Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2025 номер 5

В современной концепции лесоведения лесорастительное районирование признается естественно-исторической основой лесохозяйственного районирования, а целью его является отражение природных условий и специфики лесов, представляющих значение для их комплексного многоцелевого использования и повышения продуктивности. В данной статье представлены концепции и карты лесорастительного районирования, создаваемые на протяжении более 60 лет коллективом сотрудников Института леса СО РАН. Отмечены этапы работы над картой и смена концепций и понятий - от природно-территориального комплекса к эко- и геосистеме, от фитогеографии и геоботаники к эколого-географическому направлению в лесоведении. Карта основана на материалах учета лесного фонда 1973-1990-х годов, в легенде указано процентное соотношение хвойных и лиственных формаций (лиственничники, сосняки, ельники, пихтарники, березняки, осинники, кедровостланниковые леса, каменноберезняки, березовые редколесья, ерники и др. формации) в пределах каждой лесорастительной зоны и подзоны. В Сибири, как части всей страны, выделено три долготно-климатических сектора: Западно-Сибирский, Среднесибирский и Восточно-Сибирский, каждый со своими особенностями лесорастительных зон и подзон, спецификой типологического состава и продуктивности насаждений и отдельно - регион Горы Южной Сибири, в котором по критериям, принятым для равнин и плоскогорья, выделены четыре сектора увлажнения-континентальности. Внутренняя дифференциация этого горного региона в мелком масштабе не может быть показана на приводимой карте по причинам мелкоконтурности, но принцип высотно-зонального деления соблюден, опубликован и кратко обсуждается. Описаны методы и новые подходы к составлению публикуемого варианта карты, которая является частью разработанной в Институте леса карты районирования всей территории лесного фонда СССР. Публикуемая карта может быть источником информации как точка отсчета при мониторинге лесного покрова Сибири, проводимом с начала 2000-х годов уже на новой основе, с использованием государственной инвентаризации лесов страны и данных дистанционного зондирования. В этом состоит ее историческое, научное и справочное значение.

Впервые установлено поражение фитопатогенным грибом Heterobasidion abietinum Niemelä & Коrhonen хвойных деревьев - сосны сибирской ( Pinus sibirica Du Tour), пихты сибирской ( Abies sibirica Ledeb.), лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.) на юге Сибири, в дендрарии Сибирского государственного университета науки и технологий им. М. Ф. Решетнева, на значительном удалении от ранее установленного ареала. Возможно, его распространение на территории дендрария произошло за счет перемещения посадочного материала из ботанических садов Европы. Среди других видов Heterobasidion в темнохвойных лесах Сибири распространен H. parviporum Niemelä & Коrhonen на ели сибирской ( Picea obovata Ledeb.), сосне сибирской, пихте сибирской. По фитопатогенности и способности колонизировать древесину с хорошо развитыми смоляными ходами (особенно ель сибирская) H. abietinum значительно уступает другим видам Heterobasidion . Установлено, что сибирские штаммы H. abietinum и H. parviporum близки друг к другу. Устойчивое различие (с образованием отдельных клад) установлено только по гену glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GPD). Огромные площади пихтовых лесов Сибири (около 13 млн га), регулярные вспышки массового размножения насекомых - сибирского шелкопряда ( Dendrolimus sibiricus Tschetverikov), уссурийского полиграфа ( Polygraphus proximus Blandford) - с массовым ослаблением и усыханием пихты сибирской обеспечивают оптимальные условия для развития слабопатогенного вида H. abietinum . Насаждения, не подверженные различным видам стресса, устойчивы к этому вредителю. Куртинное усыхание как результат фитопатогенного воздействия H. abietinum установлено только в условиях дендрария на почвах после длительного сельскохозяйственного пользования. Глобальное изменение климата, сопровождающееся увеличением экстремальных погодных явлений (засухи, штормовые ветра и пр.), а также увеличение антропогенного воздействия (различные виды рубок, техногенное загрязнение) создают условия для дальнейшего роста агрессивности корневых патогенов и в частности H. abietinum.

Изучено влияние микокомпоста (биодобавка) - сосновых опилок, частично деструктированных культурой дереворазрушающего гриба, на микробиоценоз серой лесной почвы Погорельского бора (Красноярская лесостепь). Вариант «микокомпост» сравнивали с двумя вариантами: почва без биодобавок (контроль) и почва с добавлением неразрушенных опилок. На опытных участках (1 м²) снимали слой дерна, вносили биодобавки в количестве 1 % по массе в верхний слой почвы (10 см), затем срезанный дерн возвращали на место. В течение первого года во всех вариантах опыта, включая контроль, наблюдалось увеличение общей численности почвенных микроорганизмов в 5-10 раз, что в основном было связано с продуктами деградации отмершего дерна. Микробная переработка опилок и микокомпоста началась на второй год эксперимента и сопровождалась временным снижением рН почвы, изменением структуры почвенного микробоценоза, увеличением доли грибов и олиготрофных микроорганизмов, а также увеличением дефицита доступного азота. Анализ данных по численности почвенных микроорганизмов, структуре микробоценоза, микробному дыханию и биомассе, скорости минерализации органического вещества, ферментативной активности и др. показал, что в течение 2 лет в вариантах с микокомпостом и опилками микробная утилизация биодобавок происходила постепенно и не вызывала дисбаланса биологических процессов в серой лесной почве. Вариант с микокомпостом превосходил контроль и вариант с опилками по общей численности микроорганизмов и микробной биомассе в среднем в 2-3 раза, не вызывал устойчивого подкисления почвы и обеспечивал лучшую сохранность внесенной культуры Trichoderma harzianum Rifai. В сочетании с дополнительной азотной подкормкой микокомпост может быть использован в качестве биоудобрения для бедных лесных почв.

Изучено влияние еловых ( Picea obovata Ledeb.) насаждений на морфологические характеристики, физико-химические свойства, состояние органического вещества, а также качественный и количественный состав микробоценоза мерзлотной лугово-черноземной почвы, формирующейся под лугово-степной растительностью в Центральной Якутии. Посредством комплексного применения почвенных, микробиологических, статистических методов исследования выявлены и оценены изменения, произошедшие в исходной мерзлотной почве. Так, за 45-летний период воздействия лесной растительности морфологический профиль исходной лугово-черноземной почвы (Luvic Chernozems Sodic) Аv, ca-Aca-ABca-Bса-BCca-Cca трансформировался в профиль мерзлотной перегнойно-карбонатной почвы (Calcic Cryosols Eutric) O-А0-A-ABca-Bса-BC-Cca. За отмеченный период на поверхности лесной почвы сформировался разнотравно-зеленомошный растительный покров, вследствие чего глубина сезонного протаивания уменьшилась. Также существенно изменились физико-химические свойства, состав гумуса и состояние микробоценозов изучаемых мерзлотных почв. В метровой толще данных почв средневзвешенное значение рН_Н2О понизилось с 9.0 до 8.6, а содержание С_орг и N_общ соответственно повысилось с 0.79 до 1.72 и с 0.03 до 0.13 %. При этом в гумусовом профиле мерзлотной перегнойно-карбонатной почвы сформировался более мобильный гумус и общая сумма гумусовых кислот возраcла до 65.6-86.0 %, а доля негидролизуемого остатка уменьшилась до 14.0-34.4 %. Также данная почва оказалась наиболее богатой микроорганизмами, где общая их численность составляла 2.4 ± 1.3×10⁶ КОЕ/г, тогда как в исходной почве - только 5.8 ± 3.1×10⁵ КОЕ/г. При этом, если в первой почве относительно преобладали актиномицеты (34 %) и микромицеты (29 %), то во второй - олигонитрофильные бактерии (37 %) и аммонификаторы (27 %).

Представлены результаты посевного эксперимента (2016-2024 гг.) по оценке сохранности, роста и состояния сеянцев/саженцев лесоболотного и лесостепного экотипов (происхождений) лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.), высаженных на участок лесного массива Академгородка г. Красноярска, и оценке перспектив их использования для озеленения городской среды. После пересадки из посевного отделения в 2022 г. 6-летние саженцы показали абсолютную приживаемость. В год пересадки при первичном обследовании у части молодых саженцев лиственницы сибирской были обнаружены поражения хермесом ( Adelges laricis Vall.) и лиственничной почковой галлицей (Dasyneura laricis F. Low.), раннее пожелтение, увядание и опад хвои, не оказавшие заметного влияния на приживаемость. При повторном обследовании, с учетом степени сохранности хвои, большая часть саженцев как лесоболотного, так и лесостепного происхождения характеризовалась удовлетворительным и хорошим состоянием. Абсолютный прирост сеянцев/саженцев лесостепного экотипа лиственницы сибирской был выше, чем у лесоболотного в год посева семян (2016 г.) и в год пересадки молодых деревцев (2022 г.). Статистически значимые различия приростов между саженцами лесоболотного и лесостепного происхождений проявились при пересадке растений. В остальные годы больший прирост был зафиксирован у сеянцев/саженцев лесоболотного экотипа, по сравнению с лесостепным. В 2024 г. саженцы лесоболотного экотипа лиственницы сибирской имели большую среднюю высоту по сравнению с лесостепным экотипом. Саженцы лесоболотного происхождения отличались более широким диапазоном изменчивости высоты, в то время как деревца лесостепного происхождения имели более выровненные значения варьирования данного признака.

Особенности лавовых полей (аккумуляция влаги в излившихся пористых базальтах, а также сложный мезорельеф) способствуют натурализации ели ( Picea A. Dietr.), которая формирует здесь устойчивые фитоценозы и является их эдификатором. Лиственница ( Larix Mill.) же, напротив, встречается здесь спорадически, что обусловлено ее приуроченностью к хорошо дренируемым грунтам, в силу чего в условиях произрастания на лавовых полях она обладает меньшей конкурентоспособностью. Дендроклиматический анализ древесно-кольцевых хронологий ели и лиственницы подтверждает ключевую роль атмосферных осадков в динамике древесной растительности. Деревья, в первую очередь ель, в данных условиях выступают в роли эдификатора, модифицируя первичные экологические ниши и способствуя более активному их освоению мохово-травянистой растительностью. В несвойственных экологических условиях лавовых полей, теплолюбивая и влаголюбивая ель, по сравнению с лиственницей, проявляет большую зависимость радиального прироста от температурного режима, чем от увлажнения.

Изучена динамика количественных и качественных параметров пихтового подроста в коренных южно-таёжных пихтарниках Томской области, поврежденных инвазионным короедом - уссурийским полиграфом ( Polygraphus proximus Blandford). Наблюдения проведены в два срока - в период массового размножения вредителя (2012-2016 гг.) и через 10 лет после вспышки размножения (2023 г.), на 8 пробных площадях в фитоценозах, различающихся по составу древостоев, живому напочвенному покрову, таксационным показателям пихтового элемента материнского полога и степени его повреждения. В 2012 г. общая численность живого пихтового подроста составляла в разных фитоценозах 500-6300 шт./га, в том числе крупного, наиболее ценного, подроста предварительного возобновления - 325-1100 шт./га. К 2023 г. численность естественного возобновления пихты сибирской ( Abies sibirica Ledeb . ) снизилась в 1.5-8.5 раз, главным образом в связи с сокращением количества мелкого подроста, и составила 167-4000 шт./га, в том числе крупного подроста - 154-2500 шт./га. Отрицательная динамика численности подроста обусловлена комплексом факторов биогеоценотического, патологического и механического характера, а также переходом крупного подроста в состав древостоя. Средняя высота мелкого и среднего подроста пихты сибирской изменялась незначительно, у крупного подроста в большинстве насаждений она увеличилась к 2023 г. в 1.2-1.7 раз и достигла 4.5 м, возраст крупного подроста варьировал от 14 до 36 лет. В жизненном состоянии подроста пихты сибирской за период наблюдений отмечена положительная динамика, обусловленная состоянием крупного подроста, частично ослабленного в период массового размножения полиграфа из-за нападений вредителя и здорового в послевспышечный период. Комплексная характеристика пихтового подроста по изученным параметрам позволила оценить разную степень его успешности в восстановлении поврежденных насаждений.

Формы сосны сибирской ( Pinus sibirica Du Tour) (кедра сибирского) с однолетним репродуктивным циклом считаются уникальными природными моделями для изучения репродуктивных процессов, видообразования и эволюции голосеменных растений, а также потенциалом для осуществления генетико-селекционных работ, направленных на получение высокоурожайных кедровых плантаций. Изучение структуры урожая и семенной продуктивности деревьев сосны сибирской с однолетним циклом развития женских шишек показало, что все ростовые признаки шишек (линейные размеры, масса шишек и семян) достоверно ниже, чем у типичных особей, а морфогенетические признаки (число семенных чешуй) и уровень изменчивости признаков структуры урожая сопоставим с изменчивостью в популяциях сосны сибирской в целом. В то же время для отдельных особей с однолетним развитием репродуктивных структур характерна высокая семенная продуктивность женских шишек (76.7 %) Отбор и закрепление в потомстве признаков, обеспечивающих устойчивые урожаи кедровых семян, признаются перспективными направлениями селекции сосны сибирской. Особи с однолетним развитием женских шишек являются уникальными генотипами, обладающими потенциалом для получения новых сортов и форм.

Исследования проведены в ельнике черничном влажном и ельнике чернично-сфагновом. Рассмотрены количественная характеристика осадков в летний период и транспирационные расходы влаги древесным пологом исследуемых древостоев. В ельнике черничном влажном в процессе транспирации испаряется в среднем 304 мм воды при средней сумме выпавших осадков 237 мм, в ельнике чернично-сфагновом - 305 и 181 мм соответственно. По данным ближайшей метеостанции, на территории, где проводились исследования, с 2003 г. наблюдается повышение температуры воздуха и уменьшение количества осадков по сравнению со среднемноголетними данными. Средняя сумма температур воздуха за эти годы была выше нормы на 3.7 °С, а осадков выпало на 30 мм меньше, в связи с этим можно предположить, что в исследуемом регионе наблюдаются признаки потепления климата. Почвы зеленомошных ельников подзоны средней тайги характеризуются благоприятным режимом влажности для растений. Запасы влаги в корнеобитаемом слое почвы составляют 60-200 мм, поэтому деревья не испытывают недостатка влаги. В связи с тем, что транспирация - процесс физиологический и регулируется не только внешними факторами, но и самим растительным организмом, она может превышать количество выпавших в виде дождей осадков. Расход воды на транспирацию в каждом типе леса зависит также от состава древостоя, в частности от примеси лиственных пород. Так, соотношение хвойных и лиственных пород составило в ельнике черничном влажном 97 : 3, в ельнике чернично-сфагновом - 99 : 1.

Обсуждается опыт применения наземного лазерного сканирования LiDAR для оценки биометрических характеристик деревьев при инвентаризации искусственного насаждения «Бульвар Победы» в г. Петрозаводске, Республика Карелия. Проведен комплексный статистический анализ данных LiDAR в сравнении с натурными измерениями дендропараметров - высоты деревьев, диаметров крон и стволов на высоте 1.3 м, с учетом видовой принадлежности деревьев. Выявлена высокая эффективность технологии LiDAR для установления основных дендропараметров. Наилучшие результаты получены для измерения диаметра ствола на высоте 1.3 м (91.5 % достоверных видов), диаметра кроны (85.7 %) и высоты деревьев (92.9 %). Средняя относительная ошибка колебалась от 5.0 % для диаметров стволов на высоте 1.3 м до 10.02 % для высоты деревьев. Наиболее точные результаты измерений получены для ели голубой ( Picea pungens Engelm.) и ясеня обыкновенного ( Fraxinus excelsior L.), где все параметры измерялись с высокой точностью ( p > 0.05 во всех случаях). Диаметр ствола на уровне 1.3 м оказался наиболее стабильным параметром с наименьшей средней ошибкой (4.99 %), что объясняется относительной простотой его измерения и меньшей зависимостью от внешних факторов. Измерение диаметра кроны показало более высокую среднюю ошибку (8.28 %). Полученные результаты исследования свидетельствуют о необходимости учета видовых особенностей и сомкнутости кроны в насаждении при сканировании LiDAR и обработке данных.

Исследован пиролиз коры лиственницы сибирской ( Larix sibirica Ledeb.) как потенциального сырья для получения торрефикатов и биоугля. На основе результатов термогравиметрии и дифференциальной термогравиметрии (ДТГ) проанализирована кинетика процесса пиролиза, определены его термодинамические показатели. Рассмотрены базовые данные измерений: стадии убыли массы коры при нагреве, отвечающие им температурные интервалы и скорость потери массы. С учетом сложности строения, химического состава коры и связанного с этим вида пика ДТГ в термогравиметрическом тесте проведена визуализации «микростадийности» термического разложения коры по четвертой производной контура ДТГ с помощью дифференцирующего фильтра Савицкого - Голея. По изоконверсионному кинетическому методу Озавы - Флинна - Уолла рассчитана зависимость энергии активации и предэкспоненциального множителя от степени конверсии. Определены средние значения энергии активации (283.7 кДж/моль) при изменении степени термической конверсии коры (α) от 0.1 до 0.8. Полученная зависимость Е _а = f (α) использована для расчета термодинамических параметров (Δ H , Δ G и Δ S ) и определения механизма реакций по методу Криадо, характеризующих процесс пиролиза коры. Установлен компенсационный эффект термодеструкции. Средние значения Δ H , Δ G и Δ S составляют 294.7 и 157.3 кДж/моль и 215.0 Дж/(моль × К) соответственно. Сформулирована интегральная оценка полученных результатов, отмечены область их использования и тематика дальнейших исследований: анализ физико-химических свойств торрефикатов и биоугля получаемых из коры лиственницы.

Приведены результаты экспериментов по определению потенциальной возможности воспламенения высушенного до 10%-й влажности (влагосодержания) торфа от сигаретного окурка. Установлено, что при отсутствии ветра торф не воспламеняется. Значительное влияние на его возгорание оказывает скорость ветра: при 1 м/с торф от окурка воспламеняется в 10 % случаев, 1.5 м/с - в 27 %, а при 2.5 м/с - в 50 % случаев. В процессе воспламенения торфа от сигаретного окурка фильтр сигареты сгорает полностью, что исключает возможность использовать его в качестве доказательства причины ландшафтного пожара. Установлено, что пескование с равномерным распределением песка по поверхности торфа из расчета 2.5 кг/м² предотвращает его воспламенение от сигаретного окурка. Таким образом, пескование мест отдыха, мест для курения, отдельных участков торфяников, где пролегают наиболее посещаемые маршруты охотников, рыбаков, сборщиков грибов и ягод, может существенно снизить потенциальную горимость территории, следовательно, может быть использовано при разработке мер по противопожарному устройству.