Строение естественных сосновых древостоев по протяженности кроны дерева

СТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ СОСНОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ ПО ПРОТЯЖЕННОСТИ КРОНЫ ДЕРЕВА

Лебков В.Ф., Каплина Н.Ф.

Results of measuring all pine trees (Pinus sylvestris L.) on test plots, including those with total felling, with the use of one important parameter, tree сгown length, both in absolute and relative (as a fraction of height) values, are given and interpreted. Age related dynamics of statistic distributions and the ratio of stand structural features in tree trunk size, age and the length of crown are analysed.

Морфоструктура древостоев, характеризуемая средними размерами стволов и крон деревьев и особенностями их дифференциации, совместно с плотностью древостоев и плотностной структурой, определяет интенсивность продуцирования органической массы древостоев и её долю, депонируемую в сохраняющиеся на корню растущие деревья. Другими словами, морфоструктура обусловливает величину ресурсного потенциала древесного ценоза. Информация о строении древостоев по морфометрическим показателям ствола, кроны и элементарной плотности (полноте) древостоев содержится во многих работах, в т.ч. по древостоям сосны -в [2-7].

Среди структурных элементов фитоценоза видное место занимает вертикальная протяженность кроны. Она определяет абсолютную и относительную глубину древесного полога и объем кронового пространства, а тем самым и массу скелетных сучьев и продуцирующей хвои (листвы). В упомянутых статьях по массовым материалам пробных площадей установлены статистики распределений деревьев сосны по длине кроны в абсолютном выражении, с использованием функции Вей-булла, при различных размерах деревьев, без указания возраста, очерчен диапазон изменчивости этих статистик и показана их динамика в связи со средними величинами протяженности кроны. В задачи настоящей работы входят оценка и интерпретация показателей распределения деревьев по протяженности кроны в абсолютном и относительном выражении в конкретных естественных древостоях сосны средней, II - III разрядов [1] густоты, в широком возрастном интервале, от молодняков до предельной перестойности, а также сравнение показателей строения древостоя по длине кроны со строением по некоторым морфометрическим показателям дерева.

В качестве объекта исследования отобраны шесть пробных площадей (пр. пл.), заложенных авторами в различное время на территории Владимирской (пр. пл. 3-88, 2-87, 1-87), Ивановской (1-89) и Архангельской (2-84 и 1-84) областей. Древостои на всех пробных площадях принадлежат к зеленомошной группе типов леса. Во всех случаях имеется слабая примесь прочих пород - березы, ели, лиственницы. Бонитет северных сосняков на 1-2 класса ниже, чем в Центре Европейской части России.

На каждой пробной площади произведен сплошной учет диаметра деревьев, высот дерева и начала кроны. На трех пробных площадях

произведена сплошная рубка деревьев, что позволило дополнительно устанавливать возраст крон (Асг).

Таксационная характеристика изученных древостоев приведена в табл. 1.

Таблица 1- Таксационные показатели древостоев на пробных площадях

NN пр. пл. Состав I яруса насаждения Таксационные показатели древостоя сосны

А, лет N ед. Н, м В, см 0, м2/га М, м3/га

на пр. пл. на 1 га

3-88 10С ед.Б 25 123 4075 12,5 9,1 26,5 187

2-87 10С ед.Б 58 100 1263 19,6 19,8 38,9 357

1-87 10С ед.Б 78 102 510 27,1 28,4 32,3 385

1-89 10С ед.Б 130 219 310 30,1 34,5 29,0 443

2-84 74С11Лц15Е 271 79 195 26,9 39,3 23,7 383

1-84 72С28Е+Б 332 64 149 29,9 49,3 28,4 534

Условные обозначения показателей дерева: А - возраст, Н- высота, В - диаметр на 1,3 м, 0 - сумма площадей сечений, М - запас

Древостои при средней густоте на всех пробных площадях характеризуются весьма высокими средними размерами деревьев, полнотой и запасами.

Общее представление о протяженности крон деревьев можно получить уже из сопоставления графиков высот деревьев и высот начала крон. На рис. 1 приведены эти показатели для древостоев 25-, 78- и 332-летнего возраста. Из анализа этого графика следует, что в насаждениях всех возрастов наблюдается увеличение абсолютной длины кроны с возрастанием диаметра дерева. Относительная же доля кроны (соотношение протяженности кроны с высотой дерева), хотя и возрастает с увеличением диаметра дерева, но не столь существенно, ввиду криволинейности линий связи высот деревьев и начала крон с диаметром деревьев. Это обстоятельство влечет за собой различия в строении древостоя по абсолютной и относительной длине кроны дерева. Подобное предположение подтверждается результатами расчета статистик распределений длины кроны по двум вариантам, по всем шести пробным площадям, помещенными в табл. 2.

Я 35 п

о Н-1-1-1-1-1-1-1

О 10 20 30 40 50 60 70

Диаметр дерева, см

Рисунок 1- Графики высот деревьев и начала крон на пробных площадях

Обозначения: 1 - пр. пл. 3-88, 2 - пр. пл. 1-87, 3 - пр. пл. 1-84, А - высоты деревьев, Б -

высоты начала крон

Таблица 2- Статистики распределений деревьев на пробных площадях

NN пр. пл. Возраст, лет х V а Ь с А. Е

Абсолютные значения длины крон (Ьст), м

3-88 25 4,3 22,9 1,5 3,1 3,5 -0,03 0,27

2-87 58 6,5 31,6 1,5 5,6 2,6 0,02 -0,46

1-87 78 8,4 25,8 3,2 6,0 2,7 -0,18 -0,23

1-89 130 8,0 29,9 2,3 6,5 2,5 0,02 -0,54

2-84 271 7,4 20,9 3,8 4,0 2,5 0,43 0,01

1-84 332 8,9 23,2 3,6 6,1 2,9 -0,25 -0,24

Относительные значения длины крон ( ЬстР), %

3-88 25 34,3 18,6 14,1 22,4 3,6 -0,20 0,15

2-87 58 32,6 23,9 10,0 25,6 3,3 -0,32 -0,18

1-87 78 30,8 20,2 14,0 18,9 3,2 -0,14 0,32

1-89 130 26,6 25,9 9,9 19,0 2,6 -0,01 -0,40

2-84 271 28,7 17,6 16,0 14,1 2,7 0,27 -0,09

1-84 332 3 2, 0 19,8 17,9 16,3 2,6 -0,17 -0,12

Условные обозначения: х - среднеарифметическое значение, V - коэффициент вариации, %, а, Ь и с - коэффициенты кривой Вейбулла: сдвига, масштаба и формы, А. и Е - коэффициенты асимметрии и эксцесса

Как видно из таблицы 2, глубина кронового пространства формируется (возрастает) примерно до 70-80-летнего возраста древостоя, затем наступает её более или менее стабильное состояние - на уровне 7 - 8 м. Изменчивость длины крон деревьев в пределах древостоя весьма существенна и практически не зависит от возраста, колеблясь от 20 до 30%. Преобладают распределения со слабой левосторонней асимметрией и слабой плосковершинностью кривых, о чем свидетельствуют и параметры функции Вейбулла. Средняя относительная длина кроны, напротив, более высока в молодом возрасте (свыше 30%). В высоковозрастных дре-востоях относительная глубина полога значительно меньше. Исключение составляют изреженные древостои (пр. пл. 1-84), в которых отмирание нижних сучьев замедлено, и кроновое пространство нарастает как по абсолютной, так и относительной величине. Изменчивость относительной длины крон в древостоях меньше, чем их абсолютной длины, будучи равной 20 - 25%. Кривая распределения деревьев по относительной длине крон в большинстве случаев также имеет левостороннюю асимметрию и характеризуется слабо выраженной плосковершинностью.

Строение древостоев по каждому из морфометрических показателей деревьев имеет свои индивидуальные особенности, но в то же время связано с параметрами строения по всем остальным биометрическим показателям и обусловлено ими. Это видно на примере пр. пл. 1-87 со сплошной рубкой и обмером всех деревьев по комплексу показателей: диаметру на высоте груди, высоте дерева, протяженности и возрасту кроны. Для этой пр. пл. проведено ранжирование всех деревьев по диаметру на высоте груди (общее число деревьев принято за 100%) и для каждого из полученных децилей рассчитаны редукционные числа по D, Н, Lcr, LcrP и Аст. Рассчитанные и выровненные по уравнениям, соответственно (1) - (5), редукционные числа помещены в табл.3 и нанесены на график (рис. 2).

Таблица 3- Редукционные числа деревьев по некоторым показателям по де-цилям ранжированного по диаметру ряда распределения на пр. пл. 1 -87

Децили Редукционные числа по показателям

О Н ^<стР А Асг

1 0,64 0,84 0,57 0,68 0,85

2 0,75 0,92 0,75 0,83 0,88

3 0,84 0,96 0,82 0,87 0,91

4 0,91 1,00 0,96 0,97 0,96

5 0,96 1,05 1,04 1,01 0,97

6 1,00 1,02 1,09 1,08 1,00

7 1,10 1,03 1,09 1,06 1,05

8 1,15 1,06 1,17 1,11 1,10

9 1,24 1,07 1,22 1,14 1,07

10 1,43 1,05 1,30 1,25 1,22

л 28,1 см 26,9 м 8,4 м 30,8% 31 год

Rmax - Яшт 0,79 0,21 0,73 0,57 0,37

Рисунок 2- Редукционные числа по О

у = 0,00180/ - 0,0252л2 + 0,167л + 0,555

у = 0,000456 л' - 0,0109л2 + 0,0905л + 0,799

у = 0,00148л' - 0,0280л2 + 0,221л + 0,462

у = 0,00142л' - 0,0246л2 + 0,173л + 0,602

у = 0,000602л' - 0,00727л2 + 0,0543л + 0,822

Наибольшей структурной неоднородностью из представленных в табл. 3 и на рис. 2 показателей отличается распределение деревьев по диаметру. Далее за диаметром, в порядке увеличения однородности строения, следуют: абсолютная длина кроны; относительная длина кроны; возраст кроны; высота дерева (коэффициенты вариации соответственно: 28,1% - 25,8 - 20,2 - 15,2 - 8,8). Разница между максимальными и минимальными значениями R для рассматриваемых показателей в низших ступенях толщины составляет 0,28, для высших ступеней - достигает 0,38. Что касается длины кроны, то её представление в относительном виде

сглаживает существующую разницу между показателями структуры древостоя по диаметру ствола и абсолютной длине кроны.

Изложенное можно обобщить следующим образом:

1. Распределения деревьев в древостоях сосны по протяженности кроны характеризуются значительной дифференциацией, по коэффициенту вариации они сопоставимы с распределениями по диаметру ствола на высоте груди, и практически не зависят от возраста древостоев.

2. Кривые распределений деревьев по длине кроны имеют левостороннюю асимметрию и отрицательный эксцесс (плосковершинность), причем с возрастом древостоев наблюдается некоторый дрейф в сторону усиления этих характеристик и удаления тем самым от параметров нормального распределения.

3. Показатель относительной длины кроны основывается на сопряженности длины кроны с высотой ствола - структурным компонентом, отличающимся высокой однородностью, что накладывает отпечаток на строение древостоя по относительной длине кроны дерева. Распределения по ЬсгР отличаются гораздо меньшими коэффициентами вариации, а по форме кривые распределений менее асимметричны и менее плосковершинны. По этой причине для оценки морфострукту-ры древостоев целесообразно использовать не абсолютную, а относительную длину кроны дерева.

Литература

1. Лебков В.Ф. Метод составления таблиц хода роста и определения оптимальной густоты насаждений // Лесное хозяйство. -1965. -№2. -С.19-23.

2. Лебков В.Ф. Динамика распределений деревьев сосны по морфометрическим показателям ствола и кроны // Лесоведение. -1990. - №5. - С.57-69.

3. Лебков В.Ф. Плотностная структура древесных ценозов сосны// Лесоведение. -1991. -№3. -С.3-13.

4. Лебков В.Ф. Возраст крон деревьев в сосновых древостоях// Лесоведение. -1993. -№4.-С.58-65.

5. Лебков В.Ф., Каплина Н.Ф. Структура и динамика сосняков по соотношениям массы хвои и биометрических показателей деревьев// Лесоведение. -1997. -№ 5. -С.67-76.

6. Лебков В.Ф., Каплина Н.Ф. Строение древостоев сосны и ели в чистых и смешанных насаждениях по форме ствола и его возрастная динамика // Лесная таксация и лесоустройство. -2003. -№ 1(32). -С.37-41.

7. Лебков В.Ф., Каплина Н.Ф. Структурная организация высокопродуктивных сосновых древостоев Центра Европейской части России // Структурно - функциональная организация и динамика лесов: Материалы Всероссийской конференции. -Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2004. -С.55-57.