, вырубки зарастают злаковой растительностью, которая не позволяет пробиться к почве семенам деревьев. В тоже время естественное возобновление леса происходит. Но идёт замена ценных пород - ели, сосны, берёзы, малоценными- ивой козьей, осиной. Берёза в основном восстанавливается вегетативным способом благодаря пневой поросли. Но, как известно, берёза вегетативного происхождения подвержена гниению, т.е. является с хозяйственной точки зрения менее ценной.

Мы предполагаем, что в процессе рубки появились факторы, которые способствуют возобновлению: это появление минерализованных участков, способствующих попаданию на почву семян хвойных растений и берёзы, наблюдается активный рост поросли осины. В то же время есть факторы, которые препятствуют возобновлению: механическое уничтожение появившихся всходов деревьев, заболачивание участков леса из-за нарушения режима испарения.

Дальнейший ход сукцессии, по нашему мнению, приведёт к сплошному покрытию участка травянистыми растениями, среди которых в низине начнёт возрастать роль геломорфных видов. Они создают условия к повышению влажности участка и внедрению новых видов из геломорфной группировки, которые в свою очередь еще более усиливают влажность местообитания.

Считаем, что через пять-восемь лет произойдёт замена лесов вторичными. Под пологом осины в последствии  хвойные могут развиваться при условии оставления семенников или плюсовых деревьев. Для ускорения процесса восстановления ельников и бора нужны лесовосстановительные работы.

Для исследования лесообразовательных процессов во времени необходимы длительные наблюдения на одних и тех же участках. Для выполнения этой работы в дальнейшем на заложенных пробных площадях мы планируем провести исследование подроста и напочвенного покрова, изучать количественную и качественную характеристику и установить видовой состав травяной растительности. Ежегодные наблюдения позволят выявить динамику площади покрытия тем или иным видом растения, установить закономерности возобновления, связанные с доминирующими видами травянистой растительности.

Данная работа имеет большие перспективы. Изучение последующих стадий растительной сукцессии на вырубках смешанных лесов даст возможность получить целостную картину процесса.  Как оказалось, Чудовским лесхозом ранее было проведено подобное исследование в 2010, о котором мы узнали недавно. Хотелось бы сравнить результаты и выводы и провести в дальнейшем совместную работу в этом направлении.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кузнецова М.А., Ибрагимов А.К., Неручев В.В., Юлова Г.А. Полевой практикум по экологии. М., “Наука”, 1994, 73 с.

2. Лавриенко Е.М., Ларин И.В., Сукачев В.М. «Краткие программы тематических исследований». СССР. М. Изд-во АН СССР, 1952, с.5-52.

3. Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. – М.: Наука, 1989. – 222 с.

4. Неронов В.В. Полевая практика по геоботанике в средней полосе Европейской России: методическое пособие. - М.: Изд-во Центра охраны дикой природы, 2002.– 139 с.

5. Новиков В.С., Губанов И.А. Школьный атлас-определитель высших растений: Кн. Для учащихся.- М.: Просвещение, 1985.-239с.
6. Степаненко И.И. Лесная типология. Методическое пособие по проведению учебно-исследовательской работы в системе дополнительного образования. – М.: Изд-во МНЭПУ, 1998 – 96 с.

7. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/75452/Возобновление
8. http://www.derev-grad.ru/lesoustroistvo/vozobnovlenie-lesa-estestvennoe.html
9. http://www.rosleshoz.gov.ru/