Таким образом, для лесных экосистем одним из дестабилизирующих факторов катастрофического действия являются именно сплошные рубки (Перевозникова, 1991), но их последствия можно смягчить разработкой мероприятий, направленных на рациональное лесопользование и грамотное лесовосстановление, основанные на закономерностях лесообразовательного процесса. Огромную роль по снижению отрицательного воздействия сплошных рубок на среду играет подготовка длительных прогнозов на основе как можно большего количества фактического материала. Тот же автор на основе экспериментального материала указывает на возможность типизации комплекса условий микросреды на вырубках по способности к заселению древесными хвойными породами, распространяя ее на вырубки любого типа и региона:
1. Улучшенные для заселения хвойными породами условия микросреды.
2. Лабильные, реагирующие на применение погодных условий.
3. Ухудшенные для заселения хвойными породами.
Направление лесовосстановления на вырубках во многом зависит от условий микросреды после проведения рубки. Важны такие факторы, как сохранение подроста, обсеменителей, захламленность территории, степень минерализации почв. Титов (1991) указывает, что успешное последующее возобновление хвойными породами происходит на вырубках с сильной минерализацией почв.
Наблюдается зависимость процессов возобновления от механического состава почв (Вихров, Грибанов, 1991). На песчаных почвах вырубки в основном возобновляются чистыми сосновыми древостоями, на суглинистых восстановление происходит через смену пород на мягколиственные, но после их смыкания отмечается благонадежный прирост (подрост) хвойных пород. Восстановительные процессы тесно связаны с общим плодородием почв, мощностью лесной подстилки и т.д.
Луганский Н.А. (1991) отмечает, что на север процесс восстановления ослабевает из-за ухудшения температурного режима и в связи с накоплением мощности подстилки. В срок до 5 лет после рубки возобновляются вырубки сосняков брусничных, зеленомошно-ягодниковых, причем доля успешного возобновления составляет 71–100%. Смолоноговым, Шиховой (1987), Смолоноговым (1986) выделяются 6 стадий онтогенеза в лесу:
1 – стадия возобновления (инфантильная) – появление и накопление всходов (самосев), их индивидуальный рост в разомкнутом состоянии;
2 – стадия молодняка (ювенильная) – жизнь особей (в условиях образования биогрупп) под пологом других лесообразователей или материнских древостоев;
3 – стадия жердняка и большого роста (2-я ювенильная) – усиление ростовых процессов, дифференциация и отход особей, отставших в росте в условиях высокой сомкнутости полога, формирование второго древесного яруса под пологом других лесообразователей или материнских древостоев;
4 – стадия возмужания (1 адолесцентная) – активные ростовые процессы, начало плодоношения особей верхнего полога, начало плодоношения особей в верхний полог;
5 – стадия зрелости (2 адолесцентная) – обильное плодоношение, снижение интенсивности и стабилизация ростовых процессов;
6 – стадия старения и отпада (сенильная) – ослабление плодоношения, замедление ростовых процессов, отмирание отдельных частей, затем гибель всего дерева разрушение древостоя в целом. Возобновление вырубок процесс сложный, идущий постепенно и зависящий от огромного ряда факторов, в том числе климатических и исходных почвенных условий, применяемых технологий и мероприятий по лесовосстановлению, применению микросреды после рубки, степени минерализации почвы, возраста вырубки и т.д. Наиболее рациональным и быстрым путем восстановления хвойных пород признано сохранение семенников, тонкомера и подроста (Бондарчук И.П. и др., 1988).
В связи с этим были подобраны участки вырубок разного возраста, разных групп типов леса, с различной степенью минерализации, в которых закладывались ППП, древостой находятся на различных стадиях возрастной восстановительной динамики. В то же время имеется необходимость расширения спектра ППП, а мониторинг в таких лесных экосистемах должен вестись как можно более значительный срок и систематически.
2.3 Динамика нижних ярусов на сплошных концентрированных вырубках
Удаление древостоя в процессе рубок увеличивает доступ солнечной энергии и атмосферных осадков к поверхности почвы. На вырубках изменяется температурный и водный режимы воздуха и почвы, активизируются микробиологические процессы и в результате под пологом леса складываются измененные по отношению к микроклимату экологические условия. Последние определяют динамику развития живого напочвенного покрова и в комплексе с другими факторами (наличие источников обсеменения, состояние почвы и подстилки) влияют на ход естественного возобновления вырубаемых площадей (Зябченко, 1984).
Увеличение освещенности, повышение температуры воздуха и почвы, количество выпадающих осадков на сплошных вырубках способствуют интенсивному разрыхлению лесной подстилки, в результате чего ее мощность уменьшается, а почва обогащается продуктами распада, главным образом, азотом, снижается кислотность (Лазарева, Морозова, 1979). Высокая кислотность почв на вырубке может быть одной из причин плохой приживаемости и роста всходов сосны. По мере разложения лесной подстилки и уменьшения плотности мохового покрова улучшаются условия для появления и развития всходов сосны.
С давностью рубки увеличиваются различия травяно-кустарникового яруса и через 3–4 года после рубки существенно меняется весь облик растительности. При увеличении массы в 7,9-8,8 раза из травяно-кустарникового яруса практически исчезают свойственные темнохвойным насаждениям виды (кислица, майник, седмичник, грушанка, черника), а их место занимают светолюбивые виды (вейник лесной, золотая розга, иван-чай и т.д.). Обычно на 3–4 год вся вырубка покрывается травостоем средней высоты 46–50 см (Данилик, Исаева, 1969).
Зябченко С.С. (1984) отмечает, что в сосняках северотаежной подзоны Карелии и Мурманской области живой напочвенный покров на вырубках изменяется незначительно по отношению к коренным типам леса, в то время как на вырубках среднетаежных лесов динамика и фитоценотический состав живого напочвенного покрова вырубок в условиях брусничных и черничных типов леса отличается от растительности под пологом древостоя. В этих лесорастительных условиях исчезают теневыносливые виды и доминирующая роль принадлежит злакам. А в более влажных типах (зеленомошные и сфагновые) – мхам (кукушкин лен, сфагнум). Злаки сильно затрудняют возобновление хвойных пород на сплошных вырубках, но значительная часть самосева сосны и ели выживает. Есть данные, которые показывают, что водорастворимые вещества из всходов лесных злаков снижают всхожесть семян сосны и ели, рост корней и ослабляют всходы в начальной стадии роста (Титов, 1988; Стальская, 1972; Побединский, 1977; Каразия, Юрелёпис, 1979; Залесов, Луганский, Щавровский, 1994).
В противоположность злакам иван-чай оказывает положитель ное влияние на возобновление сосны и ели (Мелехов, 1954; Декатов, 1961; Побединский, 1980). К тому же водорастворимые выделения иван-чая не сказываются отрицательно на всхожести семян хвойных (Каразия, Юрелёпис, 1979).
На участках, занятых травостоем из злаков, количество и сила заморозков больше (Залесов, Луганский, Щавровский, 1994), чем на участках с преобладанием травянистой растительности с широкими листовыми пластинками. Так, относительно редкий покров из иван-чая (кипрея), напротив, защищает молодые всходы сосны и ели от не благоприятного влияния высоких и низких температур. Травянисто- кустарничковый ярус затеняет почву, перехватывает влагу и элементы минерального питания и является конкурентом подросту. Однако конкретные условия местопроизрастания вносят коррективы в эти процессы (Аткин, Аткина, 1991).
Когда подрост достигает высоты 0,5–1,0 м, влияние злаков на него не так существенно, развитие наземной и подземной частей молодых сосенок позволяет успешно конкурировать ему в борьбе за питательные вещества и свет. При высоте 40…50 см подрост сосны оказывает угнетающее воздействие на травянистые растения. При дальнейшем его развитии и достаточной густоте он приемлет видовой состав, структуру и снижает массу травяно-кустарничкового яруса.
На вырубках сосняков лишайниковых и вересковых доминирующая роль лишайника и вереска сохраняется. Отмечается положительная роль вереска в возобновлении сосны (Морозов, 1930; Ткаченко, 1939; Декатов, 1968 и др.).
Проведенное изучение напочвенного покрова в сомкнутых сосняках молодняках северотаежной подзоны на территории Карелии (Зябченко, Великайнен, 1974) показало, что степень покрытия почвы травяно-кустарничковым ярусом в молодняках сохраняется такая же, как под пологом леса. Что видовой состав покрова становится более разнообразным, несколько отличается количественное соотношение отдельных видов.
На вырубках сосняков черничных постоянными являются те же виды, что и под пологом леса – черника, брусника, вереск, марьянник, только уменьшается количество черники. Мохово-лишайниковый покров на старых вырубках сосняка черничного мало отличается от покрова под пологом леса. Большое развитие на вырубках этих сосняков получил кукушкин лен. Соответственно уменьшается покрытие основного образователя мохового покрова – плеуроцима Шребера. Лишайники играют незначительную роль в покрове.