Лесоводственные основы формирования лиственных насаждений на юге Западной Сибири. Специальность: 06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук (стр. 2 )

В Приобье в настоящее время сосна обыкновенная занимает 26,6 % площади покрытых лесом земель, в то время как 50-60 лет назад ею было занято 56,3 % площади (Шершнев, 2001). Снижение площади сосны обыкновенной произошло в результате лесозаготовительной деятельности, после которой большинство вырубок возобновляется березой и осиной с формированием мощной дернины, препятствующей естественному возобновлению главной породы.

Лесной фонд Республики Алтай составляет 6 млн. га, покрытые лесом земли занимают 4047,0 тыс. га площади или 67,4 %. В бассейне р. Бия они занимают 72,6 % площади, в бассейне р. Катунь – 64,1 %. Отмечено, что при продвижении в южном направлении происходит увеличение площадей нелесных земель. Лиственничные леса в регионе занимают площадь 1328,4 тыс. га или 32,8 % от покрытых лесом земель, но в бассейне р. Бия их всего 42,5 тыс. га (3,2 %), что связано с высокой конкурентной способностью темнохвойных пород.

4.2. Особенности произрастания насаждений лиственницы

сибирской в Горном Алтае

Наиболее ценный генофонд лиственницы сибирской сосредоточен в оптимуме ее произрастания – равнинных южнотаежных, предгорных и низкогорных насаждениях. Лиственничные леса в Горном Алтае наиболее распространены в бассейне р. Катунь и образуют достаточно широкий лесной пояс. Основные ее площади расположены на высоте от 900 до 1900 м над ур. м. Они территориально разделяются на два высотных подпояса: таежный среднегорный ( м) и таежный высокогорный ( м). Ниже по склонам фрагментарно выражен лиственничный лесостепной подпояс, а выше – лиственничный подгольцовый.

Произрастание лиственницы сибирской зависит от многих причин, однако наиболее существенной следует считать конкурентные отношения ее с другими древесными породами. Островной характер ее распространения характерен не только для Горного Алтая. Аналогичная картина имеет место в Китае и Монголии (Леса Монгольской Народной Республики, 1980), что свидетельствует о сокращении ее площади с распадом ареала на отдельные массивы, изреживанием естественных насаждений со все суживающейся экологической локализацией вида потому, что лиственница сибирская является слабым лесообразователем и прочно занимает лишь те экологические ниши, которые не отвечают требованиям темнохвойных пород (Поздняков, 1975; Дылис, 1981 и др.).

По имеющимся лесоучетным материалам нет возможности выделить лиственничники паркового типа, эксплуатация которых ведет к сокращению общей площади этой формации. По нашим данным, около 30 % лиственничных лесов, расположенных в нижней части среднегорного подпояса, и все насаждения в лесостепном фрагментарном должны быть отнесены к лесам паркового типа с особым режимом ведения хозяйства в них. Здесь характерны чистые по составу низкополнотные насаждения с богатым травяным покровом на черноземовидных почвах при отсутствии подлеска и подроста, что связано с частыми низовыми пожарами и пастьбой скота.

Установлено, что продуктивность лиственничных насаждений всецело зависит от их расположения над уровнем моря. Если в низкогорье средний класс бонитета равен 2,7, в среднегорье – 3,1, в высокогорье – 3,9, то в подгольцовом подпоясе – 4,0. Причем и в бассейнах рек удельный вес насаждений по продуктивности оказывается различным. Так, в бассейне р. Бия класс бонитета в низкогорье равен 2,3, в среднегорье – 2,6, то в бассейне р. Катунь они, соответственно, равны 2,7 и 3,1. Продуктивность лиственничных насаждений для горных условий достаточно высокая: насаждения высокой и средней продуктивности занимают 49,1 % площади. Это в основном лиственничники лесостепного и нижней части среднегорного подпоясов. На высотах более 1400 м над ур. м. произрастают насаждения IV и V классов бонитета, а на верхней границе распространения леса даже Vа.

Высокополнотные насаждения лиственницы (0,8 и выше) в черневом подпоясе практически отсутствуют, (всего 0,7 тыс. га), в среднегорье они составляют 5,7 %, в высокогорье – 5,1 %. Особо следует отметить, что в бассейне р. Бия такие насаждения лиственницы вообще не встречаются, они имеют место лишь в бассейне р. Катунь.

Более четверти насаждений лиственницы сибирской произрастает на склонах теневых экспозиций, то есть, несмотря на исключительно высокое светолюбие порода предпочитает северо-западные склоны и ровные поверхности, которые оказываются более увлажненными. Эта особенность характерна для среднегорий и высокогорий. Склоны световых экспозиций оказываются и более крутыми. Нами были отдельно выделены склоны крутизной более 310, на которых распространены лиственничные насаждения на площади 412,4 тыс. га или 32,3 %. На менее крутых (до 200) расположено 37,2 % насаждений, то есть примерно по 1/3 покрытой лиственницей площади приходится на склоны крутизной до 200; 21-300; 310 и более. На ровных площадях и склонах менее 200 в низкогорье произрастает 32,3 % насаждений, в среднегорье – 40,1 %, в высокогорье – 34,2 %, а в подгольцовом подпоясе всего 4,5 % лиственничников.

4.3. Характеристика насаждений лиственницы сибирской

в предгорном Алтае

В предгорье основные площади лиственницы расположены в низкогорье (40,3 %) и среднегорье (49,6 %), в высокогорье их 10,1 %. В первую очередь это связано с тем, что при продвижении к равнине общие высоты горной системы понижаются, переходя в холмистую местность на границе с равниной. На такое своеобразное распространение лиственницы в горных условиях оказывают влияние многие факторы, но основными являются почвенно-климатические и конкуренция с темнохвойными древесными породами.

Различный удельный вес лиственничников в высотных поясах в предгорье и в горах непосредственно сказывается на их бонитете (таблица 2).

Таблица 2 - Структура лиственничных насаждений по классам бонитета и крутизне склонов

Подпояс	Площадь, тыс. га	Класс бонитета	Полнота	Крутизна склона, град., тыс. га
6-20	21-30	31 и >
Низкогорный	23,4	2,7	0,76	86,0	7,5	6,5
11,5	2,9	0,51	30,4	44,3	25,3
Среднегорный	40,2	3,0	0,67	41,2	32,8	26,0
671,3	3,1	0,57	40,1	33,2	26,7
Высокогорный	3,7	3,2	0,63	32,1	33,6	34,3
584,8	3,9	0,55	34,2	27,2	38,6
Подгольцовый	0	-	-	-	-	-
7,2	4,7	0,51	4,2	41,7	54,1
Итого	67,3	2,85	0,70	58,3	22,7	19,0
1274,8	3,50	0,56	37,1	30,7	32,2

Примечание: числитель – предгорье, знаменатель – бассейн р. Катунь.

Если в низкогорных условиях это превышение составляет 6,9 %, в среднегорных – 3,8 %, то в высокогорных – 17,9 %. Средний класс бонитета лиственничных насаждений в предгорье составляет II,85, в горах – III, 50, т. е. в первом случае он выше на 22,8 %.

Интенсивность роста лиственничников напрямую связана с их полнотой, которая в предгорных условиях оказывается выше в сравнении с горными. Если в низкогорье в первом случае средняя полнота равна 0,76, то в горах она составляет 0,51 или на 49,0 % ниже, в среднегорье, соответственно, 0,67 и 0,57 (на 17,5 % ниже), а в высокогорье – 0,63 и 0,55 (на 14,5 % ниже).

Значительный интерес представляет приуроченность лиственничных насаждений относительно стран света. Порода предпочитает или ровные, с уклоном до 5°, участки поверхности или склоны теневых экспозиций. С повышением местности над уровнем моря в предгорье удельный вес насаждений на световых склонах возрастает с 7,5 % (в низкогорье) до 38,6 % (в высокогорье). Таким образом, оптимальные экологические условия для лиственницы сибирской в предгорных условиях складываются на склонах теневых экспозиций при их крутизне до 20°.

4.4. Лиственничные насаждения в равнинных условиях Алтайского края

В Алтайском крае к равнинным лесам относятся Верхне-Обской, Средне-Обской боровые массивы (842,2 тыс. га) и ленточные боры (1112,1 тыс. га). Насаждения произрастают на песчаных почвах днищ древних водных потоков, в связи с этим их продуктивность и породная структура насаждений находятся под влиянием обеспеченности влагой. И если в Приобье количество годовых осадков составляет 400-450 мм и условия произрастания сосны, березы, осины и лиственницы более благоприятны, то в ленточных борах с количеством осадков 250-300 мм сосна обыкновенная становится монопородой.

Всего на площади 220,9 тыс. га (6,4 %) лесного фонда Алтайского края в той или иной степени произрастает лиственница сибирская, а удельный вес ее насаждений составляет 2,3% (таблица 3).

Таблица 3 - Произрастание лиственницы сибирской в равнинных условиях, тыс. га

Район	Площадь произрастания лиственницы	В том числе
единичные деревья	естественные насаждения	культуры
Приобье	73,2	61,2	12,0	1,5
Ленточные боры	0,1	-	0,1	0,1
Итого	73,3	61,2	12,1	1,6
%	100,0	83,5	16,5	-

Почти третья часть естественных (29,5 %) и более трети (37,5 %) искусственных насаждений имеют в составе лиственницу в пределах 3-4 единиц.

Наиболее чистыми по составу лиственничниками среди естественных насаждений (51,4 % площади) являются молодые в возрасте до 100 лет, среди лесных культур таких насаждений меньше – 25,0 % и это связано с созданием смешанных культур: 7Лц3С, 6Лц2С2Б и др. Среднее участие лиственницы в составе естественных насаждений составляет 5,9 единиц, а среди лесных культур – 5,0.

Среди лиственничников естественного и искусственного происхождения наименьший удельный вес имеют насаждения высокополнотные (0,8 и выше). Их доля составляет, соответственно, 10,5 и 12,5 %. Но наиболее распространены среднеполнотные (0,5-0,7), занимающие, соответственно, 60,0 и 62,5 % площади. В первую очередь это связано с биологическими особенностями породы, и в частности, с ее светолюбием. Даже загущенные посадки (4,5-5,0 тыс. сеянцев на 1 га) к 20-летнему возрасту сильно изреживаются. Как правило, в таких молодняках происходит хорошее очищение стволов от сучьев, а живая часть кроны занимает не более 25 % общей высоты ствола.

5. Почвенные условия произрастания лиственницы

5.1. Характеристика почв под лиственничниками в горных условиях

Почвенный покров лиственничных лесов благодаря высокой толерантности вида к факторам окружающей среды, характеризуется большим разнообразием. Широкое распространение низкополнотных лиственничников с хорошо развитым травянистым покровом обусловливает формирование под их пологом специфических почв. Благодаря доминированию дерновинных злаков в составе трав, ведущим почвенным мезопроцессом является дерновый (Почвы…, 1973, Пузанов, 1990, Балыкин, 2004 и др.).

Присутствие карбонатов в профиле горно-лесных черноземовидных почв связано, прежде всего, с формированием их на карбонатных породах, а так же с внутрипочвенным новообразованием карбонатов, которое проявляется в виде пропитки, псевдомицелия, глазков, корок на нижних поверхностях каменистого материала. В карбонатных подтипах вскипание от 10 % HCl происходит, как правило, с глубины 20-30 см. Черноземовидные почвы отличает серая и темно-серая окраска и зернистая структура гумусовых горизонтов, а так же хорошо развитый дерновый горизонт. Они характеризуются высокими содержанием гумуса (до 20,0 % в верхней части профиля) и большой емкостью катионного обмена (в среднем до 50,0-60,0 мг-экв/100 г в гумусовых горизонтах).

Реакция среды слабокислая или нейтральная. Смещение рН в щелочную сторону (до 8,0-8,4), связанное с присутствием карбонатов (до 16,0 % и более), наблюдается в слабо выщелоченных и карбонатных подтипах. Содержание тяжелых металлов (Pb, Cd, Cu, Zn) в верхних горизонтах находится на уровне фона.

В юго-восточной части Горного Алтая под лиственничными насаждениями распространены таежные почвы на мерзлоте. Развитие мощной дернины, активное гумусообразование обусловливают хорошую оструктуренность и устойчивость к эрозионным процессам горно-лесных черноземовидных и дерновых почв. Насыщенность опада лиственницы основаниями (наряду с тем, что рассмотренные почвы сформировались на карбонатных породах) препятствует протеканию процессов оподзоливания в мерзлотно-таежных почвах под лиственничными лесами.

5.2. Почвы в парковых лиственничниках

Большая роль в формировании горно-лесных черноземовидных почв принадлежит почвенной фауне, особенно дождевым червям. Почвы обладают высокой биологической активностью. Эти почвы дренированы, с хорошим поверхностным и внутрипочвенным стоком, в них отсутствуют восстановительные процессы и поэтому нет признаков оглеенности. Они характеризуются высоким содержанием гумуса, особенно в горизонте А – 13,7 %, с глубиной его содержание падает постепенно и в горизонте СД количество его снижается до 1,8 %. Гранулометрический состав горно-лесных черноземовидных почв средне-, тяжело-суглинистый и крупно-пылеватый.

Установлено, что по качественному составу гумуса почвы имеют сходство с черноземами долин. Гуминовые кислоты преобладают над фульвокислотами в гумусовом горизонте. Эти почвы в горизонте А слабокислые или нейтральные, рН 6,6 - 7,1. Емкость обмена высокая, в горизонте А она достигает 50 мг-экв. на 100 г почвы, причем в составе обменных катионов преобладает кальций. Почвы вполне достаточно обеспечена подвижными формами элементов питания NPK.

Таким образом, парковые лиственничные леса, как фактор почвообразования, способствуют развитию дернового процесса и формированию нейтральных высокоплодородных почв.

5.3. Микроэлементы в почвах под горными лиственничниками

Содержание и внутрипрофильное распределение элементов, в первую очередь, зависит от содержания и распределения их в почвообразующем горизонте (Мальгин, 1978; Кабата-Пендиас, 1989; Мотузова, 1999 и др.).

В лиственничниках, произрастающих на горно-лесных бурых почвах Алтая, обнаружена корреляционная зависимость средней и высокой степени (r=0,50-0,98) между валовым содержанием большинства микроэлементов (Zr, Pb, Cu, Ni, Nb, Co) и содержанием фракций ила и физической глины.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что содержание Mn в гумусовых горизонтах лесных почв Горного Алтая приближается к кларку этого элемента в почвах мира и колеблется в среднем от 808,9 до 848,2 мг/кг. К своему кларку в почвах мира близка так же концентрация Ni. Его содержание в гумусосфере почв горно-лесного пояса Алтая варьирует от 39,0 до 52,2 мг/кг (таблица 4).

Таблица 4 - Микроэлементы в гумусовых горизонтах лесных почв Горного Алтая, мг/кг

Почвы	Параметр	Mn	Zr	Zn	Pb	Nb	Cu	Ni	Co	Sn	Mo
Бурые	Xср.	848,2	241,1	65,8	15,0	21,8	28,3	39,0	19,1	4,3	4,0
±m	59,2	11,7	2,2	1,0	2,0	1,8	1,3	0,9	0,3	0,2
Черноземовидные	Xср.	808,9	237,1	89,6	28,8	30,0	43,5	52,2	13,6	5,3	5,1
±m	46,5	10,4	6,1	4,0	2,6	3,2	2,5	0,6	0,4	0,3
Кларк Западной Сибири	797,0	265,0	73,0	18,0	16,7	31,0	42,0	13,0	4,8	4,3

От горно-лесных дерново-подзолистых почв к горно-лесным черноземовидным концентрация цинка в гумусовых горизонтах изменяется в следующих пределах: 65,8-89,6 мг/кг. Таким образом, меньшие значения соответствуют кларку Zn в почвах мира, а максимальные – кларку этого элемента в Земной коре. Кларку в земной коре соответствует содержание следующих элементов: Pb (15-29 мг/кг), Co (14-22 мг/кг).