close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Динамика биологической продуктивности южнотаежных древостоев ольхи серой (на примере Ярославской области)

код для вставкиСкачать
ФИО соискателя: Гульбе Яков Иванович Шифр научной специальности: 06.03.02 - лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация Шифр диссертационного совета: Д 002.054.01 Название организации: Институт лесоведения РАН Адрес организации: 14303
На правах рукописи
Гульбе Яков Иванович
ДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ
ЮЖНОТАЁЖНЫХ ДРЕВОСТОЕВ ОЛЬХИ СЕРОЙ
(на примере Ярославской области)
06.03.02 – Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Москва – 2012
Работа выполнена в лаборатории лесоводства и биологической продуктивности
Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института
лесоведения Российской академии наук
Научные руководители:
доктор биологических наук, профессор
Уткин Анатолий Иванович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, член-корреспондент РАСХН
Рубцов Михаил Владимирович
Официальные оппоненты:
Романовский Михаил Георгиевич
доктор биологических наук, старший научный
сотрудник; главный научный сотрудник
Института лесоведения Российской академии наук
Мерзленко Михаил Дмитриевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор;
профессор Московского государственного
университета леса
Ведущая организация:
Федеральное бюджетное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский
институт лесоводства и механизации лесного
хозяйства»
Защита состоится «
» мая 2012 г. в 10.00 часов на заседании
диссертационного совета Д 002.054.01 при Институте лесоведения РАН по
адресу: 143030, Московская область, Одинцовский р-н, с. Успенское, ул.
Советская, д. 21.
Тел. /факс (495) 634-52-57. E-mail: root@ilan.ras.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института лесоведения
РАН. Текст автореферата размещен на сайте ИЛАН http://ilan.ras.ru
«
» апреля 2012 г.
Автореферат диссертации разослан «
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук
» апреля 2012 г.
И.А. Уткина
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы определяется:
увеличением в лесном фонде площади древостоев ольхи серой,
возникших на неиспользуемых сельскохозяйственных угодьях;
слабой изученностью роста и динамики первичной биологической
продуктивности древостоев ольхи серой, определяющих формирование их в
начальный период лесообразовательного процесса;
отсутствием нормативов для таксации и определения биологической
продуктивности древостоев ольхи серой.
Цель исследований – установить закономерности роста и динамики
первичной биологической продуктивности южнотаёжных древостоев ольхи
серой в центре Русской равнины (на примере Ярославской области).
Основные задачи исследований. Выявить закономерности:
роста и динамики производительности древостоев ольхи серой;
динамики продукционной структуры этих древостоев;
динамики вертикального распределения надземной фитомассы и
годичной продукции в древостоях ольхи серой.
Научные положения, выносимые на защиту. Закономерности роста,
динамики первичной биологической продуктивности, фракционной структуры
и вертикального распределения надземной фитомассы и годичной продукции
южнотаёжных древостоев ольхи серой.
Научная новизна. Получены новые данные по ходу роста, динамике
первичной
биологической
продуктивности
и
фракционной
структуры
южнотаёжных древостоев ольхи серой в возрасте от 5 до 50 лет. Установлены
закономерности
динамики
и
вертикального
распределения
надземной
фитомассы и годичной продукции древостоев ольхи серой.
Обоснованность
и
достоверность
результатов
обеспечивается
значительным объёмом полевых материалов, использованием современных
методов обработки полученных данных, комплексным подходом к решению
поставленных задач.
Практическая
Результаты
значимость.
исследований
могут
использоваться для таксации древостоев ольхи серой и обоснования системы
3
лесоводственных мероприятий в сероольшаниках. Данные о динамике
надземной фитомассы и годичной продукции могут найти применение в
расчётах баланса углерода в древостоях ольхи серой.
Личный вклад автора. Автор участвовал в выборе объектов и
разработке методики исследований, закладывал пробные площади, проводил
сбор, обработку и анализ полевых материалов, изучил состояние вопроса
исследований. Научные положения работы сформулированы диссертантом.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на
11 международных и всесоюзных научных конференциях, тематика которых
приведена ниже в списке опубликованных работ.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 27
работах, в том числе 6 – в журналах, рекомендуемых ВАК, и 10 статей − в
монографиях.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6ти глав и заключения, списка использованной литературы из 235 наименований
(в том числе 53 иностранных) и 8 приложений. Текст содержит 164 страницы,
21 таблицу и 21 рисунок.
Представленная работа является составной частью фундаментальных
исследований, выполняемых лабораторией лесоводства и биологической
продуктивности Института лесоведения РАН по программе НИР Отделения
биологических наук РАН.
Основное содержание диссертации
Глава 1. Состояние вопроса исследований
Кризис сельского хозяйства России на рубеже ХХ-ХХI веков привёл к
резкому
сокращению
пашни
и
других
сельскохозяйственных
угодий,
масштабному восстановлению древесной растительности на неиспользуемых
сельхозугодьях. Площадь залежи и неиспользуемых сельскохозяйственных
угодий в РФ превышает 54 млн. га и составляет 33% от площади всех
сельхозземель [Итоги Всерос. сельскохоз. переписи 2006 г., 2008]. В Центре
европейской России их представленность больше, в Ярославской обл.,
например, она составляет 43%.
4
В лесной зоне Русской равнины ольха серая (Alnus incana (L.) Moench)
укрепляет
свои
позиции
как
лесообразователь,
заселяя
бывшие
сельскохозяйственные угодья. Вместе с тем естественное формирование
сероольшаников изучено слабо. В используемых нормативах для таксации
лесов центрального района европейской части Российской Федерации
отсутствуют таблицы хода роста древостоев ольхи серой [Нормативы, 1993].
Данные
о
первичной
продуктивности
сероольшаников
фрагментарны
[Усольцев, 2010]. Продуктивность южнотаёжных древостоев ольхи серой
рассматривается в очень ограниченном числе работ [Шуйцев, 1979; Гульбе
А.Я., 2009]. Данные о вертикально-фракционной структуре фитомассы и
годичной продукции таёжных сероольшаников приводятся только в одной
публикации [Данилов, 1976].
Близость древостоев ольхи к населённым пунктам определяет значение
местного использования их в основном в качестве энергетического ресурса. В
последние десятилетия в Финляндии [Saarsalmi, Palmgren, Levula, 1985],
Эстонии [Uri, Lõhmus, Tullus, 2002, 2003] и ряде других стран [Zsuffa, Barkley,
1985] созданы плантации ольхи серой с сокращенным оборотом рубки (до 10
лет) с целью использования древесной массы в целлюлозно-бумажной и
химической промышленности. Мировое признание необходимости экологизации
лесопользования определяет переоценку роли ольхи в растительном покрове:
на передний план выдвигается природоохранное значение её насаждений.
Почвозащитная и аккумулятивная функции сероольшаников могут успешно
использоваться для предотвращения эрозии почвы и защиты водных объектов
от загрязнения, облесения эродированных земель и рекультивации техногенных
ландшафтов [Lowry, 1962; Krapfenbauer, 1963; Данько, 1975; ПетровСпиридонов, Егорова, 1992; Mander, 1995; Lõhmus et al., 1996].
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Физико-географические условия района исследования
Исследования проводились в центральной части Русской равнины, на
территории Большесельского и Угличского районов Ярославской области. Климат
5
области умеренно континентальный [Краткий агроклиматический справочник по
Ярославской области, 1958]. Продолжительность вегетационного периода − 165170 дней.
Территория
возвышенности
района
и
исследований
представляет
собой
расположена
слабо
на
всхолмленную
Угличской
равнину,
рассеченную долинами рек и ручьями. Характерны дерново-подзолистые почвы
различной степени оподзоленности [Лазарева, 1998]. Гранулометрический
состав почв разнообразен: от тяжелых суглинистых до песчаных.
По
лесорастительному
районированию,
исследуемая
территория
относится к подзоне южной тайги [Курнаев, 1973]. Лесистость области – 45.4%
[Лесной фонд …, 2003]. На большей части её территории в результате рубок
произошла смена еловых лесов на мягколиственные.
2.2. Объекты и методы исследования
Объектом исследования являлись сомкнутые древостои с преобладанием
в составе (10, реже 8-9 единиц) ольхи серой, в возрасте от 3 до 50 лет,
неморально-кисличной группы типов леса. Сероольшаники возникли на
залежи. Подбору объектов в натуре предшествовал анализ материалов
лесоустройства и выборочное обследование сероольшаников в районе работ.
В древостоях ольхи заложены 22 пробные площади (ПП). В работе
использовались методики, принятые в лесоводственных [Побединский, 1966;
Молчанов, Смирнов, 1967] и биогеоценотических исследованиях [Сукачев, Зонн
1961; Программа и методика биогеоценологических исследований, 1974]. При
изучении биологической продуктивности древостоев использовали методические
положения, опубликованные в ряде работ [Уткин, Дылис, 1966; Родин, Ремезов,
Базилевич, 1968; Поздняков, Протопопов, Горбатенко, 1969; Уткин, 1975, 1982;
Усольцев, Залесов, 2005]. Биопродукционные показатели надземной части
древостоев определяли по абсолютно сухому веществу. Ход роста, надземную
фитомассу и годичную продукцию древостоев изучали методом модельных
деревьев, число их – 351 экз. Полученные данные обрабатывали методом
регрессионного анализа с использованием стандартного пакета программ. Масса
надземной части травяного покрова на пробных площадях определена Л.С.
Ермоловой [1986].
6
Почвы на пробных площадях дерново-подзолистые легкосуглинистые
или супесчаные на покровных отложениях. Характерной особенность почв в
изучаемых сероольшаниках − наличие пахотного горизонта и более высокое
(по сравнению с другими древостоями) содержание азота в горизонте А1
[Оськина, 1982].
В
работе
использована
следующая
терминология:
общая
производительность древостоя – сумма запасов стволовой древесины растущей
части и в отпаде древостоя в целом за его возрастной период, м3·га-1; надземная
фитомасса – фитомасса растущей части древостоя, т·га-1; нетто-продукция –
текущее среднепериодическое изменение фитомассы растущей части древостоя,
т·га-1·год-1; масса фитодетрита – суммарная масса отпада и опада древостоя,
т·га-1; общая фитомасса (общая продуктивность древостоя) – сумма
надземной фитомассы и массы фитодетрита в древостое в целом за его
возрастной период, т·га-1; годичная продукция – текущий среднепериодический
прирост общей фитомассы древостоя, т·га-1·год-1.
Глава 3. Рост и производительность древостоев ольхи серой
600
В
период
заселения
ольхой
залежи
плотность
популяции её очень большая и
1
2
400
3
Запас, м га
-1
500
может
достигать
тыс.
500
экз.·га-1. В течение первых 5
лет она значительно снижается
300
(до 100-200 тыс. экз.·га-1). В
200
50-летнем возрасте древостоев
3
сохраняется в среднем только
100
1,5 тыс. экз.·га-1, или 1,4% от
численности
0
0
20
деревьев
в
5-
40
летнем возрасте.
Возраст древостоя, лет
Высокие темпы изрежи-
Рис. 1. Динамика общей производительности
(1), запаса стволовой древесины (2) и общего
отпада (3) в древостоях ольхи серой
7
вания
древостоев
сопровож-
даются интенсивным ростом
ольхи. Текущие приросты (ZH, ZD, ZG, ZM) достигают максимальных значений в
10-летних древостоях и затем резко снижаются. Максимальные значения средних
приростов в высоту, по диаметру и запасу наблюдаются в 15-20-летних
древостоях и затем, в отличие от текущих приростов, снижаются постепенно.
Для
сероольшаников
характерно
быстрое
накопление запаса
стволовой
древесины. Общий (с учётом отпада) текущий прирост достигает максимальных
значений в 15-20-летних, а средний прирост – в 30-35-летних древостоях.
Общая производительность древостоев ольхи серой в 50-летнем возрасте
составляет 603 м3·га-1, суммарный отпад – 270 м3·га-1, или 45% общей
производительности (рис. 1).
Составлены таблица хода роста сомкнутых древостоев ольхи серой в
возрасте 5-50 лет. Она представляет собой эмпирико-статистическую модель
роста древостоев, в которой отражены закономерности динамики их растущей
части, отпада и общей производительности.
Глава 4. Первичная биологическая продуктивность древостоев ольхи
серой и её динамика
В главе 4 дан анализ динамики массы древесных фракций, листьев и
генеративных органов, общей фитомассы (продуктивности) надземной части
древостоев ольхи серой.
Вклад нижних пологов фитоценоза в продуктивность сероольшаников
мал. В 7-50-летних насаждениях доля подроста и подлеска в надземной
фитомассе и годичной продукции составляет в среднем соответственно около
3% и 6%, а травяного покрова – около 1% и 5%. Ведущая роль в
продуцировании органического вещества принадлежит древостою.
4.1. Динамика массы древесных фракций
С 5-ти до 50-летнего возраста древостоев масса стволов растущих деревьев
увеличивается с 10 до 140 т·га-1. Доля коры в ней составляет в среднем 13%. По
массе стволов сероольшаники до 30-летнего возраста превосходят березняки и
осинники, а далее уступают им. Годичная продукция (общий текущий прирост)
стволов достигает максимального значения (5,7 т·га-1·год-1) в 15-25-летних
8
древостоях, к 50-летнему возрасту она уменьшается до 4,6 т·га-1·год-1. В
процессе роста и развития древостоев возрастает доля отпада в годичной
продукции стволов. В сероольшаниках старше 30 лет она превышает 50%, а в
50-летних древостоях составляет 69% от годичной продукции стволов. Текущее
изменение массы стволов растущих деревьев (нетто-продукция) достигает
максимального значения (4,3 т·га-1·год-1) в 10-летних древостоях и постепенно
снижается в 3 раза к 50-летнему возрасту их (1,4 т·га-1·год-1). Максимальное
значение среднего изменения массы стволов (3,4-3,5 т·га-1·год-1) наблюдается в
широком возрастном диапазоне сероольшаников (15-25 лет), с наступлением
возраста количественной спелости (30-35 лет) оно снижается и в 50-летних
древостоях составляет 2,8 т·га-1·год-1.
Масса скелета крон деревьев (ветви, побеги) с 5 до 50-летнего возраста
древостоев возрастает в 8 раз с 2,4 до 19,5 т·га-1. Годичная продукция скелета
крон в 10-20-летних сероольшаниках относительно стабильна (1,5 т·га-1·год-1) и
далее постепенно возрастает до 2,0 т·га-1·год-1 в 50-летних древостоях.
Значительная доля её приходится на отпад и опад: в молодняках до 15 лет она
составляет 80-90% и далее до 50 лет – 75%.
В целом за 50-лет общая фитомасса древесных фракций (ствол, скелет
крон) составляет 324 т·га-1, в том числе масса фитодетрита – 165 т·га-1 (51%) .
4.2. Динамика массы листьев и генеративных органов
В 5-55-летних древостоях ольхи серой динамика массы листьев выражена
слабо. Годичная продукция их относительно стабильна (2,1-2,4 т·га-1·год-1).
Общая масса листьев в 50-летнем возрасте составляет 103 т·га-1.
Годичная продукция генеративных органов с повышением возраста
сероольшаников (10-50 лет) увеличивается в 7 раз с 0,1 до 0,7 т·га-1·год-1. В
целом за 50 лет общая фитомасса генеративных органов мала и составляет 17
т·га-1.
4.3. Динамика фитомассы древостоев
За
40-летний
период
лет)
(10-50
общая
фитомасса
древостоев
увеличивается в 8 раз и в 50 лет составляет 444 т·га-1 (рис. 2). Текущий прирост
9
общей фитомассы (годичная продукция) максимален в 25-30-летних древостоях
(9,9 т·га-1·год-1) и затем постепенно снижается, в то время как общий средний
прирост за 40 лет увеличивается в 1,6 раза.
Фитомасса
450
деревьев
за
растущих
возрастной
400
период
350
Масса, т га-1
до
5
50
лет
увеличивается в 11 раз и в 50
1
300
с
2
лет достигает 162 т·га-1 (рис.
2), что составляет 36% от
250
общей фитомассы древостоев
200
3
150
в этом возрасте.
Среднее
фитомассы
100
деревьев
50
изменение
растущих
относительно
стабильно, максимальное зна0
0
10
20
30
40
50
чение его (3,9 т·га-1·год-1)
наблюдается в 15-25-летнем
Возраст древостоя, лет
возрасте древостоев. Текущее
Рис. 2. Динамика общей фитомассы (1), массы
фитодетрита (2) и надземной фитомассы (3)
древостоев ольхи серой
изменение массы растущих
деревьев
достигает
(нетто-продукция)
максимального
значения в 10-летних сероольшаниках, с 15 до 50 лет оно снижается в 2,4 раза с
4,6 до 1,9 т·га-1·год-1.
Масса фитодетрита в возрастной период с 10 до 50 лет увеличивается в 15
раз. В целом за эти 40 лет она составляет 282 т·га-1, или 64% от общей
фитомассы древостоев (рис. 2). В период формирования молодняков надземная
фитомасса превосходит массу фитодетрита. В общей фитомассе 10-20-летних
древостоев ольхи доля мортмассы составляет 38-46%, более половины
продуцируемого органического вещества идет на накопление фитомассы. В 25-
10
50-летних древостоях доля мортмассы в общей фитомассе древостоев
увеличивается и составляет 52-64%.
По форме, принятой в лесной таксации для таблиц хода роста, составлена
эмпирико-статистическая
модель
динамики
первичной
биологической
продуктивности сомкнутых древостоев ольхи серой неморально-кисличной
группы типов леса
Определены конверсионные коэффициенты, позволяющие по величине
стволового запаса древостоев в возрасте от 5 до 50 лет рассчитывать массу
стволов, скелета крон и листьев.
В главе 4 анализ возрастной динамики продукционных показателей
древостоев ольхи серой сопровождается сравнением их с соответствующими
опубликованными данными, полученными в некоторых регионах России и
зарубежных стран. В большинстве случаев установлено сходство между
показателями
биопродуктивности,
публикациях.
Полученные
приведёнными
результаты
можно
в
диссертации
распространить
и
на
сероольшаники, произрастающие в соответствующих условиях южной тайги
центра Русской равнины.
Глава 5. Динамика фракционной структуры надземной
части древостоев ольхи серой
В главе 5 дан анализ возрастной динамики фракционной структуры
надземной
фитомассы,
нетто-продукции,
общей
фитомассы,
годичной
продукции и фитодетрита древостоев ольхи серой. Увеличение надземной
фитомассы древостоев обусловлено в основном депонированием органического
вещества в стволах деревьев (рис. 3А). Доля их массы в фитомассе 5-50-летних
древостоев возрастает с 71 до 86%. В этот 45-летний период представленность в
надземной фитомассе фракций крон значительно меньше, чем стволов: скелета
крон – 8-17%, листьев – 1-12% и генеративных органов – лишь 0,2-0,5%.
За 40-летний период (10-50 лет) в нетто-продукции (ZPn) доля стволов
снижается с 95 до 75%, в то время как доля скелета крон возрастает с 3 до 26%.
Представленность в ZPn генеративных органов крайне мала (до 1%), а листьев
11
близка к нулю. Если фракционная динамика нетто-продукции обусловлена
перераспределением органического вещества между древесными фракциями, то
в динамике годичной продукции (ZP), существенная роль принадлежит ещё и
листьям. В 10-50-летних древостоях доля в ZP прироста массы стволов
уменьшается с 56 до 49%, при незначительном увеличении доли прироста массы
скелета крон (рис. 3Б). Представленность листьев в годичной продукции
незначительно уменьшается (на 3%). По доле в ZP листья превосходят скелет
крон.
А
Б
100
90
80
70
60
50
40
30
4
20
3
10
1
80
2
Доля в годичной продукции, %
Доля в надземной фитомассе, %
1
70
2
60
50
40
3
30
20
4
10
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
55
5
10
15
Возраст древостоя, лет
20
30
35
40
45
50
55
Г
В
1
Доля в массе фитодерита, %
70
2
60
50
40
3
30
20
10
1
60
80
Доля в общей фитомассе, %
25
Возраст древостоя, лет
4
50
3
40
2
30
20
4
10
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
55
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Возраст древостоя, лет
Возраст древостоя, лет
Рис. 3. Доля в надземной фитомассе (А), годичной продукции (Б) и в общей
фитомассе (В) массы древесных фракций (1), в т.ч. стволов (2) и скелета крон
(4), листьев (3) и доля в массе фитодетрита (Г) мортмассы этих фракций в
возрастной динамике древостоев ольхи серой
12
В общей фитомассе 10-50-летних древостоев ольхи преобладает масса
стволов (55-60%), несколько меньше доля массы фракций крон (40-45%), в т.ч.
листьев – 22-24%, скелета крон – 16-18% и генеративных органов – только 0,43,8%. Фракционная структура общей фитомассы древостоев относительно
стабильна (рис. 3В). Это существенно определяется изменением фракционного
состава фитодетрита в древостоях разного возраста. В течение 30-летнего
периода (10-40 лет) в фитодетрите (Mdet) преобладает мортмасса листьев (рис.
3Г). Доля мортмассы стволов возрастает, особенно в период формирования
молодняков, и в 50-летних древостоях она по представленности в Mdet схожа с
долей мортмассы листьев. В целом в фитодетрите 10-50-летних древостоев
преобладает мортмасса древесных фракций (рис. 3Г).
Глава 6. Вертикально-фракционное распределение надземной
фитомассы и годичной продукции древостоев ольхи серой
В главе 6 дан анализ вертикального распределения массы и годичной
продукции фракций крон (листьев, побегов текущего года, ветвей), стволов и
надземной фитомассы в древостоях ольхи серой. Верхняя точка профиля
вертикального распределения соответствует максимальной высоте древостоя
(Hmax).
Распределению
надземной
фитомассы
свойственно
положение
максимума в нижнем (приземном) слое и постепенное уменьшение с высотой
массы последующих секций стволов. Распределение надземной фитомассы
сравнительно стабильно, особенно в 20-50-летних древостоях.
На ранней стадии развития сероольшаников (5-7 лет) годичная продукция
имеет максимальную величину в однометровом слое, расположенном в средней
части вертикальной толщи древостоя. Здесь, в основном, представлена масса
листьев. После интенсивного изреживания молодых древостоев (до 15 лет)
значительная часть массы фракций крон смещается к вершине деревьев. В 20-50летних древостоях ольхи годичная продукция имеет максимальное значение в
слое, нижняя граница которого расположена в кроне деревьев на высоте, равной
0,8-0,9 Hmax. Зона с преобладанием в годичной продукции массы стволов занимает
13
около 70% толщи полога. В толще древостоя выделяются два слоя, определяющие
образование двух вершин кривой вертикального распределения годичной
продукции. Первая обусловлена максимумом продукции фракций крон (в
основном листьев) в верхней части толщи древостоя, а вторая – максимальным
приростом стволов в их прикомлевой части.
Заключение
1. В южной тайге Русской равнины ольха серая образует устойчивые
сомкнутые сообщества и не уступает эдификаторную роль берёзе и осине. Ель
восстанавливается в сероольшаниках демутационным путём, смена ольхи серой
елью в 50-летних древостоях не происходит. Рубка древостоев способствует
быстрому вегетативному восстановлению ольхи и (при отсутствии регулярных
уходов) зарастанию лесных культур, созданных с целью реконструкции
сероольшаников.
2. В период заселения ольхой залежи плотность её популяции большая и
в 5-летнем древостое составляет около 110 тыс. экз.·га-1. Наиболее интенсивное
изреживание древостоев происходит в период формирования молодняков,
густота их с 5 до 15 лет уменьшается в 14 раз. В 50-летних древостоях
сохраняется около 1,5 тыс. экз.·га-1, или 1,4% от численности деревьев в 5летнем возрасте.
3. Древостои ольхи серой отличаются быстрым ростом и высокой
производительностью. Текущие приросты в высоту, по диаметру и стволовому
запасу имеют максимальное значение в 10-летних древостоях. Общая
производительность 50-летних древостоев ольхи − 603 м3·га-1, доля в ней
стволового запаса растущих деревьев составляет 55% и отпада – 45%. В 50 лет
сероольшаники по общей производительности превосходят на 25% сомкнутые
березняки Iа класса бонитета, но по запасу стволовой древесины они уступают
березнякам (примерно на 10%). Возраст количественной спелости древостоев
ольхи, в котором они имеют наиболее высокий общий средний прирост
стволового запаса, равен 30-35 годам. В 50-летних сероольшаниках признаки
14
распада древостоев не наблюдаются, текущее среднепериодическое изменение
стволового запаса имеет положительное значение (2 м3·га-1·год-1).
4. Представленность в надземной фитомассе фитоценоза подроста,
подлеска
и
травяного
покрова
мала
(около
4%).
Ведущая
роль
в
продуцировании органического вещества принадлежит древостою.
Древостои ольхи отличаются высокой продуктивностью. За 40-летний
период (10-50 лет) общая фитомасса древостоев увеличивается в 8 раз. В 50летних древостоях она составляет 444 т·га-1 (абсолютно сухого вещества), в ней
значительно представлена (64%) масса фитодетрита, динамика которой
определяется особенностями возрастного развития древостоев. В молодняках
ольхи до 15 лет доля мортмассы в общей фитомассе древостоев составляет 3846%. В 20-50-летних сероольшаниках доля мортмассы в общей продуктивности
древостоев увеличивается с 50 до 64%.
5.
Фракционная
структура
фитомассы
древостоев
ольхи
серой
обусловлена в основном депонированием органического вещества в стволах
деревьев. В надземной фитомассе 5-50-летних древостоев масса стволов
значительно превосходит массу скелета крон. Динамика фракционной
структуры
надземной
фитомассы
определяется
перераспределением
органического вещества в основном между стволами деревьев и скелетом крон,
которое особенно выражено в молодняках (до 15 лет).
В отличие от этого, в формировании структуры годичной продукции
существенная роль, наряду с древесными фракциями, принадлежит листьям.
Представительство в годичной продукции древесных фракций и листьев
относительно стабильно, 70-74% и 22-25% соответственно.
В фитодетрите 10-50-летних древостоев ольхи преобладает мортмасса
листьев. Доля её в общей мортмассе снижается с 53 до 36%, в то время как доля
мортмассы стволов значительно возрастает с 10 до 38%. Фракционная
структура общей фитомассы древостоев относительно стабильна. В ней, в
отличие от надземной фитомассы, меньше представлена масса стволов (55-
15
60%), масса листьев (22-24%) превосходит массу скелета крон (16-18%), доля
генеративных органов − 0,4-3,8%.
6. Вертикальное распределение надземной фитомассы и годичной
продукции древостоев ольхи серой определяется особенностями возрастного
развития их. На ранней стадии развития (5-7 лет) годичная продукция (в основном
листьев) имеет максимальное значение в средней части вертикального профиля
древостоя. В процессе формирования молодняков (до 15 лет) значительная часть
массы фракций крон смещается к вершине деревьев. В 20 – 50-летних древостоях
ольхи годичная продукция имеет максимальное значение в верхней части кроны.
Годичная продукция стволов размещена в основном в их нижней части (до 70%
высоты). Вертикальное распределение надземной фитомассы относительно
стабильно в древостоях ольхи серой старше 15-20-ти лет.
7. В динамике биологической продуктивности древостоев ольхи серой
можно выделить два периода, особенности которых определяются возрастным
развитием древостоев. Первый обусловлен взаимосвязанными процессами:
интенсивным изреживанием и быстрым ростом молодых древостоев. В этот
период происходит интенсивное накопление фитомассы и увеличение массы
фитодетрита, быстрое изменение фракционного состава и вертикального
распределения
фитомассы.
Второй
период
обусловлен
относительной
стабилизацией роста древостоев ольхи серой в возрасте старше 15-20 лет. В
этот
период
продукционный
процесс
относительно
стабилен
как
по
направленности его, так и по интенсивности, фракционный состав и
вертикальное распределение фитомассы изменяются слабо.
8. Установленные закономерности роста и динамики биопродуктивности
древостоев неморально кисличной группы типов леса могут найти применение
в решении ряда задач в соответствующих условиях южной тайги центра
Русской равнины. Они могут использоваться для расчёта баланса углерода в
сероольшаниках; таксации древостоев ольхи серой; обоснования системы
лесоводственных
мероприятий,
направленных
на
выращивание
высокопродуктивных древостоев и сохранение защитных функций насаждений.
16
При проектировании в сероольшаниках способов лесовосстановления и
реконструкции насаждений необходимо учитывать способность ольхи серой
быстро восстанавливаться порослевым путём после рубки деревьев.
Список опубликованных научных работ по теме диссертации
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:
Уткин, А. И. Первичная продуктивность сероольшаников Ярославской
области [Текст] / А.И. Уткин, Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова // Лесоведение.
– 1980. – № 3. – С. 69-80.
Гульбе, Я.И. Вертикальное распределение поверхности листьев и
световой режим в лиственных молодняках южной тайги [Текст] / Я.И.
Гульбе, Л.С. Ермолова, С.Г. Рождественский, А.И. Уткин, Ю.Л.
Цельникер // Лесоведение. – 1983. – № 2. – С. 21-29.
Уткин, А.И. Продукционная инвариантность древостоев [Текст] / А.И.
Уткин, С.Г. Рождественский, Я.И. Гульбе, Н.Ф. Каплина // Лесоведение.
– 1988. – № 2. – С. 12-23.
Рождественский, С.Г. Инвариантные продукционно-морфологические
характеристики крон деревьев мелколиственных пород [Текст] / С.Г.
Рождественский, Т.А. Гульбе, А.И. Уткин, В.А. Кончиц, Я.И. Гульбе,
Н.Ф. Каплина, Л.С. Ермолова // Лесоведение. – 1991. – № 1. – С. 31-41.
Уткин,
А.И.
О
наступлении
лесной
растительности
на
сельскохозяйственные земли в Верхнем Поволжье [Текст] / А.И. Уткин,
Т.А. Гульбе, Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова // Лесоведение. – 2002. – № 5. –
С. 44-52.
Уткин, А.И. Березняки и сероольшаники центра Русской равнины –
экотон между экосистемами хвойных пород и сельскохозяйственными
угодьями [Текст] / А.И. Уткин, Я.И. Гульбе, Т.А. Гульбе, А.Я. Гульбе,
Л.С. Ермолова // Лесоведение. – 2005. – № 4. – С. 49-66.
Статьи в монографиях:
Уткин, А.И. Сероольшаники Большесельского района Ярославской
области и их первичная биологическая продуктивность [Текст] / А.И.
Уткин, Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова // Биологическая продуктивность
лесов Поволжья. – М.: Наука, 1982. – С. 110-142.
Ильина, Н.А. Сравнение разных функций, используемых при
аппроксимации эмпирических данных модельных деревьев [Текст] / Н.А.
17
Ильина, С.Г. Рождественский, А.И. Уткин, Я.И. Гульбе, Т.А. Гульбе,
Н.Ф.
Каплина,
С.Г.
Арутюнян
//
Вертикально-фракционное
распределение фитомассы в лесах. – М.: Наука, 1986. – С. 14-18.
9. Рождественский, С.Г. Интерпретация данных вертикально-фракционной
структуры модельных деревьев для древостоев [Текст] / С.Г.
Рождественский, А.И. Уткин, Т.А. Гульбе, Я.И. Гульбе // Вертикальнофракционное распределение фитомассы в лесах. – М.: Наука, 1986. – С.
18-24.
10. Гульбе, Я.И. Биологическая продуктивность и вертикальнофракционная структура сероольшаников неморально-кисличной группы
типов [Текст] / Я.И. Гульбе // Вертикально-фракционное распределение
фитомассы в лесах. – М.: Наука, 1986. – С. 51-76.
11. Ильина, Н.А. Математический анализ закономерностей вертикального
распределения фракций массы и продукции крон деревьев и древостоев
трех мелколиственных пород [Текст] / Н.А. Ильина, С.Г. Рождественский,
Я.И. Гульбе, Н.Ф. Каплина, А.И. Уткин // Вертикально-фракционное
распределение фитомассы в лесах. – М.: Наука, 1986. – С. 180-207.
12. Рождественский, С.Г. Статистическая обработка фактического материала
[Текст] / С.Г. Рождественский, А.И. Уткин, Я.И. Гульбе // Анализ
продукционной структуры древостоев. – М.: Наука, 1988. – С. 7-10.
13. Гульбе, Я.И. Фракционная структура фитомассы и годичной продукции
древостоев и деревьев серой ольхи [Текст] / Я.И. Гульбе // Анализ
продукционной структуры древостоев. – М.: Наука, 1988. – С. 85-103.
14. Цельникер, Ю.Л. Световой режим и структура фотосинтетического
аппарата мелколиственных молодняков [Текст] / Ю.Л. Цельникер, Т.А.
Гульбе, Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова, С.Г. Рождественский, А.И. Уткин //
Анализ продукционной структуры древостоев. – М.: Наука, 1988. – С.
132-142.
15. Уткин, А.И. Особенности вертикальной биогеоценотической структуры
мелколиственных и хвойных древостоев [Текст] / А.И. Уткин, Я.И.
Гульбе, С.Г. Рождественский, Н.Ф. Каплина, Т.А. Гульбе, Л.С. Ермолова,
Н.В. Оськина, С.Г. Арутюнян // Анализ продукционной структуры
древостоев. – М.: Наука, 1988. – С. 185-214.
16. Рождественский, С.Г. Древостои мелколиственных пород как
инвариантные продукционные системы [Текст] / С.Г. Рождественский,
18
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
А.И. Уткин, Я.И. Гульбе, Н.Ф. Каплина // Анализ продукционной
структуры древостоев. – М.: Наука, 1988. – С. 214-224.
В материалах конференций:
Уткин, А.И. Запас, годичная продукция и фракционный состав
фитомассы сероольховых насаждений (Ярославская обл.) [Текст] / А.И.
Уткин, Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова // Структурно-функциональные
особенности естественных и искусственных биогеоценозов. Тез. докл.
всесоюз. совещ. (г. Днепропетровск, 26-28 октября 1978 г.) –
Днепропетровск, 1978. – С. 151-153.
Гульбе, Я.И. Биологическая продуктивность и опад в сероольшаниках
[Текст] / Я.И. Гульбе, Л.С. Ермолова, А.И. Уткин // Биологическая
продуктивность почв и ее увеличение в интересах народного хозяйства. –
Тез. докл. всесоюз. совещ. (18-20 декабря 1979 г.) – М.: Изд-во
Московского ун-та, 1979. – С. 47.
Уткин,
А.И.
Параметры
биопродуктивности
сероольшаников
Ярославской области [Текст] / А.И. Уткин, Я.И. Гульбе // Комплексное
изучение и рациональное использование природных ресурсов. Тез. докл.
всесоюз. совещ. Калинин, 3-5 сентября 1980 г. – Калинин: Наука, 1980. –
С. 123-124.
Гульбе, Я.И. Закономерности вертикального распределения фитомассы
стволов в неморально-кисличных сероольшаниках [Текст] / Я.И. Гульбе //
Закономерности роста и производительности древостоев: Тез. докл. науч.
конф. (16-17 апреля 1985 г.) – Каунас, 1985. – С. 214-216.
Гульбе, Я.И. Фитомасса и годичная продукция неморально-кисличных
сероольшаников Ярославской области [Текст] / Я.И. Гульбе //
Закономерности роста и производительности древостоев: Тез. докл. науч.
конф. (16-17 апреля 1985 г.) – Каунас, 1985. – С. 216-218.
Рождественский, С.Г. Оценка пригодности регрессионных уравнений
разного вида для аппроксимации фитомассы и годичной продукции
древостоев [Текст] / С.Г. Рождественский, Н.А. Ильина, Я.И. Гульбе,
Н.Ф. Каплина, Т.А. Гульбе, С.Г. Арутюнян, А.И. Уткин // Стабильность и
продуктивность лесных экосистем. – Тез. докл. всесоюз. совещ.
«Стабильность и энергетическая эффективность высокопродуктивных
лесных биогеоценозов», 29-31 октября 1985 г. – Тарту, 1985. – С. 113-115.
Utkin, A.I. Primary productivity of birch, aspen, aspen, grey alder stands in
Yaroslavl province (USSR) as an example of production invariability of the
vegetation cover [Текст] / A.I. Utkin, Ya.I. Gulbe, L.S. Ermolova, N.F.
Kaplina, S.G. Rozhdestvensky // Fuelwood production strategies: Proc. of
IUFRO Project Group P 1.09.00, Integrated Res. in Biomass for Energy /
IUFRO XVIIIth World Congress 1986, September 9, 1986, Ljubljana,
Yugoslavia. – Uppsala, 1987. – P. 29-38.
8. Utkin, A.I. Fractional structure of phytomass and annual production in aspen,
birch and grey alder trees and stands [Текст] / A.I. Utkin, S.G.
Rozhdestvensky, Ya.I. Gulbe, N.F. Kaplina // IUFRO project group P 1.09.00
Integrated Reseach in Biomass for Energy Workshop in Beijing, Sept. 5-8,
1988. – Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences, 1988. – p. 11.
9. Гульбе, Т.А. Определение фитомассы крон в древостоях березы, ольхи
серой и осины по соотношениям между дендрометрическими и
продукционными показателями деревьев [Текст] / Т.А. Гульбе, С.Г.
Рождественский, А.И. Уткин, В.А. Кончиц, Я.И. Гульбе, Н.Ф. Каплина,
Л.С. Ермолова // Проблемы лесоведения и лесной экологии. Тез. докл.
(20-23 сентября 1990 г., г. Минск). – Ч.1. – М.: 1990. – С. 203-205.
10. Гульбе, Я.И. Функциональное разнообразие ольховых экосистем мира
[Текст] / Я.И. Гульбе // Биологическое разнообразие лесных экосистем:
Матер. совещ. – М., 1995. – С. 187-189.
11. Ермолова,
Л.С.
Возрастные
изменения
травяного
покрова
сероольшаников, формирующихся на бывших сельскохозяйственных
угодьях [Текст] / Л.С. Ермолова, А.Я. Гульбе, Я.И. Гульбе // Актуальные
проблемы лесного комплекса / Под. ред. Е.А. Памфилова. Сб. науч. тр. по
итогам межд. научно-технич. конф. Вып. 21. – Брянск: БГИТА, 2008. – С.
72-75.
Подписано в печать 12.04.2012г.
Усл.п.л. – 1.0
Заказ №08565
Тираж: 100экз.
Копицентр «Чертеж.ру»
ИНН 7701723201
107023, г.Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12
(495) 542-7389
www.chertez.ru
Документ
Категория
Биологические науки
Просмотров
59
Размер файла
297 Кб
Теги
кандидатская
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа