Добровский заказник был создан на территории Липецкой области в 1976 году как первый в стране «ландшафтный заказник». Данный лесной массив является одним из крупнейших в Липецкой области и выполняет главную функцию по поддержанию режима реки Воронеж [3].
Основной лесообразующей породой на территории заказника является сосна обыкновенная, что обусловлено преобладанием бедных песчаных почв. Под насаждениями сосны находится 53 % территории заказника [4].
Цель исследования – выявление наиболее устойчивых насаждений сосны на основе биологического разнообразия.
Материал и методы исследования
Нами были заложены семь пробных площадей в насаждениях сосны возрастом старше 90 лет в боровых лесорастительных условиях (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика пробных площадей боровых формаций Добровского заказника
|
Номер квартала, выдела |
Состав |
Возраст, лет |
Ср. высота, м |
Ср. диам., см. |
Бонитет |
Полнота |
ТЛУ |
Запас |
|
31–11 |
10С + Б |
115 |
29 |
36 |
I |
0,8 |
А2 |
308 |
|
40–14 |
10С |
125 |
28 |
40 |
II |
0,6 |
А2 |
280 |
|
27–3 |
10С |
105 |
29 |
32 |
I |
0,8 |
А2 |
380 |
|
29–9 |
6С 2Б2Ос |
90 |
25 |
34 |
I |
0,6 |
А2 |
240 |
|
28–1 |
8С 1Б 1Д |
105 |
29 |
32 |
I |
0,7 |
А2 |
330 |
|
36–24 |
8С 2Д |
105 |
31 |
40 |
Iа |
0,6 |
А2 |
290 |
|
76–6 |
8С1Д1Б |
140 |
27 |
52 |
II |
0,4 |
А2 |
170 |
Для определения альфа-разнообразия используется индекс Симпсона (D), который рассчитывается как доля каждого вида в общей численности биомассы. Данный показатель рассчитывали по следующей формуле:
где D – индекс разнообразия Симпсона; S – общее число видов в сообществе; Рi – доля i-го вида в сообществе.
Величина индекса разнообразия Симпсона зависит и от видового богатства, и от равномерности в соотношении обилий разных видов. Видовое богатство отражает число видов, встречающихся в пределах экосистемы, в то время как выравненность характеризует равномерность их распределения. При постоянном числе видов D возрастает с увеличением выравненности в количественном соотношении разных видов, а при постоянной равномерности – с ростом видового богатства [1].
Для кластерного анализа был использован метод среднего присоединения. Один из самых простых вариантов этого вида кластерного анализа заключается в использовании средних арифметических невзвешенных значений сходства присоединенного объекта со всеми объектами группы. Соединяются кластеры, среднее сходство между объектами которых выше.
Результаты исследования и их обсуждение
Пробная площадь 1 заложена в квартале 31 выдел 11. Первый ярус состоит из 100 % сосны обыкновенной возрастом 115 лет, единично встречается берёза повислая. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 5 м высотой. В подлеске рябина обыкновенная, черёмуха обыкновенная, бересклет бородавчатый, средней густоты, высотой 1,5–2,5 м. Напочвенный покров – купена, ландыш, осока, кошачья лапка, овсяница, сомкнутостью 50 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 2 заложена в квартале 40 выдел 14. Первый ярус состоит из 100 % сосны обыкновенной возрастом 125 лет. Второй ярус и подрост отсутствует. В подлеске рябина обыкновенная средней густоты, высотой 1,5–2,5 м. Напочвенный покров – купена, ландыш, осока, кошачья лапка, овсяница, сомкнутостью 50 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 3 заложена в квартале 27 выдел 3. Первый ярус состоит из 100 % сосны обыкновенной возрастом 105 лет. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 15–100 см высотой. В подлеске рябина обыкновенная, клён остролистный, ракитник русский, крушина ломкая, бересклет бородавчатый, редкий, высотой 1–2 м. Напочвенный покров – купена многоцветковая, ландыш майский, осока, сомкнутостью 60 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 4 заложена в квартале 29 выдел 9. Первый ярус состоит из 60 % сосны обыкновенной возрастом 90 лет, 20 % берёзы повислой, 20 % осины. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 0,3–0,6 м высотой, липа мелколистная 1,5–6 м, осина 0,7–2 м. В подлеске клён остролистный, вишня кустарниковая, рябина обыкновенная, шиповник майский, ракитник русский, крушина ломкая, средней густоты, высотой 1–2 м. Напочвенный покров – земляника лесная, осока метельчатая, ландыш майский, черника, костяника, колокольчик, иван-да-марья, сомкнутостью 75 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 5 заложена в квартале 28 выдел 1. Первый ярус состоит из 80 % сосны обыкновенной возрастом 105 лет, 10 % берёзы повислой, 10 % дуба черешчатого. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 0,5–1 м высотой, липа мелколистная 1,5–3 м, сосна обыкновенная 0,5 м. В подлеске рябина обыкновенная, крушина ломкая, можжевельник обыкновенный средней густоты, высотой 1–2 м. Напочвенный покров – черника, осока метельчатая, ландыш майский, иван-да-марья, костяника, колокольчик, сомкнутостью 50 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 6 заложена в квартале 36 выдел 24. Первый ярус состоит из 80 % сосны обыкновенной возрастом 105 лет, 20 % дуба черешчатого. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 0,5 м высотой, липа мелколистная 1,5–3 м, сосна обыкновенная 0,5 м. В подлеске рябина обыкновенная, крушина ломкая, вишня, высотой 1–3 м. Напочвенный покров – осока метельчатая, ландыш майский, иван-да-марья, костяника, кочедыжник женский сомкнутостью 100 % (Sоc). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Пробная площадь 7 заложена в квартале 76 выдел 6. Первый ярус состоит из 80 % сосны обыкновенной возрастом 140 лет, 10 % берёзы повислой, 10 % дуба черешчатого. Второй ярус отсутствует. Подрост – дуб черешчатый 0,5–1 м высотой, сосна обыкновенная 2,5–3 м. В подлеске рябина обыкновенная, крушина ломкая, осина, черёмуха обыкновенная, средней густоты, высотой 1–3 м. Напочвенный покров – черника, осока метельчатая, брусника, костяника, сомкнутостью 50 % (Cop3). Тип леса – сосняк травяной. Тип лесорастительных условий – А2.
Боровой комплекс формируется в специфических почвенных условиях надпойменных террас, где главной лесообразующей породой выступает сосна обыкновенная [2]. Распределение популяций борового фитоценоза показано на рисунке.
Распределение популяций борового фитоценоза на основе кластерного анализа
На основе кластерного анализа можно сделать вывод, что боровой фитоценоз представлен двумя группами популяций – чистые насаждения сосны и насаждения с примесью лиственных пород. Чистые насаждения сосны имеют возраст 105–140 лет, без второго яруса. Встречается подрост дуба черешчатого высотой 0,7–5,0 м. Подлесок высотой 1,5–2,0 м, полнотой 0,3–0,6 и состоит из рябины обыкновенной, клёна остролистного, ракитника русского, крушины ломкой, бересклета бородавчатого. Напочвенный покров высотой 0,3 м, проективное покрытие 60 % и состоит из купены многоцветковой, ландыша майского, кошачьей лапки, овсяницы. Величина индекса разнообразия Симпсона в данной группе наименьшая и составляет: 1,1–1,4, что свидетельствует о неустойчивости данных насаждений.
Наибольшим показателем индекса Симпсона обладают насаждения, в основной состав которых входят другие породы – берёза, осина, дуб. Следовательно, произрастание сосновых насаждений с сопутствующими породами повышает устойчивость насаждений, в них индекс Симпсона максимальный – 2,7 и 2,3.
Альфа-разнообразие характеризует богатство видов различных сообществ, и для его оценки используют два параметра. Первый – доля видов на единицу площади (видовое насыщение) и второй – общее число видов в сообществе или видовое богатство [1].
Рассчитанные индексы разнообразия для каждой пробной площади приведены в табл. 2.
Таблица 2
Показатели альфа-разнообразия различных формаций Добровского заказника
|
№ п/п |
Возраст, лет |
D |
S древесного яруса |
S подлеска |
S трав |
S общий |
|
Боры |
||||||
|
1 |
115 |
1,4 |
3 |
3 |
4 |
10 |
|
2 |
125 |
1,2 |
1 |
1 |
4 |
6 |
|
3 |
105 |
1,1 |
3 |
4 |
3 |
10 |
|
4 |
90 |
2,7 |
6 |
5 |
7 |
18 |
|
5 |
105 |
2,3 |
4 |
3 |
7 |
14 |
|
6 |
105 |
1,5 |
3 |
3 |
5 |
11 |
|
7 |
140 |
1,6 |
4 |
3 |
4 |
11 |
Анализ табл. 2 показывает, что все насаждения старше 90 лет имеют невысокий индекс разнообразия даже при большом видовом богатстве. Это связано с неравномерностью в распределении доли видов в сообществе. Доля преобладающей в древесном ярусе породы в несколько раз превышает доли остальных видов в сообществе, поэтому даже в тех насаждениях, где имеется максимальное число видов (14–18), индекс разнообразия не превышает значения 2,7.
Выводы:
- боровые комплексы на территории заказника представлены двумя группами – чистыми насаждениями сосны обыкновенной и с примесью лиственных пород;
- видовое богатство представлено 6 видами деревьев, 8 – кустарников, 11 – травянистых растений;
- выявлены два вида, которые занесены в Красную книгу Липецкой области, это можжевельник обыкновенный (пробная площадь 5) и колокольчик персиколистный (пробные площади 4 и 5);
- насаждения сосны с примесью лиственных пород обладают наибольшим количеством видов и являются более устойчивыми по сравнению с чистыми насаждениями, что характеризуется более высокими показателями индекса Симпсона.
Рецензенты:
Ефимов Ю.П., д.с.-х.н., профессор, главный научный сотрудник Научно-исследовательского института лесной генетики и селекции Федеральной лесной службы РФ, г. Воронеж;
Царалунга В.В., д.с.-х.н., профессор кафедры экологии, защиты леса и лесного охотоведения Воронежской государственной лесотехнической академии Минобрнауки РФ, г. Воронеж.
Работа поступила в редакцию 23.09.2013.