Содержание к диссертации
Введение
1.Состояние вопроса 8
1.1. Изученность прибрежных лесных экосистем регионов России 8
1.2. Изученность почв и растительности лесных биогеоценозов Республики Татарстан 13
1.3. Постановка проблемы 21
2.Программа, объекты и методы исследований 24
2.1. Программа и объекты исследований 24
2.2. Методы исследований 25
3. Экологические факторы формирования лесов правобережья реки волги 33
3.1. Физико-географическое расположение района исследования 33
3.2. Климат и гидрология 34
3.3. Рельеф Предволжья и прибрежных территорий 37
3.4. Геологическое строение и почвообразующие породы 38
3.5. Антропогенное влияние на состояние лесов правобережья реки Волги 40
4. Продуктивность и состояние прибрежных лесных насаждений Предволжья 44
4.1. Современное состояние лесных насаждений прибрежных территорий Предволжья 44
4.2. Характеристика типов леса пробных площадей 48
4.3. Оценка видового разнообразия растений прибрежных лесов . 57
4.4. Продуктивность древостоев прибрежных лесов 68
4.5. Санитарное состояние лесных насаждений правобережья реки Волги 76
5. Почвенные условия произрастания лесных насаждений 82
5.1. Почвы лесов правобережья реки Волги 82
5.2. Формирование подстилки прибрежных лесов 85
5.3. Серые лесные почвы 91
5.4. Коричнево-бурые лесные почвы 99
5.5. Рендзины 106
5.6. Аллювиальные луговые почвы 113
5.7.Оценка лесорастительных свойств почв 117
6. Почвозащитная роль прибрежных лесов и мероприятия по повышению их устойчивости 123
6.1. Влияние лесной растительности на свойства почв 123
6.2. Мероприятия по повышению устойчивости лесов
правобережья реки Волги 131
Выводы 143
Заключение 146
Список литературы
- Изученность почв и растительности лесных биогеоценозов Республики Татарстан
- Методы исследований
- Рельеф Предволжья и прибрежных территорий
- Оценка видового разнообразия растений прибрежных лесов
Введение к работе
Актуальность темы. Предволжье Республики Татарстан расположено в северо-восточной части Приволжской возвышенности. По рельефу Предволжье представляет собой волнистую равнину, которая охватывает различные природные ландшафты. Большие площади региона заняты агроландшафтами, характеризующиеся интенсивным ведением сельского хозяйства и плодородными почвами. Значительные площади имеют овражно-балочные и склоновые земли. В регионе распространены лесные массивы с разнообразной по составу и продуктивности растительностью. От северных районов Предволжья к восточным районам территория охвачена высоким правобережьем реки Волги, где простираются лесные биогеоценозы. Лесные насаждения прибрежных территорий выполняют водоохранные, водорегулирующие, почвозащитные и рекреационные функции, защищают крутые склоны от эрозии и оползней, способствуют созданию благоприятного водного режима, являются местом обитания многих видов растений и животных, сохраняют устойчивость природных экосистем.
В современных условиях лесные экосистемы прибрежных территорий
Предволжья испытывают влияние экстремальных погодных условий (засуха),
различные виды антропогенной нагрузки. Возрастающая хозяйственная
деятельность человека приводит к деградации лесных формаций. Лесные
насаждения береговой зоны комплексно не изучены, слабо освещен опыт их
воспроизводства. Вопросы продуктивности, состояния, почвенных условий
формирования прибрежных лесов, разнообразия в них растений, воздействия
лесной растительности на свойства почв остаются открытыми. Лесные
насаждения правобережья реки Волги нуждаются в детальном
биогеоценологическом исследовании, разработке комплекса научно-
обоснованных мероприятий, направленных на сохранение разнообразия растений и почв региона, повышение экологической роли лесных фитоценозов, их продуктивности, плодородия почв, устойчивости природных ландшафтов.
Цель и задачи исследований. Целью данных исследований является изучение разнообразия видов растений и типов леса правобережья реки Волги Предволжья Республики Татарстан, продуктивности, санитарного состояния и почвенных условий произрастания лесных насаждений. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
-выбрать типичные для прибрежных территорий реки Волги в Предволжье леса по элементам рельефа;
-оценить типологическое разнообразие прибрежных лесов, их
флористический состав;
-определить продуктивность древостоев прибрежных лесов естественного и искусственного происхождения;
-оценить санитарное состояние лесных насаждений;
-исследовать лесные почвы прибрежных территорий, влияние лесной растительности на свойства почв;
-разработать мероприятия по сохранению и воспроизводству устойчивых и продуктивных лесов правобережья реки Волги Предволжья Республики Татарстан. Исследования проводились с 2010 по 2016 годы.
Научная новизна работы. Впервые дана оценка типологического и видового разнообразия лесов правобережья реки Волги в Предволжье Республики Татарстан. Приведена характеристика лесоводственных и таксационных показателей лесных насаждений, оценка их продуктивности. Определено санитарное состояние лесов после засухи лета 2010 года. Исследованы почвенные условия произрастания лесных насаждений, дана оценка лесорастительных свойств почв. Изучено влияние прибрежной лесной растительности на свойства почв.
Практическое значение результатов исследования. Полученные
результаты предназначены для разработки практических мер по улучшению санитарного состояния прибрежных лесов, созданию устойчивых и продуктивных лесных насаждений, сохранению их разнообразия в прибрежных территориях Предволжья с учетом почвенных факторов местности. Данные исследований являются научной основой при создании базы данных лесных ресурсов, картировании и бонитировки лесных почв Предволжья.
Положения, составляющие предмет защиты:
1)разнообразие видов растений и типов леса правобережья реки Волги;
2)продуктивность древостоев прибрежных лесов естественного и искусственного происхождения;
3)санитарное состояние лесных насаждений;
4)почвенные условия произрастания лесных насаждений.
Апробация. Основные результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на международной конференции с элементами научной школы для молодёжи «Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность, мониторинг и адаптационные технологии» (Йошкар-Ола, 2010); международном семинаре «Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг» (Йошкар-Ола, 2011); 2-й Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов» (Казань, 2013); международной научной конференции «Наследие И.В.Тюрина в современных исследованиях в почвоведении» (к 85-летию создания кафедры почвоведения в Казанском университете) (Казань, 2013); Всероссийских научно-практических конференциях «Инновационное развитие агропромышленного комплекса» (2011), «Современные аспекты сохранения биоразнообразия и пользование природными ресурсами» (Казань, 2011, 2013, 2015), «Лес, лесной сектор и экология» (Казань, 2014), «Продуктивность лесов и биологическое разнообразие природных ландшафтов» (Казань, 2016).
Личный вклад автора. Автором разработаны постановка проблемы, программа изысканий, выбраны полевые объекты. Выполнены полевые рекогносцировочные и стационарные исследования с закладкой пробных площадей, проведены лабораторные анализы почв и лесной подстилки, камеральное вычисление показателей характеристики лесных насаждений, математическая обработка данных с применением компьютерных программ. Автором обобщены результаты исследований, изложены выводы, разработаны мероприятия по повышению устойчивости прибрежных лесов.
Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 12 работ, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация включает введение, 6 глав, выводы и заключение. Основной текст научной работы изложен на 163 страницах, включает 30 таблиц, 15 рисунков. Раздел «Список литературы» содержит 191 работу, включая 14 на иностранных языках.
Изученность почв и растительности лесных биогеоценозов Республики Татарстан
В изучение растительности Республики Татарстан посвящены труды М.В.Маркова (2000). Особое внимание уделено лесным экосистемам Закамья с подробным описанием растительных ассоциаций. М.В.Марковым проведены исследования флоры поймы рек Волги и Камы (1955).
Растительный покров Волжско-Камского заповедника исследован учеными Казанского государственного университета Т.В.Роговой, Л.А.Мангутовой, О.Е.Любиной, С.С.Фархутдиновой (2005). В работе авторы составили классификацию растительного покрова Раифского участка. По данным исследований выделено 34 природных территориальных комплексов и построена ландшафтная карта. По мезоформам рельефа изученные урочища объединены на 4 типа и 5 подтипов.
Вопросы изучения динамики растительного покрова средствами ГИС отражены в работе Т.В.Роговой с соавторами (2002). На примере растительного покрова Раифы авторы прогнозировали популяционную динамику четырех ведущих лесообразующих пород: дуба, ели, липы и березы; привели типологическое выделение флористических комплексов, где выделены два типа комплексов (бореальный и неморальный). Сосудистые растения Республики Татарстан изучены О.В.Бакиным, Т.В.Роговой, А.П.Ситниковой (2000), Т.В.Роговой, В.Е.Прохоровой, М.Б.Фардеевой, Г.А.Шайхутдиновой (2008).
Хвойные и лиственные защитные лесные насаждения Предволжья Республики Татарстан изучены А.С.Пуряевым (2003). Выделены типы леса на овражно-балочных и склоновых землях, дана лесоводственно-таксационная характеристика лесных насаждений. Исследованию лесомелиоративных насаждений Предкамья Республики Татарстан посвящен труд И.Р.Галиуллина (2009). Охарактеризована продуктивность защитных лесных полос, дана оценка их состояния. Автором предложены рекомендации по созданию противоэрозионных лесных насаждений в приовражных и прибалочных зонах региона.
Важное значение расположенных у водоемов лесов отмечает А.Г.Гаянов (2001). Здесь лесные насаждения предотвращают, снижают разрушение берегов, защищают водоемы и сельскохозяйственные угодия, расположенные в пойме от погребения речными наносами, создают благоприятные условия для обитания рыб и земноводных. Прирусловые леса улучшают водный режим рек и водоемов, задерживая смытые водным потоком твердые частицы почвогрунтов и препятствуя попаданию их в водоемы.
Ф.Х.Шакиров с соавторами (2004) отмечают важную роль пойменных лесных насаждений, которые создают хорошие экологические условия для животного мира, способствуют улучшению агроландшафтов, сохранению водных объектов от загрязнения и противодействии речной эрозии. На пойменных землях создаются следующие лесные посадки: берегоукрепительные, кольматирующие, заградительно-кольматирующие, пескозакрепительные, лугозащитные, биодренирующие. О важном народнохозяйственном значении лесов Предволжья, сохранившиеся преимущественно на водораздельных плато и склонах рек, балок и оврагов отмечают в своей монографии К.Ш.Шакиров и П.А.Арсланов (1982).
Изучению лесных почв посвящены труды таких ученых, как Б.П.Ахтырцев (1979), М.В.Бобровский (2010), М.В.Вайчис, А.Ю.Руткаускас (1971), Г.В. Добровольский, И.Ю.Чернов (2011), Г.В.Добровольский (1968, 2012), Т.И.Евдокимова (1987), Ф.Р.Зайдельман (1991), Б.Д.Зайцев (1964), С.В. Зонн (1954, 1959, 1964, 1995), Л.О.Карпачевский (1977, 1981, 1995, 2005), В.А.Ковда (1989, 1975), Г.Ф.Копосов (1981, 2011) и другие. Агроэкология почв склонов отражена в работе А.Н.Каштанова, В.Е.Явтушенко (1997). В монографии «Почвы Татарии» (1962) наиболее подробно излагается высокое Предволжье, рельеф, почвы и почвообразующие породы, гидрография и геоморфологические районы. В работе описаны факторы почвообразования в Татарии, отмечается пестрота почвенного покрова, возвышенное плато Предволжья подразделяется на два района: Предволжское пермское возвышенное плато с развитием современной эрозии и Предволжское юрско-меловое возвышенное плато с развитием плакорных поверхностей.
А.Б.Александровой с соавторами (2012) создана Красная книга почв Республики Татарстан. Здесь приведено описание редких почв региона в соответствии с названиями почвенных разновидностей, представленные в «Классификации почв России» 2004 года, охарактеризована произрастающая на данных почвах растительность.
Генезис и свойства буроземов Среднего Поволжья и Предуралья описаны А.Х.Газизуллиным и А.Т.Сабировым (1997). В научном труде приводятся систематический список лесных почв региона, морфолого-генетическое описание сформированных на супесчано-песчаных отложениях и двучленных наносах бурых лесных почв, образованных на пермских породах коричнево-бурых лесных почв. Авторы показывают, что проявления почвообразовательных процессов зависит от конкретного сочетания литогенных, климатических факторов, растительного покрова.
В монографии А.Х.Газизуллина (2005) дается комплексная характеристика основных типов лесных почв Среднего Поволжья. Охарактеризованы подзолистые, серые лесные почвы, рендзины, буроземы, черноземы. Описаны почвообразовательные процессы в лесах региона, морфологические, физические, физико-химические, биологические свойства почв. Исследованы состав гумуса и формы соединения железа в лесных почвах.
В работе А.Т.Сабирова, А.Х.Газизуллина (2001) изложены результаты исследования почвенно-экологических условий произрастания еловых и пихтовых фитоценозов Кировской области, Республики Марий Эл, Республики Татарстан. В автоморфных и полугидроморфных ландшафтах Среднего Поволжья описаны главные типы лесных почв, дана их эколого-генетическая характеристика. Авторами приведён систематический список почв темнохвойных лесов региона, дана их оценка лесорастительных свойств.
Почвы островов Куйбышевского водохранилища, их генезис и трансформация отражены в работе Б.Р.Григоряна (2012). Изучению серых лесных почв Волжско-Камской лесостепи посвящен научный труд Г.В.Копосова с соавторами (2014). Органические соединения почв лесостепи исследованы А.В.Шинкаревым в соавторстве (2007). В Предкамье Республики Татарстан И.Р.Галиуллиным (2009) изучены почвенно-грунтовые условия формирования лесомелиоративных насаждений. Автором выявлены и исследованы подзолистые почвы (дерново среднеподзолистые супесчаные и дерново-подзолистые суглинистые), серые лесные почвы, выщелоченные рендзины, коричнево-бурые лесные почвы.
Под пологом широколиственных фитоценозов Предволжья подробно исследованы почвы учеными К.Ш.Шакировым и П.А.Арслановым (1982). Авторы отмечают, что для создания устойчивых и высокопродуктивных лесных насаждений необходимо детальное изучение генезиса и физико-химических свойств лесных почв. В работе подробно описаны геологическое строение и почвообразующие породы Предволжья, обобщены результаты исследования серых лесных, коричнево-серых лесных и дерново-карбонатных почв широколиственных лесов региона. Условия пойменного почвообразования в долинах рек Казанки, Меши, Ика, Шешмы и Свияги (основных притоков Волги и Камы) охарактеризованы в книге А.Ш.Фаткуллина (1968). Описываются морфологическое строение, физико химические свойства распространенных луговых, болотно-луговых, и, отчасти, болотных почв в обследованных пунктах долин почти от верховьев до устьев и от русел до коренных берегов рек. Приводятся рекомендации по повышению плодородия пойменных почв и урожайности сельскохозяйственных культур.
Методы исследований
В ходе изучения прибрежных лесов в Предволжье (рисунок 4.1) были выделены 7 лесных формаций, которые включают 20 типов леса. Лесные насаждения изучали на основе классификации типов леса В.Н.Сукачева (И.С.Мелехов, 2002). При выделении типов леса учитывали преобладающие виды растений в нижних ярусах фитоценозов. Приводим описание основных типов леса.
Дубняк кленово-разнотравный (ПП1) произрастает в прибрежной зоне (Свияжское участковое лесничество, кв.18) на пологом склоне северной экспозиции 5-70. Происхождение древостоев естественное. Состав древостоя 7Д3Лп+Ос,В. Возраст дубовых насаждений - 85 лет, средняя высота - 23,6 м, средний диаметр - 30,4 см. Возраст липы в древостоях составляет 77 лет, средняя высота - 22,7 м. В дубняках относительная полнота равна 0,70. В подросте произрастают липа, клен и вяз. Подлесок густой, состоит из клёна остролистного, лещины обыкновенной, бересклета бородавчатого, рябины обыкновенной, рябинника рябинолистного. Степень покрытия почвы травянистыми растениями составляет 90%. Произрастают: крапива двудомная, крапива жгучая, сныть обыкновенная, малина обыкновенная, копытень европейский, яснотка белая, колокольчик крапиволистный, чина лесная, какалия копьевидная, вербейник монетчатый, ясменник пахучий, фиалка удивительная, вероника дубравная, вероника тимьянолистная, подмаренник настоящий, земляника лесная, репешок обыкновенный, репешок волосистый, хвощ лесной, звездчатка ланцетовидная, медуница мягкая, медуница неясная, купена лекарственная, луговик дернистый, гравилат городской, овсяница лесная, гравилат речной, мятлик лесной, незабудка мелкоцветковая, борец высокий. Дубняк сформирован на светло-серой лесной среднесуглинистой почве, развитой на делювиальных суглинках. Дубняк кленово-разнотравный выявлен также на ПП9, дубняк кленово-снытьевый - на ПП32. В дубовых экосистемах тип лесорастительных условий (ТЛУ) -Д2 (свежая дубрава).
Дубняк лещиново-разнотравный (ПП12) изучен в Шеланговском участковом лесничестве (кв.21). Зона формирования лесного биогеоценоза береговая, элемент рельефа - плоская поверхность среднего берега. Насаждения имеют искусственное происхождение с составом 10Д+В и относительной полнотой 0,75. Возраст дубовых древостоев - 44 года, средняя высота - 14,1 м, средний диаметр - 15,7 см. В биогеоценозе наблюдается много самосева клёна остролистного. В подлеске встречаются лещина обыкновенная, бересклет бородавчатый, волчеягодник обыкновенный. В живом напочвенном покрове произрастают земляника лесная, купена многоцветковая, ландыш майский, фиалка удивительная, молочай прутьевидный, черноголовка обыкновенная, жерушник лесной, ястребинка луговая, змееголовник Руйша. Почва - коричнево-темно-бурая лесная тяжелосуглинистая на элювии пермских пород, ТЛУ – Д2. Дубняки лещиново-разнотравные исследованы на ПП2 и ПП28.
Дубняк кленово-злаковый (ПП 19) расположен около села Русские Буртасы (Кляринское участковое лесничество, кв.71). Рельеф представляет холмистую местность. Естественный дубовый лес располагается в береговой зоне, элемент рельефа – вершина очень высокого берега (рисунок 4.2). Микрорельеф выражен в виде возвышений до 20-25 см. Возраст дуба - 75 лет, средний диаметр - 25,6 см, средняя высота - 19,2 м, состав древостоя 8Д2Кл+В с относительной полнотой 0,80. Деревья дуба произрастают по III классу бонитета. В фитоценозе возраст клена составляет 50 лет, средний диаметр - 19,8 см, средняя высота - 16,9 м. Подрост состоит из клена и липы. В подлеске имеются жимолость обыкновенная, калина красная, бересклет бородавчатый. Степень покрытия почвы травами составляет 65%. В травяном покрове развиты злаковые, произрастают ландыш майский, чина лесная, медуница неясная, полынь горькая, полынь равнинная, мятлик лесной, копытень европейский, лазурник трехлопастной, горошек лесной, репешок обыкновенный, сочевичник весенний, володушка золотистая, осока волосистая, кирказон обыкновенный. Дубняк кленово-злаковый сформирован на коричнево-бурой лесной тяжелосуглинистой почве, образованной на карбонатных пермских породах, ТЛУ – Д2. Дубняк вязово-рябиново-снытьевый (ПП33) исследован в Кляринском участковом лесничестве (кв.77). Макрорельеф – волнистая равнина, мезорельеф – склон северной экспозиции с уклоном 5о, микрорельеф выражен слабо в виде микропонижений до 15 см. Дубовый фитоценоз представлен лесными культурами, расстояние между рядами 3 м, в ряду 0,75 м. Показатели характеристики древостоя: состав - 7Д3В, относительная полнота 0,70, средний возраст дуба 56 лет, средняя высота – 17,4 м, средний диаметр – 19,8 м. Дуб черешчатый произрастает по II классу бонитета. В подросте встречается клен. Подлесок густой, доминирует рябина обыкновенная, встречаются жимолость лесная, бересклет бородавчатый, калина обыкновенная, роза собачья. Поверхность почвы покрыта травами на 55%. В составе живого напочвенного покрова распространены: сныть обыкновенная, ландыш майский, чистотел большой, земляника лесная, хвощ лесной, подмаренник мягкий, репешок обыкновенный, герань лесная, купена многоцветковая, колокольчик персиколистный, крапива двудомная, осока волосистая, розга золотистая, фиалка удивительная, фиалка трехцветная, анис обыкновенный, пыльцеголовник красный, ясменник пахучий, мятлик лесной. Чередуются мертвопокровные участки с концентрированным напочвенным покровом. Под пологом дубового фитоценоза сформировалась коричнево-темно-бурая лесная почва тяжелосуглинистого гранулометрического состава, развитая на пермских породах, насыщенных карбонатами; ТЛУ - Д2. Дубняк рябиново-злаковый выявлен на ПП26, дубняк рябиново-разнотравный - на ПП 22.
Рельеф Предволжья и прибрежных территорий
В прибрежных территориях фитоценозы клёна отсролистного представлены одним типом леса - кленовником разнотравным. Выявленные кленовые насаждения 46-52 летнего возраста отличаются хорошим ростом и произрастают по I-II классу бонитета. Средний диаметр деревьев клёна в древостоях составляет 19,4-22,7 см, средняя высота - 16,5-21,6 м. Абсолютная полнота кленовых древостоев составляет 15,3-20,1 м2/га, запас древесины клёна равен 128,1-165,4 м3/га. Изученные в прибрежных ложбинах насаждения ивы в среднем 45-50 летнего возраста имеют средний диаметр 26,5-28,3 см, среднюю высоту - 22,4-24,7 м.
Распределение деревьев преобладающих пород по ступеням толщины в прибрежных типах леса (таблица 4.5) свидетельствует о значительном дифференциации деревьев внутри древостоев: коэффициент вариации составляет 19-37%, среднеквадратическое отклонение равен 4,7-6,6 см. Точность опыта при определении среднего диаметра составляет 1,3-3,0%.
По итогам лесотаксационной характеристики прибрежные лесные насаждения имеют хорошие показатели роста и развития древостоев. В сравнении с показателями хода роста естественно–растущих древостоев (по таблицам хода роста лесов европейской части России Н.П. Анучина) искусственные хвойные леса отличаются лучшим ростом.
Наиболее успешно возобновление происходит в сосновых экосистемах. Сосняки рябиново-разнотравные (ПП11, ПП23) обладают частым и благонадежным подростом из сосны высотой 1-3 м, дуба высотой 2-5 м, реже встречаются липа и береза. В сосняке рябиново-разнотравном (ПП35) подрост густой из липы. Под пологом сосняка бузиново-злакового (ПП7) преобладает подрост из березы, реже встречаются вяз, осина, лиственница, дуб. По крупности подрост сосны преимущественно мелкий и средний. Проведенный учет естественного возобновления в сосновом биогеоценозе ПП11 показал накопление подроста на опушке леса. На краю леса полосой 14-20 м распространен благонадежный сосновый подрост в количестве 181 шт/га высотой до 0,5 м, 3454 шт/га высотой 0,5-1,5 м, 2727 шт/га высотой более 1,5 м. Внутри соснового насаждения увеличивается доля сомнительного и неблагонадежного подроста. Доля благонадежного подроста под пологом соснового фитоценоза составляет 636 шт/га высотой до 0,5 м, 209 шт/га высотой 0,5-1,5 м, 454 шт/га высотой более 1,5 м. Количество усохшего подроста сосны доходит 534 шт/га. В искусственно созданных лесонасаждениях характерен процесс воспроизводства древостоев.
В дубняке рябиново-разнотравном (ПП22), расположенном около сосновго леса, имеется редкий подрост из сосны обыкновенной. В дубняке кленово злаковом (ПП19) происходит возобновление клёном (высотой 2-5 м, распределение частое), липой (высотой 40-70 см, распределение умеренное). Подрост жизнеспособный, встречаются и слабые экземпляры. В фитоценозе выявлен много жизнеспособного самосева клёна остролистного и частый самосев дуба. Подрост в дубняке кленово-разнотравном ПП1 представлен жизнеспособной и частой липой, реже - кленом и вязом, а в дубняке кленово-разнотравном ПП9 – редкой липой, вязом и дубом. Возобновление липы встречается также в дубняке рябиново-злаковом (ПП26) и дубняке кленово-снытьевом (ПП32). В дубняке вязово-рябиново-снытьевом (ПП33) подрост не развит. Среди особей дуба и липы преобладает благонадежный подрост высотой 0,5-1,5 м.
В липняках кленово-разнотравных (ПП3 и ПП4) имеется редкий порослевой подрост из липы мелколистной, вяза шершавого. В липняках кленово-разнотравном (ПП31 и лещиново-снытьевом (ПП36)) имеется порослевой подрост из липы, где из одного пня произрастают много особей. Липовый подрост в основном средний и крупный.
В кленовниках разнотравных (ПП17, ПП27) встречается частые самосев и подрост клёна остролистного, редкий подрост из липы, вяза, дуба. Подрост из клёна, липы, вяза часто благонадежный, высота в среднем составляет 3-5 м. Слабое естественное возобновление выявлено в березовых, ивовых экосистемах. В березняках кленово-разнотравных состояние естественного возобновления разное. На ПП16 встречается благонадежный редкий подрост из липы и вяза (высотой до 4-6 м), на ПП18 произрастает редкий подрост из березы и липы, а на ПП25 подрост не развит. В ивняке разнотравном (ПП14) выявлено редкое порослевое возобновление ивы. В лиственничниках (ПП5, ПП8) редко встречается подрост березы, дуба, вяза.
Учет подроста выполнен на участках с наиболее значимым естественным возобновлением. Данные учёта особей естественного возобновления в древостоях показывают, что подрост сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, березы повислой обладает хорошим состоянием. В лиственничнике рябиново-разнотравном ПП8 выявлены единичные экземпляры подроста ели европейской. На пробных площадях с естественным возобновлением явно превалирует благонадёжный подрост. Количество сомнительного, неблагонадежного и усохшего подроста не превышает 10% от общего количества подроста. Для прибрежных лесов района исследований, где выявлены участки со значимым естественным возобновлением, общее количество подроста колеблется от 470 до 1900 шт/га. В соответствии со способами лесовосстановления в зависимости от количества жизнеспособного подроста и молодняка главных лесных древесных пород (Правила лесовосстановления, 2016; Соколов, Газизуллин, Пуряев, 2007) состояние естественного лесовосстановления в прибрежных лесах оценивается как недостаточное.
Недостаточное количество подроста в прибрежных лесах обусловлено рядом причин: в молодых лесонасаждениях наличием начальных этапов лесообразовательного процесса; в хвойных экосистемах наличием довольно мощной лесной подстилки, затрудняющей всхожесть семян; распространением развитой дернины в березняках; недостаточным количеством света под пологом липовых фитоценозов; использованием лесной фауной семян лесообразующих пород; пастьбой скота в прилегающих к населенным пунктам лесонасаждениях; повышением рекреационной нагрузки на лесные экосистемы; влиянием неблагоприятных климатических факторов на развитие всходов лесных древесных пород в лесостепной зоне.
Оценка видового разнообразия растений прибрежных лесов
Изменение климата, бурное развитие хозяйственной деятельности человека, нерациональное использование земельных ресурсов, их деградация отрицательно влияют на устойчивость прибрежных ландшафтов, меняется направление естественных процессов, уничтожаются коренные природные экосистемы. Развитие населённых пунктов, инфраструктуры, вырубка лесов в прибрежной зоне приводят к фрагментации природных систем. Распашка земель, обезлесение склонов усилили поверхностный сток и эрозию почв, иссушение территорий. Оползневые и абразионные процессы, характерные для прибрежных зон, оказывают негативное воздействие на воспроизводство водных биологических ресурсов.
Прибрежные леса имеют большой потенциал для рекреационного использования. В последние десятилетия характерно увеличение числа рекреантов, возрастание видов воздействия отдыха людей на прибрежную природную среду. При интенсивной рекреации происходит деградация компонентов лесов, снижаются эстетические, декоративные свойства фитоценозов, устойчивость биогеоценозов. Почвы и растительность больше всего подвергаются вытаптыванию. Необходима регламентация по срокам выпаса скота в ландшафтах. Лесные сообщества проявляют различную устойчивость к рекреационным нагрузкам. Рекреационная нагрузка допустима в лесах без значительного нарушения в них природной среды.
В целях защиты водоохранных лесов от деградации, их восстановления, повышения продуктивности, улучшения породного состава, рационального использования плодородия почв, расширения экологической емкости прибрежных ландшафтов, учитывая уникальность и ценность прибрежной природной среды, важно разработать комплекс работ по благоустройству территорий, систему лесохозяйственных мероприятий. Природоохранная работа проводится с целью регулирования посещения населением леса, снижения рекреационных нагрузок, сохранения водоохранных лесов, соблюдения условий для самовосстановления компонентов биогеоценоза. Проводится благоустройство территорий: подъездных путей и стоянок для транспорта, установка шлагбаумов, указателей, аншлагов с перечислением правил отдыха в лесу, устройство малых архитектурных форм, дорожно-тропиночной сети, устройство обзорных площадок, оборудование мест отдыха у реки, плакатов, проведение берегоукрепительных работ, создание живых изгородей около дорожек, используя кустарники (шиповник, можжевельник). Работы по благоустройству территорий повышают устойчивость лесных насаждений, предохраняют древостой от снижения продуктивности, травяной покров и подрост от деградации. Посетители лесов должны быть информированы об ответственности за нарушение установленных правил посещения лесов. Необходимы борьба с браконьерством, проведение природоохранной агитации, организация эколого-просветительской деятельности, охрана популяций редких и исчезающих видов растений и животных, проведение противопожарных мероприятий.
Выделение участков леса с повышенным режимом охраны для размножения лесной фауны является важным аспектом стабильного функционирования экосистем. С целью создания кормовой базы птицам и зверям следует выращивать плодоносящие кустарники, обеспечения жизнедеятельности устанавливают кормушки. Для гнездования птиц, уничтожающих вредных для леса насекомых, развешивают скворечники, сохраняют дуплистые деревья. Охрана и расселение муравейников способствует сохранению экологически устойчивой природной среды.
С целью оздоровления и воспроизводства ценных прибрежных лесов проводятся санитарные рубки древостоев. Целесообразна последовательная замена перестойных насаждений молодым поколением для формирования долговечных и устойчивых фитоценозов. В насаждениях, пораженных грибными болезнями, с наличием усыхающих и сухостойных деревьев, организовываются также выборочные санитарные рубки. Рубки ухода производят с целью повышения защитных свойств лесных насаждений, улучшению его экологической роли. При захламленности лесных фитоценозов (валеж, хворост, сухие ветки, ветровал, бурелом) проводят их очистку, организуют уборку мусора, охрану леса от вредителей и болезней.
Проведённые исследования показывают, что после засухи лета 2010 года происходит массовое усыхание березовых древостоев, увеличилось количество зараженных энтомовредителями и усыхающих деревьев в дубняках. Целесообразна инвентаризация березняков и дубняков, проведение санитарных рубок в деградирующих насаждениях с отбором сухостойных пораженных вредными насекомыми и грибными болезнями ослабленных деревьев. Экологически целесообразные рубки ухода леса направлены на улучшение их защитных, гигиенических свойств и создание продуктивных, устойчивых древостоев. Старовозрастные и деградирующие леса, которые часто захламлены валежником и буреломом, плохо выполняют защитные функции. Лесоводственный уход в защитных лесных насаждениях, как одно из звеньев в системе воспроизводства, должен способствовать развитию жизнеспособного подроста и подлеска, а также формированию богатого живого напочвенного покрова, направлен на сохранение полезных функций лесов. В биогеоценозах в целях лесовосстановления могут создаваться подпологовые культуры. При проведении лесоводственных мероприятий целесообразно пользоваться правилами использования, охраны, защиты, воспроизводство лесов, расположенных в водоохранных зонах (2008).
В целях предотвращения смыва и размыва почвенного покрова, повышения устойчивости природных ландшафтов следует производить облесение крутых склонов, овражно-балочных систем, формировать защитные лесные полосы на полях севооборотов для защиты от частых суховеев. Укрепление берегов реки Волга осуществляется путем посадки древесных и кустарниковых пород. Предусмотрено лесовосстановление на непокрытых лесом площадях, облесение нелесных земель путем создания лесных культур. Для улучшения эстетической ценности создаваемых лесных культур намечается увеличение ассортимента пород, вводить в культуры больше декоративных и привлекающих птиц плодовых деревьев и кустарников.
В защитных лесных насаждениях следует сохранять и содействовать формированию благонадежного подроста из сосны, ели, лиственницы, березы и липы. В приопушечные ряды вводятся кустарниковые породы, для которых применяют виды с хорошим вегетативным размножением. Созданные плотные опушки распыляют поступающий со склонов водный поток, формируют хорошую подстилку, повышая эффективность противоэрозионной роли насаждений. Лесная подстилка воздействует на физические, химические и биологические свойства почвы, стабилизирует водный и температурный режимы почвы, предохраняет ее от эрозии. Это способствует сохранению и увеличению биоразнообразия растительности.
В прибрежных ландшафтах важно постоянное воспроизводство устойчивых лесных формаций. Искусственное лесововсстановление включает посев семян, посадка саженцев основных лесообразующих и подлесочных пород, агротехнические уходы, внесение удобрений, посев люпина, рыхление почвы. Эффективно проведение мер содействия естественному возобновлению леса. Производятся декоративные посадки саженцев и крупномерного посадочного материала с целью улучшения внешних характеристик территорий путем создания живых изгородей, посадок вдоль дорог, водоемов.