Статья: Управляемое восстановление лесных экосистем на песчаных техногенных субстратах крайнесеверной тайги Европейского северо-востока России

Динамика биометрических показателей культур сосны в вариантах опытов с посадкой сеянцев (1-4)

Таблица 3 [Table 3] Примечание. Приведены средние арифметические значения и доверительные интервалы

при р = 0,05; H - критерий Краскелла-Уоллиса; р - уровень значимости; * - отличия ста-тистически значимы при p = 0,05; прочерк - крона не сформирована.

[Note. Arithmetic mean values and confidence intervals at р=0.05; H - Kraskella-Wallice's criterion; р -

Таблица 4 [Table 4] Значимость различий биометрических параметров сосны между вариантами опыта с посадкой сеянцев (1-4) на восьмой год опыта (критерий Уилкоксона) [Significance of differences in pine biometric parameters between the trials with planting seedlings (1-4) for the eighth year of the experiment (Uilkokson's criterion)]

Примечание. U - критерий Уилкоксона; p - уровень значимости; * - отличия статистиче-ски значимы при p = 0,05.

[Note. U - Uilkokson's criterion; p - level of significance; *differences are reliable at p = 0.05].

В вариантах 5-6 с посадками культур дичков наблюдалась высокая со-хранность (см. табл. 1). Качественный крупномерный посадочный материал оказался устойчив к прессу абиогенных и биогенных факторов. Распростра-ненность болезней типа шютте, как правило, не превышала 12%. Основные причины отпада единичных растений - болезни типа шютте и удушье, вы-зываемое Thelephora terrestris Ehr. Минимальный прирост в высоту дичков отмечен на второй год после посадки, в последующем темпы роста неуклон-но возрастали (табл. 5). Различия между культурами в вариантах с посад-кой дичков сосны статистически не значимы. Однако необходимо отметить тенденцию к ускорению роста сосны в варианте 5 с улучшением свойств техногенного субстрата (посев трав и внесение удобрений) по сравнению с вариантом 6 (см. табл. 5).

Таблица 5 [Table 5] Динамика биометрических показателей культур сосны в вариантах опытов с посадкой дичков [Dynamics of biometric parameters of pine cultures in the trials with planting wildings]

Примечание. Приведены средние арифметические значения и доверительные интервалы при р = 0,05.

[Note. Arithmetic mean values and confidence intervals at р=0.05].

У восьмилетних культур сосны, созданных посадкой сеянцев, наблюда-ется высокая изменчивость таксационных показателей (табл. 6), у культур, созданных посадкой дичков, - средняя, что можно объяснить не только воз-растом древесных растений, но и лучшей их приспособляемостью к экстре-мальным условиям посттехногенной территории [31]. Успешность посадки дичков, по-видимому, связана с местным происхождением сосны, оптималь-ной высотой посадочного материала, целостностью кома земли, минималь-ным промежутком времени между выкапыванием растений и их пересадкой.

Таблица 6 [Table 6] Таксационные показатели опытных восьмилетних рекультивационных культур [Taxation parameters of experimental eight-year reclamation cultures]

[Note. M - mean diameter, cm; mM - standard error of the mean diameter, cm; Min-max - maximum and min-imum parameter value; а - standard deviation from the mean diameter, cm; Cv - coefficient of variation, %]

На контрольном участке и в вариантах опыта с применением традицион-ной технологии (1, 6) в течение рассматриваемого периода в напочвенном покрове зафиксировано внедрение только единичных пионерных и ксеро- фильных видов (Equisetum arvense L., Chamaenerion angustifolium (L.) Scop, Festuca ovina L.). В варианте 6, помимо них, отмечены также кустарнички (Empetrum hermaphroditum (Lange) Hagerup, Vaccinium uliginosum L., V vitis- idaea L.), которые сохранились на комьях земли, привнесенных при посадке дичков. В вариантах с оптимизированной технологией проведения рекуль-тивационных работ (вар. 2-5) применение агротехнических приемов, вклю-чающих посев трав, позволило в короткие сроки сформировать травянистый покров с доминированием овсяницы красной (Festuca rubra). В период ухода проективное покрытие трав последовательно возрастало, достигнув макси-мума на пятый год опыта, затем с прекращением внесения удобрений стало быстро сокращаться и к концу наблюдений составило всего около 10-15% (рис. 1). Начиная с третьего года проведения работ и до окончания внесения минеральных подкормок высеянные злаки, за исключением овсяницы лу-говой (Festuca pratensis), проходят полный цикл развития. Высота их веге-тативных побегов достигает 50 см, генеративных - 80 см. С прекращением ухода высота злаков уменьшилась до 10-20 см, при этом во всех вариантах опыта присутствовали только вегетативные побеги. Аналогичную картину медленного развития искусственных травостоев и их быструю деградацию без внесения удобрений отмечали Н.И. Подлесная и В.Н. Переверзев [32] на нефелиновых песках Кольского полуострова.

Динамика проективного покрытия искусственного травостоя коррелиру-ет с динамикой наземной фитомассы (рис. 2, а). В вариантах 4 и 5 фитомасса искусственного травостоя в пик ее развития составила 170 и 189 г/м2 соот-ветственно, в вариантах 2 и 3 - в 1,4--1,8 раза выше, что может быть обуслов-лено дополнительными осенними подкормками травостоев минеральными удобрениями. Несмотря на снижение в последующие годы живой наземной фитомассы, на опытных участках наблюдалось постепенное возрастание величины мортмассы (рис. 2, b) и общей подземной фитомассы (рис. 2, с). В начале опыта соотношение общей подземной к общей наземной фитомас-се составляло около 1, в конце наблюдений оно увеличилось до 2,5 (вар. 2, 3) -- 3,5 (вар. 4, 5).

Рис. 1. Динамика проективного покрытия травостоя в вариантах опыта (2...5)

Уже в первые годы опыта в искусственный травостой начинают внедрять-ся местные растения (апофиты). Сначала это единичные сорные одно-дву-летники (Tripleurospermum perforatum (Merat.) M.Lainz, Crepis tectorum L. и др.). На второй--третий годы опыта появляются корневищные и корнеот-прысковые многолетники (Equisetum arvense, Chamaenerion angustifolium и др.) и задерняющие злаки (Festuca ovina, Calamagrostis epigeios (L.), Agrostis tenuis Sibth., Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv. и др.). Последние зафик-сированы нами во все годы наблюдений при незначительной величине их проективного покрытия. В вариантах 2 и 3 на второй год опыта насчиты-валось 4 вида внедрившихся сосудистых растений, с третьего по восьмой -- по 6--5 видов. В варианте 4 на второй год -- 4 вида, на третий -- четвертый годы -- по 5, на пятый -- восьмой -- 7--9. Максимальное видовое разнообразие сосудистых растений (без учета видов сеяных трав) отмечено в варианте 5: в первые два года - 9-10, на третий - пятый - 12, на шестой - седьмой - 15-17 видов, что связано с развитием части из них в составе фрагмен-тов напочвенного покрова, внедренных на участок при посадке дичков с ко-мом земли (Empetrum hermaphroditum, Vaccinium vitis-idaea, V uliginosum, V myrtillus L., Antennaria dioica (L.) Gaertn. и др.). Со второго года опыта во всех вариантах отмечена протонема мхов. К концу наблюдений, в зависимо-сти от силы подавления мхов искусственным травостоем, в вариантах 2, 3, 4, 5 проективное покрытие мохового яруса из пионерных Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid. и Polytrichum piliferum Hedw. составляло 30, 50, 60, 70 %, при массе живых мхов 10, 28, 32, 39 г/м2 соответственно. Выявленные нами на опытных участках виды мхов и сосудистых растений - активные пионеры зарастаний нарушенных земель [33-35].

Рис. 2. Динамика живой (а) и отмершей (b) наземной фитомассы и общей поземной фитомассы (c) (г/м2 абс. сух. вещества) искуственного травостоя по годам в вариантах опыта. Пределы погрешности отражают величину ошибки среднего арифметического значения

Морфологические и агрохимические свойства (табл. 7) субстрата в ходе опыта не изменились в вариантах с применением традиционной технологии и на контрольном участке, в связи с крайне незначительным поступлени-ем органического материала в песчаный грунт. В вариантах с оптимизиро-ванной технологией рекультивации, включающей создание искусственного травостоя, уже к пятому году опыта на поверхности субстрата отмечено фор-мирование рыхлого слоя ветоши, под ним - пронизанного корнями травяни-стых растений одернованного слоя. К восьмому году опыта существование искусственного травостоя позволило аккумулировать порядка 780 г/м2 и бо-лее растительного материала (в расчете на абсолютно сухую массу) в форме суммарного запаса надземной и подземной фитомасс. Его включение в про-цессы трансформации и гумусообразования способствовало формированию слаборазвитого гумусового горизонта W, характерного для псаммоземов гумусовых типичных. В гумусово-слаборазвитом горизонте и залегающем под ним корнеобитаемом слое (глубина 5-10 см от поверхности форми-рующейся почвы) аккумулируются элементы-биогены и органические со-единения (см. табл. 7). В вариантах с созданием травостоя отмечено пре-кращение эрозионных процессов, полевая влажность почв характеризуется величинами порядка 6-14%. Формирование искусственного травостоя как способ улучшения техногенного субстрата может быть рекомендован при отсутствии возможности применения более эффективных в целях ускорения восстановительной сукцессии приемов: нанесения на техногенную площадь 10-сантиметрового слоя торфа или 20-50-сантиметрового органо-минераль-ного слоя [19, 36]. фитоценоз субстрат биоклиматический рекультивация

Таблица 7 Агрохимические показатели субстрата / почвы на седьмой год опыта