Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Сохранение природного биологического разнообразия при лесопользовании, прежде всего при промышленных рубках леса, является одной из важнейших задач современного лесного хозяйства. В результате проведения сплошных рубок происходят изменения условий мест обитания. Сплошными рубками признаются рубки, при которых на соответствующих землях или земельных участках вырубаются лесные насаждения с сохранением для воспроизводства лесов отдельных деревьев и кустарников или групп деревьев и кустарников [1]. После сплошной рубки происходит изменение живого напочвенного покрова. Живой напочвенный покров (далее ЖНП) – это совокупность мхов, лишайников, травянистых растений, кустарничков и полукустарничков, произрастающих на покрытых и не покрытых лесом землях (ОСТ 56-108-98). Он является одним из важных компонентов лесного биогеоценоза [2].

Каждый вид вносит свой вклад в разнообразие, с этой точки зрения не существует бесполезных и вредных видов. Оценивание биологического разнообразия имеет важное прикладное значение, так как позволяет контролировать сохранение генетического потенциала, дает представление о состоянии экосистем на определенной территории, служит основой для разработки системы менеджмента отдельных видов [3].

Цель исследования: изучить влияние сплошной рубки в спелых и перестойных насаждениях на биологическое разнообразие растительности сосняка орлякового в лесах Брянской области. Используя индекс Жаккара, установить сходство видового состава на участках сосняка орлякового, пройденных сплошными рубками, и на участке, принятом за контроль, где сплошная рубка не проводилась.

Материалы и методы исследования

Изучение биологического разнообразия растительности в сосняке орляковом до проведения сплошной рубки спелых и перестойных насаждений на пробной площади № 1 – контроль (ПП № 1– контроль) и после рубки давностью 2, 4, 7, 9 лет (ПП № 2–5) проводилось в 2018–2019 гг. На контрольном участке пробная площадь была заложена по ОСТу 56-69-83. Полевые материалы обработаны по методике, принятой в лесной таксации [4]. Исследования биологического разнообразия в сосновых насаждениях проводились по общепринятой методике [5]. На пробных площадях осуществлялись регистрация всех видов растений и их идентификация с использованием справочной литературы [6]. Камеральная обработка числовых и текстовых данных, собранных на участках, проводилась с помощью пакета программ Microsoft Office и Microsoft Excel.

Пробная площадь № 1 является контрольным участком, на котором не проводилась сплошная рубка. Таксационная характеристика: состав 10С + Б, возраст 85 лет, высота 28 м, диаметр 36 см, относительная полнота 0,5, запас 380 м3/га, класс бонитета I, тип леса – орляковый, тип лесорастительных условий – свежая суборь (С2). Подрост: 10Д, возраст – 20 лет, высота – 4,0 м, количество – 0,5 тыс. шт./га. Подлесок: Крл, Р средней густоты. На пробной площади № 1 произрастает 5 видов древесной и кустарниковой растительности.

Все последующие пробные площади, на которых проведена сплошная рубка спелых и перестойных насаждений, до рубки имели такую же таксационную характеристику, как и на ПП № 1.

На ПП № 2 в 2016 г. проведена сплошная рубка. В 2017 г. созданы лесные культуры сосны обыкновенной. За 2 года произошло естественное возобновление – 8Ос2Б, подрост – 10Д, подлесок – Р, Крл, Лщ, Мл. Зарегистрировано 8 видов древесно-кустарниковой растительности. Появились новые виды: тополь дрожащий, лещина обыкновенная, малина обыкновенная.

На ПП № 3 сплошная рубка проводилась в 2014 г. В 2015 г. созданы лесные культуры сосны обыкновенной. За 4 года произошло естественное возобновление – 8Ос2Б, подрост – 10Д, подлесок – Р, Крл, Ивк, Мл. Произрастает 8 видов древесно-кустарниковой растительности. Появились новые виды, такие как тополь дрожащий, малина обыкновенная, ива козья.

На ПП № 4 в 2012 г. проведена сплошная рубка. В 2013 г. созданы лесные культуры сосны обыкновенной. Естественное возобновление – 9Ос1Б, подрост –10Д, подлесок – Р, Крл, Ивк. Зарегистрировано 7 видов древесно-кустарниковой растительности.

На ПП № 5 рубка проводилась в 2010 г. В 2011 г. создали культуры сосны обыкновенной. Естественное возобновление – 7Б3Ос, подрост – 5Д5Е, подлесок – Р, Крл, Ивк, Мл. На участке зарегистрировано 9 видов. Появились новые виды, такие как тополь дрожащий, ель европейская, малина обыкновенная, ива козья.

Результаты исследования и их обсуждение

На всех пробных площадях произведен учет травянистой растительности. После подсчета числа растений для совместного определения проективного покрытия и обилия видов была применена шкала Браун-Бланке. Для установления балла определенному виду растения необходимо знать его долю в процентах от общего числа всех растений в штуках. Балл 5 – проективное покрытие более 75 %; 4 – от 50 % до 75 %; 3 – от 25 % до 50 %; 2 – от 10 % до 25 %; 1 – от 5 % до 10 %; «+» – от 1 до 5 %, r – менее 1 % (единично) [5]. Далее производили анализ биологического разнообразия растительности на участках, пройденных сплошной рубкой, по сравнению с контролем (ПП № 1).

На контрольном участке (ПП № 1) произрастает 56 7776 шт./га (29 видов) травянистых растений, в том числе орляк обыкновенный (проективное покрытие 19,5 %), ландыш майский (16,1 %), лишайник Кладония лесная (0,5 %). Мох Плевроциум Шребера образует под пологом сплошной ковер. В основном имеется растительность, характерная для лесного участка со спелым лесом: фиалка собачья, зимолюбка зонтичная, ортилия однобокая, хвощ лесной, Линнея северная, вереск обыкновенный, кислица обыкновенная, седмичник европейский, марьянник обыкновенный и др.

На пробной площади № 2 сплошная рубка проводилась 2 года назад. На 1 га произрастало 884 074 шт. (32 вида) травянистых растений. Зафиксировано 8 новых видов, 6 исчезли полностью, 8 сократили численность, 16 имеют большую численность.

На пробной площади № 3 живой напочвенный покров, развивающийся в течение 4 лет после сплошной рубки, представлен в количестве 1 574 815 шт./га (30 видов). 16 видов исчезли полностью, появился 21 новый вид, сократили численность 2, увеличили численность 7 видов.

На ПП № 4 исследования проводились в 2019 г., сплошная рубка проведена 7 лет назад. На 1 га произрастало 581 481 травянистое растение, представленное 17 видами. Исчезли 19 видов, появились 8 новых, наблюдается увеличение численности 6, уменьшили численность 3 вида.

На пробной площади № 5 сплошная рубка проводилась 9 лет назад. На 1 га произрастала 410 741 единица травянистой растительности (14 видов). Появились 9 новых видов, исчезли 18, увеличили численность 4; сократил численность 1 вид.

Анализируя влияние сплошных рубок на видовое разнообразие ЖНП в сравнении с контрольным участком, можно отметить следующее: основные изменения наблюдаются у сосудистых растений, большая часть погибает после рубки, поскольку не может приспособиться к новым, резко изменившимся условиям среды. В результате сукцессионных процессов после рубки сосудистые растения вытесняются луговыми и полевыми, в основном представителями семейства Злаковые, Сложноцветные. Число травянистых растений увеличивается на ранних стадиях восстановительных сукцессий, т.е. на недавних вырубках. Это связано с тем, что после рубки создается множество разнообразных микроместообитаний, субстратов, оголенных участков почвы, которые могут быть заселены разными видами, отсутствующими на контрольном участке и не приспособленными к произрастанию в его микроклимате. Мох Плевроциум Шребера, сплошь застилавший полог на ПП № 1, не был обнаружен ни на одной пробной площади, что говорит о долгом восстановлении данного вида.

После проведения сплошной рубки появились новые виды, не характерные для сосняка орлякового: бессмертник песчаный, гвоздика травянка, ежа обыкновенная, лютик едкий, мятлик однолетний, мелколепестник канадский, осот полевой, осока заячья, перловник поникший, подорожник обыкновенный, щучка дернистая, щавель конский.

На пробной площади № 2 наблюдается увеличение численности у 16 видов растений; это объясняется тем, что у растений увеличиваются площадь поверхности распространения, количество питания и солнечной энергии. По мере дальнейшего развития вырубок картина меняется: лесные виды сменяются видами, растущими на открытых участках. Это наблюдается на более ранних вырубках: ПП № 3, ПП № 4 и ПП № 5. На вырубке 2010 г. (ПП № 5) в основном представлена луговая и опушечная растительность с большим количеством растений на участке.

Можно сделать вывод о том, что на вырубках резко увеличиваются биоразнообразие и численность видов, связанных с другими (не лесными) местами обитания опушечных, луговых и сорных видов растений.

Всего было учтено 60 видов древесно-кустарниковой, травянистой и иной растительности, представленных 34 семействами. Из них по числу видов большую долю (61 %) составляет травянистая растительность. Учтено 7 видов семейства Сложноцветные, это наибольшее количество среди всех учтенных. Зарегистрировано 6 видов семейства Злаковые, 5 видов семейства Вересковые. После рубок они утрачивают численность, о чем говорит их наличие только на ПП № 1 и ПП № 2. Семейства Подорожниковые, Спаржевые и Розоцветные представлены 3–4 видами растений. Семейства Первоцветные, Гвоздичные, Ивовые и Сосновые включают по 2 вида. Остальные семейства представлены 1 видом.

Результаты анализа изменения видового богатства (количества видов) и количество растений (шт./га) после проведения сплошной рубки разного временного периода в исследуемых насаждениях приведены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что на ПП № 1 произрастало 567,8 тыс. шт./га древесно-кустарниковой и травянистой растительности, представленных 34 видами, на ПП № 2 – 884,1 (40 видов), ПП № 3 – 1574,8 (38 видов), ПП № 4 – 581,2 (24 вида), наименьшее количество – 410,7 тыс. шт./га (23 вида) – на ПП № 5. Отмечается увеличение количества видового богатства на участках, где сплошная рубка проведена 2 и 4 года назад (ПП № 2 и ПП № 3). Биоразнообразие на ПП № 4 и ПП № 5 резко падает в сравнении с контролем, что можно объяснить вытеснением (преимущественно злаковой и сорной растительностью) видов, произрастающих под пологом древостоя в соответствующих типах лесорастительных условий.

Для установления сходства видового состава исследуемых участков использовался индекс Жаккара – Kj.

Kj =

где а – число видов в первом сообществе; b – число видов во втором сообществе; c – число видов, общих для первого и второго сообществ.

Предельные значения этого коэффициента составляют от 0 до 100, Kj = 100, что означает полное сходство сообществ (абсолютное совпадение списков), а Kj = 0 означает, что они не имеют ни одного общего вида. Чем больше значение Kj, тем более сходны по видовому составу сравниваемые участки [5].

Значения коэффициента сходства видового состава на 4 пробных площадях в сосняке орляковом, где проведена сплошная рубка спелых и перестойных насаждений, с контролем (ПП № 1) представлены в табл. 2. По значению коэффициента можно судить о сходстве или различии видового состава растительности изучаемых лесных участков. Индекс Жаккара на ПП № 2 имеет значение 57,4 %, что означает максимальное сходство сообществ с контролем, так как с момента проведения сплошной рубки прошло 2 года. Индекс между ПП № 3 – 24,1 %, ПП № 4 – 28,8 % и ПП № 5 – 23,9 % указывает на минимальное сходство флористического состава в сравнении с ПП № 1 (контролем). С момента проведения сплошной рубки прошло 4 года, 7 и 9 лет.

Индекс Жаккара между участками, пройденными сплошными рубками ПП № 2 и ПП № 3, равен 47,1 %, что указывает на равное сходство видов, с ПП № 4 – 39,1 % – приближенное сходство, с ПП № 5 – 18,9 % – незначительное сходство флористического состава. Индекс между ПП № 3 и ПП № 4 равен 51,2 %, ПП № 5 – 52,5 %, что говорит о равном сходстве флористического состава. Индекс между ПП № 4 и ПП № 5 равен 46,9 %, что указывает на равное сходство по видовому составу.

Заключение

Изучение биологического разнообразия на лесных участках после проведения сплошных рубок спелых и перестойных насаждений в сосняке орляковом показало, что они оказывают сильное влияние на видовое разнообразие растительности – видовое богатство значительно утрачивается и меняется.

В работе проанализирована динамика изменения растительности на пробных площадях по шкале Браун-Бланке, определены обилие видов и их проективное покрытие на каждом участке. Следует отметить, что сплошные рубки положительно влияют на видовое разнообразие лесных участков только на свежих вырубках, так как видовое разнообразие увеличивается, но по мере развития сообщества оно уменьшается в результате преобладания растительности, не соответствующей типу лесорастительных условий. Большинство видов исчезают из состава уже после 2–4 года после рубки. С увеличением срока давности сплошной рубки увеличивается количество древесно-кустарниковой растительности, так как идет естественное возобновление малоценными лиственными породами (ПП № 1 – 5 видов, ПП № 5 – 9 видов). С использованием индекса Жаккара установлено сходство видового состава лесных участков между собой. Определена связь между количеством лет, прошедших с момента проведения сплошной рубки, и флористическим составом древесно-кустарниковой и травянистой растительности. Чем больше данный период, тем менее сходен флористический состав растительности с контролем, где сплошная рубка не проводилась.

Прогнозировать изменения в составе и численности растительности с большой точностью невозможно, так как нет достаточного количества достоверных данных об условиях, в которых они развивались (погодных условиях, уровне грунтовых вод, минеральном питании и др.), об их численности на участках до проведения вырубок. Для объективной оценки необходимо заниматься данной проблемой на протяжении десятилетий.

По результатам исследований были даны рекомендации производству: перед проведением сплошной рубки спелых и перестойных насаждений следует разрабатывать технологические карты с учетом основных биотопов лесного участка; на лесных участках, где присутствуют второй ярус и подрост, проводить сплошные рубки с их сохранением, что позволит увеличить биологическое разнообразие; более ответственно подходить к проведению агротехнических мер и рубок ухода за лесными культурами.