Влияние реконструктивной рубки в лиственно-еловом древостое на корневую конкуренцию пород. С. 99–112

УДК

630*221.09:630*164.8:630*228.3

DOI:

10.37482/0536-1036-2023-3-99-112

Аннотация

Преобладание смешанных древостоев в продуктивном лесном фонде среднетаежной подзоны Северо-Запада России делает актуальным изучение особенностей их роста и развития. Важным аспектом экологических исследований являются конкурентные взаимоотношения древесных пород. В производных насаждениях, сформировавшихся в результате интенсивной эксплуатации коренных ельников, ель, как правило, находится в подчиненном положении. Восстановление ее господства – актуальная хозяйственная и экологическая проблема. При единстве подходов к ведению хозяйства в лиственно-еловых древостоях данные исследований структуры корневых систем существенно различаются в зависимости от возраста и географического положения насаждения. Представлены результаты изучения корневой конкуренции между елью и лиственными породами в 70-летнем насаждении черничного типа леса, пройденном 35 лет назад интенсивной реконструктивной рубкой. В смешанных древостоях с различной долей участия ели методом почвенных монолитов исследована масса тонких корней и ее локализация в верхних почвенных горизонтах. Характеристики древостоев рассчитаны по материалам периодических сплошных перечетов на пробных площадях и по результатам измерения диаметров деревьев на круговых площадках вокруг мест взятия монолитов. Приведены данные о динамике мощности лесной подстилки и живого напочвенного покрова. Рассмотрена связь между подземной и надземной частями древостоя. Показано, что корни ели могут занимать одну экологическую нишу с корнями лиственных пород. Корреляционный анализ выявил статистически значимую связь массы тонких корней ели с конкурентным влиянием лиственных пород, долей ели в составе древостоя и ее текущим приростом по запасу. Обнаружены существенные различия массы корней ели при ее совместном произрастании с березой и осиной. Сделан вывод о комплексном характере зависимости массы корней ели от близости материнских деревьев и пространственной неоднородности органогенных горизонтов почвы. Полученные данные важны для обоснования регулирования состава и структуры лиственно-еловых древостоев в интересах выращивания устойчивых хозяйственно-ценных насаждений.

Сведения об авторах

А.Ю. Карпечко*, канд. с.-х. наук; ResearcherID: AAL-8675-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1693-2510
С.М. Синькевич, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: B-6119-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4523-8392
Институт леса Карельского научного центра РАН, ул. Пушкинская, д. 11, г. Петрозаводск, Россия, 185910; anna.karpechko@gmail.com*, sergei.sinkevich@krc.karelia.ru

Ключевые слова

ель, береза, осина, смешанный древостой, структура древостоя, почва, тонкие корни, конкуренция, корневая конкуренция, реконструктивная рубка

Для цитирования

Карпечко А.Ю., Синькевич С.М. Влияние реконструктивной рубки в лиственно-еловом древостое на корневую конкуренцию пород // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 3. С. 99–112. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-3-99-112

Литература

1. Бахмет О.Н., Синькевич С.М. Ускоренное выращивание ели II яруса – перспективы и ограничения // Научные основы устойчивого управления лесами: материалы II Всерос. науч. конф. (с междунар. участием), Москва, 25–27 окт. 2016 г. М.: ЦЭПЛ РАН, 2016. С. 70–71. 

2. Бобкова К.С. Еловые леса // Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / отв. ред. К.С. Бобкова, Э.П. Галенко. СПб.: Наука, 2001. С. 52–67. 

3. Кайрюкштис Л.А., Каразия С.П. Особенности восстановительной смены в лиственных с елью древостоях // Лесоведение. 1970. № 4. С. 3–12. 

4. Карпечко А.Ю. Влияние разреживания на корненасыщенность почвы еловых древостоев южной Карелии // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 3. C. 19–25. http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/9f4/9f4207f441288c959efe03be9636d950.pdf

5. Орлов А.Я. Метод определения массы корней деревьев в лесу и возможность учета годичного прироста органической массы в толще лесной почвы // Лесоведение. 1967. № 1. С. 64–70. 

6. Рахтеенко И.Н. Корневое питание ели и березы при взаимодействии их корневых систем // Изв. АН БССР. Сер.: Биол. науки. 1981. № 3(5-8). С. 123. 

7. Санников С.Н., Санникова Н.С. Лес как подземно-сомкнутая дендроценоэкосистема // Сиб. лесн. журн. 2014. № 1. С. 25–34. 

8. Сеннов С.Н. Рубки ухода за лесом и внутривидовая конкуренция // Восстановление и мелиорация лесов Северо-Запада РСФСР. Л.: ЛенНИИЛХ, 1980. С. 17–27. 

9. Сеннов С.Н. Лесоведение и лесоводство. М.: Академия, 2005. 256 с. 

10. Синькевич Т.А., Синькевич С.М. Комплексный уход в лиственно-еловых лесах Карелии. Петрозаводск: Карелия, 1991. 136 с. 

11. Сукачев В.Н. Опыт экспериментального изучения межбиотипной борьбы за существование у растений // Тр. Петергоф. биол. ин-та Ленингр. ун-та. 1935. № 15. С. 69–88. 

12. Сукачев В.Н. О внутривидовых и межвидовых взаимоотношениях среди растений // Ботан. журн. 1953. T. 38, № 1. С. 57–96. 

13. Терехов Г.Г., Усольцев В.А. Морфоструктура насаждений и корненасыщенность ризосферы культур ели сибирской и вторичного лиственного древостоя на Среднем Урале как характеристика их конкурентных отношений // Хвойные бореальной зоны. 2010. Т. 27, № 3-4. С. 330–335. 

14. Усольцев В.А. В подвалах биосферы: что мы знаем о первичной продукции корней деревьев? // Эко-потенциал. 2018. № 4(24). С. 25–79. 

15. Усольцев В.А., Залесов С.В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. 147 с. 

16. Чертов О.Г., Комаров А.С., Быховец С.С., Бхатти Дж.С. Различие экологических стратегий хвойных пород в европейских и канадских бореальных лесах: модельный анализ // Биосфера. 2015. Т. 7, № 3. С. 328–346. https://doi.org/10.24855/biosfera.v7i3.89

17. Чибисов Г.А. Рост корневых систем в березово-еловых насаждениях и влияние на них рубок ухода // Сб. работ по лесному хозяйству и лесохимии. Архангельск: Сев.-зап. кн. изд-во, 1971. С. 121–130. 

18. Чибисов Г.А., Нефедова А.И. Рубки ухода и фитоклимат. Архангельск: СевНИИЛХ, 2007. 266 с. 

19. Bergeron Y., Chen Han Y.H., Kenkel C.N., Leduc A.L., Macdonald S.E. Boreal Mixedwood Stand Dynamics: Ecological Processes Underlying Multiple Pathways. Forestry Chronicle, 2014, vol. 90, no. 2, pp. 202–213. https://doi.org/10.5558/tfc2014-039

20. Bolte A., Rahmann T., Kuhr M., Pogoda P., Murach D., Gadow K. Relationships Between Tree Dimension and Coarse Root Biomass in Mixed Stands of European Beech (Fagus sylvatica L.) and Norway Spruce (Picea abies [L.] Karst.). Plant and Soil, 2004, vol. 264, pp. 1–11. https://doi.org/10.1023/B:PLSO.0000047777.23344.a3

21. Brassard B.W., Chen Han Y.H., Bergeron Y., Pare D. Differences in Fine Root Productivity Between Mixed‐ and Single‐Species Stands: Fine Root Productivity in Boreal Forest. Functional Ecology, 2011, vol. 25, no. 1, pp. 238–246. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2010.01769.x

22. Drexhage M., Colin F. Estimating Root System Biomass from BreastHeight Diameters. Forestry, 2001, vol. 74, no. 5, pp. 491–497. https://doi.org/10.1093/forestry/74.5.491

23. Finer L., Ohashi M., Noguchi K., Hirano Y. Fine Root Production and Turnover in Forest Ecosystems in Relation to Stand and Environmental Characteristics. Forest Ecology and Management, 2011, vol. 262, no. 11, pp. 2008–2023. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2011.08.042

24. Godbold D.L., Fritz H-W., Jentschke G., Meesenburg H., Rademacher P. Root Turnover and Root Necromass Accumulation of Norway Spruce (Picea abies) аre Affected by Soil Acidity. Tree Physiology, 2003, vol. 23, no. 13, pp. 915–921. https://doi.org/10.1093/treephys/23.13.915

25. Helmisaari H.-S., Derome J., Nöjd P., Kukkola M. Fine Root Biomass in Relation to Site and Stand Characteristics in Norway Spruce and Scots Pine Stands. Tree Physiology, 2007, vol. 27, no. 10, pp. 1493–1504. https://doi.org/10.1093/treephys/27.10.1493

26. Hofmann C.W., Usoltsev V.A. Modelling Root Biomass Distribution in Pinus sylvestris Forests of the Turgai Depression of Kazakhstan. Forest Ecology and Management, 2001, vol. 149, no. 1-3, pp. 103–114. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(00)00548-X

27. Kalliokoski T. Root System Traits of Norway Spruce, Scots Pine, and Silver Birch in Mixed Boreal Forests: An Analysis of Root Architecture, Morphology, and Anatomy. Dissertationes Forestales. Finland, Finnish Society of Forest Science Publ., 2011. 67 p. https://doi.org/10.14214/df.121

28. Kalyn A.L.,Van Rees K.C.J. Contribution of Fine Roots to Ecosystem Biomass and Net Primary Production in Black Spruce, Aspen, and Jack Pine Forests in Saskatchewan. Agricultural and Forest Meteorology, 2006, vol. 140, no. 1-4, pp. 236–243. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2005.08.019

29. Lawrence D.J., Luckai N., Meyer W.L., Shahi C., Fazekas A.J., Kesanakurti P., Newmaster S. Distribution of White Spruce Lateral Fine Roots as Affected by the Presence of Trembling Aspen: Root Mapping Using Simple Sequence Repeat DNA Profiling. Canadian Journal of Forest Research, 2012, vol. 42, no. 8, pp. 1566–1576. https://doi.org/10.1139/x2012-082

30. Lehtonen A., Palviainen M., Ojanen P., Kalliokoski T., Nöjd P., Kukkola M., Penttilä T., Mäkipää R., Leppälammi-Kujansuu J., Helmisaari H.S. Modelling Fine Root Biomass of Boreal Tree Stands Using Site and Stand Variables. Forest Ecology and Management, 2016, vol. 359, pp. 361–369. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2015.06.023

31. Mekontchou C.G., Houle D., Bergeron Y., Drobyshev I. Contrasting Root System Structure and Belowground Interactions Between Black Spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P) and Trembling Aspen (Populus tremuloides Michx) in Boreal Mixedwoods of Eastern Canada. Forests, 2020, vol. 11, no. 2, p. 127. https://doi.org/10.3390/f11020127

32. Miina J., Pukkala T. Using Numerical Optimization for Specifying Individual-Tree Competition Models. Forest Science, 2000, vol. 46, no. 2, pp. 277–283.

33. Müller K.H., Wagner S. Fine Root Dynamics in Gaps of Norway Spruce Stands in the German Ore Mountains. Forestry, 2003, vol. 76, no. 2, pp. 149–158. https://doi.org/10.1093/forestry/76.2.149

34. Nilsson M.-C., Wardle D.A., Dahlberg A. Effects of Plant Litter Species Composition and Diversity on the Boreal Forest Plant-Soil System. Oikos, 1999, vol. 86, no. 1, pp. 16–26. https://doi.org/10.2307/3546566

35. Pei Y., Pifeng L., Wenhua X., Shuai O., Yiye X. Effect of Stand Age on Fine Root Biomass, Production and Morphology in Chinese Fir Plantations in Subtropical China. Sustainability, 2018, vol. 10, no. 7, art. no. 2280. https://doi.org/10.3390/su10072280

36. Pinno B.D., Wilson S.D., Steinaker D.F., Van Rees K.C.J., McDonald S.A. Fine Root Dynamics of Trembling Aspen in Boreal Forest and Aspen Parkland in Central Canada. Annals of Forest Science, 2010, vol. 67, no. 710, pp. 1–7. https://doi.org/10.1051/forest/2010035

37. Ruess R., Hendrick R., Burton A., Pregitzer K., Sveinbjornsson B., Allen M., Maurer G. Coupling Fine Root Dynamics with Ecosystem Carbon Cycling in Black Spruce Forests of Interior Alaska. Ecological Monographs, 2003, vol. 73, no. 4, pp. 643–662. https://doi.org/10.1890/02-4032

38. Schmid I. The Influence of Soil Type and Interspecific Competition on the Fine Root System of Norway Spruce and European Beech. Basic and Applied Ecology, 2002, vol. 3, no. 4, pp. 339–346. https://doi.org/10.1078/1439-1791-00116

39. Shanin V.N., Rocheva L.K., Shashkov M.P., Ivanova N.V., Moskalenko S.V., Burnasheva E.R. Spatial Distribution Features of the Root Biomass of Some Tree Species (Picea abies, Pinus sylvestris, Betula sp.). Biology Bulletin, 2015, vol. 42, no. 3, pp. 260–268. https://doi.org/10.1134/S1062359015030115

40. Spinnler D., Egli P., Korner C. Provenance Effects and Allometry in Beech and Spruce Under Elevated CO2 and Nitrogen on Two Different Forest Soils. Basic and Applied Ecology, 2003, vol. 4, no. 5, pp. 467–478. https://doi.org/10.1078/1439-1791-00175