Возраст и форма нижней части деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris l) в условиях Средней Сибири

УДК 630*181.64 А.А. Вайс

ВОЗРАСТ И ФОРМА НИЖНЕЙ ЧАСТИ ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ

В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ СИБИРИ

В статье представлены результаты определения роли возраста в формировании нижней части

ствола.

Исследованиями установлено, что возраст деревьев оказывает незначительное влияние на соотношение диаметров нижней части стволов сосны обыкновенной.

Ключевые слова: сосна обыкновенная, возраст, модель, диаметр на высоте груди, диаметр на высоте пня, Средняя Сибирь.

A.A. Vais AGE AND FORM OF THE ORDINARY PINE (Pinus sylvestris L.) TREE BOTTOM PART IN THE MIDDLE SIBERIA CONDITIONS

The results of age role determination in trunk bottom part formation are given in the article.

It is determined by the researchers that tree age makes insignificant impact on correlation of the ordinary pine trunk diameters.

Key words: ordinary pine, age, model, diameter at breast height, diameter at stub height, Middle Siberia.

Введение

Определение возраста насаждений является в таксации одним из самых спорных и неоднозначных понятий. Связано это с наличием в насаждении деревьев разного возраста. М.М. Орлов [1] выделял господствующий и средний возраст. Основатель классической таксации леса устанавливал средний возраст разновозрастного древостоя как возраст одновозрастного древостоя с запасом идентичным разновозрастному насаждению. В более поздний период времени одни исследователи считали, что необходимо описывать разновозрастные дре-востои, расчленяя их на поколения, другие предлагали таксировать насаждения как целое, выделяя поколения камеральным путем. Сибирские ученые разработали схему типов возрастной структуры и методы их выявления [2]. Н.П. Анучин [3] при таксации выборочного леса предлагает выделять три поколения. Таким образом, предельно разновозрастный выборочный лес разделяется на пять поколений: подрост первого и второго классов возраста и три поколения верхней части древостоя, относящихся к разным классам возраста.

Как известно, одним из сложных вопросов таксации спелого леса является определение возраста по морфологическим признакам. В.В. Кузьмичев, В.И. Пчелинцев, С.Л. Шевелев [4], обобщив данные ряда исследователей, предлагают использовать визуальные морфологические признаки деревьев для установления возраста.

Действительный возраст дерева определяется путем подсчета годичных колец на высоте пня плюс поправка с учетом его высоты.

Разнообразие ростовых процессов деревьев в насаждении создает сложную схему возрастных и размерных взаимодействий, которые проявляются, в том числе, и в форме стволов. В той или иной мере возраст является основным экологическим фактором, поскольку определяет естественную динамику живого объекта.

Главной целью данной статьи являлось определение роли возраста в формировании нижней части ствола. Для этого были поставлены следующие задачи:

- Разделить деревья на возрастные группы.

- Определить статистики нулевого коэффициента формы по возрастным группам деревьев.

- Построить регрессионные линии соотношения диаметров на высоте пня и на высоте груди, вычислить среднеквадратическое отклонение их друг от друга.

- Получить модели, учитывающие возрастную категорию дерева для определения диаметров деревьев на высоте груди по диаметрам на высоте пня.

- Оценить роль возраста как экологического фактора в соотношении диаметров нижней части ствола сосны обыкновенной.

Программа и методика исследований

Возрастная группа устанавливалась по шкале, предлагаемой сибирскими учеными [2]: молодняки, средневозрастные, приспевающие, спелые и перестойные.

У каждого дерева были замерены диаметры в трех точках нижней части ствола: у шейки корня (do), на высоте пня ^п) и на высоте груди (di,3). Основным показателем, характеризующим форму нижней части ствола, являлся нулевой коэффициент формы:

п - d 0

q0 = ,

d 1.3

где q0 - нулевой коэффициент формы; d0 - диаметр ствола у шейки корня, см; dr, - диаметр ствола на высоте пня, см.

Соотношение диаметров на высоте груди и на высоте пня устанавливалось на основе линейной регрессии, что позволили не только прогнозировать выходную величину переменной, но и получить оценку уравнений. В основу исследований были положены данные обмеров учетных моделей сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), собранных по ступеням толщины из двух лесных районов [5]: Западно-Сибирского среднетаежно-равнинного (Енисейский муниципальный район Красноярского края) и Восточно-Сибирского таежно-мерзлотного районов (Зиминский, Эхирит-Булагатский муниципальные районы Иркутской области). Общее количество моделей составляло 1075 штук. Все расчеты были выполнены в программе «Microsoft Excel».

Результаты и их обсуждение

На первом этапе была произведена группировка данных (каждой модели) по возрастным группам средневозрастная, приспевающая (41-100 лет); спелая (101-140 лет); перестойная (141 год и выше). В результате получили таблицу распределения растений по возрастным группам (табл. 1) и в соответствии с лесным районом.

Данные таблицы указывают на то, что Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район характеризуется наличием большого количества средневозрастных, приспевающих деревьев и меньшим количеством перестойных деревьев. Во втором лесном районе произрастают деревья старшего возраста, что, безусловно, сказывается на форме нижней части стволов.

Таблица 1

Распределение деревьев по возрастным группам, %

Район исследований Число моделей, шт. Группа возраста, лет

41-1GG 1G1-14G 141> Итого

Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный 239 27,6 31,B 4G,6 1GG,G

Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный 7B5 14,4 33,B 51,B 1GG,G

Расчет нулевого коэффициента формы и статистики этого показателя по классам возраста подтверждает факт того, что с увеличением возраста деревьев степень закомелистости повышается (табл. 2).

При этом необходимо отметить, что в спелой возрастной группе деревья характеризуются минимальной сбежистостью в сравнении с другими группами, что подтверждает необходимость проведения рубки деревьев именно в этой категории.

Сравнительный анализ показывает, что возраст, как и район исследований, имеет определенное влияние на форму нижней части стволов.

Особенности регрессионных зависимостей диаметров на высоте груди и на высоте пня подробно изучены нами в предыдущей публикации [6]. С помощью графического анализа были построены диаграммы, отражающие линейную зависимость вида ^1.3 = ^п) по лесным районам и возрастным группам (рис.).

1G4

Все линии характеризовались компактностью (близким расположением), кроме регрессии ВосточноСибирского таежно-мерзлотного района для деревьев спелого возраста. Во втором районе самыми полнодревесными являлись стволы перестойной группы. Степень различия линий устанавливалась по формуле В.В. За-греева [7]:

Хср=200*

п ,1 ы

ущ+Ьі)

п — 1

2

где Хср - среднеквадратический процент отклонений сравниваемых рядов, %; а-, - значение первого ряда;

Ь, - значение второго ряда; п - число сравниваемых пар, шт.

Таблица 2

Статистики нулевого коэффициента формы по возрастным группам деревьев

Статистический показатель Возрастная группа, лет

41-100 101-140 140 и выше

Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район

Х±тх 1,38±0,018 1,36±0,015 1,40±0,015

ах 0,152 0,132 0,149

Хтіп 1,09 1,11 1,09

Хтах 1,90 1,72 1,81

Р, % 1,3 1,1 1,1

V, % 11,0 9,8 10,6

Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный район

Х±тх 1,42±0,018 1,39±0,011 1,46±0,010

ах 0,191 0,176 0,199

Хтіп 1,12 1,09 1,04

Хтах 2,22 2,16 2,03

Р, % 1,3 0,8 0,7

V, % 13,4 12,7 13,7

Примечание: Х±тх - средний параметр; ох - среднеквадратическое отклонение; Хтп - минимальное значение; Хтах - максимальное значение; Р - точность опыта, %; V - коэффициент варьирования, %.

Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район

ар

♦ 41-100  101-140  141 и выше

Западно-Сибирского среднетаежно-равнинного района

70 -60 -50 -

со

40 -

о

30 -20 -10 -0 -

0 20 40 60 80 100

ар

41 -100 101 -140 і 141 и выше

Зависимость = Щ) по возрастным группам и лесным районам

Расчет различия производился для крайних линий регрессий в Восточно-Сибирском таежно-мерзлотном районе между зависимостями в возрастах 41-100 и 101-140 лет, а в Западно-Сибирском среднетаежноравнинном районе между группами 41-100 и 141 и выше лет. На первой территории разница составила 6,8 %, а во втором районе 5,6 %. Различие в регрессиях можно считать несущественным (менее 10 %).

Таким образом, выявлено незначительное влияние возраста на форму нижней части стволов сосны обыкновенной (Ртив вукевМв Ц. При этом у крупномерных стволов степень различия более выражена.

На следующем этапе были получены регрессионные модели по возрастным группам и районам исследований (табл. 3). Оценка уравнений показала, что незначимым оказался коэффициент а для отдельных возрастных групп, но поскольку величина коэффициента не превысила в этих случаях 1 см, значением свободного члена можно пренебречь. Возрастная закономерность изменения соотношения диаметров наблюдалось только в Западно-Сибирском среднетаежно-равнинном районе. На основании того, что величина различия составила незначительную величину, возраст не учитывался при использовании классического соотношения скз = а + Ь*с1п [6].

Таблица 3

Характеристики моделей d1.3 = а + ЬАп по возрастным группам

Возрастная группа СІ1.3 = а + Ь*с1п

а Ь тх Ра Рь Р Р

Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район

Средневозрастная и приспевающая 1,82 0,757 1,8 Зн. Зн. 0,965 Достов.

Спелая -0,96 0,852 3,2 Незн. Зн. 0,965 Достов.

Перестойная 5,69 0,679 4,0 Зн. Зн. 0,908 Достов.

Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный район

Средневозрастная и приспевающая 1,93 0,738 1,9 Зн. Зн. 0,935 Достов.

Спелая 2,22 0,758 2,4 Зн. Зн. 0,929 Достов.

Перестойная 1,02 0,802 2,8 Незн. Зн. 0,926 Достов.

Примечание: а и Ь - коэффициенты уравнения; И - коэффициент корреляции; тх - основная ошибка модели, см; Р - критерий Фишера; р, < 0,05 - коэффициенты уравнений значимы для уровня вероятности

0,954.

Выводы

В результате исследований были получены следующие выводы:

- Сибирские леса характеризуются разновозрастностью поэтому анализ целесообразно производить по возрастным группам.

- Максимально полнодревесные стволы произрастают в спелой возрастной группы вне зависимости от района исследований.

- Линейное соотношение диаметров на высоте груди и на высоте пня характеризовалось компактностью размещения вне зависимости от возраста (в Восточно-Сибирском таежно-мерзлотном районе максимальное различие составило 6,8 %, а в Западно-Сибирском среднетаежно-равнинном районе 5,6 %).

- Возраст оказывает незначительное влияние на форму нижней части стволов сосны обыкновенной (РI-пив вукевМв Ц.

Литература

1. Орлов М.М. Лесная таксация. - 3-е изд. - Л.: Лесное хоз-во и лесная пром-сть, 1929. - 530 с.

2. Справочное пособие по таксации и устройству лесов Сибири / Науч.-техн. общество лесной пром-сти и лесного хоз-ва; отв. ред. Г.П. Мотовилов. - Красноярск: Краснояр. кн. изд-во, 1966. - 377 с.

3. Анучин Н.П. Таксация и устройство разновозрастных лесов. - М.: Лесн. пром-сть, 1969. - 63 с.

4. Кузьмичев В.В., Пчелинцев В.И., Шевелев С.Л. Таксация леса. Определение возраста деревьев по морфологическим признакам: учеб. пособие. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2005. - 40 с.

5. Об утверждении перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации: пр. МПР РФ от 28 марта 2007 г. № 68.

6. Вайс А.А. Нормативы для восстановления срубленных запасов сосновых древостоев (Ртив вукв-вШ Ц в условиях Средней Сибири // Вестн. КрасГАУ. - 2009. - № 11. - С 136-140.

7. Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. - М.: Лесн. пром-сть, 1978. - 240 с.

УДК 630*232.31:630*165.5:630*17:582.475.2 А.П. Барченков

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СЕМЯН ЛИСТВЕННИЦЫ СИБИРСКОЙ (LARIXSIBIRICA LEDEB.) В БАССЕЙНЕ реки ЕНИСЕЯ*

В статье представлены результаты исследований изменчивости признаков семян лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.) из разных районов Средней Сибири: их размеров, массы 1000 штук, энергии прорастания, всхожести и полнозернистости. Определены основные закономерности их изменчивости.

Ключевые слова: качество семян, лиственница сибирская, морфологическая изменчивость.

A.P. Barchenkov VARIABILITY OF SIBERIAN LARCH (LARIXSIBIRICA LEDEB. ) SEED QUALITY INDICATORS IN THE YENISEI RIVER BASIN

The research results of seed feature variability of Siberian larch (Larix sibirica Ledeb.) from different regions of Middle Siberia these are their sizes, mass of 100 items, germination energy, germination ability and full-grain condition are given in the article. The main regularities of seeds feature variability are determined.

Key words: seed quality, Siberian larch, morphological variability.

Введение

Лиственница сибирская ^апх вЫпоа 1_ес1еЬ.) является одной из основных лесообразующих пород в Средней Сибири. В данном регионе лиственничные леса произрастают на территории 46793 тыс. га с запасом древесины 4340,8 млн м3. Лиственничники занимают 17,5% от всей лесопокрытой площади региона [12].

Семена лиственницы являются одним из основных продуктов лесохозяйственной деятельности данного региона. Изменчивость отдельных признаков и свойств семян в различных популяциях или в определенных экологических условиях может иметь значение при выделении внутривидовых таксономических категорий, а также при разработке стандартов на лесные семена. Изменчивость качества семян лиственницы сибирской в связи с физико-географическими условиями изучалась в различных районах ее ареала [4,6,8,10]. В результате установлены некоторые пределы варьирования признаков семян и закономерности их географической изменчивости. Однако, по данным исследований [13], наблюдающиеся в последние годы климатические изменения приводят к существенной изменчивости посевных качеств семян и нарушению закономерностей их вариации. В связи с этим следует отметить, что данная тема актуальна для изучения и имеет большое практическое значение для лесного хозяйства и семеноводства.

Целью данной работы является анализ изменчивости морфологии и показателей качества семян лиственницы сибирской в бассейне реки Енисей.

*Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Интеграционного проекта СО РАН № 76, РФФИ (№ 08-04-00034-а, № 09-04-98033-р_енисей_а).