Формирование и динамика длительно-производных осинников Северной части западного макросклона Южного Урала

Формирование и динамика длительно-производных осинников северной части западного макросклона Южного Урала*

Г.В. Андреев, к.с.-х.н., Ботанический сад УрО РАН

В результате промышленной лесоэксплуатации Южного Урала произошла массовая смена тёмнохвойных древостоев на производные лиственные. Одними из производных древостоев являются длительно- и устойчиво-производные осинники [1]. Наблюдается практически полное отсутствие коротко-производных осинников. Это обусловлено тем, что ель и пихта из сохранившегося подроста предварительной генерации в большинстве случаев не могут составить конкуренцию появившейся осине [2], имеющей преимущественно корнеотпрысковое происхождение на Южном Урале [3]. Бывший подрост тёмнохвойных чаще всего может сформировать только подчинённый ярус. Автор предполагает, что восстановление преобладания ели в осинниках на Южном Урале будет происходить по аналогичной схеме восстановления ели в липняках [4]. Это обусловлено генезисом осинников (одним из вариантов формирования разных типов лесных растительных сообществ в одном типе лесорастительных условий [5]), а также неоднократной антропогенной трансформацией тёмнохвойных лесов Южного Урала, которая идёт по одной из наиболее распространённых схем (ельники (пихтачи) > сосняки > березняки > осинники). То есть коренные пихто-ельники под воздействием пожаров сменяются сосняками, которые в результате промышленных лесозаготовок сменяются березняками, а в дальнейшем — осинниками. Процессы восстановления ели также затруднены её плохой возобновляемостью по сравнению с пихтой в осинниках или липняках.

Тем не менее длительно-производные осинники являются потенциальными тёмнохвой-

ными древостоями, где происходят процессы естественного восстановления ели и пихты. Познание этого процесса необходимо для восстановления преобладания тёмнохвойных видов лесоводственными мероприятиями, без создания дорогостоящих и не всегда эффективных лесных культур ели на свежих вырубках, или биогеоце-нотического управления лесообразовательным процессом.

Объекты и методы. Исследования проводились на территории бывшего Катав-Ивановского лесхоза Челябинской области. Это Уральская горная страна Юрюзанско-Верхнеайской провинции подзоны южнотаёжных и смешанных лесов [6]. Использовалась схема генетической классификации типов леса [7, 8], точнее, её региональный вариант, разработанный для Южного Урала [9, 10]. Исследованиями затронут преобладающий тип леса на пологих склонах с мощными серыми лесными дренированными почвами [11].

Было сделано 16 описаний длительно-производных осинников с использованием метода упрощённой измерительной таксации [12] с дополнениями, учитывающими специфику объектов (более сложную структуру древостоев): четыре описания — в молодняках, одно — в дре-востоях 21—40 лет, два — в 41—60 лет, четыре — в 61—80 лет, пять — в 81—100 лет. При этом в древостоях до 20 лет дополнительно проводили ленточные перечёты.

Результаты исследований. Максимальная численность бывшего подроста ели и пихты в формирующихся молодняках может достигать 2740 экз/га, в среднем — 410 и 1136 экз/га соответственно (табл.). Но они не могут составить конкуренцию осине и находятся во втором ярусе древостоя, испытывая повторное угнетение с

* Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН «Биологическое разнообразие» 09-П-4-1039

15

последующей массовой элиминацией. Нами отмечено участие в составе древостоя пихты предварительной генерации старше осины на 42 года в основном ярусе 18-летнего осинника в количестве 443 экз/га, доля которой по запасу не превышает двух единиц состава. Поэтому формирующиеся молодняки длительно-производных осинников с подростом тёмнохвойных предварительной генерации должны являться первоочередным объектом рубок ухода.

Имеет место тенденция усложнения структуры длительно-производных осинников. В древосто-ях до 60 лет выделяется не более двух ярусов. В осинниках старше 61 года формируется III ярус, который более чем на 20% ниже II яруса. Он представлен елью и пихтой, которые младше осины на 15—20 лет в 61—80-летних и на 35—50 лет в 81—100-летних.

В возрасте осины 35 лет имеется всего 658 экз/га ели и пихты II яруса, который старше осины на 25 лет. То есть выпали деревья ели и пихты основного яруса в результате ветровала или бурелома, или тёмнохвойные не были сохранены в процессе лесоразработок.

В основном ярусе (высота ели и пихты по существующим нормативам не ниже чем на 20% высоты осины) в древостоях пятидесятилетнего возраста может оказаться ель старше осины на 15 лет в количестве 181 экз/га, в среднем — 91 экз/га. Она, находясь в подчинённом положении, смогла выйти в основной ярус. Максимальное количество ели старше осины на 40 лет составляет 125 экз/га, пихты старше осины на 30 лет — 162 экз/га. Во втором ярусе пихта, имеющая один возраст с осиной, может как присутствовать, в количестве 1712 экз/га, так почти полностью отсутствовать — 25 экз/га. Максимальное количество ели последующей генерации может составлять не более 62 экз/га. Это обусловлено отсутствием или наличием источников обсеменения.

В древостоях 61—80 лет в составе основного яруса ель и пихта старше осины на 10 лет форми-

руют подчинённый ярус. Тёмнохвойные деревья старше осины на 15 и 20 лет могут находиться в составе не только основного яруса, хотя они и ниже осины, но и во II ярусе. Лишь ель, с максимальным количеством 15 экз/га, выше осины, которая младше её на 45 лет.

В длительно-производных осинниках 81— 100-летнего возраста в основном ярусе численность ели варьирует в количестве 0—21 экз/га, при этом её возраст старше осины на 30—60 лет. Следует отметить полное отсутствие пихты в составе основного яруса древостоев этого возраста. Возраст пихты II яруса составляет от 70 до 100 лет, то есть она имеет последующее происхождение. Это обусловлено, вероятно, меньшей продолжительностью жизни пихты в составе основного яруса древостоев из-за её большей подверженности стволовым гнилям. В этих древостоях наблюдаются усиление отпада осины и тенденция увеличения доли ели и пихты в составе древостоев.

Последующие поколения ели и пихты отмечены в длительно-производных осинниках старше 40 лет. Это обусловлено тем, что в возрасте старше 40 лет под пологом осины наблюдается улучшение фитоценотических условий для роста и развития ели и пихты последующего происхождения. Разница в возрасте между поколениями ели находится в пределах от 40 до 80 лет. Ель последующего возобновления может появиться одновременно с осиной, но иногда её появление откладывается до достижения осиной 50 лет (в среднем пять лет). Разница в возрасте между предварительным и последующим поколениями пихты составляет 30—40 лет. Поколение пихты последующего возобновления может возникнуть как одновременно, так и по достижении осиной 40 лет (в среднем — 13 лет).

В результате естественного возобновления ели и пихты наблюдается увеличение доли тёмнохвойных последующей генерации. В древостоях старше 40 лет они преобладают по количеству деревьев. В осинниках 41—60 лет лишь 6% де-

Усреднённые значения формирования длительно-производных осинников

Показатель Возраст осины, лет

до 20 21-40 41-60 61-80 81-100

Густота, экз/га 410 218 153 36 12

запас ели предварительной генерации, м3/га 0 12 55 16 24

Густота, экз/га 1136 445 81 283 -

/запас м3/га пихты предварительной генерации 10 10 19 38 -

Густота, экз/га - - 31 161 266

/запас м3/га ели последующей генерации - - 2 1 11

Густота, экз/га - - 869 259 755

/запас м3/га пихты последующей генерации - - 12 5 41

Густота осины, экз/га 20906 1158 1192 458 225

Запас осины, м3/га 28 56 171 269 208

Густота, экз/га 25310 2147 2290 1230 1391

Запас, м3/га 46 124 289 353 347

ревьев имеют предварительное происхождение, а 40% от общей густоты имеет последующее происхождение. В длительно-производных осинниках старше 60 лет по запасу преобладают тёмнохвойные последующего происхождения в соотношении одна единица предварительного к двум единицам последующего происхождения.

В исследуемых древостоях доля осины по запасу варьирует от 6 до 8 единиц и практически не уменьшается с возрастом. По количеству деревьев наблюдается уменьшение участия осины с 83% в молодняках до 16% за счёт появления ели и пихты последующих генераций. Окончательное восстановление тёмнохвойных происходит в процессе начавшегося естественного распада осины в возрасте не раньше 100 лет.

Густота осины в молодняках составляет в среднем 20900 экз/га, уменьшаясь к 100 годам до 200 экз/га. Запасы осины увеличиваются от 30 (в молодняках) до 270 м3/га к 61—80 годам, а затем уменьшаются до 210 м3/га к возрасту 100 лет.

Общая густота длительно-производных осинников уменьшается с 25300 экз/га до 1500 в возрасте 61—80 лет. В более старших древостоях она стабилизируется за счёт появления молодых поколений ели и пихты.

Запас длительно-производных осинников увеличивается с 50 м3/га в молодняках до 350 м3/га к 80 годам и остаётся практически на одном уровне к 100-летнему возрасту

В молодняках наибольшие запасы характерны для самых старших древостоев 18-летнего возраста. Это обусловлено интенсивным ростом и развитием молодняков. В возрасте 41—60 лет разница в запасах варьирует от 204 до 324 м3/га при 50-летнем возрасте осины. Осинник с минимальными запасами характеризуется большим участием осины в составе древостоя. В осиннике с максимальным запасом примесь ели и пихты составляет около 40% по запасу.

В осинниках 61—80 лет различие в запасе древостоя незначительно и варьирует в пределах от 320 до 377 м3/га. При этом наименьшие запасы характерны для 65-летнего древостоя, где участие осины 77%, а максимальные для 75-летнего, где доля осины составляет 90%. То есть различие по запасу обусловлено, вероятно, возрастом основного элемента древостоя.

В возрасте 81—100 лет наибольший запас стволовой древесины (430 м3/га) характерен для древостоев, где доля осины по запасу минимальна и составляет 56—57% и есть значительная примесь в составе тёмнохвойных, а также берёзы. Наименьшие запасы (255—265 м3/га) характерны для древостоев, где участие осины максимальное (77—79%) по запасу стволовой древесины, а ель и пихта представлены незначительно. В древостоях с большим участием осины автором

наблюдался усиленный её отпад, а ель и пихта представлены тонкомерными экземплярами и подростом.

Следует отметить, что длительно-производные осинники характеризуются достоверно лучшим ростом по сравнению с тёмнохвойными древостоями из сохранившегося подроста [1]. Это обусловлено тем, что осина отличается лучшим ростом по сравнению с елью, а также большей густотой осинников по сравнению с пихто-ельниками из сохранившегося подроста в исследуемом типе лесорастительных условий.

Вывод. Вышеизложенное позволяет сделать следующие выводы.

1. В формировании длительно-производных осинников по сравнению с березняками серьёзную роль играет ценотический фактор: большая часть подроста ели и пихты предварительной генерации не может составить конкуренцию появившейся на вырубках осине. Поэтому в основном ярусе древостоя оказывается несколько сотен экз/га тёмнохвойных, доля по запасу которых составляет одну—две единицы. Молодняк длительно-производных осинников с подростом ели и пихты предварительной генерации должен являться первоочередным объектом рубок ухода.

2. Наблюдается практически полное отсутствие пихты в составе основного яруса древостоев, так как в росте по высоте она не может составить конкуренцию осине.

3. С увеличением возраста осинников происходит процесс естественного восстановления тёмнохвойных. В древостоях до 40 лет присутствуют экземпляры ели и пихты только предварительной генерации, а старше 40 лет — и последующей.

4. С возрастом наблюдается увеличение доли ели и пихты по количеству деревьев по сравнению с осиной. Но по запасу участие осины существенно не уменьшается. Это является основным отличительным признаком длительно-производных древостоев от короткопроизводных или устойчиво-производных.

5. Подрост и II ярус древостоя характеризуются преобладанием пихты, поэтому восстановление преобладания ели в осинниках будет сложным. После естественного распада осины будет наблюдаться стадия преобладания пихты.

6. Более продуктивными оказались спелые осинники с большей долей ели и пихты и в составе древостоев.

Литература

1. Андреев Г.В. Восстановительно-возрастная динамика тёмнохвойных древостоев на западном макросклоне Южного Урала // Лесное хозяйство. 2007. № 3. С. 38-40.

2. Андреев Г.В. Ход роста по высоте основных лесообразующих пород на Южном Урале // Лесное хозяйство. 2010. № 3. С. 36-37.

3. Косоуров Ю.Ф. Происхождение осинников горно-лесной зоны Южного Урала Башкирской АССР // Сборник трудов по лесному хозяйству Башкирской ЛОС ВНИИЛМ. Уфа, 1973. № 9. С. 45-53.

4. Теринов Н.И. Влияние хозяйственной деятельности человека на увеличение пихты в составе тёмнохвойношироколиственных лесов Среднего Урала // Лесообразовательные процессы на Урале: труды ИЭРиЖ. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1970. Вып. 67. С. 124-148.

5. Санников С.Н. Об экологических рядах возобновления и развития насаждений в пределах типов леса // Лесообразовательные процессы на Урале: труды ИЭРиЖ. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1970. Вып. 67. С. 175-181.

6. Колесников Б.П. Леса Челябинской области // Леса СССР. М.: Наука, 1969. Т. 4. С, 125-156.

7. Колесников Б.П. Генетический этап в лесной типологии и его задачи // Лесоведение. 1974. № 4. С. 3—20.

8. Смолоногов Е.П., Алесенков Ю.М., Поздеев Е.Г. Гео-графо-генетический подход к построению лесотипологических классификаций // Лесоведение. 2004. № 5. С, 76-80.

9. Прокопов В.Ф., Фильрозе Е.М. Типология в лесном хозяйстве Челябинской области // Лесное хозяйство. 1974. № 8. С, 46-49.

10. Фильрозе Е.М. Схема генетической классификации типов леса Южного Урала // Эколого-географические и генетические принципы изучения лесов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1983. С. 53-60.

11. Андреев Г.В. Лесотипологическая структура южноуральской провинции южнотаёжных и тёмнохвойно-широко-лиственных лесов // Генетика, экология и география дендропопуляций и ценоэкосистем. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. С' 109-116.

12. Фильрозе Е.М., Богданов В.И. Методы изучения динамики одновозрастных древостоев (на примере сосняков пред-лесостепья восточно-уральского пенеплена) // Развитие лесообразовательного процесса на Урале. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1977. С. 85-101.