Особенности морфологической структуры сосновых древостоев пригородных насаждений г. Екатеринбурга

Были определены запасы надземной части фитомассы культур сосны обыкновенной 5—15-летнего возраста в Красно-Зорькинском лесничестве Бузулукского бора. Запас фитомассы по произведённым расчётам составил: на пробе № 1 - 67,6124 т/га, на пробе № 2 - 13,9493 т/га, на пробе № 3 — 5,7518 т/га, на пробе № 4 — 3,2636 т/га и на пробе № 5 — 3,6692 т/га. Таким образом, лесные культуры, произрастающие в одинаковых условиях, в данном случае за один год дают прирост по общей фитомассе примерно 9,2 т/га, а по запасу — 13,1 м3/га.

Приведённый в исследовании множественный регрессионный анализ и полученные в ходе него уравнения для аппроксимации зависимости запасов надземной части фитомассы по фракциям от основных таксационных показателей имеют достаточно высокие коэффициенты детерминации которые варьируют от 0,949 до 0,993, это позволяет провести табулирование по данным сплошных перечётов деревьев и рассчитать запасы фитомассы на пробных площадях и на одном гектаре леса.

Рассчитанные с помощью уравнений регрессии значения общей фитомассы модельных деревьев и полученные экспериментальным путём данные с

пробных площадей незначительно, в среднем на ±4%, расходятся между собой.

Вывод. Изучение биологической продуктивности культур сосны обыкновенной, прогноз их роста, развития и изменения фитомассы с возрастом — разрешимая проблема с обязательным наличием данных длительных наблюдений на постоянных пробных площадях. Полученные данные модельных деревьев позволяют иметь представление о накоплении фитомассы в пределах n лет, росте и развитии древостоев лесных культур сосны обыкновенной.

Литература

1. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесная промышленность, 1977. 512 с.

2. Биологическая продуктивность лесов Поволжья. М.: Наука, 1982. 282 с.

3. Усольцев В.А., Залесов С.В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. 147 с.

4. Колтунова А.И. Фитомасса лесных культур в Оренбургской области / Колтунова А.И., Усольцев В.А., Пальмова Н.В. [и др.] // Актуальные проблемы лесного комплекса. Брянск: БГИТА, 2007. С. 176-179.

5. Усольцев В.А. Применение регрессионного анализа при исследовании возрастной динамики фитомассы берёзы и осины // Лесоведение. 1976. № 1. С. 35-39.

6. Лесохозяйственный регламент лесничества «Национальный парк «Бузулукский бор» / ФГУ НП «Бузулукский бор». п. Колтубановский, 2010. 64 с.

Особенности морфологической структуры сосновых древостоев пригородных насаждений г. Екатеринбурга*

В.А. Галако, к.с.-х.н., С.А. Шавнин, д.б.н, профессор, В.Э. Власенко, к.б.н., Д.Ю. Голиков, к.с.-х.н., А.А. Монти-

ле, мл.н.с., ФГБУН Ботанический сад УрО РАН

Теоретической основой лесной таксации служат установленные закономерности строения древостоев и насаждений. Известно, что процент распределения числа деревьев по таксационным показателям не зависит от древесной породы, класса бонитета и зависит только от возраста древостоя [1]. Пределы высот при этом составляют 0,8—1,15 от среднего значения. Для развития теории морфологии леса большое значение имеют исследования закономерностей строения насаждений по эколого-биологическим свойствам строения и формирования древостоев [2], в том числе установление значений редукционных чисел по классам местоположения стволов для различных пород и лесорастительных условий [3].

Для оценки дифференциации деревьев при описании строения насаждений эффективно использование относительных высот Ь^13 или Ь^13 [4]. По мнению В.М. Соловьёва, под дифференциацией

древесных растений следует понимать процесс расчленения их по состоянию, росту и развитию [5]. Относительная высота может быть применена как для оценки светолюбия древесных пород [6], так и в качестве показателя взаимосвязи факторов роста и среды [7]. Все рассматриваемые положения исследованы для естественных древостоев основных лесообразующих пород. Закономерности строения и морфология городских и лесопарковых древостоев, а также на разных расстояниях от границ лесного массива ранее практически не изучались.

Целью работы явилась оценка возможности применения основных положений теории строения и морфологии естественных древостоев для пригородных сосновых насаждений, расположенных на опушках и на разных расстояниях от начальной границы лесного массива вдоль отведённых тран-сект. Был проведён анализ морфологической структуры сосновых древостоев, закономерностей их строения и формирования. При этом относительная высота древостоя рассматривалась как возможный показатель световой потребности деревьев сосны при фоновых условиях среды.

* Работа выполнена в рамках комплексной программы фундаментальных исследований Уральского отделения РАН (проект 15-12-4-32) «Границы лесных насаждений в условиях крупной промышленной структурно-функциональной организации, роль в устойчивости к действию урбанизации»

Материал и методы исследования. Для изучения роста и дифференциации сосновых древостоев, а также оценки морфологии насаждений в пригородных лесах г. Екатеринбурга были использованы материалы описаний постоянных пробных площадей, заложенных авторами на опушечных участках и трансектах, перпендикулярно отграничивающим их дорогам, пустырям и нелесным площадям. Согласно лесорастительному районированию Б.П. Колесникова [8], рассматриваемая территория расположена в Западно-Сибирской равнинной области, Зауральской холмисто-предгорной провинции южно-таёжного лесорастительного округа Свердловской области.

Постоянные пробные площади (ППП) характеризовались как круговые с постоянным радиусом 11,28 м. Площадь каждой круговой площади составляла таким образом 400 м2. На каждой тран-секте было расположено 10 круговых площадей с расстоянием между ними 25 м таким образом, чтобы получить общую по трансекте длиной 250 м и шириной 25 м площадь перечёта 0,625 га. Всего в пригородной зоне г. Екатеринбурга было заложено 150 круговых площадей.

В работе были использованы материалы обмеров таксационных характеристик деревьев на круговых площадях по каждой трансекте. С помощью электронного дальномера Leica Disto D5 определялись радиусы площадок, а также расстояния между ними и между деревьями. Выбор трансект для закладки площадей предусматривал сопоставимость по основным таксационным и типологическим характеристикам лесных сообществ [9]. У всех деревьев измерены диаметры стволов на высоте 1,3 м и высоты. Для крон деревьев определяли их проекции и протяжённость. На основе полученных данных определяли морфометрические показатели древостоев. При рассмотрении выводов по теории строения сосновых древостоев были использованы редукционные числа по диаметрам и высотам по построенным рангам с использованием анализа полинома третьей степени-огивы. Состояние светового режима деревьев сосны в разных частях насаждений оценивалось на основе определяемых относительных высот.

Результаты исследования. Статистический анализ полученных данных позволяет установить основные принципы оценки показателей морфологического строения опушечных древостоев сосновых насаждений, граничащих с нелесными площадями, а также расположенных в глубине лесных площадей вдоль трансект.

Для сравнительной оценки с помощью метода относительных показателей проведён анализ с использованием редукционных чисел и рангов, позволяющий сравнивать морфологию и строение двух типов насаждений: в глубине лесных массивов вдоль трансект и опушечных — вдоль границ с нелесными категориями площадей на опушках.

Анализ проводили по двум основным таксационным показателям характеристики древостоев: диаметрам на высоте 1,3 м и высотам (рис. 1). Характер распределения относительных диаметров, выраженных в редукционных числах по рангам, в двух вариантах достаточно надёжно отображается огивой следующего вида:

R1 = 0,5844 + 0,0146х-0,0003х2+ 1,689Е-6х3; R2= 0,4339 + 0,0202х—0,0003х2+ 1,6158Е-6х3,

где R1 и R2 — редукционные числа по диаметру соответственно на внутренних и на граничных лесных площадях; х — значения рангов (%).

Согласованность редукционных чисел с рангами отвечает высокой степени их взаимосвязи (Р>0,95). В первом случае для участков на внутренних лесных площадях коэффициент корреляции г = 0,978 и во втором — г = 0,986 на опушечных площадях. Характер распределения относительных диаметров на опушечных и внутренних площадках различается незначительно. Критерий существенности различий Фишера превышает пороговое значение при степени вероятности Р = 0,90. Диапазон варьирования редукционных чисел по диаметру составляет 0,68—1,21 для опушечных древостоев и 0,57—1,32 — для внутренних.

На опушках самое тонкое дерево меньше среднего в 0,68 раза, а самое толстое — в 1,21 раза больше среднего. Для внутренних насаждений данное соотношение составляет соответственно 0,57 и 1,32, что позволяет более точно подходить к проведению товарной оценки древостоев. Это свидетельствует о существенном различии в морфологии и строении сосновых древостоев, расположенных на опушечных участках по сравнению с площадями внутренних насаждений.

Морфологию и таксационное строение сосновых древостоев по высоте анализировали в зависимости от расположения на опушечных площадях и на внутренних участках трансект (рис. 1). Анализ показывает, что распределение редукционных чисел по высоте по рангам описывается параболическими кривыми:

0,64 + 0,0156х-0,0002х2+1,1107Е-6х3-на внутренних участках;

R4=0,8793 + 0,0016х-1,7373Е-5х2+ 1,5819Е — 7х3 — на опушечных площадях.

Согласованность редукционных чисел с рангами по высоте характеризуется тесной взаимосвязью (Р=0,99) г3= 0,989 и г4= 0,863. Таким образом, таксационное строение сосновых древостоев, расположенных в разных частях лесных массивов, различается достоверно (согласно критерию F при Р>0,95).

Диапазон редукционных чисел по высоте варьирует в пределах 0,89—1,03 для опушечных ППП и 0,73—1,04 — для внутренних участков насаждений.

„1

а 2

3 4

'4 * ~>

з ¿v-"^

2 V/

1

20

40

60

Ранги

30

100

120

Рис. 1 - Зависимость редукционных чисел от рангов по диаметрам

ED

-

0 3 =1 0  О П сГ — n r-O

о  С Uu 2

10 12 14 16 1В 20 22 24 26 28 30 32 34 Высота, м

Рис. 2 - Взаимосвязь относительных высот деревьев с абсолютными высотами в пригородных древостоях г. Екатеринбурга:

1 - ППП на границе лесных площадей;

2 - на внутренних ППП

Оценка потребности древостоев сосны в освещении с учётом относительной высоты показала, что она связана с высотой древостоев, их полнотой, степенью освещённости, и, кроме того, большую роль играет состояние среды, плотность заселения деревьями. Взаимосвязь относительных высот деревьев с их абсолютными высотами достоверно отображается параболическими кривыми 3-го порядка (рис. 2), соответствующих уравнениям:

№отн = 10,261—0,1469х—0,0166х2+0,0004х3; Н2отн.= 17,596—0,8283х+0,0138х2—8,148Е—5х3,

где Н'отн. и Н2отн. — относительные высоты ППП на границе лесных площадей и на внутренних ППП соответственно;

х — значения абсолютных высот древостоев.

Величина коэффициентов корреляции: г1= -0,585 и г2=-0,744 соответственно при вероятности (Р=0,99).

Строение древостоев сосны по высоте в разных частях насаждений отличается в опушечных и расположенных в глубине участков. Выявленный характер взаимосвязи относительных высот деревьев с их абсолютными значениями характеризует состояние и потребность древостоев в световом режиме. Опушечные пробные площади характеризуются более низкими значениями относительных высот, что определяется более хорошими световыми условиями в сравнении с древостоями в глубине транс-ект. Достоверность отличий подтверждается показателем существенности различий Фишера (Р>0,95).

Выводы. 1. Морфология и таксационное строение сосновых древостоев на опушках и в глубине трансект по диаметру и высоте различаются.

2. Кривая ранговой зависимости редукционных чисел хорошо отображает строение и дифференциацию древостоев.

3. Применение в качестве характеристики относительной высоты древостоя перспективно при изучении и оценке световой потребности деревьев в лесопарках и городских лесах.

4. Способ оценки дифференциации древостоев одновременно с их классификацией даёт возможность формирования насаждений рубками ухода.

Литература

1. Тюрин А.В. Нормальная производительность насаждений (всеобщие таблицы хода роста). М.; Л.: Сельхозгиз, 1930. 190 с.

2. Высоцкий К.К. Закономерности строения смешанных древостоев. М.: Гослесбумиздат, 1962. 178 с.

3. Третьяков Н.В. Закон единства в строении насаждений. М.; Л.: Новая деревня, 1927. 113 с.

4. Рубцов В.Т. Показатель h/d как критерий при таксационном районировании лесов // Тр. Петрозаводской лесной станции. Петрозаводск, 1973. Вып. 2. С. 22—21.

5. Соловьев В.М. Морфология насаждений. Екатеринбург, УГЛТА, 2001. 154 с.

6. Медведев Я.С. К учению влияния света на развитие древесных стволов // Лесн. жур. 1884. Вып. 5 и 6. С. 326—373.

7. Комин Г.Е. Изменение рангов деревьев по диаметру в древостое // Тр. Ин-та экологии растений и животных УФ АН СССР. Вып. 67. Свердловск, 1970. С. 252-262.

8. Колесников Б.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск, 1973. 175 с.

9. Шавнин С.А., Галако В.А., Власенко В.Э., Артемьева Е.П. Продуктивность лесопарковых, загородных и внутригородских насаждений рекреационной зоны г. Екатеринбурга // Известия ОГАУ. Вып. 6 (56). Оренбург, 2015. С. 65-68.