ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2004, № 2, с. 12-19
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*228 (23)
ДИНАМИКА И УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЧЕРНЕВЫХ КЕДРОВНИКОВ ЗАПАДНОГО САЯНА
© 2004 г. В. И. Поляков, И. В. Семечкин
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок Поступила в редакцию 18.04.2003 г.
По данным наблюдений с 1960 г. по 2002 г. на четырех постоянных пробных площадях в Западном Саяне исследовали динамику и устойчивость древостоев кедра. Кедровники северного макросклона Саян формируются в условиях влажного и теплого климата. Насаждения являются смешанными, сложными и разновозрастными. Древостои состоят их четырех поколений кедра и двух-трех поколений пихты. Примесь березы и осины незначительна. Производительность кедра высокая (II класс бонитета). Преобладают спелые поколения кедра. За время наблюдений поколения кедра потеряли: старшее (400-448 лет) - 26% деревьев, перестойное (307-317 лет) - 30, спелое (228-249 лет) - 20 и младшее (131-148 лет) - 53% деревьев. Возрастная структура кедра упростилась. Разновозрастные кедровники в трех случаях из четырех стали условно-разновозрастными. Снижение запаса началось в 250-270 лет, что свидетельствует о наступлении естественной спелости в этом возрасте. В структуре отпада кедра преобладает ветровал (32% деревьев и 42% запаса отпада, учтенного за годы наблюдений). Усыхают угнетенные деревья, в том числе молодые (37 и 20% соответственно). Вероятность выживания кедра (ра) определяли по 20-летним классам возраста. В 60-140 лет она минимальна (ра = 0.69-0.73), а в 200-220 лет становится максимальной (0.90-0.89). Снижение устойчивости начинается с 220-240 лет и продолжается до 340 лет. С 340-380 лет до 440 лет отмечается ее рост, а с 460 лет новое снижение. По ра оценили порядок изреживания кедра, его среднюю и предельную продолжительность жизни (в 129 лет и в 600 лет соответственно). Рекомендуется ведение выборочных рубок, целесообразность которых вытекает из необходимости ухода за подростом и молодняком кедра.
Возрастная структура древостоев, поколение, отпад, вероятность выживания, устойчивость.
Длительные натурные исследования - традиционная основа изучения лесов, естественные и антропогенные смены которых невозможно точно восстановить на основе маршрутных и других разовых исследований. Только результаты многолетних наблюдений на постоянных объектах позволяют глубже понять комплексную природу лесных сообществ, дать прогноз их будущего состояния, выработать пути хозяйственного освоения и устойчивого развития. Материалы постоянных пробных площадей позволяют корректировать общие представления о динамике и устойчивости лесов, в том числе и таких сложных объектов таксации, как разновозрастные кедровники.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Мониторинг горно-черневых кедровников Западного Саяна осуществляется Институтом леса СО РАН с 1960 г. Объекты мониторинга - постоянные пробные площади (пр. пл.) в старовозрастных древостоях немногочисленны (сохранилось 4 пробные площади.). Наблюдения до 1990-1993 гг. велись по пятилетиям. Последние учеты про-
ведены в 1999, 2002 гг. и только в кедровой части древостоев. Таким образом, период наблюдений за кедром составил: 42 года на пр. пл. 1 (с 1960 г. по 2002 г. выполнено 8 учетов); 34 года на пр. пл. 2 (1965-1999 гг. - 7 учетов); 39 лет на пр. пл. 3 (1960-1999 гг. - 8 учетов) и 33 года на пр. пл. 5 (1960-1993 гг. - 7 учетов).
Учитывали и нумеровали все деревья с d13 > 6 см. У каждого дерева измеряли таксационный диаметр, высоту, параметры кроны и другие показатели. Возраст определяли глазомерно и в последствии уточняли возрастным буравом (с 1999 г. проанализировано свыше 460 радиальных кернов кедра и пихты). Отпад учитывали по причинам гибели дерева (бурелом, ветровал, усыхание и др.). Вне пробных площадей было взято 105 модельных деревьев кедра и 65 пихты.
Материалы учетов систематизированы в базе
данных управляемой СУБД1 Access пакета MS Office PRO, что существенно облегчает доступ к данным, их обработку и анализ, а встроенные
1 СУБД - система управления базами данных.
Таблица 1. Местоположение и условия произрастания кедра на пробных площадях
Пр. пл. Площадь, га Местность Положение в рельефе Почва Класс бонитета Тип леса
1 2.15 Бассейн р. М. Ке- Средняя часть склона северо- Бурая лесная II К. вейниково-щи-
беж, среднегорье западной экспозиции, крутизна 25°, 700-750 м над ур. моря. на хлоритовых сланцах. товниковьш
2 2.13 Та же Нижняя часть склона западной экспозиции, крутизна 20°, 600-650 м над ур. моря. Та же II К. крупнотравно-папоротниковый
3 1.56 » Нижняя часть склона юго-западной экспозиции, крутизна 22°, 600--650 м над ур. моря. » II К. осочково- крупнотравно-па- поротниковый
5 2.89 Бассей р. Б. Ке-беж, низкогорье Нижняя часть (шлейф) склона северо-западной экспозиции, крутизна 7°, 400-420 м над ур. моря. Бурая лесная II К. крупнотравно-папоротниковый
средства программирования позволяют автоматизировать и унифицировать все расчетные операции вплоть до составления таксационной характеристики насаждений.
Наблюдения на пробных площадях это своеобразная "перепись древесного населения". Для изучения населения демографы составляют таблицы смертности, по которым определяют среднюю и предельную продолжительность жизни [2]. Аналогичным образом мы попытались оце-2
нить устойчивость и долголетие кедра.
Другим нетрадиционным приемом, использованным в настоящей работе, является "непараметрическое сглаживание" [11]. Это непараметрический способ оценки наиболее вероятных значений зависимой переменной. Суть его вкратце состоит в следующем. Сглаживание зависимой переменной (у) производится по заданным градациям (ступеням) независимого признака (х), т.е. по х-;- = 1, ..., к. Параметр сглаживания (м>) или ширина вклада в терминологии [11, 12] определяется как максимальная разность между реализациями XI в ранжированном ряду х:
п = тах(хг + 1-хг); г = 1, ..., п - 1.
(1)
Вклады (веса) хг в х- оцениваются по формуле:
Рц = Щ/п,
(2)
где Р ц - вклад г-й реализации х в ее --ю ступень; wij - величина перекрытия --й ступени х с интервалом [хг - м>/2; хг + ^/2].
2 Способность деревьев противостоять воздействию внутренних (ценотических) и внешних разрушительных факторов. Характеристикой их устойчивости может служить, например, вероятность выживания за время t.
Наиболее вероятные значения у- вычисляются как средневзвешенные по ступеням х-:
У.,
(3)
где у г - 1-я реализация у, парно связанная с хг имеющей перекрытие шириной wij интервала ^ - м>/2; хг + м>/2] со ступенью х-.
Прием эффективен при обработке выборок малого объема, с переменными, про распределение которых мало или ничего не известно, в случаях, когда возникают трудности при аппроксимации данных и т.п.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Черневые кедровники северного макросклона Западного Саяна формируются в условиях влажного и теплого климата [9, 10]. Краткая характеристика условий местопроизрастания кедра приводится в табл. 1.
По составу и строению наблюдаемые насаждения являются смешанными, сложными и разновозрастными . Первый ярус образуют старшие поколения кедра и отчасти пихты, второй ярус слагается в основном за счет младших поколений последней. Доля молодняка кедра и лиственных -березы и осины незначительна. Преобладают спелые поколения кедра со средним возрастом в 1999, 2002 гг. 228-249 лет (за исключением пр. пл. 1, где преобладает перестойное поколение кедра в возрасте 317 лет). Разница в средних возрастах поколений кедра в разновозрастном древостое составляет более 60 лет и пихты более 40 лет. Са-
Разновозрастными кедровники были до 1990 г. Диагностика поколений производилась по И.В. Семечкину [14]. В древо-стоях выделено четыре поколения кедра и два, три поколения пихты. Статистические методы классификации - кластерный и дискриминантный анализ дают те же результаты.
Таблица 2. Динамика состава и строения древостоев по ярусам
Пр. пл. Ярус Год Состав Средняя высота, м Запас, 3 -1 м3 га 1 Полнота Густота, шт.га 1
кедр пихта
1 I 1960 5KII(274)3KIII(207)2KI(402) 30.7 369 0.51 115 -
I 1965 5KII(279)3KIII(212)2KI(407) 30.8 386 0.53 114 -
II 1965 9Ш(99)1КЩ131) + Б(64) ед. ПЩ43) 17.7 49 0.14 7 228
I 1993 4KII(307)4KIII(240)2KI(443) 31.2 354 0.49 89 -
II 1993 8Ш(119)1ПП(56)1Б(73) + ^(148) 17.7 46 0.14 4 273
I 2002 4KII(317)4KIII(249)2KI(448) 31.3 341 0.47 81 -
2 I 1965 4KIII(199)3KII(277)2KI(404)1ПI(137) 29.1 419 0.6 103 63
II 1965 5ПII(87)3Б(83)1KIV(103)1О(58) ед. ПШ(38) 17.3 38 0.12 12 179
I 1990 5KIII(225)3KII(299)1KI(430)1ПI(161) 29.9 359 0.5 78 26
II 1990 6ПII(104)2Б(90)1KIV(131)1ПIII(56) + О(61) 17.7 56 0.18 8 221
I 1999 5KIII(234)3KII(308)2KI(448) 30.5 323 0.45 72 -
3 I 1960 6^(188)4^(277) + Ы(365) 27.7 430 0.63 164 -
I 1965 6KIII(193)3KII(282)1ПI(136) + Ы(370) ед. Б(101) 27.5 486 0.71 164 44
II 1965 9ПII(87)1KIV(115)1ПIII(43) 13.9 27 0.13 13 269
I 1990 7^(219)3^(306) + Ш(155) + Ы(395) 28.1 457 0.65 135 15
II 1990 8ПП(107)2ПШ(57) + ^(136) ед. Б(63) 16.4 45 0.17 8 297
I 1999 7^(228)3^(315) + Ы(404) 28.4 462 0.65 135 -
5 I 1960 5KIII(195)4KII(274)1KI(369) 29.4 292 0.41 99 -
I 1965 5KIII(200)4KII(279)1KI(373) ед. 0(104) 29.5 304 0.43 98 -
II 1965 9Ш(118)1ПП(67) + Б(75) + ^(121) 18.9 94 0.23 10 348
I 1993 5KIII(229)4KII(307)1KI(400) Ед 0(134) 30.1 307 0.43 81 -
II 1993 9Ш(142)1ПП(89) + Б(109)ЕдKIV(143) 20.7 103 0.23 4 385
Примечание. Полностью таксация древостоев была закончена в 1965 г.
ми же поколения являются условно-разновозрастными [15]. Наличие всех поколений кедра на каждой пробной площади и близость их средних возрастов указывают на тождественность происхождения и формирования исследуемых древостоев (табл. 2).
Изменения древостоев на пробных площадях протекали синхронно. Доля преобладающих (III) поколений кедра в трех случаях возросла и в одном случае не изменилась. Доля перестойных (II) поколений кедра в двух случаях снизилась и в двух осталась неизменной. Участие крупномерных кедров старших (I) поколений оказалось стабильным. Число деревьев и доля запаса молодняка (четвертых поколений кедра) не возросли. Покол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.