1. Введение
Темнохвойные леса России имеют важное экономическое значение. Это определило их активное освоение в XX столетии. В Европейской части РФ темнохвойные леса в настоящее время представлены хвойными монокультурами. Эти системы отличаются низким видовым разнообразием, одновозрастными древостоями. Подобные системы обладают низкой резистентностью к неблагоприятным факторам среды. Особенно остро это проявляется на фоне климатических изменений в биосфере. На территории Европейской части Росси экстремально высокие температуры в летний период 2010 г. привели к ослаблению темнохвойных лесов и как итог к образованию очагов дендрофагов [1], [2]. В период глобального изменения климата, необходима разработка стратегии по управлению и созданию лесных систем с высокими адаптационными свойствами. Для разработки стратегии необходимо понимание природы темнохвойных лесов и их структуры.
Цель работы – исследовать состояние темнохвойных лесов Удмуртии.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проводились в границах Удмуртии, в пределах двух природных зон: северная часть Удмуртии – таёжная зона, южная часть Удмуртии – подтаёжная зона [3].
Для оценки параметров и состояния темнохвойных древостоев закладывались пробные площади (далее – ПП). Размер пробных площадей был стандартным для всех лесничеств и составлял 1 га (100×100 м). Пространственное расположение пробных площадей представлено на рисунке 1.
Пространственное расположение пробных площадей на территории Удмуртской Республики
Тип леса на пробных площадях определялся по лесоводственной типологии В.Н. Сукачева, на основании таксационного описания и характеристики живого напочвенного покрова [4]. Также давалась характеристика подроста и подлеска.
Параметры древостоя (средняя высота, м; средний диаметр, см; средний возраст, лет) определялись по стандартным методикам. Запас древесины определялся по формуле предложенной проф. Н.П. Анучиным для теневыносливых пород [5]:
[LATEX_FORMULA]М=10 × \sum G+0,4 \sum G(H-21)[/LATEX_FORMULA]
Состояние деревьев определялось по внешним морфологическим признакам в соответствии со шкалой категорий состояния деревьев, представленной в Постановлении Правительства № 2047 [6].
3. Основные результаты
Темнохвойные леса Удмуртии сформированы елово-пихтовыми древостоями. В основном преобладает ель сибирская (Picea obovata Ledeb.) на которую приходится 80% и более от всех видов в древесном ярусе. Пихта сибирская (Abies sibirica Ledeb.) представлена в древостое незначительно и не превышает 20% на севере Удмуртии, тогда как на юге – не более 10%. Увеличение доли пихты в составе древостоя в таёжной зоне связано с более высоким количеством осадков в северной части республики.
Таксационное описание древостоя на пробных площадях приведено в таблице 1.
Средние морфометрические параметры изучаемых древостоев
| №ПП | Состав | Возраст, лет | Высота, м | Диаметр, см | /га | Бонитет | |
| растущих деревьев | сухостоя | ||||||
| Подтаёжная зона | |||||||
| 1 | 9Е1П | 70 | 21 | 27,9 | 107 | 67 | II |
| 2 | 9Е1П | 67 | 23 | 26,0 | 120 | 88 | I |
| 3 | 9Е1П | 60 | 20 | 26,9 | 198 | 48,6 | I |
| 4 | 10Е | 60 | 18 | 25,9 | 53 | 94 | II |
| 5 | 10Е | 65 | 22 | 21,4 | 31 | 29 | I |
| 6 | 10Е | 60 | 18 | 20,3 | 61,6 | 71,5 | II |
| 7 | 9Е1П | 60 | 23 | 25,7 | 178,8 | 178,1 | I |
| 8 | 9Е1П | 50 | 20 | 22,6 | 145,7 | 99,5 | I |
| 9 | 9Е1С | 60 | 19 | 19,1 | 264,9 | 57,5 | II |
| Таёжная зона | |||||||
| 1 | 8Е1П1Б | 77 | 18 | 22,2 | 109,1 | 29,3 | III |
| 2 | 9Е1Ос | 74 | 23 | 26,8 | 191,2 | 89,9 | II |
| 3 | 8Е2П | 74 | 21 | 30,8 | 375 | 23 | I |
| 4 | 8Е2П | 69 | 19 | 22,9 | 182,2 | 26,0 | II |
| 5 | 9Е1П | 70 | 19 | 23,9 | 27,7 | 15,7 | II |
| 6 | 8Е2П | 64 | 20 | 21,9 | 222,1 | 21,2 | I |
| 7 | 8Е2П | 62 | 19 | 21,1 | 196,6 | 187 | II |
| 8 | 9Е1П | 63 | 21 | 21,4 | 225,9 | 22,1 | I |
| 9 | 8Е2П | 65 | 21 | 22,3 | 213, | 18,9 | I |
В среднем класс бонитета составил I,5, что свидетельствует о высокой продуктивности древостоев.
По лесотипологической классификации исследуемые насаждения относятся к группе – Piceeta hylocomiosa, тип леса – ельник кисличник (Piceetum oxalidosum). В напочвенном покрове среди трав преобладает кислица обыкновенная (Oxalis acetosella), реже встречается копытень европейский (Аsarum europaеum L.) и местами подмаренник мягкий (Galium moolugo L.), а также формирует покров ритидиадельфус (Rhytidiadelphus triguetrus).
В еловом лесу практически отсутствует подпологовый ярус в виде подроста и подлеска (рисунок 2).
Внешний вид исследуемого елового древостоя
В целом подлесочный ярус, в исследуемых насаждениях, отсутствует или присутствует, но редкий. Густой подлесок был приурочен к экотонной зоне леса или в местах «окон» в древостое. В подлеске во всех исследуемых насаждениях встречаются такие виды, как малина лесная (Rubus idaeus L.), рябина обыкновенная (Sоrbus aucuparia L.), бересклет бородавчатый (Euonymus verrucosa Scop.), жимолость лесная (Lonicera xylosteum L.) и ива козья (Salix caprea L.).
Между тем, в подтаёжной зоне выявлено значительное количество сухостойной древесины, что свидетельствует о неудовлетворительном санитарном состоянии. По санитарному состоянию все исследуемые насаждения характеризуются от ослабленных до усыхающих. Наиболее неблагоприятное санитарное состояние наблюдается подтаёжной зоне – индекс санитарного состояния – 2,62-3,73 (рисунок 3).
Индекс санитарного состояния исследуемых насаждений
Наиболее неблагоприятные санитарная обстановка наблюдается на ПП1,2,5,6,7 в подтаёжной зоне. Эти насаждения характеризуются как усыхающие. Фактически на данных участках еловый древостой погиб.
Неблагоприятное санитарное состояние еловых насаждений в подтаёжной зоне связано с жизнедеятельностью дендрофагов (короедов). На погибших растениях выявлены типичные для короедов следы жизнедеятельности (рисунок 4).
Внешний вид ствола ели, поврежденного короедами
В таёжной зоне наиболее неблагоприятное санитарное состояние наблюдается на ПП 1 и 2 (индекс санитарного состояния 2,76 и 3,09). Насаждения на данных участках характеризуются как сильно ослабленные (обилие особей категории старый сухостой со следами жизнедеятельности насекомых).
На ПП 9 в подтаёжной зоне были выявлены ветровальные деревья, с деструктивной гнилью в комлевой части и корневой системы (рисунок 5).
Внешний вид ветровальных деревьев ели с деструктивной гнилью корней и гниль на керне древесины
Также при отборе кернов древесины у деревьев данной ПП была выявлена комлевая гниль. У поваленных растений наблюдалась деструктивная гниль механической ткани корневой системы, что также подтверждает распространение в данном насаждении патогена Phellinus chrysoloma (Fr.) Donk. Еловая корневая губка – сапротрофный гриб, приводящий к ветровалу ели и снижающий качество древесины. Данный патоген не вызывает массовое усыхание насаждений, но формирует благоприятные условия для развития иных патогенных организмов [7], [8].
Следует отметить, что ель является довольно уязвимым видом к различным заболеваниям и повреждениям вредителями. Из дендрофагов чаще всего в Удмуртии встречаются пушистый полиграф (Polygrphus polygraphus L.), типограф (Ips. typographus L.) и гравер (Pityogenes chalcographus L.), поражающие ослабленные спелые и перестойные леса. Из вредителей шишек и семян ели наиболее распространены шишковая листовертка (Laspeyresia strobilella L.) и огнёвка (Dioryctria abietella Schiff.). Из грибных заболеваний чаще всего встречается еловая корневая губка, как и показали исследования. Также встречаются такие виды, как Fomitopsis pinicola, F. annosa, Phellinus pini var abietis. Часть из них типичные сапрофиты, участвующие в переработке отмершей древесины и ее минерализации. Друга часть грибов (F. annosa, Phellinus pini var abietis) – активные паразиты, поселяющиеся на растущих деревьях. Как правило, сапротрофные грибы снижают качество древесины, но редко вызывают массовую гибель елового леса. Но следует отметить, что в условиях глобального изменения климата поведение болезней и вредителей может поменяться не в лучшую сторону.
По ранее проведенным исследованиям в Удмуртии меняется температурный режим и количество атмосферных осадков. Это приводит к ослаблению еловых насаждений и к возникновению очагов болезней и вредителей [9]. В Удмуртии 2019 г. фиксируется инвазионный вид уссурийский полиграф (Polygraphus proximus Blandford) [10] (рисунок 6). В процессе исследования данный вид был обнаружен на всех ПП в подтаёжной зоне и на ПП1-3 в таёжной зоне. Обширный охват территории за короткий период свидетельствует о долговременной скрытой инвазии вредителя и его адаптации в условиях Удмуртии.
Внешнее состояние Abies sisbirica Ledeb., пораженных Polygraphus proximus Blandford
Уссурийский полиграф поражает пихту не зависимо от состояния и возраста и приводит к гибели растения. Пихта сибирская, как показали исследования, является несомненным спутником ели, при формировании темнохвойного насаждения.
В сложившихся условиях, для поддержания в устойчивом состоянии темнохвойных лесов региона, необходимо изменение стратегии ведения лесного хозяйства. При лесовосстановлении, наряду с высокопродуктивными деревьями, необходимо вести селекционный отбор растений с высокими иммунными механизмами.
4. Заключение
По результатам проведенных исследований можно сделать вывод о том, что еловые леса преобладают в Удмуртии. Преобладают наиболее продуктивные типы леса – Piceetum oxalidosum.
В регионе наблюдается кризис темнохвойных лесов, связанный с очагами развития дендрофагов и патогенных организмов. Наиболее неблагоприятное санитарное состояние еловых насаждений, наблюдается в подтаёжной зоне (индекс санитарного состояния 2,7-3,7) и связаны с жизнедеятельностью короеда-типографа (Ips typographus).
Глобальные климатические изменения привели к ослаблению еловых насаждений и появлению инвазионных насекомых, повреждающих пихту. Это обстоятельство привело к кризису елово-пихтовых лесов Удмуртии и снижению их экосистемной роли.