ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ПИРОГЕННОГО СОСНЯКА В ЗАПОВЕДНИКЕ ДЕНЕЖКИН КАМЕНЬ

ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ПИРОГЕННОГО СОСНЯКА В ЗАПОВЕДНИКЕ

ДЕНЕЖКИН КАМЕНЬ

©

Алесенков Ю.М., Андреев Г.В., Иванчиков С.В.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический сад УрО РАН

Аннотация

В статье рассматривается пирогенная динамика соснового насаждения на протяжении более чем 350 лет. Показана происходящая смена доминантов, где темнохвойные виды замещают сосну.

Ключевые слова: динамика, смена пород, пирогенная сукцессия. Keywords: dynamics, species change, pyrogenic succession.

Основным типом растительности заповедника являются горно-таежные леса, покрывающие более 70% его территории. Преобладают светлохвойные, сосновые с незначительной примесью лиственницы леса, составляющие более 40% покрытой лесной площади.

Наиболее распространены багульниково-брусничные и кустарничково-травяные сосняки.

Согласно лесорастительному районированию Свердловской области [1,13] исследуемая территория относится к Уральской горно-лесной области, Североуральской среднегорной провинции, к северотаежному лесорастительному округу. Пробная площадь была заложена 2013 году в типе лесорастительных условий 222 (пологие склоны с мелкими бурыми горно-лесными каменистыми почвами). Тип леса- сосняк мшисто-ягодниковый, производный от елового (с кедром) насаждения.

При закладке постоянной пробной площади мы использовали методики, рекомендованные В.В. Загреевым, В.И. Сухих и др. [3,102]. Пробная площадь прямоугольной формы имела размер 50*100 м (0,5 га) и обеспечивала необходимое число деревьев рекомендуемое для спелых и перестойных древостоев (т.е. 150-200 шт.). Перечет деревьев производился на высоте 1,3 м от шейки корня по ступеням толщины с подразделением на выделенные дополнительно категории состояния (таблицы 2-6). В перечет древостоя включены все деревья начиная с минимальной четырехсантиметровой ступени. Выделен II ярус древостоя.

Подрост и подлесок учитывался на площадках 5*5 м заложенных по диагонали пробной площади. Травяной и моховой покров определялся также на этих площадках.

Почвенный покров охарактеризован разрезом до материнской горной породы. Произведено бурение возрастным буравом для определения возраста отдельных деревьев, взято 38 образцов (таблица 1).

Основные растения напочвенного покрова: зеленые мхи (фон), черника, брусника (обильно) злаки, линнея северная, майник, герань.

В подлеске: шиповник, жимолость, можжевельник.

Сложный, двухъярусный древостой постоянной пробной площади представлен в первом ярусе сосной - 96% по запасу, лиственницей - 2% и осиной - 2% (таблица 1).

Второй ярус древостоя состоит из кедра, березы, пихты и ели, суммарный запас второго яруса оставляет около 19% общего запаса.

Древостой сосны (или же с ее преобладанием) появился на участке более 300-350 лет назад в результате пожара, уничтожившего первичное темнохвойное насаждение.

© Алесенков Ю.М., Андреев Г.В., Иванчиков С.В., 2017 г.

Анализ взятых буровых образцов показал даты пожаров и периоды последовавшего за ним изменения возрастной структуры древостоя.

Достоверно установлено, что возраст толстомерных деревьев сосны составляет более 250 лет до центральной гнили, диаметр которой у некоторых сосен достигает 10-15 см. Следовательно, значительная часть древостоя появилась уже в начале 18 века.

Просчитаны (определены) даты последующих пожаров, уничтоживших тонкомер сосны и подрост темнохвойных видов. Они датируются 1800 годом, 1860 годом, 1875 годом, 1913 годом, 1973 годом.

Таблица 1

Количественные показатели ППП1-2013 (0,5 га) в перечете на 1 га

Ярус Состав, % Порода А, лет Н, м Д, см N, экз./га IG, м2/га р М, м3/га

По М По N

Растущая часть

1 96 96 C 75-350 19,1 26,8 606 34,11 0,91 337,6

2 3 Ос 19,6 21,2 20 0,70 0,02 7,5

2 1 Л 20,5 34,2 6 0,55 0,01 5,8

Итого 100 100 632 35,36 0,95 350,9

2 32 34 Б 75-108 13,3 8,4 720 4,03 0,21 27,8

44 24 К 55-170 10,3 10,5 514 4,47 0,15 38,7

10 19 Е 55-215 6,1 7,1 404 1,59 0,09 8,6

14 23 П «70 7,4 7,6 500 2,24 0,12 12,0

Итого 100 100 2138 12,34 0,58 87,0

Всего 2770 47,70 1,52 438,0

Погибшая (сухостойная) часть

1 100 100 С 15,8 15,1 242 4,35 0,13 40,7

2 64 36 Б 10,8 5,7 40 0,10 0,01 0,6

12 21 Е 3,9 4,5 24 0,04 0,003 0,1

9 18 К 4,3 4,0 20 0,03 0,008 0,1

15 25 П 4,3 4,4 28 0,04 0,002 0,1

Итого 100 100 112 0,21 0,02 0,9

Всего 354 4,55 0,15 41,6

Последний пожар был наименее интенсивным т.к. после него сохранились лиственные и темнохвойные экземпляры деревьев второго яруса. По этой причине (частота пожаров) в комлевой части сосен имеются пожарные подсушины, которые явились причиной усыхания и возникновения комлевой гнили у многих деревьев сосны (таблица 2).

Результаты и обсуждение Строение древостоя отличается сложностью. Основной ярус состоит из крупных разновозрастных особей сосны, при незначительном участии лиственницы и осины (Таблица 1). Второй ярус древостоя пробной площади состоит из тонкомерной сосны, березы, кедра, пихты и ели с выраженным отпадом наиболее тонкомерных особей.

Распределение по диаметру и категориям состояния (таблица 2) сосны -свидетельство постоянного, но прерывистого процесса роста - гибели, т.е. нерегулярного воздействия низовых пожаров различной интенсивности.

Таблица 2

Распределение количества деревьев сосны по ступеням толщины и категориям

состояния на ППП1

Д, Здоро При Изо Нак Двух Ослаб Слом Угне Усых Под Итого Свеж Стар Буре Итого Всего

см вые давл гнут лон верш верш тен суш Раст с/с с/с лом погиб

4 27 1 13 41 2 75 77 118

8 46 1 1 1 4 9 1 1 11 75 1 18 1 20 95

12 41 1 2 1 45 3 3 48

16 28 28 2 2 30

20 6 1 7 2 2 9

24 10 10 3 3 13

28 6 1 1 8 2 2 10

32 6 1 1 1 9 4 4 13

36 14 1 4 19 3 3 22

40 9 2 1 12 1 1 13

44 7 1 1 1 1 11 1 1 12

48 12 2 1 2 17 1 1 18

52 4 1 3 8 1 1 9

56 3 1 2 6 6

60 2 2 1 1 3

64 1 1 2 2

68 3 3 3

Итого 225 1 1 2 5 20 2 2 30 15 303 3 117 1 121 424

%% 53 0,2 0,2 0,5 1 5 0,5 0,5 7 4 71 1 28 0,2 29 100

Дср, см 26,2 8,0 8,0 31,6 8,9 27,9 10,2 6,3 19,5 46,8 26,8 5,7 15,3 8,0 15,1 24,0

8Б, см 17,10 17,90 16,42 9,59 17,87 12,94 12,75 17,48

8Е, см 1,14 4,00 3,00 2,48 1,03 1,20 1,16 0,85

СУ, % 65 64 84 21 67 84 84 73

Р, % 4 14 15 5 4 8 8 4

А 1,474 2,804 1,487 1,113 1,958 3,460 3,415 2,187

Е 1,127 8,108 0,302 0,291 3,864 12,300 12,007 4,121

г 0,395 2,096 7,544 0,391 6,583 4,196 1,535

%раст 74 0,3 0,3 1 2 7 1 1 10 5 100

Разделенный по качественным характеристикам древостой иллюстрируется таблицей 2 , где отчетливо выделяется тренд снижения количества экземпляров сосны, увеличение ее диаметров у сохранивших потенциал роста (в широком смысле - здоровые + возможность для места в ценозе) и отпад тонкомера у сосны, а также вполне идентифицируемый процесс гибели подроста и тонкомера у группы видов темнохвойной формации (ель, пихта, кедр) и березы. (Таблицы 2-6).

Погибшие (но стоящие на корню) деревья представлены свежим и старым сухостоем, причем многие его экземпляры не упали, а прислонились к здоровым деревьям и нами отмечены стоящим сухостоем исходя из рекомендаций Г.Е Комина [2,105]. Этот момент характеризует густату стояния крупных деревьев в сомкнутом древостое, которые в момент вывала имели крону, крепкие ветви и рядом стоящих соседей, которые затормозили падение и оставили выпавшую особь стоять до отпада ветвей. В свою очередь высохший и крепкий ствол, опершись на соседнее дерево и лишившись снеговой и ветровой нагрузки, может стоять десятки лет. Свежий сухостой как у сосны так и у березы и у темнохвойных видов представлен тонкомером, не перенесшим низового пожара 1973 года.

Распределение числа стволов у березовой части древостоя (Таблица 3) имеет различную амплитуду, что характерно для разновозрастных древостоев. Это может косвенно свидетельствовать о ее выносливости (толерантности) к беглым пожарам, возникающих в светлохвойных насаждениях.

Таблица 3

Распределение количества деревьев березы по ступеням толщины и категориям

состояния на ППП1

Д, см Здоровые Изогнутая Ослаблен ные Слом верш Угнетен ные Усыхаю шие Чага Е растущ Сухостой Вывал Е погиб Всего

4 137 5 1 2 2 2 149 15 15 164

8 125 3 2 1 1 132 3 1 4 136

12 60 1 61 1 1 62

16 13 13 13

20 2 2 2

24 2 2 2

28 1 1 1

Итого 339 8 3 3 3 3 1 360 19 1 20 380

% 89 2 1 1 1 1 0,3 95 5 0,3 5 100

Дср, см 8,4 5,8 6,9 5,7 7,7 5,7 28,0 8,4 5,5 8,0 5,7 8,3

БЭ, см 3,83 2,09 2,33 2,35 4,79 2,35 3,95 2,29 2,34 3,92

Мш 0,15 0,52 0,95 0,96 1,96 0,96 0,15 0,37 0,37 0,14

БЕ, см 0,21 0,74 1,34 1,36 2,76 1,36 0,21 0,53 0,52 0,20

СУ, % 45 36 34 42 63 42 47 42 41 47

шсу 2,07 10,07 15,18 19,70 34,07 19,70 2,09 7,85 7,58 2,05

р, % 2 13 19 24 36 24 2 10 9 2

А 0,559 0,890 0,954

шА 0,133 0,129 0,126

Е -2,126 -1,281 1,033

ШЕ 0,266 0,258 0,251

Разновозрастность еловой части древостоя (таблица 4) с выраженными «ступенями» свидетельствует о ее повреждении двумя пожарами и возобновлением с паузами в непрерывном возобновительном процессе характерном для темнохвойных видов. У ели, как у сосны и березы, происходит отпад по низовому типу.

Таблица 4

Распределение количества деревьев ели по ступеням толщины и категориям состояния

на ППП1

Д, см Здоровые Наклонён Изогнутые Слом верш Угнетённ Усыхающ Подсуши Итог растущ Св с/с Сухостой Итого погиб Всего

4 55 2 1 2 77 5 142 1 10 11 153

8 32 1 1 6 1 41 1 1 42

12 14 14 14

16 2 2 2

20 1 1 1

24

28

32 1 1 1

36 1 1 1

Итого 105 2 2 3 83 6 1 202 1 11 12 214

% 49 1 1 1 39 3 0,47 94 0,47 5 6 100

Дср 8,1 4,0 6,3 5,7 4,4 4,9 36,0 7,1 4,0 4,5 4,5 7,0

БЭ, см 4,36 2,35 1,05 1,65 4,18 1,21 1,17 4,09

ШБЭ 0,30 0,96 0,08 0,48 0,21 0,26 0,24 0,20

БЕ 0,43 1,36 0,12 0,67 0,29 0,37 0,34 0,28

СУ 54 42 24 34 59 27 26 59

ШСУ 4,67 19,70 1,94 10,79 3,82 6,14 5,68 3,69

р 5 24 3 14 4 8 8 4

А 1,217 2,262 2,297

ША 0,239 0,172 0,167

Е 0,443 5,219 5,385

Ше 0,478 0,345 0,335

критерий

Судя по материалам, характеризующим возрастную структуру древостоя, кедр стал сопутствовать сосне при ее появлении на гари и далее в процессе восстановительно-возрастной динамики сообщества. Интересен характер распределения по диаметрам у деревьев кедра (Таблица 5). Оно имеет ниспадающий характер распределения, что говорит о том, что несмотря на пожары, его возобновительный процесс носит постоянный характер, а крупные особи, наряду с сосной, хорошо переносят беглые низовые пожары. Возможно в данном ТУМе кедр пожароустойчив в силу определенных обстоятельств.

Таблица 5

Распределение количества деревьев кедра по ступеням толщины и категориям

состояния на ППП1

Итог Итого

Д, см Здоровые Наклонён Изогнутые ^лом верц Угнетённ Усыхающ Подсуши растущ Св с/с Сухостой погиб Всего

4 55 2 1 2 77 5 142 1 10 11 153

8 32 1 1 6 1 41 1 1 42

12 14 14 14

16 2 2 2

20 1 1 1

24

28

32 1 1 1

36 1 1 1

Итого 105 2 2 3 83 6 1 202 1 11 12 214

% 49 1 1 1 39 3 0,47 94 0,47 5 6 100

Дср 8,1 4,0 6,3 5,7 4,4 4,9 36,0 7,1 4,0 4,5 4,5 7,0

см 4,36 2,35 1,05 1,65 4,18 1,21 1,17 4,09

шзб 0,30 0,96 0,08 0,48 0,21 0,26 0,24 0,20

8Е 0,43 1,36 0,12 0,67 0,29 0,37 0,34 0,28

СУ 54 42 24 34 59 27 26 59

шоу 4,67 19,70 1,94 10,79 3,82 6,14 5,68 3,69

Р 5 24 3 14 4 8 8 4

А 1,217 2,262 2,297

ША 0,239 0,172 0,167

Е 0,443 5,219 5,385

ШЕ 0,478 0,345 0,335

жритерий

Поселение и возобновление осины и лиственницы носит случайный характер и для динамики древостоя сосны не имеет принципиального значения на данном этапе сукцессии.

Состояние пихтовой части древостоя (Таблица 6) свидетельствует о несовпадении жизненных потребностей пихты и ТУМа. По этой причине условия для пихты не совсем благоприятны. Она представлена тонкомером, который находится в угнетенном состоянии ввиду мощной конкуренции с I и II ярусом древостоя. По этой причине часть пихты угнетена, а самая тонкомерная часть усохла и усыхает.

Таблица 6

Распределение количества деревьев пихты по ступеням толщины и категориям

состояния на ППП1

Д, см Здоровые Наклонён Изогнуты Ослаблен Слом вер1 Угнетённ Усыхаюп Подсуши Итого растущ Сухостой Бурелом Итого погиб Всего

4 61 1 1 2 64 4 1 134 11 2 13 147

8 64 6 70 1 1 71

12 36 2 38 38

16 7 7 7

20 1 1 1

Итого 169 1 1 2 72 4 1 250 12 2 14 264

% 64 0,4 0,4 1 27 2 0,4 95 4,5 0,8 5 100

Дср, см 8,6 4,0 4,0 4,0 4,9 4,0 4,0 7,6 4,5 4,0 4,4 7,4

см 3,65 1,72 3,55 1,17 1,08 3,49

ШвБ 0,20 0,14 0,16 0,24 0,20 0,15

SE, см 0,28 0,20 0,22 0,34 0,29 0,21

СУ, % 43 35 47 26 24 47

шоу 2,70 3,31 2,52 5,68 4,88 2,46

р, % 3 4 3 8 7 3

А -0,113 1,706 1,038 1,188

ША 0,188 0,289 0,155 0,151

Е -2,873 0,425 0,970

ШЕ 0,377 0,310 0,302

критерий

Выводы

1. Несмотря на большое преимущество в запасе и представленности в I ярусе сосновый элемент древостоя является обреченным на постепенное угасание и полную замену видами темнохвойной формации и лиственными (березой и осиной в небольшом объеме).

2. О постепенном снижении роли сосны в сообществе и ее участие в составе древостоя свидетельствует значительное количество отпада во всех ступенях толщины у соснового элемента древостоя.

3. Поселение под пологом соснового насаждения лиственных (березы, осины) и темнохвойных видов (кедра, ели, пихты) носит поступательный характер с особенностями, характерными для их биолоэкологических предпочтений.

Заключение

Изучалась структура пирогенного сосняка и ее динамика на протяжении более чем 350 лет жизни.

Установлено, что древостой ППП1 неоднократно был пройден низовыми пожарами, что нашло отражение в его возрастной структуре и динамике: Старшие поколения древостоя в значительной степени поражены комлевыми гнилями. С помощью методов дендрохронологии установлено, что предельный определенный возраст, который просчитан на буровых образцах, на 100-150 лет меньше истинного виду наличия центральной гнили диаметром до 15 см у части моделей.

Перечет древостоя показал, что древостой сосны постепенно и неуклонно (нет подроста сосны) разрушается и освободившиеся ниши заполняются подростом березы и темнохвойных видов (ели, пихты, кедра). Для темнохвойных видов и березы характерен ниспадающий тип распределения по диаметру, что свидетельствует о постоянном подселении этих видов под полог угасающего соснового древостоя.

Литература

1. Колесников Б.П., Зубарева Р.С., Смолоногов Е.П. - Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области // Практ. руководство. -Свердловск.,1973.- 176с.

2. Комин Г. Е. - Определение отпада в древостоях дендрохронологическим методом //Экология -1970. - №2. - С. 104-106

3. Загреев В.В., Сухих В.И., Швиденко А.З., Гусев Н.Н. - Общесоюзные нормативы для таксации лесов //М.: Колос., 1992. - 495с.