Надземная фитомасса искусственных березовых насаждений в санитарно-защитной зоне г. Астаны

УДК 630.176.321.3

НАДЗЕМНАЯ ФИТОМАССА ИСКУССТВЕННЫХ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЕ Г. АСТАНЫ

С. В. ЗАЛЕСОВ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе, Л. А. БЕЛОВ,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Е. С. ЗАЛЕСОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, А. С. ОПЛЕТАЕВ,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Ж. О. СУЮНДИКОВ,

аспирант, генеральный директор, Уральский государственный лесотехнический университет, РГП «Жасыл Аймак»

Ключевые слова: береза повислая (Betula penodula roth), искусственные насаждения, Северный Казахстан, степь, таксационные показатели, надземная фитомасса, лесоразведение.

На основании материалов 8 пробных площадей изучены основные таксационные показатели, включая надземную фитомассу, искусственных березовых насаждений, созданных на территории санитарно-защитной зоны г. Астаны. Целью исследования являлось установление структуры надземной фитомассы 15-летних искусственных березовых древостоев, произрастающих в санитарно-защитной зоне г. Астаны. Объектом исследований служили 15-летние искусственные березовые насаждения первого этапа создания лесных культур в санитарно-защитной зоне г. Астаны. Указанные лесные культуры создавались методом рядовой посадки сеянцев березы повислой. Расстояние между рядами 4 м, в ряду 0,5-0,7 м. Установлено, что в условиях ковыльной степи Северного Казахстана искусственные березовые насаждения в 15-летнем возрасте имеют запас до 84 м3/га при густоте 4,8 тыс. экз./га и средней высоте 5,7 м. Общая надземная фитомасса в абсолютном сухом состоянии при этом достигает 80,23 т/га. В возрастном интервале 9-15 лет у искусственных березовых древостоев на долю стволовой древесины приходится 60 % общей надземной фитомассы. На долю ассимиляционного аппарата (листьев) при этом приходится 10,2-13,5 % общей надземной фитомассы в абсолютно сухом состоянии. На таксационные показатели искусственных березовых древостоев помимо возраста оказывает существенное влияние мозаичность почв.

EPITERRANIAN BIOMASS OF ARTIFICIAL BIRCH STANDS IN ASTANA SAMITARY-PROTECLIVE ZONE

S. V. ZALESOV,

doctor of agricultural sciences, professor, vice rector for research, L. A. BELOV,

candidate of agricultural sciences, associate professor, E. S. ZALESOVA,

candidate of agricultural sciences, associate professor, A .S. OPLETAEV,

candidate of agricultural sciences, associate professor, ZH. O. SUJUNDIKOV,

graduate student, general director, Ural State Forestry University, RSE "Zhasyl Aimag"

Keywords: birch (Betula penodula roth), artificial stands, the Northern Kazakhstan, steppe, inventory indices, epiterranian biomass, forestation.

The main forest inventory indices of (including epiterranian bromass) artificial birch stands that has been formed on the territory of Astana sanitary-protective zone has been studied on the base of 8 permanent quadrates in fosmation. The aim of the study was to establish the structure of the aboveground biomass of 15-year-old artificial birch stands growing in the buffer zone of the city of Astana. The object of study was 15-year-old artificial birch forests of the first stage of the plantation in the buffer zone of the city of Astana. These forest plantations were created by ordinary planting seedlings of birch. The distance between rows was 4 m, 0.5-0.7 m in the row. It has been determined that in feather grass steppes of Northern Kazakhstan the timber volume of 15-year-old stands reaches 84 m3/ha under 4.8 thousand specimen per acre and average height 5.7 m. The total eputerranian biomass in absolutely dry condition in such a case reaches 8023 t/ha. In 9-15 ages range the share of trunk wood in artificial birch stands constitutes 60 % of the total epitorranian biomass. The share of photosynthative mechanism (of the leaves) achieves 10.2-13.5 % of the total epitorranion biomass in absolutely dry condition. On forest inventory indices of artificial birch stands besides of the age mosaic structure of the soil affects substantially.

Положительная рецензия представлена Э. Ф. Герц, доктором технических наук, доцентом, директором Института лесопромышленного бизнеса и дорожного строительства.

Рациональное использование лесных ресурсов, в том числе древесных, невозможно без объективных данных об их объемах. Опыт показывает, что наиболее востребованными являются данные о массе компонентов дерева, поскольку они позволяют спланировать его комплексную переработку.

В настоящее время созданы обширные базы данных, позволяющие получить объективные данные о структуре надземной фитомассы абсолютного большинства древесных пород [1-3]. Однако ряд вопросов, касающихся структуры надземной фитомассы деревьев и древостоев, остается нерешенным. Последнее относится, прежде всего, к искусственным насаждениям, созданным в условиях, где лесные насаждения ранее не произрастали. Кроме того, не следует забывать, что искусственные насаждения существенно отличаются от естественных, произрастающих в аналогичных условиях, по абсолютному большинству таксационных показателей [4].

Целью исследования являлось установление структуры надземной фитомассы 15-летних искусственных березовых древостоев, произрастающих в санитарно-защитной зоне г. Астаны.

Материалы и методы исследования

Объектом исследований служили 15-летние искусственные березовые насаждения первого этапа создания лесных культур в санитарно-защитной зоне г. Астаны. Указанные лесные культуры создавались методом рядовой посадки сеянцев березы повислой. Расстояние между рядами 4 м, в ряду 0,5-0,7 м. При этом каждые 5 рядов лесных культур чередовались с полосами шириной 20 м, где сеянцы не высаживались.

Открытые пространства служили накопителями влаги, что способствовало, в конечном счете, повышению сохранности лесных культур первой очереди (этапа). На втором этапе лесные культуры создавались из более ценных в хозяйственном отношении древесных пород (дуба, елей, плодовых сортов яблони и груши) после смыкания в междурядьях лесных культур первой очереди. Другими словами, на втором этапе создания лесных культур сеянцы высаживались в ранее незасаженных полосах под защитой искусственных насаждений, сформировавшихся из лесных культур первой очереди.

В процессе исследований на каждой пробной площади отбиралась по 8-15 модельных деревьев с обязательным наличием среди них деревьев из самой тонкой и самой толстой ступеней толщины. После рубки модельных деревьев производился их обмер, а также установление массы ствола, ветвей и ассими-

ляционного аппарата в свежесрубленном состоянии. От каждой из указанных частей надземной фитомас-сы отбирались навески (образцы), которые высушивались в сушильных шкафах при температуре 105 °С до постоянной массы с последующим перерасчетом надземной фитомассы частей деревьев березы в абсолютно сухое состояние [5].

Данные о массе вышеуказанных частей деревьев в абсолютно сухом состоянии обрабатывались с помощью специальных программ на ПЭВМ с установлением зависимости их от диаметра деревьев на высоте 1,3 м. Указанная зависимость описывалась уравнением с установлением точности его соответствия фактическим данным.

На основании данных о надземной фитомассе деревьев березы различных ступеней толщины и густоты (количества) деревьев в ступени устанавливалась общая надземная фитомасса и фитомасса по фракциям для древостоев пробных площадей.

Результаты исследований.

Искусственные березовые насаждения, в которых были заложены ПП, представляют собой, как было отмечено ранее, рядовые посадки березы повислой. При общей ширине полосы лесных культур 16 м она включала 4 ряда березы и 1 ряд ягодниковых кустарников (жимолость обыкновенная, смородина золотистая).

Основные таксационные показатели древостоев ПП приведены в табл. 1.

Материалы табл. 1 свидетельствуют, что возраст исследуемых древостоев варьируется от 9 до 15 лет, средняя высота от 3,5 до 5,7 м, запас стволовой древесины от 14 до 84 м3/га. Различие таксационных показателей древостоев 1111 объясняется, помимо различий в возрасте, мозаичностью почвенного покрова и, как следствие этого, различиями в сохранности искусственных насаждений.

В целом можно отметить, что в условиях санитар-но-защитной зоны г. Астаны созданы высокопродуктивные искусственные березовые насаждения.

В соответствии с ранее изложенной методикой на каждой ПП были срублены модельные деревья, определена их надземная фитомасса по компонентам в свежесрубленном и в абсолютно сухом состоянии. Графическое выравнивание полученных данных позволило установить уравнения зависимости отдельных компонентов фитомассы с диаметром деревьев на высоте 1,3 м. Наглядную картину об установленных зависимостях позволяют получить данные рис. 1-3, полученные по материалам исследований, выполненных на ПП-8.

Таблица 1

Основные таксационные показатели древостоев березы повислой в санитарно-защитной зоне г. Астаны

№ ПП Состав Средние Густота, шт./га Сумма площадей сечений, м2/га Запас, м3/га

возраст, лет высота, м диаметр, см

25 10Б 9 6,0 6,6 4375 15,03 61

27 10Б 9 4,7 4,5 4750 7,65 31

18 10Б 10 3,5 3,6 3094 3,18 14

26 10Б 10 5,1 5,5 3806 8,89 35

28 10Б 10 5,3 5,4 2250 5,11 20

9 10Б 14 5,9 5,8 3667 9,83 38

10 10Б 15 5,8 5,4 3531 8,21 32

8 10Б 15 5,7 7,4 4800 20,61 84

50,00

45,00

40,00

35,00

и 30,00

25,00

J

20,00

и

3 15,00

е

10,00

5,00

0,00

У 0,157 5х2 1 0,1277* 1 0,1 542

R2 0,3882 /

/

/

/

/

♦

20

Диаметр, cm

Рисунок 1

Надземная фитомасса стволов в 15-летних березовых насаждениях санитарно-защитной зоны г. Астаны в абсолютно сухом состоянии

26,00 24,00 22,00 20,00 ' 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00

у 0,0123х3- 0 154Sx=i 0,7258х- 0,5253 t

Н2 0,9993 /

!

/

/

/

/

/

/

* *--♦

20

Диаметр, см

28,00 26,00 24,00

5 22,00

3 20,00 Ois,00 * 16,00

К 14,00 | 12,00 Е 10,00

6 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00

♦

- 0,1 DOfix2- 0,1 ЯЧ7х - 0,3385 /

♦........

Рисунок 2

Масса кроны в абсолютно сухом состоянии в 15-летних искусственных березняках санитарно-защитной зоны

г. Астаны

100,00

90,00

к 80,00

rz 70,00

£ 60,00

н

50,00

40,00

^ 30,00

О"

з: 20,00

10,00

0,00

f>

0,3961х2- 0,9343 X 1 1,8765 /

/

/

/

/

У

У

♦ .

Диаметр

Рисунок 3

Масса листьев в абсолютно сухом состоянии в 15-летних искусственных березняках санитарно-защитной зоны

г. Астаны

Рисунок 4

Надземная фитомасса деревьев березы в абсолютно сухом состоянии в 15-летних искусственных березняках санитарно-

защитной зоны г. Астаны

Таблица 2

Надземная фитомасса древостоев пробных площадей в санитарно-защитной зоне

г. Астаны в абсолютно сухом состоянии

№ Возраст, Общая В т. ч.

ПП лет надземная фитомасса, т/га/% ствол крона без листьев листья

1 2 3 4 5 6

25 9 58,78 34,97 17,23 6,58

100 59,5 29,3 11,2

27 9 30,30 18,49 8,31 3,50

100 61,0 27,4 11,6

18 10 12,39 7,64 3,06 1,69

100 61,7 24,7 13,6

26 10 34,05 20,76 9,78 3,51

100 61,0 28,7 10,3

28 10 19,51 11,90 5,56 2,05

100 61,0 28,5 10,5

9 14 37,24 22,65 10,79 3,80

100 60,8 29,0 10,2

10 15 30,97 18,94 8,86 3,17

100 61,2 28,6 10,2

8 15 80,23 47,73 23,64 8,86

100 59,5 29,5 11,0

Материалы рис. 1-3 наглядно свидетельствуют о тесной, почти функциональной зависимости между диаметрами деревьев на высоте 1,3 м и надземной

фитомассой компонентов дерева. Полученные данные позволили установить зависимость между диаметром деревьев на высоте 1,3 м и общей надземной фитомассой (рис. 4).

333^»— Аграрный вестник Урала № 9 (127), 2014 г. - « JJJ^^L

Экология ъу

Установленные, в соответствии с выведенными уравнениями, показатели надземной фитомассы деревьев березы позволили рассчитать общую надземную фитомассу и ее фракционных составляющих для древостоев в целом (табл. 2).

Материалы табл. 2 свидетельствуют, что надземная фитомасса искусственных березовых насаждений санитарно-защитной зоны г. Астаны в возрасте 9-15 лет варьирует от 12,39 до 80,73 кг/га в абсолютно сухом состоянии. Особо следует отметить, что если общая надземная фитомасса и масса отдельных ее фракций по пробным площадям варьируется в значительных пределах, то относительные показатели структуры надземной фитомассы на всех восьми пробных площадях очень близки и различия не превышают точности опыта. Так, масса стволов варьируется от 59,5 до 61,7 %, а масса листвы — от 10,2 до 13,6 %. При этом максимальная доля ассимиляционного аппарата зафиксирована на пробной площади с

минимальной из восьми пробных площадей общей надземной фитомассой.

Выводы.

1. Искусственные березовые насаждения санитар-но-защитной зоны г. Астаны характеризуются высокой сохранностью и в 15-летнем возрасте имеют запас 84 м3/га при густоте 4,8 тыс. шт./га.

2. Общая надземная фитомасса 9-15-летних искусственных березовых насаждений в абсолютно-сухом состоянии варьируется от 12,39 до 80,23 т/га.

3. Показатели структуры надземной фитомассы в относительных величинах более стабильны. Так, на долю стволовой древесины приходится 59,5-61,7 % от общей надземной фитомассы березняков в возрасте 9-15 лет.

4. Показатели массы ассимиляционного аппарата деревьев березы в сочетании с высокой густотой (4,8 тыс. экз./га в 15-летнем возрасте) свидетельствуют о необходимости проведения рубок ухода.

Литература

1. Усольцев В. А. Фитомасса и первичная продукция лесов Евразии. Екатеринбург : УрО РАН, 2010. 570 с.

2. Усольцев В. А. Фитомасса лесов Северной Евразии : первичная продуктивность и география. Екатеринбург : УрО РАН, 2003. 407 с.

3. Усольцев В. А. Формирование банков данных о фитомассе лесов. Екатеринбург : УрО РАН, 1998. 540 с.

4. Залесов С. В., Лобанов А. Н., Луганский Н. А. Рост и продуктивность сосняков искусственного и естественного происхождения. Екатеринбург : Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2002. 112 с.

5. Усольцев В. А., Залесов С. В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург : Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2005. 147 с.

References

1. Usoltsev V. A. Phytomass and primary production forests of Eurasia. Ekaterinburg : UrB RAS, 2010. 570 p.

2. Usoltsev V. A. Phytomass forests of Northern Eurasia : primary productivity and geography. Ekaterinburg : UrB RAS, 2003. 407 p.

3. Usoltsev V. A. Formation of data banks on the phytomass of forest. Ekaterinburg : UrB RAS, 1998. 540 p.

4. Zalesov S. V., Lobanov A. N., Luganskiy N. A. Growth and productivity of pine stands of artificial and natural origin. Ekaterinburg : Ural State Forest Engineering University, 2002. 112 p.

5. Usoltsev V A., Zalesov S. V. Methods of determination of biological productive-STI plantations. Ekaterinburg : Ural State Forest Engineering University, 2005. 147 p.