К методике изучения динамики структуры древостоев

К МЕТОДИКЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ

Овчинникова Н.Ф., Ермоленко П.М.

There are considered methods and results of the stand structure dynamics researches on the permanent sample plots in the West Sayan.

Изучение закономерностей строения и динамики насаждений имеет ряд дискуссионных вопросов, начиная от объекта и методов исследования [5]. Наиболее точные данные о динамических процессах получают на стационарных объектах. Однако такого рода исследования очень трудоемки, долговременны и поэтому очень важен единый методический подход при их проведении.

В Западном Саяне комплексные исследования проводятся Институтом леса СО РАН с 1960 г. В районе работ, представляющий собой профиль протяженностью около 200 км, пересекающий Западный Саян с севера на юг вдоль Тувинского тракта (Абакан-Кызыл), в различных высотно -поясных комплексах типов леса заложены постоянные пробные площади Ермаковского горного стационара института. На них периодически осуществляется сплошной учет с картированием и с определением морфометрических параметров всей древесной растительности [3].

В связи с научной ценностью собранной информации создана пополняемая компьютерная база данных [8]. В ней хранятся результаты натурных измерений и все сведения о каждом древесном растении на пробных площадях, а также расчетные параметры, получаемые при камеральной обработке с использованием шаблона, созданного на основе электронных таблиц пакета Microsoft Excel, и программ, интегрированных в этот пакет. Прежде всего, определяются таксационные характеристики [6], которые, как известно, показывают состав и структурную организацию исследуемых древостоев.

Особенности формирования структуры ценопопуляций древесных пород вскрывают ряды распределений особей, их составляющих, по морфометриче-ским параметрам [4]. Кроме рядов распределений для наиболее детального изучения динамики вертикального строения насаждений целесообразно выделение структурных «слоев» по высоте [9]. Применяемая методика позволяет зафиксировать структурные изменения во времени с учетом роста деревьев.

Для выявления закономерностей строения древостоев по диаметру используется метод относительных величин, предложенный А.В. Тюриным [10]. На каждой пробной площади средний диаметр древостоя в год учета принимается за единицу, а диаметры ступеней толщины выражаются в долях от него. Деревья распределяются по естественным ступеням толщины. Число деревьев в каждой ступени толщины выражается в процентах от общего их числа на пробной площади. Процесс естественного изреживания древостоев и его влияние на структуру древостоя характеризуют матрицы перехода деревьев по естественным ступеням толщины [1].

Площади питания ценопопуляций нами рассчитываются путем суммирования площадей питания особей выше 1,3 м каждого древесного вида, вычисленных по формуле З.Я. Нагимова [7], по которой «площадь питания», как и «относительная высота» по К.К. Высоцкому [2], характеризует относительный рост надземных частей и условия произрастания.

Наибольшую сложность представляет изучение пространственной структуры насаждений. В настоящее время апробируется программное средство, созданное в среде Delphi 7 корпорации Borland, позволяющее автоматизировать получение картосхем размещения деревьев, горизонтальных проекций крон и расчет их площади.

Согласно вышеизложенному в качестве примера рассматрим динамику древесной растительности в сложном пихтово-осиновом насаждении, сформировавшемся на вырубке 1950 года кедровника вейниково -щитовникового в чер-невом поясе Западного Саяна Установлено, что спустя 25 лет после рубки производный древостой имел состав первого яруса 9Ос1П+Б,ед.К, второго -9П1Б+К,Ос, густоту, соответственно, - 2,8 и 2,0 тыс.шт./га, Нср. - 14,9 и 5,7 м, Dср. - 10,9 и 5,4 см, а запас 187 и 17 м3/га. За 21 год наблюдений в процессе естественного изреживания густота первого яруса снизилась в 2,8 раза, а запас возрос в 2,1 раза, тогда как густота и запас второго яруса уменьшились в 1,5 раза. У пород-эдификаторов ярусов, согласно полученным распределениям по высоте, выражена противоположная асимметрия. В древостое с возрастом уменьшается амплитуда высот деревьев осины (за счет отпада отставших в росте особей), а распределение по ступеням толщины постепенно приближается к одновершинному, свойственному чистым насаждениям.

Послойный анализ древесного яруса показал (рис.), что за 21 год переход из нижних слоев в более высокие наблюдался у 4% деревьев, а из более высоких в нижние - у 5%. Это позволяет рассматривать каждый «слой» как отдельную совокупность деревьев. Установлено, что у осины и березы из выделенных в первый учет нижних трех слоев погибло, соответственно, 100 и 77,5% деревьев, а у пихты и кедра наибольший относительный отпад деревьев наблюдался в верхних двух слоях: у кедра - 100 и у пихты - 87,5%. Матрицы перехода из одной естественной ступени толщины в другую показали (табл.1), что вероятность гибели осины уменьшается с увеличением размера дерева, а у пихты зависимость отпада от относительного диаметра не выражена. Однако наблюдается гибель самых толстых деревьев, являющихся «недорубами». Динамика густоты и площадей питания ценопопуляций древесных пород, без учета особей высотой до 1,3 м, представлена в таблице 2. Установлено, что сумма площадей проекций крон более чем в 1,7 раза превышала занятую насаждением площадь, тогда как площадь проекций полога крон составляла от 85 до 91% ее величины.

о

50

о ^

у

а ч о

Рисунок - Динамика распределений древесной растительности по высотным слоям

Таблица 1 - Матрицы перехода осины и пихты по естественным ступеням толщины

Осина

Естественные ступени толщины до 0,3 0,4-0,6 0,7-0,9 1,0-1,2 1,3-1,5 1,6-1,8 1,9-2,1

Динамика числа деревьев с 1975 по 1997 г., %

Отпад 100,0 100,0 98,9 54,4 - 4,8 -

Живые деревья 0 0 1,1 45,5 100,0 95,2 100,0

Распределение числа живых деревьев в 1997 г., %

0,4-0,6 1,1 1,1

0,7-0,9 37,6 17,3

1,0-1,2 6,8 69,2 14,3

1,3-1,5 13,5 71,4

1,6-1,8 9,5 100,0

Пихта

Естественные ступени толщины до 0,3 0,4-0,6 0,7-0,9 1,0-1,2 1,3-1,5 1,6-1,8 1,9 и более

Динамика числа деревьев с 1975 по 1997 г., %

Отпад - 53,1 53,3 36,8 45,8 38,0 45,5

Живые деревья 100,0 46,9 46,7 63,2 54,2 62,0 54,4

Распределение числа живых деревьев в 1997 г., %

0,4-0,6 37,5 11,7

0,7-0,9 100,0 9,4 28,3 26,3

1,0-1,2 6,7 31,6 16,7

1,3-1,5 5,3 37,5 38,8

1,6-1,8 23,2

1,9-2,1 18,2

2,2-2,4 27,1

2,5-2,7 9,1

Таблица 2 - Динамика отдельных показателей ценопопуляций древесных пород

Показатель Густота, тыс.шт./га Площадь питания, %

Год учета 1976 1980 1986 1990 1997 1976 1980 1986 1990 1997

Осина 2,31 2,01 1,38 1,18 0,95 59,8 57,8 53,7 55,0 62,1

Пихта 2,03 2,06 2,00 1,84 1,65 32,0 33,1 36,0 35,4 30,5

Кедр 0,27 0,33 0,41 0,41 0,33 2,0 2,5 3,2 2,6 2,4

Береза 0,46 0,48 0,43 0,36 0,14 3,8 4,3 4,7 4,8 3,5

Подлесочные 0,56 0,63 0,62 0,51 0,22 2,4 2,3 2,5 2,2 1,5

Все породы 5,6 5,5 4,8 4,3 3,3 100 100 100 100 100

Литература

1. Вагин В.А. Моделирование естественного изреживания ельников Московской области // Лесоведение. - 1997. - № 4. - С. 21-28.

2. Высоцкий К.К. Закономерности строения смешанных древостоев. - М.: Гослесбумиз-дат, 1962. - 177 с.

3. Ермоленко П.М., Овчинникова Н.Ф. Стационарные исследования возрастной и восстановительной динамики темнохвойных лесов Западного Саяна // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития; Сб. науч. тр. - Вып. 5. - Брянск, 2003. - С. 102-105.

4. Ипатов В.С. Дифференциация древостоя. - Вестн. ЛГУ. Сер. биол., 1968. - Вып. 4. - С. 59-68.

5. Кузьмичев В.В. Закономерности роста древостоев. - Новосибирск: Наука, 1977. - 158 с.

6. Кузьмичев В.В., Овчинникова Н.Ф., Ермоленко П. М. Восстановительная динамика темнохвойных лесов на сплошных вырубках в Западном Саяне // Лесное хоз-во. - 2002. - № 6. - С. 22-24.

7. Нагимов З.Я. Закономерности роста и формирования надземной фитомассы сосновых древостоев: Автореф. дис. ... докт. с/х. наук. - Екатеринбург, 2000. - 24 с.

8. Овчинникова Н.Ф. Опыт создания электронной базы данных постоянных пробных площадей // Проблемы создания ботанических баз данных. - М. : ПАТЕНТ, 2000. -С. 55-57.

9. Овчинникова Н.Ф. Возобновительные процессы в производных лесах черневого пояса Западного Саяна: Автореф. дис. ... канд. б. н. наук. - Красноярск, 2005. - 17 с.

10. Тюрин А.В. Таксация леса. - М. : Гослесбумиздат, 1945. - 376 с.

Исследования проводятся при финансовой поддержке РФФИ (04-04-49279).