Естественное и искусственное возобновление леса
Содержание
Введение
. Плодоношение и распространение семян
. Прорастание семян и плодов
. Развитие всходов, самосева и подроста
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Семенное возобновление леса считается основным и наиболее совершенным, позволяющим новым поколениям древесных видов в результате расщепления признаков успешно совершенствоваться вслед изменяющейся среде. Семенное возобновление леса - длительный процесс, состоящий из целого ряда частных процессов: плодоношения и распространения семян, их прорастания, развития всходов, самосева и подроста до смыкания крон. На каждом из этапов возможен сбой непрерывного процесса из-за длинного ряда причин, относящихся как к абиотическим, так и биотическим факторам.
1. Плодоношение и распространение семян
Плодоношение - процесс, включающий также ряд этапов: закладка цветочных почек; цветение; опыление; созревание плодов и семян; опадение и распространение семян и плодов.
Светолюбивые быстрорастущие смолоду породы в древостоях начинают плодоносить раньше теневыносливых.
Обильное плодоношение наступает к моменту спада текущего прироста в высоту. Закладка цветочных почек происходит за год до плодоношения, а у сосны - за два года. Этот процесс зависит от погодных условий второй половины вегетационного периода.
На стадии собственно цветения происходит опыление и оплодотворение. Термин «цветение» часто применяют и по отношению к голосеменным растениям, у которых этой фазе соответствует созревание мужских и женских шишек, часто ярко окрашенных. В период цветения раскрываются цветочные почки и разрастаются тычиночные нити и рыльца пестиков у ветроопыляемых растений, а у насекомоопыляемых растений - яркие околоцветники, нектарники.
На процесс опыления сказывается множество факторов, но самые главные из них - факторы климата, которые косвенно или прямо влияют на этот процесс.
По способу опыления в наших лесах различают породы:
анемофилы (опыляются с помощью ветра) - большинство древесных пород: сосна, ель, лиственница, береза, осина и т.д., которые формируют самый верхний ярус (полог) в древостоях;
энтомофилы (опыляются с помощью насекомых) - липа, каштан, но в основном подлесочные породы, существующие в относительном безветрии под пологом древостоя: черемуха, смородина, рябина, бересклет и др.;
Основными факторами, влияющими на опыление у анемофильных пород, являются погодные условия (наличие умеренных ветров и др.).
Для энтомофильных пород большое значение имеет наличие насекомых, обеспечивающих опыление, что в свою очередь зависит от погодных условий уже не только во время цветения, но и условий перезимовки самих насекомых, а значит, от зимних температур, мощности снежного покрова, весеннего хода температур и т.д.
После окончания цветения и успешного оплодотворения начинают разрастаться завязи у лиственных и шишки у хвойных пород.
Сроки созревания влияют на сроки сбора семян, проведения мер содействия естественному возобновлению леса, заготовки кедровых орехов и т.д. По продолжительности опадения и распространения семян следует выделить группу древесных пород, семена которых опадают за короткий промежуток времени.
На сроки опадения семян влияют в значительной мере погодные условия. Еловые шишки в сухую солнечную осень могут раскрыться и разбросать семена, а затем вновь закрыться.
Распространение семян происходит разными способами. Выделено три группы растений по их основному способу распространения.
Анемохоры. Семена значительной части древесных пород, формирующий верхний полог, распространяются ветром. Для этого семена имеют приспособления для разлета - крылышки (ель, сосна, лиственница, клен, береза и др.) или опушение (осина, ивы и др.). Эти породы относят к группе анемохоров. Ветер способен распространять семена и по насту ("снегобежцы" - ель, сосна).
Зоохоры - древесные породы, способ распространения семян и плодов которых происходит с помощью животных. В основном это виды с сочными плодами или крупными семенами (сосна сибирская кедровая, черемуха, рябина, бересклет и др.
Гидрохоры - древесные породы, распространяющиеся с помощью воды. Это растения обычные, как правило, для условий пойм рек (ольха черная и серая, тополь черный, ивы).
Особенности анемохории древесных пород. Все виды, семена которых имеют приспособления для разлета, относятся к группе анемохоров. К этой группе относятся наиболее распространенные хозяйственно значимые: сосна обыкновенная, ель сибирская и европейская, лиственницы, березы, осина и тополя. Поэтому знание закономерностей распространения их семян важно с точки зрения обоснования организации рубок спелого леса и проведения лесовосстановительных работ.
Важным вопросом на этом фоне является кокурентоспособность мелколиственных пород - березы и осины. Осина, будучи более требовательной породой, чаще всего сопутствует еловым насаждениям, а береза повислая, мирящаяся с бедностью почв сопутствует и соснякам и ельникам. Наибольшее распространение в лесном фонде России сегодня имеет береза повислая.
Зоохорные древесные породы имеют свои особенности распространения, связанные с кормовым поведением животных.
Следует отличать породы экзозоохоры и эндозоохоры. Первые просто переносятся животными, а вторые, распространяясь животными, проходят стратификацию в желудочно-кишечном тракте (все виды бересклетов с помощью птиц отряда курообразных).
В лесной экологии Спур и Барнес, [26] распространение семян (диаспор) животными американские экологи рассматривают на уровне экосистемы (биогеоценоза). Приведем часть этого интересного материала дословно: «Животные - важные агенты в распространении семян, они помогают сохранению и распространению древесных растительных популяций. Животные агенты распространения семян не только важны для многих покрытосеменных, особенно в условиях умеренного климата, но они могут быть основными и для некоторых голосеменных.
Позвоночные животные (рыбы, рептилии, птицы и млекопитающие) являются первичными агентами распространения древесных растений; насекомые переносят споры грибов и мхов, а земляные черви, как предполагают, распространяют семена некоторых орхидных. Независимо от агента, распространяющего семена, три основные черты должны характеризовать животно-растительную систему распространения для гарантии укоренения и стойкости растительных видов. Во-первых, животных должен привлекать запах, вид или вкус плодов или семян. Во-вторых, действие этих аттрактантов должно по времени совпадать со спелостью семян; заглатывание незрелых семян разрушает их. И, наконец, достаточно жизнедеятельные семена должны «выделиться» из распространяющего агента и упасть в почву на том месте, где имеются благоприятные возможности для успешного укоренения. К механизмам, которые способствуют этому, относятся зарывание семян в землю некоторыми позвоночными, отрыгивание семян некоторыми позвоночными, твердые и гладкие оболочки семян, которые позволяют семенам пройти неповрежденными по пищеварительному тракту, а также темная или незаметная окраска плодов в сочетании с ярко окрашенными второстепенными частями. В последнем случае животное привлекают к себе красный или оранжевый цвет присемянника, цветоножки или прицветника, если темный плод упадет на землю, найти его нелегко.
Гидрохоры - ольха черная, ивы, тополь черный (осокоря), распространяясь с помощью воды и её потоков эволюционно приспособились к существованию в поймах рек. И вновь здесь следует обратиться к рекам, речным долинам. В зоне смешанных лесов и тайги гидрохорами в основном являются травянистые виды и многочисленные почвенные сапрофитные организмы. В условиях тропиков водой распространяются некоторые виды пальм, плоды которых могут плавать в морских течениях, сохраняя всхожесть годами. Особое значение водные токи играют в распространении спор грибов.
Большую роль в расселении растений играет урожай (количество опадающих на землю) плодов и семян. Чем больше семян, тем больше вероятности появления, а в дальнейшем и накопления подроста, тем дальше распространит свое влияние данная популяция растений.
. Прорастание семян и плодов
Все факторы, влияющие на прорастание семян, можно разделить на две группы: качество семян и состояние среды.
Качество семян - всхожесть, энергия прорастания. Всхожесть семян в отдельные годы может сильно различаться. Так, у осины, березы повислой и пушистой этот показатель колеблется от единиц процентов до 70…90%. Несмотря на, казалось бы, обильные ежегодные урожаи семян у этих пород, случаются годы, когда возобновление не происходит. Явление партенокарпии (отсутствие всхожих семян) обычно для осины, берез, ольхи черной и серой.
На качество семян влияют многие факторы. Одним из наиболее существенных является тип леса, который является комплексным показателем условий формирования леса и тех биотических факторов, которые создаются самим лесом.
Состояние среды - влажность субстрата (оптимум 60...70%) и его температура (оптимум +20 °С), обеспеченность кислородом, характер подстилки и живого напочвенного покрова - имеет решающее значение для успешного прорастания семян и укоренения всходов.
На первом этапе возобновления - этапах всходов и самосева степень богатства почвы не имеет практического значения. Велико влияние подстилки на появление всходов и накопление подроста, что сказывается через её мощность и плотность. Сама подстилка, являясь источником гумуса, часто препятствует лесовозобновлению. Она физически перекрывает доступ семян к почве, а быстрое высыхание верхнего слоя подстилки резко уменьшает возможность выживания проросших семян и всходов, не укоренившихся в минеральном горизонте почвы.
В лесостепи и северной тайге климатические условия не способствуют быстрому разложению подстилки. Дефицит влаги в лесостепной зоне и недостаток тепла в лесах Севера часто подавляют жизнедеятельность почвенных животных и микроорганизмов. Происходит накопление подстилки, что является основным препятствием увеличения численности самосева особенно в хвойных лесах - сосны на юге и ели на севере.
В зоне смешанных лесов еловый подрост, укоренившийся в минеральном слое почвы при дальнейшем своем росте уже не испытывает такого пагубного влияния подстилки. Возможность его существования определяется светом, находящимся в экологическом минимуме. Поэтому степень его жизнеспособности существенно не меняется в пределах региона. Это подтвердил статистический анализ, но абсолютная численность хозяйственно годного подроста снижается к югу.
Живой напочвенный покров оказывает на лесовозобновительные процессы следующее влияние
механическое (препятствует проникновению семян к почве);
физическое (создаёт условия для напочвенных заморозков);
физиологическое (создает конкуренцию за элементы питания, влагу);
биохимическое (влияет через фитонциды и колины).
Развитие всходов, самосева и подроста.
Всходы - растения древесных пород до одного года, образовавшиеся из семян.
Самосев - молодые древесные растения естественного семенного происхождения в возрасте двух-пяти, а в условиях севера до десяти лет.
Подрост - молодое поколение древесных растений под пологом древостоя или на лесонепокрытых землях, способное образовать новый древостой. К подросту относится поколение древесных растений старше двух … пяти лет, а в условиях Севера - старше десяти лет, до образования молодняка или яруса древостоя.
Эти определения, данные в ОСТ, показывают, что древесные породы на этапе всходов, самосева и подроста относятся к разным возрастам. Однако следует учесть, что это не просто возрастные этапы, но физиологическое состояние растений, определяющее отношение к факторам среды обитания. Так всходы древесных растений часто не похожи на взрослые, имеют иные морфологические признаки, такие, например, как цельнокрайний лист у дуба, отсутствие листопада у бересклета, овальнолопастные листья у березы, одиночная хвоя у сосны обыкновенной и т.д. Всходы древесных растений являются очень чувствительными к солнцепеку, заморозкам, иссушению почвенного субстрата. Поэтому в большинстве случаев всходы требуют отенения и защиты пологом древостоя или живым напочвенным покровом. Следует иметь в виду, что всходы требуют для своего существования наличие влаги и тепла при минимуме света (требуется защита от солнцепека и заморозков).
Самосев же является теневой стадией возобновления, когда растения способны существовать без явного угнетения под пологом древостоя. Это время формирования корневой системы и осевого побега, стволика с побегами и листового аппарата. Для березы стадия самосева длится 1-2 года; для осины и сосны - 2...3 года; дуба - 4 года; ели - 10 лет. Однако этот период также зависит от условий среды. На богатых влажных почвах длительность этапов может увеличиться, поскольку происходит частичная компенсация факторов, лимитирующих существование молодого поколения.
Подрост - собственно световая стадия возобновления. Молодые экземпляры древесных пород уже тяготятся затенением пологом древостоя. Если световые условия под пологом не улучшаются, то подрост приспосабливается к неблагоприятным условиям освещения: ель формирует зонтикообразную форму кроны, дуб формирует торчки (гибнет верхушечная почка и подрост приобретает кустовидную форму), такую же форму приобретает и подрост березы под пологом сосняков брусничных. Длительность существования подроста в таком виде различна: у ели, пихты практически неограниченно долго; у дуба до 4 лет, а в благоприятных условиях роста - до 7 лет. В особенно благоприятных физико-географических условиях (Северный Кавказ) подрост дуба в таком виде может существовать, по свидетельству проф. Глотова Н.В., до 80 лет. Торчки дуба, оказавшиеся в благоприятных условиях роста, способны сформировать дубовый древостой, внешне напоминающий порослевое насаждение.
Большую роль в выживаемости подроста оказывает подлесок. В лесоводстве известно выражение: «Подлесок - друг самосева, но враг подроста…». Сложные типы леса, формирующиеся на относительно богатых и богатых почвах, имеют, как правило, густой подлесок. К ним относятся сосняки липовые, лещиновые и дубовые. Отрицательное влияние подлеска на лесовозобновительные процессы наглядно можно проследить на примере сосняков лещиновых, широко распространенных в подзоне лесостепи. Так, в кв. 68 (выд. 36) Н. Липовского лесничества Кададинского ОЛХ Пензенской области выделен генетический резерват. Состав древостоя 9С1Лп, ед. Ос с абсолютной полнотой 35,6 м2 в возрасте 85…90 лет I класса бонитета. В подросте из лиственных пород преобладает липа. Подлесок густотой 9,4 тыс. шт./га: бересклет, лещина, клен, рябина, жимолость создают плотный сомкнутый ярус. Сомкнутость полога составляет 90%, что создает сильное отенение, вследствие чего живой напочвенный покров редкий: сныть, звездчатка, фиалки, черника, брусника встречаются спорадически (рассеяно). В этих условиях не обнаружено подроста, самосева и всходов сосны.
Причиной отсутствия всходов, а, следовательно, и самосева является кроме недостатка света под пологом, подстилка мощностью 4 см, сложенная листвой и хвоей.
Гумусовый горизонт, мощностью до 7 см и слабо выраженный подзолистый горизонт свидетельствуют о благоприятных условиях произрастания для большинства древесных пород.
Только теневыносливые и вегетативно размножающиеся виды в этих лесорастительных условиях имеют шансы на выживание и участие в формировании насаждения. Сосновые леса сложных типов чаще всего образуются на заброшенных сельскохозяйственных землях, на местах лесных пожаров, или в результате искусственного лесовосстановления.
самосев лес сельскохозяйственный
Когда на открытых территориях, где происходит процесс лесовозобновления, сомкнутся кроны подроста, появляется лесной биогеоценоз с его специфической средой. Возобновление завершается.
Период образования нового сомкнутого древостоя, называется периодом возобновления. Этот показатель характеризует скорость протекания лесовозобновления: чем меньше его величина, тем интенсивнее используются лесные земли по своему прямому назначению. На практике этот момент характеризуется актом перевода площади в лесопокрытую. По ОСТ 56-108-98 сомкнутым молодняком считается молодняк с сомкнутостью крон не менее 0,4.
В лесоводстве различают следующий временной характер возобновления: предварительное, сопутствующее, последующее.
Предварительное возобновление леса - лесовозобновление под пологом древостоя до рубки.
Сопутствующее возобновление леса - лесовозобновление, происходящее в насаждении в связи с рубками древостоев.
Последующее возобновление леса - лесовозобновление после вырубки древостоев или исчезновения их по другим причинам.
Смешанное возобновление леса - лесовозобновление, сочетающее в себе предварительное, сопутствующее и последующее возобновление в различных пропорциях.
Сочетание естественного и искусственного возобновления леса на одном участке следует называть комбинированным возобновлением леса.
Список литературы
1. Центр устойчивого управления лесами/ С.А. Денисов;
. Тихонов А.С. "Лесоведение"; ГП "Облиздат". - 332с. - 2011 г.
. Кищенко, И.Т. (Петрозаводский университет). Лесоведение: учеб. пособие / И.Т. Кищенко.