Эколого-ресурсный потенциал древостоев искусственного происхождения сосны и ели в свежих сураменях Марийского Заволжья

УДК 630*181

Ю.П. Демаков, Т.В. Нуреева, А.А. Белоусов

ЭКОЛОГО-РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ДРЕВОСТОЕВ ИСКУССТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ СОСНЫ И ЕЛИ В СВЕЖИХ СУРАМЕНЯХ МАРИЙСКОГО ЗАВОЛЖЬЯ

Цель работы заключалась в оптимизации эколого-ресурсного потенциала культур сосны и ели в условиях свежих сураменей Марийского Заволжья и выявления закономерностей динамики их таксационных показателей. Объектами исследования служили древостои сосны обыкновенной и ели европейской искусственного происхождения, анализ выполнен с использованием электронной базы данных 24 участковых лесничеств. Приведены результаты исследований, отражающие современную структуру и закономерности динамики таксационных параметров древостоев искусственного происхождения сосны и ели в свежих сураменях Марийского Заволжья, количественно характеризующих их эколого-ресурсный потенциал. Отражен анализ возрастной структуры, распределение по площади, полноте, классам бонитета лесных культур сосны обыкновенной и ели европейской в лесном фонде лесничеств Марийского Заволжья. Выявлены закономерности зависимости производительности, среднего годичного прироста объема стволовой древесины искусственных насаждений, а также доли участия лиственных пород в хвойных культурах от возраста. Представлены возрастные изменения абсолютно сухой массы стволов деревьев с корой, ее среднего годичного прироста в хвойных культурах и древостоях березы в условиях свежих сураменей. Дана оценка эколого-ресурсного потенциала в целом искусственных насаждений хвойных пород с рекомендациями по его рациональному использованию в зависимости от лесоводственно-таксационных характеристик древостоев. Сделан вывод о более высоком эколого-ресурсном потенциале сосны обыкновенной по сравнению с елью европейской, что дает основание рекомендовать создание лесных культур и плантаций сосны в условиях богатых лесорастительных условий.

Ключевые слова: лесные культуры, сосна обыкновенная, ель европейская, продуктивность, динамика, эколого-ресурсный потенциал.

Задача рационального использования лесных ресурсов, которой посвящено множество публикаций, была и остается одной из важнейших в научном и практическом аспектах. Решить ее невозможно без глубокого анализа структурной организации древостоев и выявления закономерностей динамики таксационных параметров насаждений в различных типах лесорастительных условий, особенно в тех, где могут произрастать одновременно несколько видов древесных растений. Такая ситуация складывается в свежих сураменях (ТЛУ С2), которые преобладают в лесном фонде Республики Марий Эл [1].

Цель работы - оптимизация использования эколого-ресурсного потенциала культур сосны и ели в свежих сураменях Марийского Заволжья на основе оценки их современной структуры и выявления закономерностей динамики таксационных параметров древостоя: состава, полноты, класса бонитета, запаса стволовой древесины, фитомассы и средних размеров деревьев.

Материалы и методы исследований

Для решения задачи были использованы разработанные методы и методика анализа таксационных описаний насаждений [2; 3], результаты высокой эффективности использования которых нашли отражение в многочисленных публикациях [4-12]. Материалом для анализа служила электронная по-выдельная база данных, содержащая детальную таксационную характеристику культур сосны и ели, а также древостоев естественного происхождения, произрастающих на территории 24 лесничеств Марийского Заволжья. Работа с электронной повыдельной базой данных заключалась в последовательной сортировке исходных данных по возрасту, полноте, классам бонитета и доле участия целевой породы. Цифровой материал обработан на ПК с использованием прикладных программ и стандартных методов математической статистики.

Результаты и их обсуждение

Анализ исходного материала показал, что на территории Марийского Заволжья лесные культуры, возраст которых достигает здесь 90 лет, занимают в свежих сураменях 12,2 % площади, варьируя в разрезе лесничеств от 1,9 до 26,5 %. Преобладающими являются культуры сосны, доля которых варьирует от 0 до 88,1 %, составляя в среднем 55 %. Доля же культур ели, являющейся в данном ТЛУ коренной древес-

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

ной породой, изменяется от 9,1 до 100 % в зависимости от целевого выращивания насаждений, а также «вкусов» производственников. Все это указывает на необходимость оценки современного состояния лесных культур с целью научного обоснования выбора целевой древесной породы и разработки мероприятий по рациональному использованию эколого-ресурсного потенциала насаждений.

Возраст древостоев изменяется в очень больших пределах, достигая в ряде случаев 90 лет, однако в культурах ели превалируют насаждения I класса возраста (21-40 лет), а в сосняках - II (табл. 1). Снижение с возрастом доли участия насаждений искусственного происхождения связано с объемами искусственного лесовосстановления. Как показали исследования, наибольшие площади культур в республике были созданы в 1960-1970-е гг. [13]. О справедливости данного предположения убедительно свидетельствует характер распределения площади культур по составу древостоев, показывающий, что участие в них хвойных пород сильно варьирует, составляя на большинстве участков ельников всего 4 единицы, а сосняков - 5 единиц (табл. 2). Чистых по составу хвойных культур очень мало. Это может быть связано с тем, что после 1963 г. стали создаваться частичные культуры с более низкой первоначальной густотой по сравнению со сплошными культурами. Распределение площади культур сосны по доле участия в их составе хвойных пород более выровнено, чем культур ели, особенно в молодом возрасте.

Таблица 1

Возрастная структура культур сосны и ели в ТЛУ С2 Марийского Заволжья

Целевая порода Площадь лесных культур различного возраста: числитель - га, знаменатель - %

до 20 лет 21-40 лет 41-60 лет более 60 лет Всего

Сосна 249,8 4,5 4125,0 75,0 1072,7 19,5 53,4 1,0 5500,9 100,0

Ель 2861,0 64,3 1490,8 33,5 93,6 2,1 57 0,1 4451,1 100,0

В целом 3110,8 31,3 5615,8 56,4 1166,3 11,7 59,1 0,6 9952,0 100,0

Таблица 2

Распределение площади культур сосны и ели в ТЛУ С2 Марийского Заволжья по доле участия в их составе хвойных пород деревьев

Порода Возраст Площадь участков с различной долей участия хвойных пород, %

< 3 4 5 6 7 8 9 10 Итого

Сосна до 20 лет 0,0 29,5 24,9 3,0 4,0 5,9 12,7 20,1 100

21-40 лет 3,4 16,3 24,3 12,8 10,8 11,1 7,8 13,4 100

41-60 лет 0,8 0,9 18,1 4,4 10,6 17,7 16,6 30,8 100

более 60 лет 0,0 0,0 7,1 0,0 10,7 23,0 0,0 59,2 100

В целом 2,7 13,8 23,0 10,6 10,5 12,3 9,7 17,6 100

Ель до 20 лет 13,9 49,3 15,5 5,2 3,3 1,7 0,9 10,1 100

21-40 лет 9,7 45,0 26,1 4,9 3,9 2,1 2,2 6,1 100

41-60 лет 0,0 7,4 12,1 0,0 22,0 15,5 20,8 22,2 100

более 60 лет 17,5 0,0 0,0 7,0 0,0 0,0 0,0 75,4 100

В целом 12,2 46,9 19,0 5,0 3,9 2,1 1,7 9,1 100

Расчеты показали, что доля участия лиственных пород в хвойных культурах с возрастом неуклонно снижается (рис. 1), что с высокой точностью описывают следующие математические модели:

- применительно к культурам сосны

Y = X / (1,950-Х2 - 0,302-Х + 0,045); R2 = 0,807; F факт. = 41,8 > F0,01 = 9,85;

- применительно к культурам ели

Y = X / (1,285-Х2 - 0,222-Х + 0,033); R2 = 0,927; F факт. = 114,3 > F0,01 = 10,04, где Y - доля участия лиственных пород, %; Х = А/100, где А - возраст культур, лет.

Особенно резко снижается участие лиственных пород в составе насаждений в возрасте от 20 до 40 лет, что связано, по-видимому, с изменением нормативно-технической базы по лесовосстановле-нию, превалированием после середины 60-х гг. прошлого столетия технологий создания частичных культур, обеспечивающих преимущественно комбинированное лесовосстановление, а также проведением лесоводственных уходов. В культурах ели доля участия лиственных во всем возрастном диапазоне выше, чем в культурах сосны.

Одним из важнейших показателей потенциального плодородия почв и производительности насаждений искусственного происхождения является бонитет древостоев, который у хвойных культур, созданных в свежих сураменях Марийского Заволжья, изменяется от 1а до III класса, что свидетельствует о неоднородности условий произрастания в данном ТЛУ. Культуры ели во всем возрастном диапазоне значительно уступают по данному таксационному параметру культурам сосны, потенциальная производительность которых всегда выше (табл. 3). Класс бонитета древостоев не остается постоянным и в ходе их развития, неуклонно повышаясь с возрастом, что свидетельствует об улучшении условий для роста целевых пород, созданных в более ранние периоды лесокультурного производства.

6,0 - 5,0 2 40

55

Ж 1-0

0,0 -—-—г——-——1—-———г————Г——--—I—-———г————г—----т--———1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Возраст, лет

Рис. 1. Возрастные изменения доли участия лиственных пород деревьев в культурах сосны и ели, созданных в свежих сураменях Марийского Заволжья

Потенциальная производительность древостоев искусственного происхождения далеко не всегда реализуется в полной мере, что, по-видимому, можно связать с применением технологий, не полностью обеспечивающих благоприятные условия для роста главной породы после перевода культур в покрытые лесом земли. Одним из важнейших показателей, отражающих степень реализации потенциальной производительности древостоев, является их относительная полнота, которая, как показали расчеты, изменяется в гораздо более значительных пределах, чем класс бонитета, составляя в среднем 0,7-0,8 относительных единиц (табл. 4).

Таблица 3

Изменение среднего класса бонитета с возрастом хвойных культур в ТЛУ С2

Марийского Заволжья

Целевая порода Средний класс бонитета древостоя в различном возрасте лесных культур*

до 20 лет 21-40 лет 41-60 лет более 60 лет В среднем

Сосна 1,24 ± 0,07 0,86 ± 0,04 0,67 ± 0,03 0,67 ± 0,11 0,87 ± 0,03

Ель 2,02 ± 0,02 1,75 ± 0,03 1,06 ± 0,11 1,50 ± 0,29 1,93 ± 0,02

Примечание: 1а класс бонитета принят за нулевую отметку.

В культурах сосны доля высокополнотных древостоев с возрастом неуклонно увеличивается, а низкополнотных - снижается. В культурах же ели прослеживается явно противоположная картина. Средняя полнота древостоев изменяется с возрастом культур скачками (рис. 2). Полнота культур ели

-Сосна

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

особенно резко снижается после 60 лет. Это может быть вызвано разными причинами и требует более детального исследования с закладкой пробных площадей. Сосна, как показывают приведенные данные, более устойчива к воздействию неблагоприятных условий среды, и создание ее культур в свежих сураменях Республики Марий Эл более предпочтительно.

Анализ исходного материала показал, что доля участия хвойных в составе лесных культур в определенной мере зависит от полноты древостоев. Так, в культурах сосны I класса возраста доля участия целевой породы наиболее велика при полноте 0,5, постепенно снижаясь по градиенту сомкнутости древостоев (табл. 5). В культурах сосны II и III классов возраста картина становится иной: доля целевой породы в них изменяется по градиенту сомкнутости древостоев параболически, опускаясь до минимума при полноте 0,7. В древостоях старшего возраста, где полнота варьирует в очень небольших пределах, доля целевой породы возрастает по мере роста их сомкнутости. В культурах ели I и II классов возраста доля участия целевой породы неуклонно снижается до полноты 0,9. В полностью же сомкнутых ельниках искусственного происхождения она вновь увеличивается, особенно в молодняках I класса возраста. В культурах ели III класса возраста доля целевой породы неуклонно увеличивается по градиенту их полноты, достигая 100 % в полностью сомкнутых древостоях.

Таблица 4

Распределение площади культур сосны и ели в ТЛУ С2 Марийского Заволжья по их полноте

Порода Возраст Доля площади участков различной полноты, %

< 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Итого

Сосна до 20 лет 0,2 6,2 21,7 27,9 34,8 8,4 0,9 100

21-40 лет 0,2 2,0 5,9 29,7 36,6 22,0 3,5 100

41-60 лет 0,2 0,2 3,4 19,8 58,1 16,0 2,5 100

более 60 лет 0,0 0,0 0,0 46,3 22,3 31,5 0,0 100

В целом 0,2 1,8 6,1 27,8 40,6 20,3 3,2 100

Ель до 20 лет 3,3 2,2 14,3 32,5 28,3 13,1 6,4 100

21-40 лет 2,1 5,0 11,1 25,3 38,5 15,1 2,9 100

41-60 лет 0,0 0,0 1,0 37,3 54,4 5,8 1,6 100

более 60 лет 80,7 19,3 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100

В целом 2,9 3,1 12,9 30,1 32,2 13,6 5,1 100

с »

.8,

0,8 о Л 0,6

I

^ 0.4 п я п я

Возраст, лет

Рис. 2. Возрастные изменения относительной полноты древостоя в культурах сосны и ели, созданных

в свежих сураменях Марийского Заволжья

Средняя доля участия хвойных пород в культурах сосны и ели, как показали расчеты, неуклонно увеличивается с возрастом древостоев, что связано, вероятно, с применяемыми в те периоды технологиями создания культур и особенно первоначальной густотой. В ранние периоды лесокультурно-

го производства густота посадки была более высокой, обеспечивая устойчивость породного состава искусственных насаждений.

Одним из главнейших показателей, отображающих состояние древостоев искусственного происхождения и их эколого-ресурсный потенциал, является запас стволовой древесины, который, как показали расчеты, достигает в культурах сосны наивысших значений в возрасте 70-75 лет, а в культурах ели - в возрасте 60 лет (рис. 3). После этого происходит неуклонное снижение наличного запаса, особенно резко выраженное в культурах ели. Производительность культур сосны в целом выше, чем культур ели, однако они до возраста 35-40 лет уступают древостоям естественного происхождения. Затем положение меняется на обратное. Максимальная разница достигает при этом у сосны 46 м3/га, а у ели 32 м3/га.

Закономерности возрастной динамики этого параметра древостоев наилучшим образом аппроксимируют следующие уравнения регрессии:

- в культурах сосны Y = А / [0,877-(А/100)2 - 0,942-(А/100) + 0,460]; R2 = 0,996;

- в естественных сосняках Y = А / [0,311-(А/100)2 - 0,148-(А/100) + 0,223]; R2 = 0,867;

- в культурах ели Y = А / [2,002-(А/100)2 - 2,015-(А/100) + 0,717]; R2 = 0,970;

- в естественных ельниках Y = А / [0,432-(А/100)2 - 0,330-(А/100) + 0,303]; R2 = 0,912, где Y - запас древесины, м3/га; А - возраст древостоя, лет.

Таблица 5

Доля участия хвойных пород деревьев в культурах сосны и ели Марийского Заволжья

при различной полноте древостоя

Порода Возраст Доля участия хвойных пород деревьев (%) при различной полноте древостоя

< 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 В целом

Сосна до 20 лет 50,0 80,0 74,0 69,3 66,3 62,5 50,0 69,6 ± 2,5

21-40 лет 96,7 69,5 74,5 66,4 71,4 76,7 74,9 71,2 ± 0,7

41-60 лет 90,0 85,0 84,1 81,8 82,3 94,3 100,0 74,1 ± 1,0

более 60 лет - - - 85,7 83,3 100,0 - 88,9 ± 3,7

Ель до 20 лет 84,8 58,4 60,7 50,3 44,6 43,0 80,3 53,5 ± 0,8

21-40 лет 74,5 74,2 64,9 53,7 50,3 49,8 53,6 55,0 ± 1,1

41-60 лет - - 80,0 84,6 84,0 96,7 100,0 71,2 ± 2,8

более 60 лет 65,0 80,0 - - - - - 72,5 ± 17,0

Возраст, лет

Рис. 3. Возрастные изменения среднего запаса стволовой древесины в древостоях сосны и ели искусственного и естественного происхождения в свежих сураменях Марийского Заволжья

Расчеты, проведенные по данным уравнениям, показали, что кульминация среднего годичного прироста запаса стволовой древесины, характеризующая наступление количественной спелости дре-

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

востоя, наступает в культурах сосны и ели практически одновременно в возрасте 50-55 лет и по величине одинакова (рис. 4). Таким образом, если рубку древостоя проводить в этом возрасте, то культуры обеих пород по производительности вроде бы не различаются между собой.

Это утверждение является, однако, неверным, так как плотность древесины сосны значительно выше, чем ели. Запас стволовой древесины, являющийся одним из главных традиционных таксационных параметров, не вполне пригоден для оценки производительности и эколого-ресурсного потенциала древостоев.

Его необходимо перевести в абсолютно сухую фитомассу, используя набор конверсионно-объемных коэффициентов, для вычисления значений которых Д.Г. Замолодчиковым, А.И. Уткиным и Г.Н. Коровиным [14] предложено уравнение вида К = а + Ь-А +с/А. Проведенные нами расчеты по представленным в их работе значениям параметров уравнения показали его неадекватность фактическим данным и логическим положениям. Так, в частности, у всех пород значения конверсионных коэффициентов изменяются с возрастом параболически: максимум отмечается в молодом возрасте, а минимум - в среднем (у осины в 25 лет, у березы - в 30, а у сосны и ели - в 60). После этого значения коэффициентов вновь увеличиваются, чего фактически не должно быть, поскольку плотность древесины должна закономерно возрастать к старости из-за уменьшения ширины годичных колец и увеличения доли поздней древесины. Лишь в перестойном возрасте возможно снижение плотности древесины и, соответственно, значений конверсионных коэффициентов в результате развития стволовых гнилей и естественного разложения ядровой части ствола. Установлено также, что в возрасте 100-120 лет значения коэффициентов у березы, осины и дуба оказываются практически равными по величине, чего в реальности быть не должно.

б

£ 5 -

Ъ 4 -

п. 3 -

% 2

с 1 •

? •

Возраст, лет

Рис. 4. Динамика среднего годичного прироста объема стволовой древесины в культурах сосны и ели,

созданных в свежих сураменях Марийского Заволжья

Для расчета значений конверсионно-объемных коэффициентов мы использовали материалы по динамике фитомассы различных фракций древостоя основных лесообразующих пород России, приведенные в монографии В.А. Усольцева [15]. Регрессионные уравнения, аппроксимирующие эти закономерности для оценки фитомассы стволов с корой, следующие:

- в сосняках К = 0,0173-А/100 + 0,423;

- в ельниках К = 0,0181-А/100 + 0,382;

- в березняках К = 0,024-[1 - ехр(-4,585- А/100)] + 0,477,

где К - значение конверсионного коэффициента, т/м3, А - возраст древостоя, лет.

Расчеты, проведенные по этим уравнениям, показали, что абсолютно сухая масса стволовой древесины с корой в культурах сосны в пределах всего возрастного интервала выше, чем в культурах ели (рис. 5). Однако до возраста 50 лет она значительно меньше, чем в березняках естественного происхождения, которые в энергетическом отношении являются более производительными при коротком обороте выращивания древостоев, о чем свидетельствует динамика среднего годичного прироста этого их таксационного показателя (рис. 6).

53 О

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Возраст, лет

Рис. 5. Возрастные изменения абсолютно сухой массы стволов деревьев с корой в хвойных культурах и древостоях березы естественного происхождения в ТЛУ С2 Марийского Заволжья

2 3.0 о 2.5 Н Б 2,0

0

Я 1,5 -

1

1 о.5 ^ = 0.0

1-!-Г™

10

20

30 40

?0

Возраст, лет

Рис. 6. Возрастные изменения среднего годичного прироста массы стволовой древесины в хвойных культурах и древостоях березы естественного происхождения в ТЛУ С2 Марийского Заволжья

'0 80 90 100

Возраст, лет

Рис. 7. Возрастные изменения абсолютно сухой массы ветвей деревьев в хвойных культурах и древо-стоях березы естественного происхождения в ТЛУ С2 Марийского Заволжья

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Оценка эколого-ресурсного потенциала древостоев будет неполной без учета других фракций деревьев. Регрессионные уравнения, аппроксимирующие закономерности динамики величины конверсионного коэффициента фитомассы ветвей, следующие:

- в сосняках К = 0,2436-ехр(-8,874-А/100) + 0,0404;

- в ельниках К = 2,142-ехр[-6,291-(А/100)0,459 ] + 0,042;

- в березняках К = 0,125 - [А/(0,0546-А2 + 10,0-А + 173,76)].

Расчеты, проведенные по этим уравнениям, показали, что абсолютно сухая масса ветвей в культурах ели до возраста 65 лет выше, чем в культурах сосны (рис. 7). В березняках же естественного происхождения она самая низкая.

Важным показателем эколого-ресурсного потенциала насаждений является фитомасса ассимиляционного аппарата деревьев (листвы, хвои), косвенно отражающая величину испаряемой ими влаги. Регрессионные уравнения, аппроксимирующие динамику значений конверсионного коэффициента фитомассы хвои (листвы) деревьев, следующие:

- в сосняках К = 0,3446-ехр(-9,447-А/100) + 0,0084;

- в ельниках К = 1,2893-ехр(-10,647-А/100) + 0,0307;

- в березняках К = 0,0718-ехр(-9,406-А/100) + 0,0111.

Расчеты, проведенные по этим уравнениям, показали, что культуры ели по фитомассе ассимиляционного аппарата, наибольшие значения которой отмечаются у них в возрасте 15-20 лет, значительно превосходят в данном ТЛУ все другие древостои (рис. 8). Березняки же естественного происхождения в этом отношении намного уступают не только им, но и культурам сосны. Из этого следует, что ассимиляционный аппарат ели «работает» менее эффективно, чем у других пород деревьев, так как производит наименьшую массу стволовой древесины на единицу своей массы. В результате этого ельники очень неустойчивы к засухам, так как они испаряют влаги больше, чем сосняки и березняки.

На основе эмпирических данных, содержащихся в сформированной нами базе данных, были вычислены параметры математических моделей, отражающих динамику средней высоты и среднего диаметра древостоя в хвойных культурах Марийского Заволжья:

- в культурах сосны

Н = 30,9-{1 - ехр[-3,293-(А/100)]}1,848; R2 = 0,998;

D = 39,7-[(А-4)/100)]0,798; R2 = 0,996;

- в культурах ели

Н = 27,9-{1 - ехр[-3,598-(А/100)]}2,198; R2 = 0,993;

D = 33,9-[(А-4)/100)]0,776; R2 = 0,973, где Н - средняя высота древостоя, м, D - средний диаметр деревьев, см, А - возраст древостоя, лет. Расчеты, проведенные по этим уравнениям, показали, что деревья в культурах сосны значительно выше по своим размерам, чем в культурах ели (рис. 9 и 10).

Возраст, лет

Рис. 8. Возрастные изменения абсолютно сухой массы ассимиляционного аппарата деревьев в хвойных культурах и древостоях березы естественного происхождения в ТЛУ С2 Марийского Заволжья

Возраст, лет

Рис. 9. Возрастные изменения средней высоты древостоя в культурах сосны и ели, произрастающих в

свежих сураменях Марийского Заволжья

Таблица 6

Хозяйственное назначение хвойных культур и лесоводственные мероприятия в них в зависимости от полноты древостоя и доли участия целевой породы

Полнота Доля целевой породы, ед. Назначение насаждений и хозяйственные мероприятия

0,4-0,5 3-6 Выполнение рекреационных, средоохранных и средообразующих функций, получение крупномерной древесины и недревесной продукции леса без проведения лесоводственного ухода. Возможно проведение реконструкции путем создания лесных культур с биогрупповым размещением в молодняках I класса возраста

7-10 Ускоренное получение пиловочника и спецсортиментов без проведения рубок ухода

0,6-0,7 3-4 Выполнение средоохранных и средообразующих функций, ускоренное получение крупной хвойной и средней лиственной древесины с проведением в насаждениях лесоводственных уходов

5-7 Получение крупной хвойной, а также мелкой и средней лиственной древесины с проведением в насаждениях лесоводственных уходов

8-10 Перевод в фонд ускоренного лесовыращивания с учетом соответствия перечню критериев и показателей культур [16]. Получение крупной хвойной, а также мелкой и средней лиственной древесины с проведением в насаждениях лесоводственных уходов

0,8-1,0 3-6 Получение крупной хвойной древесины с проведением в насаждениях всех лесоводственных уходов и широким использованием лиственной древесины

7-10 Перевод в фонд ускоренного лесовыращивания с учетом соответствия перечню критериев и показателей культур [16]. Ускоренное получение балансов или топливного сырья при промежуточном пользовании с последующим выращиванием крупной древесины целевого назначения

Выбор необходимых лесоводственных мероприятий, направленных на рациональное использование ресурсного потенциала древостоев искусственного происхождения сосны и ели, зависит от фактических значений их полноты, доли участия хвойных пород и целевого назначения насаждений (табл. 6). Так, низкополнотные насаждения при большом долевом участии в их составе целевой породы целесообразно использовать для ускоренного получения пиловочника и спецсортиментов без про-

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

ведения в них рубок ухода. Высокополнотные же насаждения лучше всего подойдут для получения балансов и топливного сырья, которые можно получить при промежуточном пользовании, и последующего выращивания крупнотоварной древесины.

I

и

90 100

Рис. 10. Возрастные изменения среднего диаметра деревьев в культурах сосны и ели

Марийского Заволжья

Выводы

1. Доля участия целевой породы в составе хвойных древостоев искусственного происхождения в свежих сураменях Марийского Заволжья сильно варьирует, составляя на большинстве участков ельников 4 единицы, а сосняков - 5 единиц. Чистых по составу хвойных культур очень мало, в основном они относятся к более старшим возрастным группам. Распределение площади культур сосны по доле участия в их составе хвойных пород более выровнено, чем культур ели, особенно в молодом возрасте.

2. Доля участия лиственных пород в хвойных культурах с возрастом неуклонно снижается, что с высокой точностью описывают соответствующие математические модели. Особенно резко снижается их участие в возрасте насаждений от 20 до 40 лет, что, по-видимому, связано с изменением нормативно-технической базы по лесовосстановлению, превалированием после середины 60-х гг. прошлого столетия технологий создания частичных культур, обеспечивающих преимущественно комбинированное лесовосстановление, а также проведением лесоводственных уходов. В культурах ели доля участия лиственных во всем возрастном диапазоне выше, чем в культурах сосны.

3. Класс бонитета и полнота древостоев, характеризующие их потенциальную и фактически реализованную производительность, изменяются в культурах сосны и ели в очень больших пределах. Это свидетельствует о неоднородности условий произрастания в свежих сураменях Марийского Заволжья, а также отсутствии должного внимания со стороны лесоводов после перевода культур в покрытые лесом земли. Культуры ели во всем возрастном диапазоне значительно уступают по данным таксационным параметрам культурам сосны, потенциальная производительность которых всегда выше. Класс бонитета древостоев неуклонно повышается с их возрастом, что свидетельствует об улучшении условий для роста целевых древесных пород, созданных в более ранние периоды лесокультурного производства.

4. Доля высокополнотных древостоев в культурах сосны с возрастом неуклонно увеличивается, а низкополнотных - снижается. В культурах же ели прослеживается явно противоположная картина. Средняя полнота древостоев изменяется с возрастом культур скачками, что связано, вероятно, с проведением рубок ухода. Полнота культур ели особенно резко снижается после 60 лет. Для объяснения данного факта требуются более детальные исследования в полевых условиях.

5. Наибольший наличный запас стволовой древесины и ее абсолютно сухая масса отмечаются в культурах сосны в возрасте 70-75 лет, а в культурах ели - в возрасте 60 лет. После этого происходит неуклонное снижение показателей, особенно резко выраженное в культурах ели. Производительность культур сосны в целом выше, чем культур ели, однако они до возраста 35-40 лет уступают древостоям естественного происхождения. Затем положение меняется на обратное. Максимальная разница достигает при этом у сосны 46 м3/га, а у ели 32 м3/га. Кульминация среднего годичного прироста запаса стволовой дре-

весины, характеризующая наступление количественной спелости древостоя, наступает в культурах сосны и ели практически одновременно в возрасте 50-55 лет и по величине одинакова.

6. В свежих сураменях Марийского Заволжья культуры сосны имеют более высокий эколого-ресурсный потенциал, чем культуры ели, являясь во многих случаях не только более производительными, но и более устойчивыми к неблагоприятным факторам среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Смыков А.Е. Закономерности пространственно-временной динамики основных параметров лесного фонда Республики Марий Эл: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2008. 23 с.

2. Демаков Ю.П. Методика использования таксационных описаний насаждений для анализа структуры и динамики древостоев // Наука в условиях современности: сб. ст. профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов МарГТУ по итогам науч.-техн. конф. 2009 г. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. С. 6-8.

3. Романов Е.М., Еремин Е.В., Нуреева Т.В. Методика определения оценочных показателей искусственных насаждений при устойчивом управлении воспроизводства леса. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. 40 с.

4. Демаков, Ю.П., Чешуин Е.Н. Рост и продуктивность сосново-березовых насаждений на песчаных почвах Марийского Заволжья // Проблемы использования, воспроизводства и охраны лесных ресурсов Волжско-Камского региона. Казань, 2004. С. 116-122.

5. Демаков Ю.П., Чешуин Е.Н. Видовая структура и закономерности роста древостоев в борах Марийского Заволжья // Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы междунар. науч.-практ. конф. Томск: ТГУ, 2005. С. 71-73.

6. Демаков Ю.П., Козлова И.А. Математические модели хода роста культур сосны для различных типов леса Марийского Заволжья // Вестн. Казан. гос. аграрного ун-та. 2007. № 2 (6). С. 83-91.

7. Демаков Ю.П., Исаев А.В. Структура лесов и земель заповедника // Науч. тр. гос. природного заповедника «Большая Кокшага». Йошкар-Ола: МарГУ, 2007. Вып. 2. С. 9-49.

8. Демаков Ю.П. Динамика производительности и состава древостоев в различных экотопах заповедника «Большая Кокшага» // Науч. тр. гос. природного заповедника «Большая Кокшага». Йошкар-Ола: МарГУ, 2009. Вып. 4. С. 24-67.

9. Демаков Ю.П., Медведкова Е.А. Структура и динамика естественных лесных биогеоценозов Ботанического сада МарГТУ // Вестн. Мар. гос. технич. ун-та. Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2010. Вып. 1. С. 16-28.

10. Демаков Ю.П., Смыков А.Е., Гаврицкова Н.Н. Структура, продуктивность и динамика осинников Республики Марий Эл // Вестн. Марийс. гос. технич. ун-та. Сер. Лес. Экология. Природопользование. 2011. № 2. С. 24-38.

11. Демаков Ю.П., Симанова А.А. Распространение и производительность ельников в различных экотопах Республики Марий Эл // Научный диалог. 2013. № 3 (15). Естествознание. Экология. Науки о Земле. С. 26-42.

12. Романов Е.М., Еремин Н.В., Нуреева Т.В. Искусственное лесовосстановление: мониторинг и повышение эффективности // Лесное хозяйство. 2008. № 1. С. 31-33.

13. Романов Е.М., Еремин Н.В., Нуреева Т.В., Мамаев А.А. Значение лесных культур в воспроизводстве лесов Республики Марий Эл // Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. проф. М.Д. Данилова. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. С. 68-73.

14. Замолодчиков Д.Г., Уткин А.И., Коровин Г.Н. Определение запасов углерода по зависимым от возраста насаждений конверсионно-объемным коэффициентам // Лесоведение. 1998. № 3. С. 84-93.

15. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии. База данных и география. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. 707 с.

16. Романов Е.М., Еремин Н.В., Нуреева Т.В. Обоснование критериев и показателей перевода лесных культур в режим ускоренного лесовыращивания // Изв. вузов. Лесной журнал. 2012. № 5. С. 7-13.

Поступила в редакцию 06.02.14

БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Yu.P. Demakov, T. V. Nureeva, A.A. Belousov

ECOLOGICAL AND RESOURCE POTENTIAL OF ARTIFICIAL PINE AND SPRUCE STANDS IN THE FRESH SURAMENS OF MARI TRANS-VOLGA REGION

The purpose of this research was to optimize ecological and resource potential of Pine and Spruce stands in the conditions of fresh suramens in Mari Trans-Volga region and to reveal their taxation indices dynamics regularities. Stands of Scotch pine and Norway spruce of artificial origin were chosen to be the objects of the research. The analysis was carried out with the use of an electronic database (the data of 24 forestries were used). The results of research, which reflect modern structure and peculiarities of dynamics of forest inventory parameters of artificial stands of pine and spruce in fresh suramens of Mari Trans-Volga region, quantitatively characterize their ecological and resource potential. An analysis of age structure, distribution in accordance with density and bonitet classes of Scotch pine and Norway spruce in forest fund of Mari Trans-Volga region forestries was carried out. The regularities of dependence of performance and regularities of dependence of average annual volume accretion of stemwood in artificial plantations as well as the share of hardwood in conifer plantations on the age of trees were revealed. Age-related changes of dry mass of tree trunks with bark, its average annual accretion in coniferous stands and birch stands in fresh suramens were presented. Evaluation of ecological and resource potential of artificial plantations of softwood on the whole together with recommendations for its rational use, depending on silvicultural-taxational characteristics of stands, was carried out. It was concluded that in comparison with European spruce, Scotch pine has better ecological and resource potential, which gives a reason to recommend establishment of pine forest plantations in conditions of rich forest sites.

Keywords: forest plantations, Scotch pine, Norway spruce, productivity, dynamics, ecological and resource potential.

Демаков Юрий Петрович, доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения, природопользования и лесозащиты E-mail: DemakovYP@volgatech.net

Нуреева Татьяна Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры лесных культур и механизации лесохозяйственных работ E-mail: NureevaTV@volgatech.net

Белоусов Александр Александрович, аспирант E-mail: schastlivchik-85@mail.ru

ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный

технологический университет»

424000, Россия, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3

Demakov Yu.P., Doctor of Biological Sciences, Professor, Professor of the Chair of Soil Science, Nature Management and Forest Protection E-mail: DemakovYP@volgatech.net

Nureeva T.V., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Associate Professor at the Chair of Planted Forest and Mechanization of Forestry Operations E-mail: NureevaTV@volgatech.net.

Belousov A.A., postgraduate student E-mail: schastlivchik-85@mail.ru

Volga State University of Technology 3, Lenin square, Yoshkar-Ola, Russia, 424000