Вложение | Размер |
---|---|
otsenka_lesovozobnovleniya.docx | 294.8 КБ |
Муниципальное бюджетное общеобразовательное
учреждение «Гимназия №22»
Нижнекамского муниципального района республики Татарстан
Исследовательская работа на тему:
«Оценка лесовозобновления и перспектив развития боровых комплексов лесопарковой зоны г. Нижнекамск «Корабельная роща»»
Автор: Кутнеева Елена Николаевна, учитель биологии высшей квалификационной категории и Ломова Яна, ученица 11 класса
Республика Татарстан
г. Казань , 2020 г.
Оглавление
1.3.Возрастная структура популяций у растений 6
1.4. Естественное возобновление под пологом леса и на вырубках..............7
1.5. Меры содействия естественному возобновлению.
1.6. Экологические шкалы Д.Н. Цыганова.....................................................8
1.7. Стратегии развития лесного хозяйства Республики Татарстан..............8
2.1. Описание района исследования
2.3. Результаты и обсуждение исследований 1
2.4. Обобщение результатов.................................................................................16
V. Приложение............................................................................................. ........
Объект исследования: фитоценозы лесопарковой зоны г. Нижнекамск «Корабельная роща» с участием сосны обыкновенной.
Предмет исследования: экологические ниши и лесообразующие виды.
Цель: провести экологический анализ биотопов лесопарковой зоны г. Нижнекамск «Корабельная роща» для выяснения перспектив естественного возобновления сосны обыкновенной и разработки стратегии сохранения боровых комплексов
Задачи:
1) выявить флористическое разнообразие на модельных участках фитоценозов и определить экологические параметры биотопов методом экологических шкал;
2) определить эффективность освоения экологического пространства лесообразующими видами и характеристики их реализованных экологических ниш;
3) оценить характер естественного лесовозобновления на участках;
4) обобщить данные, дать прогноз развитию фитоценозов.
Гипотеза: если оптимумы сосны обыкновенной будут лучше совпадать с экологическими параметрами биотопа по ряду экологических факторов, чем у других лесообразующих видов, а также коэффициент эффективности использования среды сосной будет выше, то можно прогнозировать сохранение фитоценозов с доминированием сосны в лесопарковой зоне г. Нижнекамск «Корабельная роща»
Корабельными называются сосны, которые к возрасту 80-100 лет достигают высоты около 40 м, имеют прямой ствол диаметром от 0,5 м без сучков. Основные характеристики таких деревьев: легкая древесина, высокое дерево, прямостоящий ствол, достаточно однородный по высоте, без сучков. Для древесины этого растения с высоченными прямыми стволами характерна особая прочность, твердость и смолистость. Это идеальный древесный материал для судостроения. Именно отсюда возникло название «корабельные сосны» – деревья с определенными свойствами. [6]
Сильно смолистые красно-коричневые почки корабельной сосны имеют белую бахрому по краям, параметры 2х1 см. Шишки вызревают 1 раз за 2 года, раскрываются, теряя семенной материал, оставляя основу на веточках. Форма асимметричная, конусообразная, яйцеподобная. Длина 5-15 см, цвет красновато-коричневый, расположены одиночно, иногда попарно. Покрывные чешуйки растут по спирали по 5-7 штучек в ряду. Семена овальные, размером 0,4-0,9 см, коричневого или с желтоватым оттенком цвета, имеют крылышко 0,15-0,25 см, часто покрыты темными пятнышками. [6]
Подрост (растения старше 3-5 лет) образуется при достаточном освещении, в основном в «окнах» древесного полога, а также на вырубках. Торчки могут жить под пологом леса 10 и более лет и при появлении достаточного освещения переходят в подрост. [5]
Наличие достаточного количества подроста под пологом леса или на вырубке еще не означает, что лес сформирован. Низкие температуры и заморозки часто повреждают подрост, вследствие чего растения плохо растут и принимают искривленную форму. Среди молодого подроста имеется большое количество повреждений и заболеваний. В насаждениях высокоплотных к поверхности почвы проникает мало света и тепла, влаги в почве недостаточно, верхний слой почвы находится длительное время в переохлажденном состоянии. Поэтому и те всходы, которым "посчастливилось" здесь появиться, в дальнейшем почти все погибают. В редком лесу другая крайность. Обилие света и тепла способствует разрастанию дернины. В этих условиях подрост сосны, получив самостоятельное значение, не выдерживает конкуренции с травяным покровом и погибает либо от заморозков, либо от солнцепека.[2]
Таблица 1. Периоды и возрастные состояния в жизненном цикле растений[16]
Периоды | Возрастные состояния особей | Принятое обозначение |
I. Первичного покоя (латентный) | Покоящиеся семена |
|
II. Предгенеративный (виргинильный) | Проростки (всходы) Ювенильные Имматурные, Виргинильные (молодые вегетативные, взрослые вегетативные) | p |
III. Генеративный | Молодые генеративные Средневозрастные генеративные Старые генеративные | g1 g3 |
IV. Постгенеративный (старческий, сенильный) | Субсенильные (старые вегетативные) Сенильные | s |
Возрастное состояние особи - это этап её онтогенеза, на котором она характеризуется определёнными отношениями со средой. Проростки имеют смешанное питание за счёт запасных веществ семени и собственной ассимиляции. Ювенильные растения переходят к самостоятельному питанию. Имматурные растения имеют признаки и свойства, переходные от ювенильных растений к взрослым вегетативным. У них часто начинается ветвление побега, что приводит к увеличению фотосинтетического аппарата. У взрослых вегетативных растений появляются черты типичной для вида жизненной формы в структуре подземных и наземных органов и строение вегетативного тела принципиально соответствуют генеративному состоянию, но репродуктивные органы пока отсутствуют.(Приложение, рис.8) [16]
Естественное возобновление леса является динамичным процессом, и его успешность определяется многими факторами. Основными из них являются тип леса, структура насаждений и биологические особенности древесных пород. Естественное возобновление, особенно при использовании сохранившегося подроста, намного сокращает сроки выращивания леса, снижает затраты труда и средств по сравнению с искусственным лесовосстановлением. В ряде случаев при естественном возобновлении формируются насаждения с более высокими наследственными свойствами, сохраняются более благоприятные водно-физические свойства почвы, что имеет важное значение для формирования высокопродуктивных будущих древостоев. [13]
Активные меры под пологом насаждений для содействия предварительному и сопутствующему возобновлению следующие:
1) Сдирание подстилки до минерального слоя почвы;
2) Перемешивание подстилки с минеральным слоем почвы;
3) Обработка почвы для создания микропонижений (в условиях с недостатком влаги) и микроповышений (в переувлажненных условиях);
4) Вырубка подлеска;
5) Огораживание особо ценных участков для предотвращения потравы возобновления дикими и домашними животными;6) Посев семян в тех местах, где естественное возобновление не идет или идет слабо. [4]
Для зоны хвойно-широколиственных лесов были созданы региональные экологические шкалы, которые разработал Д.Н. Цыганов. К ним относятся шкалы криоклиматичности (15 ступеней), устойчивости увлажнения (11 ступеней), увлажнённости (23 ступени), континентальности климата (15 ступеней), освещённости (9 ступеней), обеспеченности азотом (11 ступеней), аридности (15 ступеней), кислотности (13 ступеней), богатства почв и засоления (19 ступеней) и шкала фактора термоклиматичности (17 ступеней).
Шкалы Д.Н. Цыганова построены по принципу шкал Л.Г. Раменского и отличаются от них меньшим числом градаций, учётом некоторых других факторов среды и своей приуроченностю только к зоне хвойно-широколиственных лесов. [7]
На период с 2021 по 2030 гг. одной из приоритетных задач Министерства лесного хозяйства Республики Татарстан является осуществление интенсивного лесовосстановления и лесоразведения, обеспечивающих сохранение экологического потенциала лесов республики. [11]
В области воспроизводства, охраны и защиты лесов инерционный сценарий решает традиционные задачи: укрепление службы охраны лесов от пожаров, вредителей, болезней и нарушений. Главный упор делается на предотвращение нежелательной смены пород и сбалансирование способов рубок и лесовосстановления. Следует вернуть утерянные позиции лесного сектора в малолесном районе Республики Татарстан. [11]
Особо охраняемые территории выделены и взяты под охрану на площади 13,4 тыс. гектаров, в их числе 38 лесных памятников природы и природных заказников республиканского значения. Необходимо предусмотреть создание новых объектов природно-заповедного фонда Республики Татарстан с целью доведения общей площади особо охраняемых природных территорий регионального значения, как главного инструмента площади Республики Татарстан. [11]
Лесопарковая зона «Корабельная роща» расположена в западном направлении от города Нижнекамск. Площадь всего пригородного леса составляет примерно 938 га. Исследуемые участки удалены от городской черты на 2 километра (Приложение, рис.1). К лесу примыкают следующие водные объекты: с северо-западной стороны-озеро Каракуль, с западной стороны - озеро Подборное, с юго-западной стороны - река Старая Кама, с северо-восточной стороны - река Кама. Также примыкают дачные массивы «Ильинка», «Дмитриевка». Лес: сосняки, главным образом, сложные, с липой, лещиной и травостоем из сныти, осоки волосистой и других высших растений. Фрагменты боров-зеленомошников с брусникой и черникой. По западному краю массива дубово-липовые леса с кленом, ильмом, осоково-папоротниковым и неморальным травостоем. Растительный покров зоны разнообразен и имеет облик типичный для северной лесостепи – широколиственные леса чередуются с фрагментами остепнённых лугов и луговых степей. Лесные формации играют ведущую роль, луговые и степные комплексы являются по большей части вторичными. В состав лесов, занимающих водораздельные поверхности и их склоны, различной крутизны и экспозиции, преобладают обычные для всего Закамья липово-дубовые, сосново-липовые, кленово-липово-дубовые, неморальные травянистые леса, в напочвенном покрове которых доминируют Aegopodium podagraria, Stellaria holostea, Galium odoratum, Carex pilosa.
Исследования проводились в летний период 2019 года на 4-х модельных участках: 1 - сосняк разнотравный с участием липы и клена; 2 - разнотравный луг на вырубке с подростом сосны, липы и березы; 3 - липняк разнотравный с сосной обыкновенной; 4 - разнотравно-вейниковый луг на месте заброшенных пахотных земель. Был выявлен флористический состав фитоценозов. Подсчёт проростков сосны обыкновенной проводился осенью 2019 года.
Значения экологических факторов биотопов и экологическая валентность древесных видов определялись по шкалам Цыганова (1963). Эффективность освоения экологического пространства лесообразующими видами определялась как отношение оптимумов их экологических валентностей к параметрам биотопа и дополнительно через подсчет коэффициента экологической эффективности по каждому фактору: K.ec.eff. = REV/PEV*100%. Параметры биотопов определялись методом вычисления средневзвешенной середины интервала шкалы по каждому фактору.[3]
Потенциальная экологическая валентность рассчитывалась по формуле: PEV = Amax - Amin +1/n, где Аmax и Аmin - максимальные и минимальные значения ступеней шкалы для отдельного вида; n - число ступеней в шкале; 1 - добавляется как 1-е деление шкалы, с которого по данному фактору начинается диапазон валентности вида. Реализованная экологическая валентность: REV = Аmax - Аmin + 0,01/n, где Аmax и Аmin - максимальные и минимальные значения ступеней шкалы, занятые конкретными ценопопуляциями на шкале; n - общее число ступеней в шкале; 0,01 - добавляется как 1-е деление шкалы, с которого встречаются изученные ценопопуляции. Эффективность освоения экологического пространства видом рассчитывалась, как среднее арифметическое коэффициентов экологической валентности по каждому фактору.
Оценка семенного возобновления древесных видов на участках проводилась по шкале ВНИИЛМ и встречаемости.
Порослевое возобновление липы оценивалось по шкале глазомерной оценки порослевого подроста.[17] Учет проводился на площадках размером 5*5 м, заложенных по 10 шт. на каждом модельном участке.
Пробные площадки закладывались в соответствии с ОСТ 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные»
Тип почвы определялся методом «Полевого шнура»
Видовой состав растений определялся с помощью «Определителя растений Татарской АССР» [12]
Геоботанические характеристики модельных участков фитоценозов основаны на фитоценотических параметрах растительных сообществ.
Таблица 2. Характеристики участков с участием сосны обыкновенной
Район исследования | Характеристика |
Участок 1 (Приложение, рис.1) Кв.8 выдел 15 | Формула древостоя: I ярус - 10C, II ярус – 0 Подлесок 6 Кл.4Лп+Рб, СК - 60% Возраст сосны - 170 лет ПП травостоя 60% S = 19,1 га почва – свежая супесь. Живой напочвенный покров представлен изреженным разнотравьем, подстилка мощная. По шкале Цыганова биотоп участка характеризуется, как сосняк разнотравный. |
Участок 2 (Приложение, рис.1) вырубка Кв. 3 выдел 13 | I и II яруса - отсутствуют, наблюдается подрост сосны (3-8 лет). Возобновление березы - семенное, липы - порослевое. ПП травостоя – 80 -90% По шкале Цыганова биотоп участка характеризуется, как разнотравный луг с подростом сосны, липы и березы S участка = 4,1га, почва - свежая супесь |
Участок 3 (Приложение, рис.1) вырубка Кв. 2 выдел 9 | В первом ярусе присутствуют две одиночные сосны обыкновенные постгенеративного возрастного состояния 9ЛпБр +С Присутствует подрост порослевой липы виргинильного возрастного состояния. СК-70% ПП – 100%. По шкале Цыганова биотоп участка характеризуется, как Липняк разнотравный. Sучастка = 5 га., почва -свежая супесь |
Участок 4. (Приложение, рис.1) Заброшенные с/х угодья с юго-западной части леса | ПП – 80% S участка - 20 га Почва – сухая супесь Вейниково-разнотравный луг с подростом сосны и березы (10 - 15 лет). |
Участок №1
По Шкале Цыганова участок №1 определяется как свежелесолуговой. С учетом освещенности и почвенных условий бор можно классифицировать как свежий светлый бор на довольно богатых минеральным питанием, бедных азотом, слабокислых почвах (Приложение, табл.1).
Условия биотопа участка № 1, больше подходят для липы и клена, оптимальные значения экологических валентностей у них ближе расположены к значениям биотопа по большинству факторов. Сосна значительно проигрывает своим конкурентам по свету (Lc) и минеральному питанию (Tr) – параметры биотопа по этим показателям более удалены от оптимума, чем у конкурентов. (Рис.1, Приложение, табл.1)
Рисунок 1. Положение оптимальных значений толерантности древесных видов участка №1 относительно параметров биотопа.
Коэффициент экологической эффективности (K.ec.eff.), использования условий биотопа сосной составляет 25% (Приложение, табл.2)
У липы он выше – 34% (Приложение, табл.3), у клена остролистного самый высокий –39 % (Приложение, рис. 3)
Свое доминирующее положение в фитоценозе сосна удерживает только благодаря тому, что успела ,при благоприятных для себя условиях, захватить ресурсы. Липа и клен находятся только в подлеске в виде торчков. Подрост и всходы сосны на участке не обнаружены
Участок № 2 по почвенным условиям и освещенности относится к полуоткрытым (кустарниковым) фитоценозам на свежих бедных азотом, небогатых питанием слабокислых почвах (Приложение, табл.4)
Освещенность (Lc) благоприятствует сосне и березе, но по почвенным условиям (Tr, Nt, Hd) они проигрывают липе. Её оптимальные значения почвенных параметров наиболее приближены к условиям биотопа (рис.2).
Рисунок 2. Положение оптимальных значений толерантности древесных видов участка №2 относительно параметров биотопа.
На участке самосев сосны и подрост высотой до 50 см не наблюдается, более крупный подрост оценивается как не обеспеченный. Подрост липы покрывает 35% участка и по шкале глазомерной оценки оценивается как не удовлетворительный. Но в условиях отсутствия здесь старой сосны, порослевая липа скоро максимально будет использовать условия биотопа вырубки. Так как условия здесь больше благоприятствуют ей (K.ec.eff.) – у липы 42%, у сосны и березы он ниже - 35% , к тому же у липы 96 процентное совпадение реализованной ниши с потенциальной по почвенному увлажнению (Приложение, рис.4).
Участок № 3 оценивается как влажный светлый лес на тех же бедных азотом небогатых слабокислых почвах (Приложение, табл.5)
Условия биотопа участка № 3 благоприятствуют больше липе. Сосна и береза проигрывают липе по свету (Lc), минеральному (Tr), азотному питанию (Nt) и увлажнению почвы (Hd) (рис.3).
В условиях старой вырубки коэффициент экологической эффективности (K.ec.eff.) использования среды у сосны составляет 35%, что меньше чем у липы – 39% и березы – 40% (Приложение, рис.5).
Рисунок 3. Положение оптимальных значений толерантности древесных видов участка №3 относительно параметров биотопа.
Показатели возобновления сосны и липы на участке являются следствием разной эффективности использования условий биотопа. На участке проективное покрытие подроста липы составляет 80%, что по шкале глазомерной оценки Яшнова, Колпикова оценивается как хорошее. (Приложение, рис. 6, 14). Возобновление семенной сосны и березы неравномерное и не обеспеченное (Приложение, табл.6) В фитоценозе, где порослевая липа за счет быстрого вегетативного размножения, заняла уже доминирующее положение после вырубки сосны, всходы и подрост сосны и березы, семенного происхождения проигрывают липе.
Участок№ 4 - сухой луг на довольно богатых, довольно обеспеченных азотом слабокислых почвах (Приложение табл.7). В целом биотопические условия луга подходят больше для развития липы – K.ec.eff значительно выше (39%), чем у сосны (31%) и березы (33%) (Приложение, рис.7)
При этом такие почвенные условия биотопа (Nt и Rc) больше благоприятствуют липе. Но она сильно проигрывает сосне и березе по освещенности влажности почвы (Hd) (рис.4)
Рисунок 4. Положение оптимальных значений толерантности древесных видов участка №4 относительно параметров биотопа.
Этим объясняется её отсутствие здесь. Морозов (1993) отмечает относительно большую требовательность липы к влаге, по сравнению с сосной и березой. Береза в отсутствии порослевой липы из-за большего K.ec.eff. может занять доминирующее положение.
Возобновление на сухом лугу сосны размером до 50 см не обеспеченное (750 шт. на га). Достаточным считается не менее 6 тыс. на гектар. Возобновление более крупного подроста (1500 и 1062 шт. га) оценивается как недостаточное (Приложение, табл.6)
В сосняке разнотравном (уч.№1), развивающемся на свежих довольно богатых, но бедных азотом слабокислых почвах, возобновления сосны не идет. Возобновлению препятствуют ряд факторов: 1) наличие в травянистом ярусе вейника лесного. Колесниченко (1971) отмечает: «особенно отрицательную роль в процессе естественного возобновления играет злаковый напочвенный покров, вейник, луговик, мятлик» и 2) толстый слой хвойного опада (табл.2). Имеющийся подрост липы и клена, при выпадении из древостоя сосны займут господствующее положение, что мы и видим на вырубках (уч.№ 1-2). После полного выпадения из древостоя сосны это будет кленово-липовый лес (рис.5).
Рисунок 5. Схема сукцессии участка №1(разнотравный липово-сосновый лес).
В условиях супесчаных почв, на участке недавно проведенной вырубки сосны, позиция подроста сосны не надежна. Хотя возобновление сосны здесь есть, но оно имеет оценку не достаточное. Для того, чтобы здесь сформировался сосняк требуется проведение мероприятий по содействию естественному возобновлению. В условиях свежих довольно богатых почв с пеньков липы пошла быстрорастущая поросль. Она обгоняет в росте семенную сосну. Вскоре липы сомкнут свои кроны и подрост сосны и березы погибнет, а здесь сформируется фитоценоз подобный уч.№ 3 – липняк разнотравный с сосной
Рисунок 6. Схема сукцессии участка №3 (вырубка сосны).
На месте заброшенных сельскохозяйственных угодий идет возобновление сосны вместе с березой. Без содействия возобновлению со стороны человека здесь сформируется светлый сосново-березовый лес. С учетом того, что почвенные условия, как показала почвенная шкала Цыганова довольно-богатые, то при увеличении влажности почвы под пологом сосны и березы поднимется со временем липа, и сформируются характерные для региона липняки, сначала с участием сосны, а потом и без них (рис.7).
Рисунок 7 . Схема сукцессии участка № 4 (вейниково-разнотравный луг)
Заключение: Так как коэффициент эффективности использования среды сосной на исследуемых участках не выше, чем у других лесообразующих видов фитоценоза лесопарковой зоны, и оптимумы сосны обыкновенной совпадают с экологическими параметрами биотопа только по некоторым экологическим факторам, то сохранение сосновых боров здесь без содействия возобновлению сомнительно. Для сохранения сосновых боров необходимо проводить мероприятия по содействию возобновлению сосны. С учетом вышесказанного были разработаны рекомендации:
1. Исполнительному комитету Нижнекамского муниципального района и Закамскому территориальному управлению Министерства экологии и природных ресурсов рассмотреть вопрос об усилении природно-экологического каркаса территории за счет переведения территории в статус памятника природы.
2. Биклянскому лесничеству провести на участках дополнительные мероприятия по содействию возобновлению сосны.
https://hvorast.ru/sosna/korabelnie-sosni
Рисуем ветку берёзы сухой пастелью
Астрономический календарь. Октябрь, 2018
Два Мороза
Юрий Алексеевич Гагарин
Хризантема и Луковица