Анализ строения березняков Прикамья по диаметру стволов и фитомассе (на примере Удмуртии)

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

образом абиотическими факторами и, прежде всего, условиями увлажнения почво-грунтов. Местообитания, периодически испытывающие временный дефицит почвенной влаги в летний период (крутые инсолируемые склоны, узкие водораздельные поверхности, зарастающие курумники), характеризуются ослабленным ЖС темнохвойных пород.

Библиографический список

1. Алексеев, А.С. Мониторинг лесных экосистем / А.С. Алексеев. - СПб.: СПбЛТА, 2003. - 116 с.

2. Алексеев, В.А. Диагностика жизненного состояния деревьев / А.С. Алексеев // Лесоведение.

- 1989. - №4. - С. 51-57.

3. Бебия, С.М. Дифференциация деревьев в лесу, их классификация и определение жизненного состояния древостоев / С.М. Бебия // Лесоведение.

- 2000. - № 4. - С. 35-43.

4. Горичев, Ю.П. Характеристика широколиственнотемнохвойных лесов Южно-Уральского государственного природного заповедника / Ю.П. Горичев, А.Н. Давыдычев, Ф.Х. Алибаев // Вестник Оренбургского ГУ - № 4(54). - 2006. - С. 30-33.

5. Горичев, Ю.П. Горнотаежные темнохвойные леса Южно-Уральского заповедника, состояние и особенности возобновления / Ю.П. Горичев, А.Н. Давыдычев, А.Ю. Кулагин и др. // Вестник Оренбургского ГУ - Спец. выпуск. (75). - 2007.

- С. 84-87.

6. Давыдычев, А.Н. Естественное возобновление темнохвойных лесов Южного Урала (на примере Южно-Уральского государственного природного заповедника) / А.Н. Давыдычев, А.Ю. Кулагин, Ю.П. Горичев // Вестник МГУЛ-Лесной вестник.

- 2006. - № 3. - С. 46-54.

7. Демидко, Д.А. Виталитетная структура древосто-ев в малонарушенных темнохвойных лесах При-телецкого Алтая / Д.А. Демидко: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Красноярск, 2007. - 24 с.

8. Методы изучения лесных сообществ / Е.Н. Андреева, И.Ю. Баккал, В.В. Горшков и др. - СПб.: НИ-ИХимии СпбГУ, 2002. - 240 с.

9. Сукачев, В.Н. Методические указания к изучению типов леса - В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. - М.: АН СССР. - 1961. - 227 с.

10. Торлопова, Н.В. Жизненное состояние коренных сосняков Печеро-Илычского биосферного заповедника / Н.В. Торлопова, С.В. Ильчуков // Лесоведение. - 2003. - №3. - С. 34-40.

АНАЛИЗ СТРОЕНИЯ БЕРЕЗНЯКОВ ПРИКАМЬЯ ПО ДИАМЕТРУ

стволов и фитомассе

П.А. СОКОЛОВ, проф. каф. лесоустройства и экологии Ижевской ГСХА, д-р с-х. наук, ВС. МАЛЫШЕВ, асп. каф. лесоустройства и экологии Ижевской ГСХА,

А.А. ПЕТРОВ, проф. каф. лесоустройства и экологии Ижевской ГСХА, канд. с-х. наук, Д.А. ПОЗДЕЕВ, доц. каф. лесоустройства и экологии Ижевской ГСХА, канд. с-х. наук

Береза повислая является одной из основных лесообразующих пород Прикамья. Поэтому изучение строения березняков и выявление их оптимальной структуры является актуальной региональной задачей.

Под строением понимается распределение отдельных деревьев в древостое по значениям таксационных показателей ствола, кроны и корневой системы. Наиболее изучены закономерности строения древостоев по таксационным показателям ствола (диаметр, высота, объем, площадь сечения, видовое число, коэффициент формы, прирост и др.).

Ряд распределения деревьев по диаметру ствола характеризует степень участия в образовании древостоя и является основным таксационным показателем древостоя

info@izhgsha. ru

элемента леса. Ряды распределения используются при составлении товарных таблиц.

Общепринятыми понятиями являются ранг дерева и редукционное число, которые были введены впервые применительно к диаметру стволов. Ранг - это положение дерева в порядке последовательного увеличения его таксационного показателя; редукционное число - значение показателя в долях от его среднего значения [2].

В 1927 г. проф. А.В. Тюрин [3] ввел понятие «естественной ступени толщины» как размерности ступени диаметра, выраженной в долях среднего диаметра, принятого за 1,0. Это позволило сравнить строение различных категорий древостоев и сделать определенные обобщения и выводы. В частности,

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

23

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

проф. А.В. Тюриным был установлен закон постоянства строения простых чистых одновозрастных насаждений: процентное распределение деревьев по естественным ступеням толщины не зависит от породы, класса бонитета, полноты, среднего диаметра древостоя, лишь несколько зависит от возраста и в большей степени - от интенсивности рубок ухода за лесом. Тем не менее, по однородности строения им была составлена таблица процентного распределения деревьев в древостое по ступеням толщины в зависимости от среднего диаметра.

Изучение строения смешанных и сложных насаждений продолжил проф. Н.В. Третьяков и установил закон единства в строении насаждений: строение элемента леса во всех случаях носит постоянный характер, независимо от породы, класса бонитета, среднего возраста, полноты, доли участия в составе древостоя яруса [2].

Более поздними исследованиями (Н.П. Анучин, В.К. Захаров, М.Л. Дворецкий, К.Е. Никитин, А.Г. Мошкалев, В.В. За-греев, П.А. Соколов, Р.И. Поноровский, В.А. Усольцев [4] и др.) внесен значительный вклад в изучение строения древосто-ев различных пород, условий местопроизрастания, возрастной и пространственной структуры, полнот и т.д. Выявлено, что концепции постоянства и единства строения насаждений, выдвинутые А.В. Тюриным и Н.В. Третьяковым, не являются универсальными. Они действуют лишь в узком диапазоне экологических факторов [5]. В рядах распределения деревьев по таксационным показателям в древостоях меняются место среднего дерева, редукционные числа по рангам, размах ряда, величина асимметрии и эксцесса. Следовательно, возникает необходимость разработки дифференцированных нормативных материалов для таксации древостоев вместо всеобщих.

Для изучения строения по диаметру стволов в древостоях были использованы данные перечетов деревьев при отводе лесосек в количестве 89 шт. и круговых пробных площадей в количестве 135 шт., заложенных в насаждениях подзоны южной тайги и в хвойно-широколиственных лесах. Предвари-

тельный анализ показал, что какой-либо зависимости строения по диаметру стволов от производительности древостоев, полноты и лесорастительных зон не наблюдается. Поэтому данные перечетов независимо от лесорастительных условий сгруппированы по 2 (при среднем диаметре древостоя 8-14 см) и 4-сантиметровым ступеням среднего диаметра (при среднем диаметре 16-40 см), в пределах которых вычислено общее число деревьев по ступеням толщины и выявлен их процент от общего числа деревьев.

Т а б л и ц а 1

Статистические показатели рядов распределения по диаметру стволов в древостоях березы

Средний диаметр, см Статистические показатели

коэффициент варьирования, V, % коэффициент асимметрии, А коэффициент эксцесса, Е

8 44,4 0,57 -0,12

10 31,8 0,25 0,05

12 25,7 0,29 -0,35

14 23,1 0,38 -0,25

16 31,2 0,91 0,95

20 30,4 0,45 0,11

24 26,6 0,19 -0,14

28 26,7 0,30 -0,20

32 25,2 0,18 -0,18

36 23,3 0,28 -0,01

40 22,0 0,27 -0,39

Т а б л и ц а 2

ряды распределения числа деревьев в % по ступеням толщины в древостоях березы средним диаметром 8-14 см

Ступень толщины Число деревьев в % при среднем диаметре, см

8 10 12 14

2 7,9 0,9 - -

4 19,8 5,0 - -

6 26,6 14,9 3,8 -

8 22,1 25,3 13,6 5,1

10 13,1 25,7 23,2 14,6

12 6,7 16,9 24,8 23,5

14 2,9 7,8 18,9 23,9

16 0,9 2,8 10,8 17,4

18 - 0,7 4,2 9,8

20 - - 0,7 4,3

22 - - - 1,4

Е 100 100 100 100

24

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 3

Ряды распределения числа деревьев в % по ступеням толщины в древостоях березы средним диаметром 16-40 см

Ступень толщины Число деревьев в % при среднем диаметре, см

16 20 24 28 32 36 40

8 8,6 3,6 0,9

12 31,3 13,6 5,1 2,1 0,8

16 35,5 25,5 14,1 7,1 3,1 0,9

20 14,6 26,8 23,3 14,6 7,9 3,3 1,4

24 5,7 17,5 24,9 20,7 14,4 8,1 4,5

28 3,4 8,4 18,1 20,9 19,2 14,4 9,4

32 0,9 3,5 9,3 16,4 19,6 18,9 14,6

36 1,1 3,4 10,3 15,9 19,2 17,7

40 0,9 5,2 10,5 15,4 17,4

44 2,1 5,5 10,0 14,4

48 0,6 2,3 5,6 10,3

52 0,8 2,7 6,1

56 1,1 3,0

60 0,4 1,2

Е 100 100 100 100 100 100 100

Таблица 4

распределение деревьев по ступеням толщины в ельниках и березняках Прикамья

Ступень толщины деревьев, см Число деревьев в % при среднем диаметре древостоя, см

20 24 28 32 36

ель береза ель береза ель береза ель береза ель береза

8 4,3 3,6 0,7 0,9 - - - - - -

12 13,8 13,6 8,8 5,1 5,2 2,1 3,3 0,8 2,0 -

16 22,9 25,5 16,5 14,1 11,0 7,1 7,3 3,1 4,8 0,9

20 24,7 26,8 21,1 23,3 15,5 14,6 10,6 7,9 7,1 3,3

24 17,2 17,5 20,0 24,9 18,3 20,7 15,0 14,4 11,6 8,1

28 10,5 8,4 14,2 18,1 17,0 20,9 16,1 19,2 14,1 14,4

32 4,0 3,5 9,1 9,3 13,1 16,4 14,6 19,6 15,2 18,9

36 2,0 1,1 5,0 3,4 9,0 10,3 12,3 15,9 13,7 19,2

40 0,4 - 2,6 0,9 5,4 5,2 8,8 10,5 11,4 15,4

44 0,2 - 1,3 - 3,0 2,1 5,5 5,5 7,9 10,0

48 - - 0,5 - 1,4 0,6 3,6 2,3 5,3 5,6

52 - - 0,2 - 0,7 - 1,7 0,8 3,1 2,7

56 - - - - 0,3 - 0,7 - 1,6 1,1

60 - - - - 0,1 - 0,4 - 1,0 0,4

64 - - - - - - 0,1 - 0,7 -

68 - - - - - - - - 0,3 -

72 - - - - - - - - 0,2 -

Е 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Полученные ряды распределения выровнены с применением общеизвестной формулы Шарлье с вычислением коэффициентов варьирования (V) , асимметрии (А) и эксцесса (Е) (табл. 1-3).

Коэффициент варьирования уменьшается с увеличением среднего диаметра древостоя: в тонкомерных ступенях среднего

диаметра (8-14 см) от 44 % до 23 %; при среднем диаметре 16-40 см - от 31 % до 22 %.

Коэффициент асимметрии при всех ступенях среднего диаметра оказался положительным. Следовательно, по сравнению с кривой нормального распределения эти кривые являются скошенными влево, с более пологой правой частью - «шлейф» справа.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

25

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Какой-либо зависимости коэффициента асимметрии от среднего диаметра не наблюдается. Наименьшая его величина составила 0.18, наибольшая - 0.91.

Какой-либо зависимости коэффициента эксцесса от среднего диаметра древостоя не наблюдается. Для ступеней среднего диаметра 8, 12, 14, 24 ...40 коэффициент эксцесса имеет отрицательное значение. Следовательно, по сравнению с кривой нормального распределения в указанных ступенях среднего диаметра наблюдается меньшая концентрация числа наблюдений. В остальных ступенях среднего диаметра кривые распределения имеют большую крутизну по сравнению с кривой нормального распределения.

Сравнение рядов распределения еловых [5] и березовых древостоев Прикамья показывает, что наибольшее расхождение в процентном распределении числа деревьев по ступеням толщины достигает 5,5 % (табл. 4). «Растянутость» рядов распределения в березняках на 3-4 ступени толщины меньше, чем в ельниках, в силу чего разница в коэффициентах варьирования числа стволов в ельниках и березняках может достигать 9 %.

Для составления объемных таблиц, развернутых для определения общей надземной фитомассы, заложены круговые пробные площади в количестве 206 штук с рубкой модельных деревьев до 3 шт. на каждой пробной площади. Модельные деревья разделялись на две категории. У большинства из них определялись только 4 показателя: диаметр на высоте 1,3 м, длина ствола, масса кроны и объем ствола по простой формуле трех срединных сечений. У остальных деревьев, взятых из разных ступеней толщины, проводился подробный учет суч-

ков и замер диаметров ствола через каждые 2 м для последующего определения объема ствола по сложной формуле срединного сечения. При этом кроны разделялись на три равные по длине части, для каждой из которых измерялся диаметр у основания и длина всех сучков, путем взвешивания определялась их масса.

Для определения процентного содержания в кроне толстых сучков (диаметром более 8 мм, тонких побегов (d < 8 мм) и листьев для каждой из трех частей кроны отбиралось по одной средней ветви, отделялись тонкие облиственные побеги и взвешивались отдельно от толстых сучков. Из массы облиственных побегов для каждой модельной ветви отбиралась навеска массой около 100 г, в которой побеги отделялись от листьев и взвешивались раздельно на аптекарских весах с точностью до одного грамма. Навески сохранялись для определения абсолютно сухой массы побега и листвы в камеральных условиях.

Для определения влажности древесины и удельной массы ствола, сучков, побегов и листьев взяты образцы в трех частях ствола и кроны для последующего определения абсолютно сухой массы.

Все пробные площади разнесены по значениям средних диаметров и высот. С учетом этих показателей образовано 3 разряда высот, по которым распределены все модельные деревья по значениям ступеней толщины. Для каждой ступени вычислены средние значения высот, объемов и массы деревьев по каждому разряду высоты и проведено аналитическое выравнивание этих показателей в зависимости от диаметра ствола.

Составленные таблицы объемов и фитомасса деревьев приведены в табл. 5.

Т а б л и ц а 5

Абсолютно сухая масса стволов и крон березы по разрядам высот древостоев

d 1,3 ствола, см h ствола, м3 v ствола, м3 Абсолютно сухая масса кроны (mk), кг Масса ствола (me), кг Общая масса (то),кг

всего сучки d > 8 побеги d < 8 листья

Разряд высоты 1

2 4,5 0,0012 0,20 0,01 0,12 0,07 0,67 0,87

4 8,0 0,006 0,80 0,10 0,43 0,27 3,34 4,14

6 11,0 0,016 1,40 0,30 0,67 0,43 8,91 10,31

8 13,8 0,035 2,30 0,66 0,98 0,66 19,50 21,80

10 16,2 0,064 3,50 1,19 1,36 0,95 35,6 39,1

12 18,5 0,104 4,90 1,90 1,75 1,25 57,9 62,8

14 20,2 0,150 6,70 2,87 2,22 1,61 83,6 90,3

26

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Окончание таблицы 5

d 1,3 ствола, см h ствола, м3 v ствола, м3 Абсолютно сухая масса кроны (mk), кг Масса ствола (me), кг Общая масса (то),кг

всего сучки d > 8 побеги d < 8 листья

16 21,9 0,206 9,00 4,19 2,75 2,05 115 124

18 23,2 0,300 12,00 6,04 3,42 2,54 167 179

20 24,5 0,37 18,0 9,7 4,8 3,5 206 224

22 25,5 0,46 24,0 13,8 5,8 4,4 256 280

24 26,3 0,58 34,0 20,7 7,6 5,7 323 357

26 27,1 0,69 44,0 28,3 9,0 6,7 384 428

28 27,8 0,88 50,0 33,8 9,4 6,8 490 540

32 28,9 1,05 84 61 13 10 585 669

36 29,9 1,34 115 87 17 11 746 861

40 30,5 1,65 148 113 21 14 919 1067

44 31,2 1,98 179 137 25 17 1103 1282

48 31,8 2,36 208 163 26 19 1314 1522

52 32,3 2,79 241 195 26 20 1554 1795

Разряд высоты 2

2 4,3 0,0011 0,30 - 0,19 0,11 0,61 0,91

4 7,1 0,005 1,00 0,01 0,62 0,37 2,78 3,78

6 10,7 0,013 1,60 0,35 0,76 0,49 7,24 8,84

8 12,9 0,030 2,60 0,74 1,11 0,74 16,71 19,31

10 14,9 0,056 4,00 1,36 1,56 1,08 31,2 35,2

12 16,8 0,093 5,50 2,13 1,97 1,40 51,8 57,3

14 18,8 0,138 7,50 3,21 2,48 1,81 76,9 84,4

16 19,5 0,190 10,01 4,66 3,07 2,27 106 116

18 20,8 0,270 14,00 7,04 3,99 2,97 150 164

20 22,6 0,350 21,00 11,30 5,54 4,14 195 216

22 23,3 0,430 30,00 17,20 7,29 5,46 240 270

24 24,1 0,530 40,0 24,4 9,0 6,6 295 335

26 24,9 0,630 53,0 34,1 10,9 8,0 351 404

28 25,6 0,740 66,0 44,6 12,4 9,0 412 478

32 26,7 0,970 97,0 70,4 15,6 11,0 540 637

36 27,6 1,23 130,0 98,4 18,9 12,7 685 815

40 28,4 1,52 164,0 125,3 22,8 15,9 847 1011

44 29,1 1,84 198 152 27 19 1025 1223

48 29,6 2,19 233 184 28 21 1220 1453

52 30,1 2,56 270 219 29 22 1426 1696

Разряд высоты 3

2 4,0 0,0010 0,40 - 0,25 0,15 0,56 0,96

4 6,8 0,0045 1,10 0,14 0,59 0,36 2,51 3,61

6 9,4 0,0110 1,90 0,41 0,91 0,58 6,13 8,03

8 11,5 0,0240 3,00 0,86 1,28 0,82 13,37 16,37

10 13,5 0,0480 4,50 1,53 1,75 1,22 26,74 31,24

12 15,2 0,0830 6,20 2,41 2,22 1,57 46,2 52,4

14 16,8 0,1260 8,30 3,55 2,75 2,00 70,2 78,5

16 18,0 0,174 11,20 5,22 3,44 2,54 96,9 108

18 19,2 0,240 16,00 8,05 4,56 3,39 134 150

20 20,2 0,310 24,0 12,9 6,3 4,7 173 197

22 21,1 0,390 35,0 20,1 8,5 6,4 217 252

24 21,9 0,470 47,0 28,7 10,5 7,8 262 309

26 22,7 0,580 61,0 39,3 12,5 9,2 323 384

28 23,3 0,660 75,0 50,6 14,1 10,3 368 443

32 24,5 0,880 108,0 78,4 17,4 12,2 490 598

36 25,4 1,12 144,0 109,0 20,9 14,1 634 778

40 26,2 1,40 181 138 25 18 780 961

44 26,9 1,69 216 165 30 21 941 1157

48 27,5 2,01 254 199 31 24 1120 1374

52 27,9 2,36 298 241 32 25 1314 1612

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

27