УДК 630*181.311

вЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТЬ ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ БЕЛАРУСИ

 

WATER SATISFACTION OF THE SPRUCE STANDS IN BELARUS

 

Филон Д.И.

(Белорусский государственный технологический университет, г. Минск, Республика Беларусь)

Filon D.I. (Belarusian state technological university)

 

На основе изучения влагообеспеченности ельников определены почвенно-грунтовые условия пригодные для выращивания высокопродуктивных, устойчивых еловых древостоев.

Thе condition of growth for growing high-productivity and stabile spruce stands on the foundation of  studying of conditions of moisture supply are founded.

 

Ключевые слова: ельник, влагообеспеченность, усыхание ельников

Key words: spruce stand, water satisfaction, shrinking of spruce forests

 

Вода играет исключительно важную роль в жизни растений. Она является компонетом протоплазмы, растворителем, посредством которого по растению передвигаются газы, соли и другие вещества. Главным источником влаги для растений является почва. Количество влаги в почве определяется преимущественно почвенно-грунтовыми условиями, которые также оказывают влияние на распространение корней. На автоморфных почвах единственным источником поступления влаги являются атмосферные осадки, на полугидроморфных и гидроморфных к нему добавляется влага грунтовых вод. Влагоемкие почвы (суглинки и глины) запасают влагу на продолжительный период. Невлагоемкие песчаные почвы обладают малой водоудерживающей способностью и не обеспечивают растения влагой в должной мере. Засухи на них наступают многократно, после каждого, даже краткого периода бездождья и жары и всякий раз приобретают острый характер [1].

Для характеристики влагообеспеченности используется величина запаса продуктивной влаги, которая может быть рассчитана по уравнению 1 [7].

ЗВпр = Т(174+11х),                                            (1)

где ЗВпр – запас продуктивной влаги в почве, мм; Т – мощность слоя почвы, м; х – содержание частиц физической глины, % от массы почвы.

Основное количество влаги, поступающее из почвы в растение, расходуется на транспирацию. Количество транспирируемой влаги зависит как от комплекса факторов внешней среды, так и от внутренних специфических особенностей растительных видов. Согласно исследованиям Г. Польстера, дневная транспирация ели европейской составляет около 1,4 г воды на 1 г сырой хвои [2]. Определение транспирации насаждений представляет собой сложную задачу. Наиболее просто суммарную транспирацию насаждения можно вычислить как произведение листовой массы (массы хвои) на среднюю ежедневную транспирацию листьев (хвои). Г. Польстер, использовавший данный метод для определения транспирации 40–50-летних еловых насаждений естественного происхождения, рассчитал, что ее ежедневная величина составляет 3,7 мм/га, а годовая – 390–450 мм/га. 

Количество атмосферных осадков на территории центральной и северной части Беларуси, то есть в местах наибольшей концентрации еловых лесов, составляет 600–700 мм в год. Согласно литературным данным, в еловых насаждениях 25–32% осадков задерживается кронами деревьев и расходуется на физическое испарение [3, 4]. Таким образом, в почву ежегодно попадает 408–525 мм осадков. Если учесть, что в период активной вегетации (май–сентябрь) выпадает в среднем 340 мм, то в почву под ельниками поступает всего 230–255 мм. Можно сделать вывод, что еловые насаждения, произрастающие на автоморфных почвах, испытывают хронический дефицит влаги, который ликвидируется на непродолжительный срок выпадением осадков высокой интенсивности.

Из литературных источников известно, что масса хвои у деревьев увеличивается с увеличением их диаметра [5]. Между данными показателями имеется тесная корреляционная связь [6]. Для построения уравнения зависимости массы хвои елового древостоя в свежем состоянии от его среднего диаметра нами были использованы материалы исследований фитомассы в еловых фитоценозах [5, 8].

Регрессионным анализом установлено, что зависимость массы хвои в свежем состоянии от среднего диаметра елового насаждения наиболее точно описывается уравнением 2.

у = 3,8104 – 0,0152Dср2 + 1,4931Dср,                               (2)

где у – масса хвои в свежем состоянии, т/га; Dср – средний диаметр древостоя, см. Уравнение действительно при Dср = 4,1–40,6 м, достоверность аппроксимации (R2) составляет 0,57, ошибка уравнения myx= 6,17. Достоверность коэффициента детерминации Fфакт. = 19,24. Вычисленное значение критерия Фишера (Fфакт.) больше табличного (F95%. = 7,71), поэтому можно сделать вывод о существовании достоверной связи между средним диаметром древостоя и массой хвои.

Учитывая то, что дневная транспирация ели европейской составляет 1,4 г воды на 1 г хвои, ежедневный расход влаги еловым насаждением можно определить, используя уравнение 3.

у = 0,5335 – 0,0021Dср 2 + 0,209Dср,                             (3)

где у – среднее ежедневное количество транспирируемой влаги, мм; Dср – средний диаметр древостоя, см.

Используя уравнение (3) и таблицы хода роста, легко определить расход влаги на транспирацию нормальных еловых древостоев различного возраста и продуктивности, произрастающих в условиях постоянного оптимального увлажнения (таблица 1).

Сравнивая полученные данные с количеством атмосферных осадков, поступающих в почву еловых фитоценозов в течение года (408–525 мм) можно заключить, что наиболее продуктивные ельники Іа класса бонитета, произрастающие на автоморфных почвах, начинают испытывать хронический недостаток влаги для оптимального развития начиная с 35–40-летнего возраста, когда оптимальный расход влаги на транспирацию не компенсируется ее поступлениями из почвы.

 

Таблица 1 – Количество транспирируемой влаги еловыми древостоями различной продуктивности в условиях постоянного оптимального увлажнения за период активной вегетации (май–сентябрь), мм

Бонитет

Возраст, лет

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

289

396

487

555

615

661

699

730

754

776

791

803

814

І

259

358

442

513

569

617

656

689

713

736

751

767

777

ІІ

236

320

396

461

514

562

603

636

666

689

708

725

737

ІІІ

199

282

353

413

465

509

549

583

614

638

659

679

693

IV

159

231

295

349

401

447

487

520

549

574

595

614

627

V

125

184

239

286

327

366

399

428

451

473

490

505

519

 

Принимая наименьшее значение влагообеспеченности,  при которой формируются устойчивые к засухам еловые насаждений, равной 80% [9] и, зная зависимость количества транспирируемой древостоем влаги от среднего диаметра, можно рассчитать критический запас продуктивной влаги, ниже которого наблюдается усыхание еловых древостоев (уравнение 4).

у = 65,295–0,26Dср2 +25,586Dср,                         (4)

где у – необходимый для формирования ельников запас продуктивной влаги в почве, мм; Dср – средний диаметр древостоя, см.

Для 80-летнего ельника Iа класса бонитета критический запас продуктивной влаги составляет 559 мм.

Создание и выращивание еловых насаждений целесообразно в условиях, где запас продуктивной влаги в почве, рассчитанный по уравнению (1) превышает необходимый для формирования ельников запас продуктивной влаги в почве, рассчитанный по уравнению (4). Характеристика таких почвенно-грунтовых условий приведена в таблице 2.

Данный метод оценки пригодности почв для выращивания ельников может применяться для автоморфных, а также полугидроморфных почв, которым свойственно резкое снижение уровня грунтовых вод в засушливые годы.

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что годовое количество осадков, выпадающих на территории Беларуси, находится для высокопродуктивных еловых лесов между минимумом и оптимальным значением. Усыхание ельников наблюдается при величине влагообеспеченности менее 80%. Высокопродуктивные ельники, произрастающие на автоморфных почвах, начинают испытывать хронический недостаток влаги, начиная с 35–40-летнего возраста.

 

Таблица 2 – Характеристика почвенно-грунтовых условий пригодных для выращивания устойчивых еловых древостоев

Почва

Средневзвешенное содержание физической глины в зоне ризосферы, %

Глубина залегания грунтовых вод, м

Мощность зоны ризосферы, м

Автоморфная

10–13

>5,0

≥2,0

13–16

≥1,8

16–21

≥1,6

21–27

≥1,4

27–35

≥1,2

>35

≥1,0

Полугидро-морфная

10–13

>3,4

≥2,0

13–16

>3,5

≥1,8

16–21

>3,5

≥1,6

21–27

>3,8

≥1,4

27–35

>4,1

≥1,2

>35

>4,6

≥1,0

 

Список использованных источников

1. Погребняк, П.С. Общее лесоводство / П.С. Погребняк.  Москва: Колос, 1968. 440 с.

2. Лир, Х. Физиология древесных растений / Х. Лир, Г. Польстер, Г.-И Фидлер. Москва: Лесная промышленность, 1974. 424 с.

3. Зябченко, С.С. Влияние породного состава и структуры лесов на составляющие водного баланса / С.С. Зябченко, М.Н. Кривоногов // Лесное хозяйство. 1991. № 8. С. 30–31.

4. Осипов, В.В. К вопросу о влиянии леса на распределение осадков / В.В. Осипов // Лесоведение.  1967.  № 4. С. 76–80.

5. Смирнов, В.В. Масса хвои в ельниках и процессы ее формирования / В.В. Смирнов // Сб. науч. тр. / Ин-т экологии растений и животных УФАН СССР.  Ленинград, 1968.  Вып. 62.  С. 217–223.

6Смоляк, Л.П. Таблицы запасов надземной фитомассы сосняков БССР / Л.П. Смоляк, А.И. Русаленко, Е.Г. Петров // Лесное хозяйство.  1977.  № 2.  С. 68–71.

7. Русаленко, А.И. Структура и продуктивность лесов при подтоплении и затоплении / А.И. Русаленко.  Минск: Наука и техника, 1983.  175 с.

8. Смирнов, В.В. Органическая масса в некоторых лесных фитоценозах европейской части СССР / В.В. Смирнов.  Москва: Наука, 1971. 362 с.

9. Филон, Д.И. Обоснование типов лесных культур ели европейской и способов их создания на основе изучения эколого-фитоценотических особенностей ельников Беларуси: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.03.01 / Д.И. Филон; УО «БГТУ».  Минск, 2007.  24 с.