Динамика процессов роста и отпада деревьев в пихтовых насаждениях Южной части средней тайги

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

а) неоднородная структура древостоев (разновозрастность, куртинное размещение деревьев) приводит к значительным ошибкам таксации выделов различными методами;

б) высокая изменчивость таксационных показателей на учетных площадках вызывает необходимость увеличения количества площадок многоугольной выборки (МУВ);

в) при таксации смешанных насаждений для преобладающего элемента леса центральное дерево при МУВ может быть как главной, так и второстепенной древесной породой;

г) таксация второстепенного элемента предполагает, что центральное дерево должно быть данной породы;

д) оптимальное количество площадок для таксации смешанных древостоев 5-6 шт. для соснового элемента (центральное дерево - сосна).

Для определения среднего диаметра достаточно 4 площадок, где центральное дерево - сопутствующая порода. Таким образом, количество площадок увеличивается до 9 шт.

Метод многоугольной выборки является перспективным в связи с экологизацией лесохо-

зяйственной деятельности и внедрением в производство методов, соответствующих реальной структурной организации древостоев (биогруппы, социальные группы). Главными проблемными вопросами метода многоугольной выборки является размер площадки и выбор центрального дерева.

Библиографический список

1. Мошкалев, А.Г. Характеристика неоднородности древостоя таксационного выдела и ее значение / А.Г. Мошкалев // Изв. вузов. Лесной журнал. - 1964. - № 2. -С. 30-34.

2. Наставление по отводу и таксации лесосек в лесах РФ. - Утв. пр. Фед. сл. лесн. хоз-ва России от 15 июня 1993 г, № 155. - Москва, 1993. - 73 с.

3. Федосимов, А.Н. Определение изменчивости площадей сечений и запасов в объекте при планировании работ по учету лесного фонда статистическим способом. -В кн. Исследования по лесной таксации и лесоустройству / А.Н. Федосимов. - М.: Лесная пром-сть, 1968. -С. 75-80.

4. Федосимов, А.Н. Выборочная таксация леса / А.Н. Федосимов, В.Г. Анисочкин. - М.: Лесная пром-сть, 1979. - 153 с.

5. Хватов, А.Г. Многоугольная выборка в лесной таксации / А.Г. Хватов // Лесное хозяйство. - 1988. - № 1. -С. 37-39.

ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ РОСТА И ОТПАДА ДЕРЕВЬЕВ В ПИХТОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ

А.А. ВАЙС, доц. каф. лесной таксации, лесоустройства и геодезии СибГТУ, канд. с.-х. наук

В последние годы большое внимание уделяется повышению устойчивости лесных массивов [1]. Основным инструментом решения данной задачи является лесной мониторинг [2].

Процессы роста лесообразующих пород принято изучать методом постоянных пробных площадей с группировкой их в один естественный ряд [3]. Безусловно, лесообразовательный процесс - это более сложное явление, чем изменение таксационных показателей древостоя. Поэтому динамику процессов роста и отпада деревьев целесообразно изучать на основе наблюдений на постоянных пробных площадях в течение всего периода.

Темнохвойные леса играют важную роль в формировании биосферы [4]. По мнению ряда ученых, эти ценные леса постепенно исчезают [5, 6]. В.В. Кузьмичев и другие [6] отмечают следующие основные особенности насаждений исследуемого района:

А. выраженная разновозрастность (для деревьев пихты 40-160 лет);

Б. варианты возрастной структуры с обособленными поколениями представлены примерно в 30 % случаев при преобладании размытых поколений.

В. связи высот и диаметров отдельных древостоев образуют узкие пучки параллельных и пересекающихся линий, причем в смешанном сообществе эти линии для ели и пихты могут заметно различаться.

Г. наблюдается тесная корреляция высот и диаметров деревьев. Их текущий прирост по объему может быть определен достаточно надежно по его связи с толщиной.

Известный исследователь пихтовых насаждений Э.Н. Фалалеев [7] указывал, что пихтовый древостой, создавая своеобразные условия среды под пологом, оказывает мощное влияние на ход естественного возобновления, развитие подлеска, травяной и моховой покров. Решающую роль при этом играет световой режим. Автор предлагает выделять стадии развития пихтачей: молодняка,

24

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

средневозрастности, приспевания, спелости, пере-стойности, разрушения и окончательного распада.

Особенности формирования темнохвойной тайги предполагают организацию выборочного хозяйства. Н.П. Анучин [8] рекомендовал сложные насаждения разделять на три поколения верхней части древостоя и два поколения подроста (первого и второго класса возраста).

По данным Э.Н. Фалалеева [7], в условиях Сибири насаждения пихты в молодом возрасте (до 20-40 лет) не встречаются. Обновление пихтарников в естественных условиях может происходить лишь постепенно, по мере отпада старых деревьев за счет подроста, почти всегда имеющегося под материнским пологом.

Последняя лесоустроительная инструкция косвенно относит к подросту при таксации деревца, если его высота менее 4 м. Выделение в разновозрастном насаждении поколения подроста (первого класса возраста) подтверждает теорию непрерывного лесообразовательного процесса в темнохвойных лесах. Объектами изучения являлись смешанные пихтовые насаждения, расположенные на территории Большемуртинского лесхоза.

Координатные пробные площади были заложены в пихтачах средневозрастной стадии развития после распада осинового древостоя в 1991 г. Повторные измерения выполнены в 2005 г.

Территория характеризуется незначительными высотами в пределах 180-400 м н. у. моря при слабо расчлененной поверхности. В структурно-тектоническом отношении территория района относится к Чулымо-Енисейской впадине, выполненной юрскими, меловыми, палеогеновыми и неогеновыми отложениями. Водораздельные пространства расчленены слабо, почвенный покров их отличается значительной мощностью. Преобладают лесные темно-серые почвы, по механическому составу почвы в большей степени суглинистые, по влажности - свежие и влажные.

По схеме климатического районирования [9] территория объекта относится к Западно-Сибирскому району атлантического переноса. Большая продолжительность дня летом и значительная величина инсоляции оказывают благоприятное влияние на вегетацию растений. Вегетационный период имеет продолжительность 143 дня. Древесная растительность района представлена темнохвойными лесами с абсолютным преобладанием пихтачей, иногда в поймах рек смешивающихся с елью, реже с кедром.

Закладка пробных площадей производилась в соответствии с ОСТ 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки» [10]. Помимо общего перечета древостоев, составлены планы месторасположения деревьев. У каждого дерева были измерены диаметры на высоте груди в двух направлениях, радиусы кроны по сторонам света С, Ю, З, В. Определялся размер кроны методом глазомерного вертикального проецирования максимальной точки на мерный шест. Высоты измерялись у учетных деревьев в количестве, достаточном для построения графиков высот.

Динамика процессов роста на уровне насаждения устанавливалась как разница между таксационными показателями за 15-летний период (1991-2005 гг.). На уровне растущего дерева пространственные характеристики (среднее расстояние между ближайшими «соседями») определялись по формуле [11]

Е Ьг

ЬФ = ^ а)

n

где Ьср - среднее расстояние от условного дерева до ближайших «соседей», м;

Е Ьг - сумма расстояний до ближайших «со-

i=1 „

седей», м;

n - число стволов, шт.

Для этого все деревья на планах соединялись в камеральных условиях методом треугольников с установлением деревьев «соседей». Процент текущего прироста каждой особи вычислялся по диаметру в коре по общепринятой формуле [12]. Конкурентный вес вычисляли по формуле [13]

CI = ^,

D 0

где CI - индекс конкуренции;

Е Di - сумма диаметров на высоте груди г1 ближайших «соседей», см;

D0 - диаметр на высоте груди условного дерева, см.

Социальные показатели растущих деревьев и отпада определены по данным 1991 г. Таксационные показатели насаждений вычислялись с помощью «Справочника таксатора» [14]. Обработка материала производилась на ПЭВМ в электронной таблице Excel.

О динамике процессов роста можно судить по изменениям таксационных показателей представленных насаждений (табл. 1).

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

25

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Таксационные показатели пихтовых насаждений

Номер Год Состав N, шт./га D1.3, см G1.3, м2/га Н, м М, м3/га Р А, лет

1 1991 6П3Ос1БедЕ 4650 10,2 30,63 13,4 212 1,2 40

1 2005 5П4Ос1Е 3167 14,0 35,87 16,4 315 1,3 55

2 1991 10П + Ос 2911 10,2 23,40 11,9 163 1,1 40

2 2005 9П1Ос 2411 13,5 34,29 17,8 318 1,2 55

Примечание: N - число стволов; D13 - средний диаметр на высоте груди, см; G13 - сумма площадей поперечных сечений; Н - средняя высота; М- запас; Р - полнота; А - возраст.

Таблица 2

Средние арифметические таксационные показатели формирующегося поколения

Номер А, лет Состав Элемент леса D1.3, см Диаметр кроны, м N, шт./га G1.3, м2/га М, м3/га

П 8,2 3,1 600 9,88 21

Ос 12,9 5,1 83 1,31 9

1 20 5П2Ос1Б1Е

Б 10,1 2,8 67 0,90 6

Е 5,3 1,5 83 0,42 3

Итого 833 12,51 39

П 8,7 1,9 434 4,15 24

2 20 9П1ОседК Ос 7,1 2,4 45 0,34 2

К 4,0 1,0 11 0,01 0,1

Итого 490 4,50 26,1

Таблица 3

Статистики размерных и социальных показателей растущих и отпавших деревьев

Номер Элемент леса Диаметр, см Среднее расстояние, м Индекс конкуренции

х шх v, % х Шх v, % х Шх v, %

1 Растущие деревья

П 7,2 0,3 50 1,5 0,1 41 7,8 0,4 62

Ос 12,9 1,6 69 1,8 0,3 70 5,7 0,9 74

Б 17,5 3,0 51 1,5 0,3 49 4,0 1,5 91

Е 6,2 0,7 52 1,5 0,1 41 10,1 1,3 57

Отпад

П 6,8 0,3 52 1,4 0,1 38 8,2 0,6 65

Ос 11,8 2,9 93 1,6 0,1 24 7,1 1,8 80

Е 5,2 1,2 68 1,4 0,2 36 9,7 2,1 66

2 Растущие деревья

П 9,7 0,2 35 1,9 0,1 33 6,3 0,2 54

Ос 14,6 2,3 87 2,3 0,1 31 7,1 0,9 60

Отпад

П 9,7 0,4 81 1,8 0,1 48 7,0 0,5 49

Ос 20,1 3,8 75 2,1 0,2 27 7,7 1,5 62

Примечание: х - среднее значение; шх - ошибка среднего значения при вероятности 0,954; v - коэффициент варьирования признака.

Рис. 1. Схема динамики пихтовых насаждений как непрерывного лесообразовательного процесса

За прошедший период на первой пробной площади доля пихты в составе значительно снизилась в результате существенного изреживания.

Изменение доли осины в составе произошло вследствие значительного увеличения запаса оставшихся деревьев, однако общее их число снижается. Совместный отпад за пятнадцатилетний период составил 30 м3/га. На второй площади произошли аналогичные процессы, однако значительного из-реживания не наблюдалось, но при этом запас увеличился в два раза. Отпад составил 17 м3/га.

Обобщенные таксационные показатели не дают представления об истинном процессе роста

26

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

насаждений. Для получения данных о динамике были сопоставлены планы проб с фиксацией изменений на уровне отдельного дерева.

В этом случае динамика пихтовых насаждений рассматривается как непрерывный лесообразовательный процесс с врастанием подроста и формированием последующих поколений (рис. 1).

Характеристика особей формирующегося поколения приведена в табл. 2.

Необходимо отметить, что состав нового поколения соответствует главному поколению древостоя. Процесс отпада наблюдался у растений второго поколения более 50 % по числу стволов на первой пробе и около 20 % на второй пробной площади.

Мнение исследователей о том, что в стадии средневозрастности в максимально густых и высо-кополнотных насаждениях формирование подроста практически не происходит, опровергается.

Средние показатели деревьев отпада в сравнении с растущими особями приведены в табл. 3.

Анализ табл. 3 показывает, что размерных различий между деревьями растущими и отпадом не наблюдалось. При этом очень большая изменчивость рядов по диаметру. Все это указывает на наличие «пропорционального» отпада [15]. В горизонтальной структуре разница между параметрами деревьев также не выражена. Незначительные различия имеются только по конкурентному давлению. Растущие особи испытывают меньшую конкуренцию со стороны «соседей», чем растения отпада, особенно осины.

Сравнение по элементам леса указывает на преимущественно подпологовое развитие главной древесной породы - пихты (первый невыраженный ярус - березы и осины). Осина произрастает в более свободных пространственных условиях, чем другие древесные породы (пихта, береза, ель). По конкурентному давлению породы расположились следующим образом: ель, пихта, осина, береза. На второй пробной площади осина испытывает большее давление, чем пихта.

На рис. 2, 3 изображены ряды распределения по диаметру на высоте 1,3 м в 1991, 2005 гг. и растений отпада. За пятнадцатилетний период характер строения рядов на первой пробе менялся от унимодального к более растянутому с формированием новой точки моды на диаметре 14 см. На второй пробе изначально растянутый ряд без выраженной точки моды в динамике остается растянутым с формированием точки максимума 15-17 см.

Рис. 2. Ряд распределения пихты по диаметру в динамике

—♦—1991 —«—2005 —а— отпад

Рис. 3. Ряд распределения пихты по диаметру в динамике

Строение отпада во всех случаях соответствовало рядам растущих деревьев.

Рост деревьев за любой период отражает текущий прирост. Для устранения влияния размера растений был рассчитан процент текущего прироста. Средние значения прироста по диаметру за 15 лет приведены в табл. 4.

Однородность условий местопроизрастания, горизонтальной структуры и конкурентного давления формируют и идентичный по величине прирост по диаметру деревьев. Причиной заметного различия в текущем приросте по запасу (табл. 1) является интенсивный прирост деревьев по высоте на второй пробной площади.

Для выявления пространственных и конкурентных показателей у деревьев пихты различного размера растения по диаметру были разделены на две категории: интенсивно растущие (d > dc) и медленно растущие (d. < d^). В табл. 5 приведены статистические характеристики категорий.

Различия в социальном положении категорий деревьев пихты позволяют рекомендовать оптимальные условия для роста пихты в стадии средневозрастности при среднем расстоянии до «соседей» 2,1 ± 0,1 м и конкурентном давлении

4,4 ± 0,2.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007

27

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 4

Статистические показатели процента текущего периодического прироста

(за 15 лет) по диаметру в коре

Номер площади X, % шх, % ст, % V, % A E

1 1,904 0,142 1,851 97 1,607 2,521

2 1,918 0,084 1,206 63 1,557 4,341

Примечание: ст - стандартное отклонение; А - асимметрия; Е - эксцесс

Таблица 5

Средние параметры социального положения категорий деревьев пихты по размеру

Номер площади Категория деревьев Средние параметры

среднее расстояние, м индекс конкуренции

1 интенсивно растущие (d. > 6,8 см) 1,7±0,1 5,5±0,4

медленно растущие (d. < 6,8 см) 1,3±0,1 9,4±0,7

2 интенсивно растущие (d. > 6,8 см) 2,1±0,1 4,4±0,2

медленно растущие (d. < 6,8 см) 1,9±0,1 7,9±0,4

Таблица 6

Средние параметры социального положения категорий деревьев пихты по текущему приросту

Номер площади Категория деревьев Средние параметры

среднее расстояние, м индекс конкуренции

1 интенсивно растущие (Ad. > 1,904) 1,5±0,1 8,8±0,9

медленно растущие (Ad. < 1,904) 1,5±0,1 6,4±0,4

2 интенсивно растущие (Ad. > 1,918) 2,1±0,1 6,2±0,4

медленно растущие (Ad. < 1,918) 1,9±0,1 6,0±0,4

Таблица 7

Средние значения процента текущего прироста деревьев пихты по диаметру в коре

по категориям конкурентного давления

Номер площади Процент текущего прироста по диаметру

сильное давление среднее давление слабое давление

1 2,332 ± 0,169 2,317 ± 0,306 1,295 ± 0,142

2 2,318 ± 0,306 1,990 ± 0,128 1,785 ± 0,087

Текущее состояние деревьев устанавливалось по приросту с разделением на те же две категории: интенсивно растущие (Ad. > Ad^) и медленно растущие (Ad. < Ad^) (табл. 6). Данные табл. 6 указывают на то, что социальное положение деревьев практически не оказывает влияния на процент текущего прироста по диаметру.

Важным вопросом для темнохвойных насаждений является реакция деревьев на интенсивность конкурентного давления. В предыдущих публикациях автор [13] предлагает по конкурентному давлению разделять деревья на три категории: сильное давление (индекс конкуренции 10,1 и более), среднее давление (5,1-10,0) и слабое давление (0-5,0). В табл. 7 приведены средние значения процента текущего прироста по диаметру по категориям конкуренции.

Данные табл. 7 показывают, чем выше конкурентное давление, тем больше значение прироста. Особенно это выражено на второй пробной площади. Подобная закономерность позволяет особям второго поколения успешно произрастать и врастать в полог основного яруса.

Изучение динамики темнохвойных насаждений носит фрагментарный характер, особенно на постоянных пробных площадях.

Теория непрерывного лесообразовательного процесса подтверждается тем, что наряду с приростом растущих деревьев и отпадом наблюдается процесс врастания, когда из подроста формируются деревья последующих поколений.

Автор разделяет мнение ряда ученых о необходимости таксации поколения подроста наряду с основными ярусами в разновозрастных на-

28

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 4/2007