Общая фитомасса лесных культур сосны различной густоты посадки к возрасту спелости в брянском лесном массиве

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

ОБЩАЯ ФИТОМАССА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ РАЗЛИЧНОЙ ГУСТОТЫ ПОСАДКИ К ВОЗРАСТУ СПЕЛОСТИ

в брянском лесном массиве

A. В. БИРЖОВ, асп. каф. лесных культур и почвоведения БГИТА,

B. И. ШОШИН, проф. каф. лесных культур и почвоведения БГИТА, канд. с.-х. наук

Биологическая продуктивность лесов рассматривается сейчас как их основная характеристика [8]. Продуктивность и фитомасса древостоев в значительной степени зависят от первоначальной густоты посадки. Густота древостоев оказывает существенное влияние на накопление всей фитомассы и ее фракций, вызывает перестройку морфоструктуры кроны, определяет продуктивность работы ассимиляционного аппарата и общую биологическую продуктивность древостоев.

Биологическая продуктивность формаций сосны, в частности культурных фитоценозов Брянского лесного массива, практически не изучена. Имеются только данные по запасу надземной фитомассы сосновых культур на почвах двучленных отложений в возрасте 41-55 лет для Ia (146,55-197,10 т/га) и I6 (189,62 т/га) классов бонитета [6]. Определена структура надземной фитомассы подроста сосны обыкновенной в возрасте 4-8 лет [5]. Исследованиями в сосняках Урала, Казахстана, Европейского Севера, Восточной Сибири, Центрально-Черноземной области и в лесостепной зоне РФ установлено влияние первоначальной густоты на запас фитомассы в молодняках и средневозрастных насаждениях [1-4, 9]. Данных по запасам фитомассы спелых искусственных насаждений, отличающихся первоначальной густотой посадки, нами не обнаружено. Данная работа должна заполнить имеющийся пробел.

Определение запаса фитомассы проведено по методикам В.А. Усольцева и А.И. Уткина с некоторыми дополнениями [8, 10]. На каждом участке отбирали по 9 модельных деревьев методом пропорционально-ступенчатого представительства. Модельные деревья в период с 15 июля по 20 августа спиливали на уровне корневой шейки. Из ствола дерева брали выпилы толщиной 2-3 см вблизи корневой шейки, на высоте 1 м и далее через 2 м до

ula23.81@mail.ru

вершинки дерева. Каждый выпил сразу обмеряли по диаметру в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с точностью до 0,1 см в коре и без коры. Объем ствола модельного дерева определяли по сложной формуле срединного сечения в коре и без коры. Для определения плотности древесины брали образцы в нижней, средней и верхней части ствола. Фитомассу ветвей устанавливали по трехметровым секциям. В каждой секции отбирали по три модельные ветви, на которых брали по 1 образцу для определения массы коры и древесины ветвей. Образцы модельных ветвей и хвои разного возраста после отбора упаковывали в полиэтиленовые пакеты. В лабораторных условиях сушку образцов проводили при температуре 100-102 °С до достижения ими постоянного веса. При обработке экспериментального материала применяли регрессионный метод [8], с использованием аллометрической функции, которая имела вид

Р = аdb,

где Р - общая фитомасса модельного дерева, кг;

d - диаметр модельного дерева на высоте груди, см;

а, b - коэффициенты уравнений.

Расчеты производились при помощи электронной таблицы Excel. Лесоводствен-но-таксационные показатели установлены по общепринятым методикам.

Объектами исследования являлись четыре постоянные пробные площади культур сосны обыкновенной, заложенные в Брянском опытном лесничестве В.П. Тимофеевым в 1924 г. с первоначальной густотой посадки от 14,1 до 25,7 тыс. шт./га. Теперь это 41 квартал Опытного лесничества Учебно-опытного лесхоза Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА). Технология закладки культур опубликована ранее [7].

24

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Средние лесоводственно-таксационные характеристики объектов на август 2007 г.

№ пробной площади Площадь, га Первоначальная густота посадки, тыс.шт./га Количество живых деревьев, шт./га Диаметр, см Высота, м Площадь поперечного сечения стволов, м2/га Живой запас, м3 /га

1 0,60 19,6 675 28,6 30,9 43,3 514

2 0,23 14,1 509 30,0 31,0 36,0 375

3 0,12 25,7 642 27,9 30,6 39,2 419

4 0,13 18,5 508 31,4 29,9 39,3 407

Таблица 2

независимые коэффициенты уравнений регрессии функции

№ пробной площади Первоначальная густота посадки, тыс.шт./га а B

1 19,6 0,1025 2,4662

2 14,1 0,0832 2,5180

3 25,7 1,2471 1,7152

4 18,5 0,0832 2,5591

Крупномасштабное почвенное картирование на пробных площадях (1111) позволило выявить от 3 до 9 почвенных разностей, различающихся мощностью гумусового и подзолистого горизонтов. Преобладающими почвами на всех 11 являются дерново-подзолистые песчаные на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков почвы. На момент исследований (2007 г.) на всех участках произрастали по I классу бонитета чистые одноярусные сосновые насаждения (табл. 1).

♦ ПП № 1  ПП № 2 А ПП № ЗхПП № 4

Рис. 1. Распределение фитомассы средних деревьев по ступеням толщины

В подлеске преобладали крушина и рябина. Живой напочвенный покров формировали брусника, зеленые мхи, кислица, земляника и орляк. Насаждения в слабой степени повреждены раком серянкой.

Анализ распределения имеющихся живых деревьев по толщине показал, что размах варьирования диаметра на ПП № 1 составляет от 16 до 48 см, на ПП № 2 от 20 до 52 см, на ПП № 3 от 16 до 44 см, на ПП № 4 от 16 до 52 см. Рассчитанные значения ассиметрии находятся в пределах от 0,26 (ПП № 3) до 0,69 (ПП № 4), эксцесса от -0,81 (ПП № 4) до -1,93 (ПП № 2), что характеризует полученные нами кривые распределения как близкие к нормальному типу.

Анализ фитомассы дерева от его диаметра на высоте 1,3 м выявил тесную связь между ними, корреляционные отношения находились в пределах 0,97-0,99. Это позволило нам определить уравнения регрессии (табл. 2).

С использованием уравнения регрессии была установлена выровненная фитомасса среднего дерева для каждой ступени толщины (рис. 1).

На участках с первоначальной густотой посадки 19,6 и 14,1 тыс. шт./га (ПП № 1 и 2 соответственно) фитомасса средних деревьев по ступеням толщины практически совпадает, кривые накладываются друг на друга.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009

25

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 3

Распределение фитомассы по ступеням на пробных площадях

№ пробной площади Первона- чальная густота посадки, тыс.шт./га Ступени толщины, см Фитомасса ступени

тонн %

2 14,1 20 2,67 1,0

24 21,63 7,8

28 42,88 15,4

32 53,35 19,1

36 75,22 27,0

40 35,09 12,6

44 25,16 9,0

52 22,64 8,1

Итого 278,64 100

4 18,5 16 0,80 0,3

20 5,51 1,8

24 21,81 7,2

28 51,70 17,0

32 40,81 13,4

36 110,34 36,3

40 56,54 18,6

52 16,39 5,4

Итого 303,90 100

1 19,6 16 1,24 0,4

20 13,26 4,3

24 29,35 9,5

28 60,79 19,6

32 77,63 25,0

36 84,73 27,3

40 24,72 8,0

44 13,90 4,5

48 4,31 1,4

Итого 309,94 100

3 25,7 16 1,16 0,4

20 24,87 9,7

24 43,58 17,1

28 53,75 21,1

32 39,50 15,5

36 39,03 15,3

40 46,76 18,3

44 6,57 2,6

Итого 255,21 100

Участок с густотой посадки 25,7 тыс. шт./га (1111 № 3) характеризуется наиболее равномерным распределением фитомассы среднего дерева по ступеням толщины в границах от 150 до 800 кг. На участке с густотой посадки 18,5 тыс. шт./га наблюдается наибольший разброс массы среднего дерева по ступеням толщины (от 100 кг до 2 т).

320,0-,

© 240,0220,0 -

200,0--------1--------1--------1-------1

10 15 20 25 30

Первоначальная густота, тыс. шт./га

Рис. 2. Зависимость фитомассы лесных культур сосны в возрасте спелости от первоначальной густоты посадки

1о фитомассе среднего дерева и числу деревьев в ступени была рассчитана общая фитомасса ступеней толщины и фитомасса всего насаждения (табл. 3).

Анализ распределения фитомассы по ступеням толщины показал, что просматривается влияние первоначальной густоты посадки. На трех участках (14,1; 18,5; 19,6 тыс. шт./га) наблюдаются одновершинные кривые распределения фитомассы, с максимумом на ступени 36 см. Для участка с пер-воначальнойгустотой посадки 25,7 тыс. шт./га характерна двухвершинная кривая распределения (ступени 28 и 40 имеют максимальные запасы фитомассы). Если принять за центр кривых распределения ступень 36 см, то на участке с густотой 14,1 тыс. шт./га до этой ступени запас фитомассы составил 43 %, на участках с густотой 18,5; 19,6 и 25,7 тыс. шт./ га соответственно 40, 59 и 64 %.

Связь общей фитомассы (у, т/га) и густоты посадки (х, тыс. шт./га) хорошо отражается уравнением полинома второго порядка y = -121,6 + 45,0х - 1,18х2 с коэффициентом детерминации 0,99.

Максимальные запасы фитомассы получены при первоначальной густоте посадки около 19 тыс. шт. на 1 га.

Анализ связи между запасом фитомассы насаждения и количеством имею-

26

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009