Научный архив: статьи

Для выращивания посадочного материала лесообразующих пород актуальным мероприятием является предпосевная обработка семян стимуляторами, положительно влияющая на всхожесть семян и рост сеянцев, причем для каждого региона страны ассортимент ростовых веществ различен. Цель исследований – выявление оптимального стимулятора и времени замачивания при предпосевной обработке семян сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Объектами исследований являлись однои двулетние сеянцы в лесном питомнике Шалдайского филиала Государственного лесного природного парка “Ертiс орманы” в Павлодарской области. Испытывались три стимулятора (Байкал, Циркон, Гумат + 7 микроэлементов) и фунгицид Трихоцин. Изучалась грунтовая всхожесть семян, число растений на единице площади и высота сеянцев. В опыте с совместным применением стимуляторов и фунгицида Трихоцин средняя высота однолетних сеянцев была ниже, чем у контрольных сеянцев. Но в двухлетнем возрасте средняя высота сеянцев в двух опытах превышала высоту контрольных сеянцев на 20.8 и 1.4%. Доказано пролонгированное действие предпосевной обработки семян стимуляторами и Трихоцином на усиление роста и числа сохранившихся сеянцев на единице площади в двухлетнем возрасте сеянцев. Результаты кластерного и рангового анализов доказали, что для предпосевной обработки семян сосны обыкновенной в условиях ленточных боров Прииртышья оптимальным способом является замачивание семян в средстве Гумат + 7 микроэлементов в течение 12 часов и совместно с Трихоцином (12 + 2 ч) в концентрации 1.5 г стимулятора и 0.6 г фунгицида на 1 литр воды

Мультиплексирование микросателлитных локусов (SSR) позволяет значительно уменьшить стоимость и продолжительность анализа. На основе опубликованных микросателлитов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) нами разработано и опробовано на семи популяциях из разных частей ареала два мультиплекса из 14 локусов. Во всех популяциях выявлена генетическая изменчивость. Среднее число аллелей составило 5.78, средняя ожидаемая гетерозиготность – 0.641. Выявлена значимая межпопуляционная дифференциация на уровне 1.8%. У всех локусов средние частоты нуль-аллелей не превысили 7.1%. Результаты генетического анализа популяций подтверждают пригодность полученных мультиплексов для популяционно-генетических исследований сосны обыкновенной

На равнинной части Северного Кавказа возделывание полевых культур сопряжено с опасностью возникновения разрушительных пыльных бурь. Надежным средством их предупреждения стали системы полезащитных лесных полос (ПЗЛП), созданные в 50–70-х гг. минувшего столетия. Однако по ряду причин и с возрастом они пришли в неудовлетворительное состояние. Возникла необходимость в проведении комплекса лесохозяйственных мероприятий, направленных на оздоровление и повышение функциональной долговечности насаждений. Цель исследований – определить наиболее рациональные пути и режимы этих мероприятий. Исследования проводились методом всестороннего анализа материалов инвентаризации ПЗЛП, полученных в 2007–2019 гг. на общей площади более 20 тыс. га–1 с использованием действующих методических нормативов и оригинальных подходов при участии и под руководством автора статьи. Установлено, что на черноземах ПЗЛП сохранились практически на всей первоначальной площади, отличаются биоценотическим разнообразием и нуждаются в индивидуальных режимах хозяйственных мероприятий. Наиболее представлены насаждения непродуваемой конструкции с изреженным материнским древостоем, плотным ярусом подроста и подлеска, а также ажурно-продуваемые одноярусные с сильно развитым напочвенным покровом и ослабленным древостоем. В первом типе насаждений целесообразны реконструктивные рубки, направленные на формирование молодого семенного или поросле-семенного поколения древостоя и повышение его ветропроницаемости. Во втором – санитарные рубки и агротехнические уходы, акцентированные на порослевое возобновление и уплотнение ветроломного профиля лесных полос. На каштановых типах почв насаждения 50–60-х гг. полностью распались, 70-х – сохранились только в местах повышенного увлажнения. Они находятся в сильно ослабленном состоянии и отмирают. Актуальные мероприятия – санитарные рубки, искусственное лесовосстановление по всей трассе лесных полос, за исключением нелесопригодных участков. Лесокультурные работы должны включать многолетнюю основную обработку почвы, посадку чистых 2-3-рядных насаждений преимущественно из крупных и средних кустарников, дифференциацию породного состава ПЗЛП в соответствии с качеством почвы

Рассмотрены особенности послепожарного формирования чистых по составу лиственничных насаждений в северных (Эвенкия, среднее течение р. Нижней Тунгуски, географические координаты – 64°03′ с. ш. 101°10′ в. д.) и южных (Ермаковский р-н, географические координаты – 52°23′ с. ш., 93°33′ в. д.) районах Красноярского края. По материалам пробных площадей проанализированы строение, рост и биологическая продуктивность лесных восстановительных сукцессий. Наибольшее значение фитомассы (по общей продуктивности) лиственничных насаждений составило 1055.5 т абс. сух. вещества/га –1 в возрасте 93 лет. Структурно соотношение фракций фитомассы древостоев закономерно изменяется с увеличением их среднего возраста и густоты. С увеличением среднего возраста древостоя повышается его надземная и корневая фитомасса, вместе с тем уменьшается относительная доля массы древесины крон и хвои относительно общей надземной фитомассы древостоя. В 38-летних лиственничниках на долю массы крон приходится 18%, а на долю стволов – 82%. В 60-летних древостоях на древесину крон с хвоей приходится 14%, а на массу стволов – 86%. В 93-летнем лиственничнике доля фитомассы стволов возрастает до 89%, а доля древесины крон с хвоей имеет минимальный показатель – 11%. Максимально ростовой потенциал лиственничное насаждение возрастом 56 лет по текущему приросту фиомассы (по общей продуктивности) реализует на уровне 14.69 т абс. сух. вещества/га –1 в год. Сформировавшиеся на гарях молодняки и средневозрастные лиственничники имеют более высокие показатели роста и накопления фитомассы, по количеству закрепленного углерода атмосферы превышают спелые и перестойные насаждения более чем в два раза

С использованием методов биофизики и визуальной оценки проведено изучение динамики жизненного состояния деревьев сосны Палласа (Pinus pallasiana D. Don), поврежденных огнем. Показано, что низовой пожар оказывает заметное влияние на биофизические характеристики сосны Палласа. В постпирогенный период наблюдается изменение электрического сопротивления тканей ствола деревьев, повышение коэффициента его вариации, что отражает ухудшение их жизненного состояния. Выявлена связь показателей коэффициента поляризации тканей ствола с уровнем пирогенного травмирования деревьев сосны Палласа. Интенсивность пожелтения хвои отражает величину стресса, который испытывают после огневого воздействия деревья, что определяется не только уровнем пирогенного воздействия, но и защитной реакцией, связанной с мобилизацией резерва жизненного потенциала в постшоковый период. Негативные последствия стресса проявляются в пролонгирующем снижении жизненного состояния растений. Выявлена дифференциация сосны Палласа по типам ответной реакции на действие повреждающего фактора. Особи повышенной активности регенерационных процессов обеспечивают сохранение группы при сильном кратковременном негативном воздействии. Индивиды со слабой реакцией реализуют свое преимущество в ситуации хронического действия стрессора, консервативно используя резерв жизненного потенциала, что обеспечивает возможность длительного существования в неблагоприятных условиях. В настоящее время в природных популяциях сосны Палласа формируются “ножницы” двух эволюционно разных тенденций естественного отбора. При хроническом действии повреждающих факторов с большей вероятностью выживают индивиды инертной реакции и увеличивается элиминация особей активного ответа на стресс, что влечет за собой снижение устойчивости популяций к сильному деструктивному воздействию.

Установлено, что направленное конструирование лесолуговых болотных агроландшафтов на месте выбывших из-под промышленной торфодобычи территорий – наиболее перспективный и экологичный путь восстановления биосферных функций нарушенных болотных экосистем. Особая роль в экологическом каркасе формирующегося агроландшафта принадлежит лесным культурам. Многолетние исследования показывают, что основу будущих культурных древостоев составляют сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.) и береза повислая (Bétula péndula). При искусственном залесении наилучший результат получен на дегроторфоземах остаточно-оглеенных, где слой торфа не превышает 20–30 см, а норма осушения – 80–100 см. Наиболее оптимальные условия развития всех древесно-кустарниковых видов отмечены возле открытых мелиоративных каналов. В этом случае лесопосадки обустраиваются в виде полезащитных лесополос шириной 10–15 м. Естественное залесение как альтернативный вариант возможен, но отличается более замедленной динамикой и незначительным приростом запасов товарной древесины. Процесс самовосстановления также в значительной мере зависит от степени сработки остаточной залежи и степени ее обводненности. В структуре постболотного лесолугового ландшафта доля леса должна составлять не менее 20–30%

В связи с большими разбросами оценок эмиссии СО2 в лесных экосистемах разных типов актуальным остается получение экспериментальных данных по дыханию их почв. Цель работы − охарактеризовать выделение СО2 с поверхности почв спелых и приспевающих среднетаежных сосняков с учетом лесорастительных условий. Объектами исследования послужили сосняки сфагновые, черничный и бруснично-лишайниковый, произрастающие на территории лесных стационаров Института биологии Коми НЦ УрО РАН (Республика Коми). Для измерения эмиссии СО 2 использовали газоанализатор LI-COR 8100 в течение 2008–2017 гг. Дана краткая характеристика погодных условий для периода исследований. В течение бесснежного периода относительно высокие значения потока СО2 из почвы сосняков выявлены в июле (сосняки сфагновые – 1.9–2.9 г С м –2 сут–1 ) и августе (2.5–6.6 г С м –2 сут–1 – сосняки черничный и бруснично-лишайниковый). Определены межгодовая вариабельность скорости среднемесячной эмиссии СО2 и влияние погодных условий. Выявлена тесная (R 2 = 0.49–0.77) положительная взаимосвязь скорости выделения диоксида углерода с температурой почвы. Корреляция этого процесса с влажностью почвы слабая. В течение летних месяцев с дыханием почвы сосняка черничного в атмосферу выносится 188–442 г С м–2, вегетационного периода (01.05–30.09) – 279–563 г С м–2, бесснежного периода (01.05–31.10) – 308–583 г С м–2, что в 1.5– 1.8 раза выше, чем в сосняках сфагновых и бруснично-лишайниковом в течение бесснежного (р = = 0.014) и вегетационного (р = 0.020) периодов. Достоверного влияния лесорастительных условий на потери С-СО 2 в летние месяцы не выявлено (р = 0.106). Сосняки лишайниковый и сфагновые были сопоставимы по величине потока С-СО 2 с поверхности почвы как в течение вегетации, так и бесснежный период (p > 0.05). Приведенные данные важны при определении расходной части баланса углерода в лесных экосистемах на европейском северо-востоке России

Анализировали содержание и массовую концентрацию восьми химических элементов Al, Ca, Cu, K, Mg, Mn, P и Zn в валежной древесине восьми видов деревьев на пяти стадиях разложения. Образцы древесины отбирали на участке массового ветровала 2006 г. в многовидовом широколиственном лесу в заповеднике “Калужские засеки”. Исследовали валеж семи видов лиственных деревьев: клена остролистного (Acer platanoides), березы повислой (Betula pendula), ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior), осины обыкновенной (Populus tremula), дуба черешчатого (Quercus robur), липы сердцевидной (Tilia cordata), вяза шершавого (Ulmus glabra) и одного хвойного вида дерева – ели европейской (Picea abies). Проводили серию однофакторных дисперсионных анализов для оценки влияния видовой принадлежности лежащих стволов и стадии разложения валежа (включая нулевую стадию для контрольных образцов) на плотность, содержание элементов и их массовую концентрацию. Виды деревьев наиболее ярко различались по содержанию и массовой концентрации Mn, Zn, Mg, Ca и K: R2 изменялся от 50 до 23% для содержания и от 53 до 19% для массовой концентрации элементов указанного ряда. Лидерами по содержанию этих элементов были следующие виды: Mn – клен, береза, ель, липа; Zn – береза и осина; Mg – клен, вяз; Ca – вяз; K – липа, вяз. Стадии разложения древесины оказались значимым фактором вариации для содержания Mn, P, Cu, Zn и Ca: R2 изменялся от 22 до 16%. В ходе деструкции древесины стволов происходило существенное увеличение содержания указанных элементов. Поддержание циклов биофильных элементов успешнее реализуется при наличии валежа разных видов на разных стадиях разложения

В целях разработки предложений по управлению функционированием зеленого каркаса города проведено изучение древесных насаждений и их подстилок, а также некоторых аспектов биологического круговорота городских экосистем в рамках оптимизации углеродного следа. Актуальность темы обусловлена условиями глобального потепления климата и необходимостью выявления источников прямого и косвенного антропогенного воздействия на углеродный баланс, а также необходимостью оценки вклада эмиссии углерода в атмосферу урбанизированных территорий. Подстилка, несмотря на небольшой вклад в общий запас углерода экосистемы, является наиболее мобильным горизонтом, связывающим растительность и минеральные горизонты почвы, а ее типология и свойства – важнейшие характеристики, которые могут быть использованы для проведения мониторинга городских экосистем. Установлено, что в урбоэкосистемах, по сравнению с природными аналогами, отмечается увеличение интенсивности биологического круговорота, что связано с изменением соотношения древесных пород в зеленом каркасе города в сторону существенного увеличения доли лиственных, применением системы ухода за зелеными насаждениями и деструктивным воздействием рекреации на подстилки. Снижение количества углерода в подстилках хвойных насаждений в результате рекреационного воздействия в процентном выражении составляет 20–57%, в случае сбора опада лиственных пород – до 90%, при этом в абсолютном выражении утрата запасов углерода сопоставима и равна 20–23 кг/100 м 2 (отметим, что вариант подстилок лиственничных насаждений показывает абсолютные величины потерь углерода в 3 раза выше). Все исследованные варианты городских зеленых насаждений, подверженные выраженному антропогенному воздействию, демонстрируют снижение замкнутости биологического круговорота по сравнению с ненарушенными. Изменение направленности круговорота органического вещества урбоэкосистем в сторону его депонирования в составе наземного детрита может быть реализовано как путем регулирования интенсивности ухода за зелеными насаждениями, так и за счет снижения его потери при рекреации – проектными решениями организации ландшафтных объектов с отведением транзитных потоков посетителей от мест расположения хвойных экосистем

В статье приведен анализ исторических данных по организации и состоянию геоэкологических исследований в горных лесах России и Северного Кавказа. На примере регионального мониторинга горных лесных экосистем показана организация многоцелевого природопользования в пределах горных водосборных бассейнов. По результатам экспериментального материала, полученного многолетним мониторингом на комплексных лесогидрологических стационарах с постановкой активных экспериментов, даны рекомендации по лесопользованию в горах. Показан пример получения информации экспедиционными методами, а также компьютерное моделирование лесохозяйственного освоения в условиях горных регионов. Предложены научные принципы и экологические основы ведения хозяйства в лесах горных регионов страны

Опасность массовых размножений стволовых вредителей в Ленинградской области и Республике Карелии возрастает. Однако данные по состоянию их популяций на северо-западе европейской части России немногочисленны и весьма разнородны. Они включают материалы статей и обзоров санитарного и лесопатологического состояния, которые, в свою очередь, основываются на совершенно разных методических подходах к получению информации. Обобщение и анализ данных по увеличению численности стволовых вредителей, представляющих опасность для хвойных древостоев северо-запада европейской части России, с учетом материалов научных отчетов и лесопатологического мониторинга – актуальная задача данной работы. Наибольшую опасность для еловых древостоев представляет короед-типограф Ips typographus (Linnaeus, 1758), формирующий масштабные очаги массового размножения. Основные факторы, обуславливающие начало формирования очагов размножения, – погодные условия (ураганные ветры и образование ветровалов, увеличение температуры в течение вегетационного сезона и недостаток осадков). В конце XX–начале XXI в. частоты вспышек массовых размножений стволовых вредителей, в особенности короеда-типографа, в Ленинградской области увеличились. Начиная со второй половины XX в., отмечаются вспышки размножения в Республике Карелии. В Мурманской области стволовые вредители не оказывают заметного влияния на состояние древостоев. Эти тенденции соответствуют тренду увеличения температуры в Ленинградской области и Карелии и несущественному изменению температуры в Мурманской области. Дополнительное питание сосновых лубоедов и черных усачей в случаях их массового размножения – недооцененный фактор ослабления древостоев, который существенно влияет на прирост и состояние окружающих насаждений. Появление инвазивных видов, таких как союзный короед Ips amitinus (Eichhoff, 1872) (Curculionidae: Coleoptera), представляет потенциальную опасность, однако в настоящее время в сосновых и еловых лесах на севере европейской части России этот вид не проявляет существенной активности

Изучались торфянистые подстилки мохово-древесного состава в насаждениях березы пушистой (Betula pubescens Ehrh.) травяно-мшистых групп типов леса в северной части междуречья Оби и Томи (географические координаты 56°23′186′′ с. ш., 084°32′519′′ в. д.). Подстилки характеризуются слабой насыщенностью основаниями – 35.6%, кислой реакцией среды – 4.0, зольностью – 8.9%. Среднее содержание макро- и микроэлементов образует следующий нисходящий ряд, мг/кг: Сa5105 > > Fe 4201 > Al3614 > K 986 > Mg893 > Mn 468 > Sr230 > Na 153 > Zn51 >Pb13 > Cu6.8 > Ni5 > Cr4.6 > Co 2.9 > Cd0.2. Согласно факторному анализу, состав минеральной компоненты подстилок в процессе деструкции растительных остатков на 57% определяется изменчивостью содержания тяжёлых металлов, на 37% – щелочных, щелочноземельных, Zn, Cd. Методом древовидной кластеризации морфометрические фракции растительных фрагментов (дериваты) организовались следующим образом: >10 мм, [(10–5) + + (5–3) + (3–2) + (2–1)] и [(1–0.5) + (0.5–0.25) + <0.25] мм. Дискриминантный анализ показал 100% попадание в соответствующую группу. Наибольший вклад в предсказание вносят Al и Са. По мере распада растительных фрагментов тяжелые металлы и алюминий последовательно накапливаются, щелочные и щелочноземельные металлы вымываются и наиболее активно – на стадии ферментации. Распределение минеральных компонентов в дериватах подстилок согласуется с их гумусным состоянием. В мелких морфометрических фракциях по сравнению с крупными фрагментами расширяется отношение (∑ГК + ∑ФК)/полисахариды, сужается величина С/N, накапливаются гуминовые и фульвокислоты главным образом 1-й фракции. Торфянистые подстилки характеризуются средним, умеренно опасным уровнем загрязнения: суммарный показатель загрязнения (Zc) – 18. В составе токсикантов доминируют Pb, Zn – химические элементы I класса опасности