Анализ роста сосны обыкновенной (pinus silvestris) на территории государственного лесного природного резервата "Семей орманы"

На каждом этапе жизни растение в процессе своего роста проявляет непрерывные требования к условиям среды, поглощая все необходимое для своего существования.

Для успешного возобновления и прорастания семян большое значение имеет лесная подстилка. Весной при помощи талых вод семена проникают до гумусового горизонта, где прорастают. Лесная подстилка сохраняет влагу в почве и тем самым способствует прорастанию семян и росту всходов. Однако прорастание семян и рост всходов зависят также от толщины и плотности подстилки. С увеличением толщины лесной подстилки общее количество самосева и подроста уменьшается. В типах леса, где подстилка состоит из опада лиственных пород-- ясеня, дуба и хвойных, возобновление сосны может быть успешным. При наличии плотной подстилки из листьев клена, осины, липы, ильмовых всходы, прикрытые этими листьями, погибают. Материнские деревья в лесу создают благоприятные условия для развития самосева, защищая, например, нежные всходы от солнца, не давая буйно разрастаться травянистой растительности.

Плотный моховой покров, пронизанный гифами грибов, в хвойном лесу препятствует успешному возобновлению. Семена и даже появившиеся всходы при сильном разрастании мохового покрова зависают в его толстом слое и при недостатке влаги погибают. При наличии под пологом леса или на вырубке вереска исключается появление дернинных злаков и создаются благоприятные условия для естественного возобновления сосны.

Живой напочвенный покров на вырубках может быть полезен для всходов древесных пород, так как он защищает их от заморозков, ожогов солнца, иссушающего действия ветра. В то же время покров опасен для древесных всходов как конкурент, отнимающий у них влагу, пищу, свет и тепло.

Растения, которые появляются в первый год после пожара или рубок леса (например, кипрей), частично укрывают древесные всходы от солнца, ветра, заморозков и не являются их опасными конкурентами. Эти травянистые растения содействуют естественному возобновлению ценных древесных пород. Отдельные растения (например, люпин и клевер) обогащают почву азотом, улучшая условия развития леса. Зная характер травянистого покрова, можно легко предупредить его отрицательные влияния на ход роста самосева сосны.

Развитие подроста. Молодое поколение деревьев начиная со второго года и до возраста смыкания крон на вырубках или возраста, в котором молодые растения достигают половины высоты верхнего яруса древостоя, называют подростом. Наличие достаточного количества подроста под пологом леса или на вырубке еще не означает, что лес, нужный для хозяйства, сформирован. Существует целый ряд факторов, которые прямо или косвенно отрицательно влияют на дальнейший ход формирования леса. Прежде всего низкие температуры и заморозки часто повреждают подрост, вследствие чего растения плохо растут и принимают искривленную форму. На тяжелых влажных и сырых почвах подрост выжимается морозом из почвы. Среди молодого подроста имеется большое количество повреждений и заболеваний.

С учетом качества подроста И.С.Мелеховым предложена следующая классификация: благонадежный физиологически, безукоризненный в техническом отношении - Бб (Рисунок); благонадежный физиологически, но но дефектный технически - Бд; сомнительный -Сом; неблагонадежный - Н; сухой - Сух. Классификация подроста по И. С. Мелехову может быть использована при оценке предварительного сопутствующего и последующего возобновления.

Состояние подроста -- его рост и развитие под пологом леса -- находится в зависимости от сомкнутости крон материнского полога. Наибольшее количество благонадежного подроста всегда бывает при полноте 0,4--0,6. Снижение или увеличение сомкнутости полога отрицательно сказывается на благонадежности и численности подроста. В насаждениях высокополнотных к поверхности почвы проникает мало света и тепла, влаги в почве недостаточно, верхний слой почвы находится длительное время в переохлажденном состоянии. Поэтому и те семена, которым «посчастливилось» здесь прорасти, 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 травянистым покровом либо от заморозков, либо от солнцепека и погибает.

Подрост сосны под сомкнутым пологом леса может существовать 2--4 года. Подрост, находящийся под пологом леса, в разной степени реагирует на осветление, что всегда надо иметь в виду при обосновании способов рубок леса. Резкое выставление на свет подроста сосны менее губительно сказывается на его дальнейшем росте, чем смена световых условий на жизнеустойчивость ели.

Изучение роста взрослой сосны

Рост и развитие сосны и ее продуктивность

Рост сосны характеризуется увеличением высоты, диаметра, объема. Развитие есть качественное изменение, происходящее в процессе, роста и ее формирования. Развитие отличается от роста тем, что оно при одинаковом росте может быть различным и определяется по внешним морфологическим, таксационным и физиологическим признакам. Одним из наиболее наглядных признаков изменения качества в процессе роста сосны является плодоношение. У деревьев одинакового роста и возраста плодоношение может наступить в разное время их жизни.

Продуктивность сосны - это накопление древесной массы за определенный период времени в виде запаса (в кубических метрах). Темпы накопления запаса древесины зависят от древесных пород и условий среды. В зависимости от того, насколько потребности древесных пород удовлетворяются продуктами питания, и будет варьировать продуктивность леса.

Рост и развитие древесных пород являются функцией времени и условий среды. Будучи в состоянии самосева молодые деревца имеют малоразвитую корневую систему и небольшую листовую поверхность. По мере разрастания корней и листьев ассимилирующая способность крон возрастает, увеличивается прирост древесины. Так продолжается до появления в кроне дерева плодов и шишек. С наступлением плодоношения рост их в высоту замедляется и по мере старения деревьев прекращается. Если принять за единицу рост по высоте спелого леса, произрастающего в оптимальных условиях место произрастания, то интенсивность роста за период времени от самосева до возраста спелости может быть выражена кривой (рис.).

Участки кривой, соответствующие определенным этапам в жизни и формировании леса, не одинаковы. Возникший на вырубке или под пологом леса самосев затрачивает энергию на одревеснение стебля, формирование листьев и развитие корней, как бы проходит этап становления организма и подготавливает себя к активному росту до периода смыкания крон. После смыкания крон, когда на деревцах образуются по шесть-восемь мутовок с густым облиствением, начинается период молодняка, характеризующийся высоким темпом прироста ствола по высоте, который продолжается в возрасте жердняка и замедляется после начала плодоношения. В приспевающем возрасте у деревьев усиливается плодоношение и резко снижается рост в высоту.

В практике лесоводства приняты следующие возрастные этапы сосны: молодняк, жердняк, средне возрастной, приспевающий, спелый и перестойный.

Молодняк --насаждение I класса возраста, до 20 лет.

Жердняк --древостой, находящийся в периоде интенсивного роста, когда стволы имеют размеры жердей (II класс возраста, т. е. от 21 до 40 лет) .

Средне возрастной -- это который интенсивно растет и в возрастном отношении находится примерно посередине между периодами возникновения и спелости. Это древостой в возрасте от 41 до 60 лет.

Приспевающий-- древостой, замедливший свой рост, но не достигший спелости. Это хвойные в возрасте 61--80 лет.

Спелый --древостой сосны, почти не проявляющий признаков роста по высоте, но еще способный увеличивать прирост древесины по диаметру. Это сосна в возрасте от 81 до 100 лет или 101 --120 лет.

Перестойный -- древостой, прекращающий рост, разрушающийся от старости и болезней от 120 лет и выше.

Эти возрастные этапы, или периоды, в жизни сосны носят условный характер, так как в пределах каждого из них наблюдаются другие качественные изменения в процессе роста деревьев, зависящие от климатических факторов, изменения в водном режиме и почвенном питании, деятельности человека и др.

В скорости роста деревьев имеются годичные изменения. Особенно велики эти отклонения в молодом возрасте. Подтвердим это при помощи анализа статистических показателей измерений хода роста по высоте сосны в возрасте 15 лет (табл.).

Ход роста сосны по высоте

Как видно из таблицы, годичный прирост по высоте имеет значительные колебания: от 0,1 до 0,8 м: Они зависят от многих причин и особенно от погодных условий вегетационного периода. Прирост по высоте за период времени характеризуется средней величиной

Сосна -- быстрорастущая порода. При отсутствии затенения наибольший прирост по высоте в благоприятных условиях произрастания отмечается в возрасте 15--20 лет; в худших условиях произрастания -- н 25--30 лет. Годовой прирост сосны в высоту при благоприятных условиях произрастания может составлять 0,8--1 м.

После 40--50 лет прирост по высоте начинает постепенно уменьшаться, хотя и сохраняется весьма продолжительный период. В Сибири иногда встречаются деревья 300-летнего возраста, у которых наблюдается прирост не только по диаметру, но и по высоте. Сосны достигают высоты 46-50 м при диаметре 1 м. Встречаются отдельные деревья свыше 500 лет.

Рост сосны в высоту в условиях подзоны южной Тайги начинается обычно в начале мая и заканчивается во второй половине июня, незначительное увеличение длины побеги наблюдается и в июле. Деревья I класса роста на протяжении всего вегетационного периода отличаются лучшей энергией роста и растут больший период времени, чем более угнетённые,

Прирост сосны но диаметру зависит от температуры воздуха и осадков вегетационного периода. Во время похолодания прирост резко снижается. Во второй половине лета, когда запасы влаги в почве истощаются, рост сосны по диаметру зависит от количества выпадающих осадков. Во время продолжительных заcyx радиальный прирост прекращается и может возобновлен после дождей.

Сосна -- светолюбивая порода и хорошо растет только без затенения. Если еловый подрост под пологом древостоя не теряет жизнеспособности до 60--80 лет и более, то подрост сосны обычно погибает в возрасте 10--15 лет, и лишь групповой подрост, расположенный в окнах, сохраняет жизнеспособность выше указанного срока.

При естественном и искусственном возобновлениях сосны на вырубках с высокопроизводительными почвами необходимо осветление, т. е. удаление лиственных пород, которые по высоте перегоняют сосну, резко ухудшают ее рост и приводят к гибели.

Плохой рост подроста сосны, особенно под пологом взрослых древостоев, произрастающих на сухих бедных почвах, обусловлен не только недостатком света, но и тем, что деревья материнского древостоя своими мощными и хорошо развитыми корнями перехватывают питательные вещества и влагу из почвы. Исследования, проведенные в степных борах Западной Сибири и Забайкалья, а также в других районах страны, свидетельствуют, что участки, искусственно изолированные от корневых систем древостоя, имеют значительно больший запас влаги и гибель всходов здесь значительно меньше по сравнению с контрольными участками.

Характерной особенностью сосны обыкновенной является очень высокая устойчивость к низкой относительной влажности воздуха, о чем свидетельствует успешное произрастание сосны в степных районах, здесь она проникает иногда до границы с полупустыней. Даже в засушливые годы сосновые леса повреждаются в значительно меньшей степени, чем леса, состоящие из других пород. У сосны, особенно в молодом возрасте, очень хорошо выражена способность восстанавливать усыхающие вершины при их отмирании; постепенно главный ствол формируется из наиболее сильных боковых ветвей. Поэтому не во всех случаях следует спешить со сплошной вырубкой поврежденных засухой молодняков.

Как указывал В. В. Миронов (1977), сосна удовлетворительно переносит также высокую влажность воздуха. Так, она хорошо растет в районах с влажным климатом северо-западной части. Вместе с тем при крайне высокой влажности воздуха наблюдается массовое поражение сосны грибными заболеваниями (Рудный Алтай).

Сосна обыкновенная не отличается высокими требованиями к почвенио-грунтовым условиям. В отличие от других хвойных и лиственных пород она обладает исключительной способностью формировать леса па бедных, а также сильно заболоченных почвах. На связнопесчаных и супесчаных почвах в пределах ареала' многих древесных пород (ель, береза, дуб, липа) конкурентные !взанмоотношения складываются в пользу сосны, которая формирует здесь чистые или смешанные древостой.

Сосна растет на почвах различного механического состава, однако на легких почвах (песчаных, супесчаных) она растет значительно лучше и быстрее, чем на тяжелых (суглинках, глинах). В лесной зоне на супесях и легких суглинках, а также на песчаных почвах, подстилаемых суглинками, сосна формирует высокопродуктивные древостой.

Продуктивность сосновых, а также древостоев других древесных пород определяется благоприятным сочетанием в почве таких основных факторов, как тепло, влага, свободный кислород и др. Корни сосны отличаются несколько повышенной требовательностью к температуре почвы. Рост корней начинается при температуре около 5-6° С, но в интервале температур - до 8-9° С идет весьма медленно (Орлов, Кошельков, 1971).

Большое влияние на рост сосны оказывает водный режим. В условиях таежной зоны избыток влаги в почве приводит к уменьшению продолжительности вегетационного периода для корней, снижению аэрации почвы, что ухудшает лесорастительные условия и понижает производительность лесов. Наилучший рост сосны в обычно наблюдается при глубине грунтовых вод 1,5--2 м. С повышением уровня грунтовых вод ухудшается кислородный режим, что приводит к торможению ростовых процессов.

На жизнедеятельность корней существенно влияет вода, находящаяся на иллювиальном горизонте, которая чаще всего возникает весной после таяния снега. При высоком ее стоянии задерживается жизнедеятельность корней, снижается продолжительность вегетационного периода и, как следствие, уменьшается прирост. Во влажных типах леса (долгомошники, сфагновые) с близким залеганием оглеенного горизонта (0,25--0,3 м) более успешный рост сосны возможен только на микровозвышениях.

Из всех древесных пород, произрастающих на песчаных почвах, сосна наиболее устойчива к недостатку влаги. Так, в зоне хвойно-широколиственных лесов на рыхлопесчаных почвах с глубоким уровнем грунтовых вод корни сосны могут проникать на глубину до 6 м и более. Количество таких корней обычно невелико. Эти корни снабжают растения влагой во время засушливых периодов и тем самым предотвращают гибель сосны от иссушения, а также способствуют лучшему росту и развитию растений.

Сосна также обладает очень важной способностью: длительное время выдерживать сильное иссушение почвы. Ранее считалось, что приспособленность сосны к сухим, бедным почвам обусловлена способностью ее образовывать мощную корневую систему, с помощью которой охватывается большой объем почвы.

В отличие от других древесных пород корни сосны В состоянии покоя очень устойчивы к недостатку кислорода (анаэробиоз). Установлено, что сосущие корни сосны, закончившие рост осенью, могут сохраняться в непрерывно затопляемых слоях почвы в условиях полного анаэробиоза в течение двух последующих периодов вегетации. Вместе с тем длительное отсутствие кислорода в почве приводит к уменьшению продолжительности периодов активной жизнедеятельности корней, нарушению их поглощающей поверхности, а также к гибели более или менее значительной части корневых систем, что обусловливает уменьшение общего баланса поступления питательных веществ, а также снижение продуктивности сосновых лесов таежной зоны.

Кислородный режим почвенной влаги зависит от интенсивности поглощения кислорода, поступающего в почву с дождевой или талой водой, и скорости оттока обедненной кислородом воды из почвы. Так, в сосняках-черничниках и сложных почвенная вода может близко подходить к поверхности почвы, но благодаря строению почвы и ее водно-физическим свойствам в этих типах леса наблюдается сравнительно быстрый отток воды из верхних слоев почвы, и концентрация кислорода в ней не успевает снижаться до критической для жизнедеятельности корней величины. В этих типах леса анаэробные условия наблюдаются лишь в нижних горизонтах почвы, причем во влажных черничных на глубине 40--60 см.

Кроме водно-физических свойств и наличия кислорода, плодородие почвы во многом зависит от содержания в ней подвижных (доступных) форм азота, фосфора, калия и некоторых других элементов. По общему потреблению из почвы элементов питания высокопродуктивные сосновые, еловые и березовые насаждения не имеют существенных различий, хотя названные породы отличаются специфическими особенностями в накоплении отдельных элементов, прежде всего азота и калия.

При низкой концентрации питательных веществ к почве сосна способна больше накапливать органического вещества, чем ель и береза. При уменьшении обеспеченности молодых растений азотом до одинаковой величины скорость накопления сухого вещества у сосны снижается до 62%, тогда как у ели --до 48%, В у березы --до 24%. Это обусловлено тем, что сосна более энергично поглощает элементы питания и более экономно их использует. Эта порода способна длительное время поддерживать свое существование при очень ограниченном поступлении азота из почвы.

Итак, сосна произрастает на разных почвах --от сухих песчаных или слаборазвитых каменистых до болотных, от бедных, лишенных подвижных форм азота и других минеральных элементов, перевеенных песков до богатых черноземов. Такая приспособленность обусловлена не только особенностями сосны, о которых говорилось выше, но и тем, что эта порода обладает высокой пластичностью корневой системы, интенсивным ростом корней, способностью охватывать ими более или менее значительную часть почвенной толщи, проникать в глубокие слои почвогрунта, преодолевать неблагоприятные по своим свойствам горизонты.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7