7. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ СОСНЫ ПОД ПОЛОГОМ НАСАЖДЕНИЙ

      Состояние естественного возобновления сосны под пологом её спелых и перестойных насаждений изучалось на 27 пробных площадях. Обследованные древостои разделяются на высокополнотные (7), среднеполнотные (12) и низкополнотные (8).
      В сосняках борового ряда зеленомошной группы типов леса заложены 12 пробных площадей, в сосняках суборевого ряда также зеленомошной группы – 13, в сосняках сложных, липовых и липово-лещиновых типов леса – 4.
      Под пологом сосняка брусничного (ПП3) в типе лесорастительных условий А2 было проведено обследование естественного возобновления.
      Почва - дерново-слабоподзолистая супесчаная свежая, ТЛУ - А2. Тип леса - сосняк брусничный. Древостой представлен исключительно сосной I класса бонитета в возрасте 80 лет. Полнота 0,7.

Таблица 15.

Статистические показатели численности всходов и
самосева сосны под пологом сосняка брусничного
(ПП3) на учетных площадках размером 4 м2

      Первоначально на 20 учетных площадках размером по 25 м2 мы не обнаружили ни одного экземпляра подроста сосны в возрасте от трех лет и старше. Проведение более подробного учета на 25 площадках по 4 м2 позволило выявить наличие как всходов, так и самосева сосны в возрасте двух лет. Так, количество всходов составляет 4,6 тыс. шт./га при 4,8 тыс. двухлеток. Учтены и погибшие экземпляры самосева, общее количество которых составило 0,7 тыс. шт./га. Встречаемость всходов - 0,88 против 0,80 у двухлеток, что свидетельствует о равномерном их размещении по площади выдела. При этом под пологом существует подлесок рябины в количестве 6,2 тыс. шт./га с коэффициентом встречаемости 0,68. Средняя величина освещенности 3,9 тыс. люкс.
      Характеристика выборки по количеству всходов и самосева (табл. 15) свидетельствует, что усреднённое их количество мало различается на одной учетной площадке. Однако коэффициенты вариации указывают на меньшую стабильность количества и равномерности распределения самосева (V=97%) по сравнению с всходами (V=73%). Увеличение вариации на 24% свидетельствует о наличии групп самосева.
      В то же время близкие средние по количеству всходов и двухлеток сосны следует рассматривать как достаточную стабильность во времени самого процесса возобновления.
      Освещенность под пологом колеблется в значительных пределах - от 1 до 12 тыс. люкс при среднем значении 3,81±0,30 (изменчивость 63,7%). Распределение напряженности светового потока (Pис. 41) показывает его большую неравномерность.

Рис. 41. Гистограмма частот освещенности под пологом сосняка брусничного (ПП3)


      Наличие световых бликов (10…12 тыс. люкс), просветов в пологе составляет 15%. Этого вполне достаточно для формирования неравномерно распределенного по территории выдела подроста сосны.
      Практически при идентичных параметрах древостоя на другом участке (ПП4) на возвышенном ровном рельефе в условиях 80-летнего сосняка брусничного I класса бонитета с полнотой 0,7 присутствуют только всходы 2,07 ± 0,28 шт./кв.м и фактически отсутствуют двухлетки сосны 0,10 ± 0,07 шт./кв.м. Встречаемость всходов достаточно велика - 0,87, тогда как двухлетки практически не встречаются (0,07). Стандартное отклонение у всходов составляет 1,53 (V=74,2%) против 0,40 (V=402,6%) у самосева.
      С увеличением возраста древостоев происходят изменения и в формировании естественного возобновления под пологом. Так в 120-летнем чистом сосновом древостое I класса бонитета бруснично-орлякового типа леса (ТЛУ А2В2) при сомкнутости полога 0,51 имеется подрост разной крупности (ПП5).
      Глазомерная оценка возобновления и подлеска показывает, что подрост средний по густоте. Имеется подлесок высотой 3,5 м из рябины средней густоты, ракитника. Сравнительно низкая сомкнутость полога позволяет в живом напочвенном покрове развиваться кроме зеленых мхов (дикран волнистый, плевроциум Шребера) и видам, присущим зеленомошным типам - кипрею, мятлику и вейнику.
      Подробный перечислительный учет сосенок (табл. 16) показал, что в наличии имеется на один гектар 10,5 тыс.шт. всходов, 26,0 тыс. шт. самосева (двухлеток). Учёт подроста на более крупных площадках (25 кв.м.) с общей учетной площадью в 300 кв. м позволил выявить 4,6 тыс. шт. экземпляров подроста разных категорий крупности. Из них мелкого - 0,2 тыс., среднего - 0,8 тыс., крупного - 2,6 тыс.шт./га.

Таблица 16.

Статистические показатели численности всходов и самосева сосны под пологом
сосняка бруснично-орлякового (ПП5) на учетных площадках размером 1 м2


      В целом лесовозобновительный процесс под пологом данного древостоя идет активно, несмотря на то, что всходов на момент учета оказалось в 2,5 раза меньше, чем самосева. Тем не менее, если даже предположить, что выживет лишь 10% всходов и самосева, то и это количество подроста (3,6 тыс.) будет обеспечивать успешное формирование молодого поколения сосны. Однако следует указать на низкую встречаемость всходов и самосева, составляющую соответственно 0,5 и 0,6.
      Среди вычисленных для данной выборки статистических показателей обращает на себя внимание значительная ошибка учета естественного возобновления. Пределы колебаний численности подроста на отдельной площадке составляют от 0 до 16 экземпляров, а изменчивость достигает более 100%, что свидетельствует о наличии крайне неоднородных условий для накопления подроста.
      Указанная неоднородность может быть результатом неравномерного накопления подстилки или неравномерной освещенности. И то и другое является ограничивающим фактором для благоприятного протекания процесса естественного лесовосстановления. Определенную роль играет в этом и существующий живой напочвенный покров.
      В условиях А1-2 при полноте 0,8 сомкнутость крон составляет 0,58; возраст древостоя 120 лет (ПП6). Запас 540 куб.м на гектар, средняя высота 31 м при среднем диаметре 40 см. Класс бонитета 1. Ширина полосы, на которой произошло естественное возобновление сосны, составляет 30 м.
      При размере учетных площадок в 25 кв.м встречаемость крупного подроста оказалась равна 1,0. Средний и мелкий подрост также распределен по площади выдела равномерно (0,83 и 0,67). Таким образом, чем крупнее подрост, тем равномернее его размещение.
      Возраст самого старшего экземпляра подроста, у которого были измерены годичные приросты за последние годы, составил 20 лет. Высота его всего 249 см. О недостатке освещения свидетельствуют годичные приросты на момент обследования, поскольку они не превышали 14 см при минимальном годичном приросте в 1 см.
      Количественная характеристика подроста сосны свидетельствует об успешном возобновлении, поскольку только крупного подроста, насчитывается 5,07 тыс. шт. на гектар при общем его количестве 7,47 тыс. шт./га. Следует отметить, что примесь березы в естественном возобновлении, несмотря на единичное присутствие тонкомерной березы в древостое, на учетных площадках обнаружить не удалось.
      Примыкающий к описанной пробной площади сосновый молодняк (ПП7) представляет собой полосу шириной 30 метров, направленную с юго-запада на северо-восток. Склон северо-западной экспозиции имеет уклон в 13°. Здесь был полностью удален спелый древостой. Выше по склону, в непосредственном примыкании к молодняку расположен спелый сосновый древостой, чистый по составу, возраста 120 лет, лишай-никово-мшистого типа леса.
      В составе молодняка, рассчитанного по соотношению сумм площадей сечений, преобладает сосна (75С24Б1Ос). Возраст по сосне колеблется в пределах 23…26 лет. Таким образом, можно констатировать, что возобновление шло активно в течение 4-х лет. Класс бонитета оценивается как I. При запасе в 20 м3 на гектар и полноте 0,9 количественная доля сухостойных стволиков сосны составляет 28%, а по площади сечения - менее 12% (Pис. 42).
      Участие лиственных пород в составе обязано в основном березе и единичной осине диаметром от 6 см. При среднем диаметре сосны в 4,3 см и лиственных (береза 7,0 и осина 6,0 см) следовало бы удалить лиственную примесь с диаметрами, превышающими средний диаметр сосны. Это тем более необходимо, так как при густоте в 6800 деревьев на гектаре, высокой сомкнутости и полноте, здесь происходит снеголом (Pис. 43).
      Высота сосны в возрасте 25 лет составляет 10,5 метров, хотя 26- летние модельные экземпляры достигали 12,1 метра. В то же время диаметры модельных деревьев составляли от 5,5 см у 23-летних сосен до 11,7 см у 26-летних. Приросты в высоту за последние пять лет также значительно различаются в связи с возрастом сосны – от 1,6 до 3,3 м.
      Молодняк на ПП7 является прототипом будущего молодого древо-стоя, который сформируется на ПП6. Следует отметить, что к возобновлению сосны практически не примешивается подрост лиственных. Участие березы в составе будущего молодняка будет, скорее всего, будет обеспечено после окончательной вырубки спелого древостоя сосны.


Рис. 42. Распределение древесных пород, участвующих в строении молодняка на ПП7 по ступеням толщины и площади сечения


Рис. 43. Снеголом в 25-летнем сосновом молодняке и основные параметры его роста (ПП7)


      В условиях чистого 90-летнего сосняка травяно-мшистого (ТЛУ А2) II класса бонитета при полноте 0,6 (ПП21) естественное возобновление происходит в целом успешно. При этом подрост в основном мелкий, до 0,5 м высотой. Его распределение по возрастам, на наш взгляд, является достаточно типичным для таких сосновых насаждений (табл. 17).
      Встречаемость всходов составляет 100% (τ=1,00), что свидетельствует об успешном протекании первоначального этапа естественного возобновления: имеются в наличии семена и условия для их прорастания. Около половины всходов погибает к осени второго года и обнаруживается неравномерность в размещении самосева (τ=0,50).
      Численность или густота сосны разного возраста и их встречаемость под пологом имеет закономерное снижение от всходов к подросту, связанное с длительностью существования их под пологом.
      Показатель изменчивости густоты возобновления в связи с возрастом сосны увеличивается от 48% у всходов до более чем 100 у самосева и подроста. Таким образом, под пологом только численность всходов подчиняется законам статистик нормального распределения. Для остальных возрастов статистики нормального распределения практически неприменимы.

Таблица 17.

Показатели естественного возобновления под пологом (ПП21)


      Успешное накопление подроста сосны происходит под пологом при снижении полноты в спелых сосняках. Примером тому могут служить материалы, собранные на ПП13.
      На слабом склоне южной экспозиции в чистом сосновом древостое 100-летнего возраста первого класса бонитета на дерново-слабоподзолистой супесчаной свежей почве, в типе леса сосняк брусничный (ТЛУ А2) при полноте 0,5 и сомкнутости полога 0,4 был проведен учет имеющегося молодого поколения сосны (Pис. 44).
      При средней освещенности в 3,0 тыс. люкс под пологом древостоя с небольшой сомкнутостью (0,44) имеется второй ярус и подрост сосны. Следует отметить, что значения освещенности имеют пределы от 1,4…7,2 тыс. люкс. Однако преобладающие значения освещенности составляют 2…4 тыс. люкс.


Рис. 44. Гистограмма освещенности под пологом древостоя на ПП13 (а) и распределение сосны по ступеням толщины:
I ярус (б); молодняк сосны (в); подрост сосны по крупности (г)

      Неравномерность распределения стволов сосны по ступеням толщины (см. Pис. 44, б) свидетельствует о вероятном наличии здесь двух её поколений с пиком в 32 и 52 см. Фактически под пологом первого яруса имеется второй ярус сосны, представленный деревьями диаметром от 4 до 12 см (Pис. 44, в).
      Кроме того, имеется ещё и 2,62 тысячи экземпляров вполне жизнеспособного подроста. Доля погибшего подроста оказалась незначительной – лишь около 70 штук на гектар (см. Pис. 44 г).
      В данном случае сам процесс возобновления предопределяет формирование разновозрастной структуры древостоя. Это в свою очередь обеспечивает большую устойчивость насаждению и усиливает его водоохранно-защитные свойства.
      Для выявления роли полноты и сомкнутости полога спелых древостоев указанных типов леса на встречаемость и густоту всходов, самосева и подроста был проведен корреляционный анализ с использованием данных 14 пробных площадей (табл. 18).

Таблица 18.

Коэффициенты корреляции густоты и встречаемости всходов, самосева и
подроста сосны под пологом с полнотой древостоев


      Количество всходов и их встречаемость имеют положительную связь с полнотой древостоев. Эта связано с большим количеством семян в древостоях с большей полнотой и сомкнутостью.
      Выживаемость всходов и переход их в состояние самосева (2 года) и подроста зависит от полноты древостоев (коэффициент корреляции отрицательный высокий). С увеличением продолжительности жизни подроста сосны под пологом наблюдается тенденция к снижению влияния полноты древостоев на густоту и встречаемость подроста. Это может быть связано с выживанием подроста преимущественно в окнах, на более освещенных участках.
      Таким образом, сосняки лишайниково-мшистые, брусничные и орляково-разнотравные в условиях лесостепи (Пензенская область) могут успешно восстанавливаться за счет предварительного возобновления.
      В сосняках ряда суборей имеются типы леса с густым подлеском, создающим неблагоприятные условия для накопления подроста сосны.
      Так, например, в Монастырском лесничестве Кададинского лесхоза (ПП46) в типе леса, который определен лесоустройством как сосняк орляково-разнотравный (ТЛУ В2), древостой состава 9С1Ос+Б, возраст 95 лет, 1 класс бонитета при сомкнутости полога 0,76 и полноте 0,7 всходов и самосева сосны обнаружено лишь 150 экземпляров на гектар.
      Проведенный учет показал, что в небольших окнах присутствует незначительное количество (600 шт./га) подроста березы и осины. При этом подлесок густой и представлен в основном рябиной (9,25 тыс.шт./га) и незначительным количеством (0,2 тыс. шт./га) крушины.
      Проективное покрытие живого напочвенного покрова значительное - 74,5 ± 3,80 % и достаточно равномерное (V=22,8%). Видовой состав включает: орляк обыкновенный (встречаемость 0,70), бруснику (0,60), зеленые мхи (0,45), чернику (0,3), редко (0,1 и менее) малину, землянику, грушанки, фиалку удивительную, в окнах - злаки.
      На состояние естественного возобновления сосны здесь оказывает влияние конкуренция со стороны подлеска, который развился благодаря рельефу (древостой расположен на западном склоне с уклоном около 20°) и почвам (табл. 19).

Таблица 19.

Характеристика почвенного профиля (ПП46)


       Таким образом, дерново-слабоподзолистая супесчаная на древне-аллювиальных псевдофибровых песках, подверженных оглеению (контактному), подстилаемая оглеенными тяжелыми суглинками почва обеспечивает благоприятные условия для формирования подлеска рябины, а древостою сосны произрастание по первому классу бонитета.
      Выклинивание тяжелых суглинков и наличие склонов, несмотря на формирование типичного для песчаных и супесчаных почв живого напочвенного покрова, приводит к усиленному разрастанию подлеска и, как следствие, к ухудшению условий естественного возобновления светолюбивой сосны.
      В то же время, при вырубке отдельных деревьев, находящихся рядом с пробной площадью, на месте сжигания порубочных остатков обнаружено большое количество всходов и самосева сосны. Это свидетельствует о возможном успешном огневом содействии возобновлению сосны в данном типе леса, однако, требует более детального изучения.
      Ещё более сложные условия для естественного возобновления сосны складываются при подстилании дренированных супесей суглинистыми наносами. Здесь формируются сложные типы сосновых лесов с наличием второго лиственного яруса и густого подлеска (Pис. 45).



Рис. 45. Сосняк сложный лещино-липовый и его почвенный профиль (ПП39)


      Так, на бурых лесных супесчаных почвах на древнеаллювиальных псевдофибровых оглеённых песках, подстилаемых делювиальными суглинистыми наносами, формируется сложный лещино-липовый сосняк с наличием во втором ярусе липы и клена (Pис. 45, табл. 20). Здесь же выделяется и третий ярус из густого подлеска. Материалы, собранные в таких условиях на пробных площадях 39, 40, 41, в сосняках 80…120-летнего возраста лещино-липового типа леса показали, что формирование нового поколения сосны однопородных поколений естественным путем в дальнейшем весьма проблематично.

Характеристика почвенного профиля (ПП39)


      Так, на пробной площади 39 древостой Iа класса бонитета представлен двумя ярусами: I ярус - 10C (100 лет), II ярус - 6Кл4Лп (40 лет) при общей сомкнутости 1,0.
      Подлесок густой (общее количество 7,0 тыс. шт./га) представлен в основном бересклетом (4,70 тыс. шт./га), лещиной (1,2), рябиной (0,90), редко черемухой (0,20).
      В составе густого подроста, общее количество которого составляет 13,4 тыс. штук на гектар, участвуют липа и клен (табл. 21). Их общая встречаемость 1,0. При относительной освещенности в 5,2±0,13% отсутствует возобновление сосны. На учетных площадках не удалось обнаружить ни одного её экземпляра.
      Недостаток света обуславливает и состояние травяного покрова. Живой напочвенный покров довольно редкий, представлен снытью, купеной, редко фиалкой удивительной.
      При этом из опада участвующих в сложении данного насаждения видов формируется мощная коричнево-бурая, двухслойная лесная подстилка типа модер, которая состоит из хвои, веточек, шишек, корней; её второй слой интенсивно пронизан корнями растений.

Таблица 21.

Статистические показатели естественного возобновления и мощности подстилки в сосняке лещино-липовом (ПП39)


      Происхождение таких сосняков, скорее всего, связано с воздействием огня, либо экспансией сосны на сельскохозяйственные земли. И то и другое может иметь место. Так, в горизонте АВ до 37 см по почвенному профилю (см. табл. 20) обнаруживаются включения древесного угля, большие темные пятна и потёки гумуса, что свидетельствует о бывших некогда здесь лесных пожарах. С другой стороны, пробные площади, заложенные на землях, ныне занятых сосной, вполне возможно были сельскохозяйственными. Примером тому может служить современный захват сосной не используемых малопродуктивных сельскохозяйственных земель.
      Сосновые насаждения в сложных типах леса (ПП40-42) подобны приведенному выше описанию с незначительными вариациями – в составе второго яруса может доминировать клен над липой, а в подлеске к лещине и бересклету примешивается жимолость. Однако общие черты остаются постоянным – древостои многоярусные, а относительная освещенность под пологом не превышает 7%. Живой напочвенный покров в основном представлен изреженным широкотравьем, а подстилка мощная.
      Естественное восстановление таких сосняков происходит со сменой пород. Эта смена связана с формированием второго яруса из липы и клена. Липа и клен, находясь под пологом соснового древостоя, в условиях затенения пологом первого яруса растут по II, а то и по III классу бонитета. Однако почвы (см. табл. 20) вполне могут позволить имеющимся лиственным породам формировать древостои I…II классов бонитета. Выращивание сосновых древостоев здесь возможно при создании лесных культур. Однако это вряд ли целесообразно, поскольку богатые почвы не обеспечивают должного качества древесины сосны, а выращивание культур становится сопряженным с большими затратами на лесокультурные и лесоводственные уходы.

      Таким образом, предварительным возобновлением сосны в Пензенской области вполне могут быть обеспечены лишайниково-мшистые и зеленомошные группы типов леса на почвах легкого механического состава, даже в условиях с недостатком влаги.
      В сосняках сложных, сформировавшихся на богатых почвах вследствие пожаров или поселения на заброшенных сельскохозяйственных землях, восстановление естественным путем идет со сменой сосны на липу, реже клен.