научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСОВ ЮЖНОЙ ТАЙГИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ»

ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 1, с. 3-7

УДК 630*228.81:630*182.51

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ТЕМНОХВОИНЫХ ЛЕСОВ южной таИги ЗАПАДНОЙ СИБИРИ*

© 2007 г. В. В. Кузьмичев, В. В. Иванов, Н. Н. Кошурникова, П. А. Оскорбин

Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок Поступила в редакцию 06.03.2006 г.

Рассмотрено строение темнохвойных древостоев по толщине, взаимосвязи высот и диаметров деревьев пихты и ели, а также различия формы стволов этих пород. По особенностям строения выделены три группы древостоев. К первой относятся древостои, возникшие после катастрофических разрушений предшествующих сообществ, где подрост не пополняет древесный полог. Вторую группу образуют сбалансированные древостои с непрерывным переходом молодого поколения в древесный ярус, а к третьей - такие же древостои с частичным нарушением строения. Выявлено значительное сходство соотношений высот и диаметров деревьев пихты и ели, и более медленное увеличение высот деревьев кедра по мере нарастания диаметров.

Темнохвойные древостои, строение, равновесное состояние старовозрастных лесов.

Реализация концепции устойчивого развития регионов в многолесных районах Сибири тесно связана с комплексным и всесторонним использованием лесных ресурсов. В связи с этим становится очевидной необходимость сохранения и выращивания устойчивых древостоев.

Известно, что наименее подвержены нарушениям смешанные разновозрастные древостои, по отношению к которым используют понятия "первобытный" и "климаксовый" лес. Экологическая теория утверждает, что климаксовая растительность находится в динамическом равновесии с его внешней средой, и хотя имеют место компенсационные изменения, но сообщество как единое целое остается неизменным. Большинство таких лесов образовано теневыносливыми видами, в которых катастрофические явления редки и происходят на небольших площадях [9].

Поэтому представляется важным изучение строения разновозрастных темнохвойных древостоев южной тайги Западной Сибири, сохранившихся после значительных катастрофических нарушений как природного, так и антропогенного характера. В работе А.В. Сочавы с соавт. [6] было дано их описание и обосновано выделение в качестве самостоятельной лесной формации. Г.В. Крылов [4] провел районирование лесов Сибири и для южной тайги в пределах Западно-Сибирской равнины выделил районы с преобладанием темнохвойных пород.

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (03-04-20018).

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Объектом исследований явились смешанные темнохвойные древостои юго-восточной окраины тайги Западной Сибири (Таежинский, Пиров-ский, Большемуртинский лесхозы Красноярского края). В соответствии с районированием Г.В. Крылова [4] леса изучаемого района относятся к Кетско-Чулымской подпровинции мелко-лиственно-темнохвойных лесов.

Использовались данные 104 пробных площадей, характеризующих смешанные темнохвойные древостои, на которых проводился полный перечет и отбор моделей с последующим обмером их диаметра, высоты и возраста. С преобладанием пихты было около 70% проб, ели 20, кедра 10% (включены в рассмотрение три пробы с преобладанием осины и одна - сосны). В примеси имелись береза, осина, сосна и лиственница.

Число модельных и учетных деревьев одной породы колебалось от шести до ста и более, что позволяет говорить о разновозрастности древостоев, но не всегда о типе возрастной структуры. Тем не менее древостои на части пробных площадей можно отнести к абсолютно разновозрастным с постоянным пополнением древесного яруса за счет подроста. Так, по модельным деревьям пихты, взятым на 86 пробных площадях, разница возрастов менее 40 лет отмечена на 18, а более 80 лет - на 48. По моделям ели, взятым в 41 пробе, разница возрастов менее 40 лет встречалась в 7 пробах, а более 80 лет - в 30. Древостои с обособленными возрастными поколениями встречены не были.

Преобладающий класс бонитета изучаемых древостоев - третий, к нему относится более половины проб, к первому и второму классам - более 15%, а к четвертому и пятому - около 30%. Следует отметить некоторую условность определения класса бонитета для разновозрастных древостоев. В изучаемой выборке представлены преимущественно высокополнотные древостои (с полнотой 0.8 и выше), доля среднеполнотных (с полнотой 0.5-0.7) менее одной трети общего их числа.

Были рассмотрены общие ряды распределения числа стволов по толщине (без деления по составляющим породам и ярусам). Еще К.К. Высоцкий [1] рекомендовал такой подход к изучению смешанных древостоев, рассматривая их как органическое целое. Численности деревьев в них были выражены в промилле для устранения влияния разной густоты на параметры уравнений. В процессе исследования они были разделены на три группы. В первую включили пробы, где наибольшее число стволов в ступени толщины находилось внутри анализируемого ряда распределения. Для выравнивания их использовали функцию Вейбулла [2]:

п = А1 ((А3/А2)((ША2)(Аз-1)))ехр(-1(Ш А2))Аз, (1)

где п - число стволов ступени толщины, d - диаметр ступени, А1 - нормирующий множитель, А2 и А3 - параметры масштаба и формы.

Оказалось, что распределения с выраженным максимумом наблюдаются лишь в 35 пробах, для остальных наибольшее число стволов отмечено в тонкомерных ступенях. Параметр формы для этих распределений имеет значение меньше 1.7, поэтому их можно аппроксимировать при помощи экспоненциальной функции:

п = k ехр(-АсО, (2)

где k - максимальная численность деревьев, шт. га-1, А - показатель крутизны кривой.

Среди древостоев этой группы были отмечены такие, у которых имелся также локальный максимум числа стволов внутри ряда распределения. Для выравнивания распределения числа стволов по толщине в древостоях этой группы использовали суммарное распределение (экспоненциальное и Вейбулла). Древостои с таким характером распределения отмечены на 31 пробной площади. Таким образом, экспоненциальная функция нашла применение для выравнивания распределений числа стволов по толщине в 42 пробах.

Хотя эта функция с давних пор использовалась для аппроксимации рядов распределения числа стволов по толщине в древостоях с равновесным состоянием, где постоянно идет отмирание старых деревьев и пополнение древостоя за счет подроста [13], в последние годы данное положение оспаривается. Например в работах [8, 11] выска-

зывается мнение о преобладании в этих лесах световой конкуренции и лучшем выравнивании рядов распределения степенной функцией. В работе [12] автор поддерживает такую точку зрения на основе анализа материалов по строению широколиственных листопадных лесов. В то же время в работе [7] показано, что в тонкомерной части таких древостоев отпад связан с конкуренцией, и более пригодна экспоненциальная функция, а в толстомерной - с различными нарушениями, и больше подходит степенная зависимость. В связи с этим для упомянутых выше 42 проб проверялась пригодность степенной функции при выравнивании рядов распределения числа стволов по толщине. Раздельное выравнивание тонкомерной и крупномерной частей древостоя требует подерев-ного перечета, а не по ступеням толщины, поэтому проверка этого варианта не проводилась.

Для анализа связи высот и диаметров использовались данные обмеров 2346 учетных и модельных деревьев пихты, 1559 ели и 417 кедра. Анализ связи высот и диаметров моделей проводился по формуле:

h = hmax(1 - exp(-Ad)) + 1.3, (3)

где параметр А характеризует, в определенной степени, строение насаждения данного типа леса, параметр hmax может служить для определения класса бонитета в разновозрастных лесах [10]. Для сравнения зависимости высот и диаметров ели и пихты, произрастающих в одном древостое, использовались данные 19 пробных площадей, на которых было срублено 856 деревьев пихты и 567 ели.

Запас древостоев элементов леса находили по модельным деревьям и таблицам объемов стволов [5], однако они не всегда точно отражают местные особенности формообразования потому, что не учитывают характер развития смешанных древостоев. По результатам обмеров 590 модельных деревьев пихты и 410 модельных деревьев ели провели сравнение их объемов и табличных данных. Для этой цели использовали соотношения объемов стволов и видовых цилиндров, которые характеризуются линейной зависимостью.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В первую группу были включены древостои, возникшие после катастрофического разрушения предшествующего сообщества, где прекратилось пополнение древостоя за счет подроста. Они отличаются меньшей степенью разновозрастности и более компактным рядом распределения числа стволов по толщине. Среднее значение коэффициента детерминации при выравнивании их рядов равно 0.9 (с колебаниями от 0.65 до 0.98). Как известно [3], параметр масштаба распределения Вейбулла близок к значению среднего диаметра

древостоя. Для древостоев данной группы среднее значение этого параметра составляет 23 см с коэффициентом изменчивости 32%. Используя его величину и зная преобладающую породу в данном древостое, можно определить время возникновения леса после нарушения. Данную группу составляют древостои с доминированием пихты в составе, где разрушения наблюдались примерно 90-110 лет назад. Среднее значение параметра формы равно 2.6, следовательно, ряды отличаются сильной вытянутостью правой ветви распределения. Коэффициент его изменчивости составляет 40%. Отмечается тенденция увеличения параметра формы по мере возрастания значений параметра масштаба, что приводит к постепенному увеличению числа более толстых деревьев.

Древостои второй группы объединяют типичные сбалансированные смешанные разновозрастные древостои, где отношение числа стволов в соседних классах диаметров постоянно. Среднее значение коэффициента детерминации при использовании уравнения 2 составляет 0.88 (меняется от 0.5 до 0.99). Б. Зейде [13] отмечал, что коэффициенты уравнения (2) не имеют связи с древесной породой, высотой древостоев, местообитанием, климатом и т.п. В то же время они связаны между собой. Установленная зависимость между этими параметрами характеризуется полиномиальной кривой второго порядка (рис. 1):

а = -0.0089 + 0.000237 к -0.000000041

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.

Показать целиком