ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 6, с. 72-79
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 630*182.21
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНО-ВОЗРАСТНЫХ РЯДОВ В ЛЕСАХ НИЗКОГОРИЙ ВОСТОЧНОГО САЯНА*
© 2007 г. Д. И. Назимова, Г. Б. Кофман, М. Е. Коновалова
Институт леса им. ВН. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок Поступила в редакцию 22.03.2007 г.
Разработаны методы построения долговременных сукцессионных рядов длительностью до 350 лет в смешанных по составу лесах, типичных для низкогорий Алтае-Саянской области. С использованием лесоинвентаризационных и собственных экспериментальных данных выявлено большое разнообразие вариантов восстановительно-возрастных сукцессий: 12 рядов для низкогорного пояса смешанных светлохвойных травяных лесов с гумидным климатом (подтайги), где восстановление ведет к господству сосны, и 6 рядов для черневой темнохвойной тайги с пергумидным климатом, где восстановление ведет к господству пихты.
Лесоустроительная информация, восстановительно-возрастные ряды, лесообразователи, вы-сотно-поясные комплексы, экологические выделы.
Построение рядов восстановительно-возрастной динамики древостоев, или восстановительно-возрастных сукцессий, требует синтеза концептуальных основ практически всех разделов лесоведения. Актуальность этих задач неоднократно подчеркивалась в серии работ А.И. Уткина о ле-сообразовательном процессе и возрастает в связи с необходимостью экологизации лесного хозяйства в лесах России [8-10].
Поскольку характерные времена лесообразо-вательных процессов в бореальных экосистемах имеют продолжительность порядка 102-103 лет, то единственным источником массовых и унифицированных экспериментальных данных являются таксационные описания территорий. Для смешанных разновозрастных древостоев единственным рабочим инструментом превращения набора статических состояний в траекторию является построение "временных рядов". Насаждения разного возраста, но с близкими условиями произрастания и формирования объединяются в совокупности, для каждой из которых проводится упорядочение во времени набора статических состояний, попавших в данную выборку. Полученные "траектории" являются основой для построения таблиц хода роста разновозрастных смешанных насаждений, моделирования сукцессий и
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (04-04-48721, 06-04-48971).
разработки тех или иных лесохозяйственных рекомендаций [3-7].
В качестве природной основы принято использовать типы лесорастительных условий (ЛРУ) [1, 5], их группы либо близкие к этим единицам экологические выделы, аналогичные геоморфологическим комплексам типов леса [6, 7]. Основным структурным элементом баз данных обычно является таксационный выдел, а основной переменной - состав древостоя либо поколения.
Выбор в качестве объекта лесов, располагающихся в гумидных низкогорьях Алтае-Саянской области, продиктован особым интересом к зоне совместного произрастания основных хвойных лесообразователей в низкогорном рельефе (300600 м абс. высоты). По степени гумидности и кон-тинентальности климата низкогорья достаточно сильно различаются, что и приводит к формированию различных по составу и продуктивности высотно-поясных комплексов типов леса (ВПК). Как правило, при подъеме в горы всего на 200300 м с увеличением влажности и снижением теп-лообеспеченности гумидный климат сменяется пергумидным, по классификации Холдриджа, а светлохвойная подтайга сменяется черневой тайгой с преобладанием пихты [2, 7].
Проблема состоит в выявлении особенностей хода вторичных сукцессий в подтайге в сравнении с темнохвойной тайгой. Для обнаружения таких особенностей была построена и проанализирована восстановительно-возрастная динамика древостоев для обоих ВПК.
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНО-ВОЗРАСТНЫХ РЯДОВ Характеристика структуры лесопокрытой площади по ВПК
Преобладающая порода, % площади
пихта ель сосна лиственница береза осина
Таежно-черневой Светлохвойный подтаежный 59 8 11 2 6 55 10 9 1 3 13 23
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Приенисейский округ Восточно-Саянской ле-сорастительной провинции является характерным примером низкогорных лесов гумидного климата Алтае-Саянской горной области [2]. Здесь несмотря на относительно небольшие абсолютные высоты повсеместно проявляется высотная поясность, свойственная континентальному сектору гор Южной Сибири, и выделяются два ВПК: подтаежный светлохвойно-мелколиствен-ный, иногда с включениями лесостепного (200450 м), и таежно-черневой пихтовый (450-700 м). Граница между ними варьирует в зависимости от экспозиции и условий мезорельефа и в целом занимает неширокую полосу (площадь менее 15%) в интервале высот 400-500 м. Однако в силу умеренной нарушенности лесов пожарами и рубками она не всегда определяется по составу древостоев, так как мелколиственным лесообразователям -осине и березе - нередко принадлежит главенство в молодых и средневозрастных насаждениях на границе ВПК.
В качестве ключевого участка, типичного для гумидных низкогорий Алтае-Саянской области, использовано Шумихинское лесничество Дивно-горского лесхоза-техникума. Особенный интерес представляют результаты первого разряда лесоустройства 1985 г., предопределившие выбор именно этих данных для построения динамических рядов.
Распределение структуры лесного фонда на изучаемой территории по основным лесообразователям для ВПК (таблица) и средние таксационные показатели условно-коренных древостоев дают лишь самое общее представление о лесном фонде, тогда как повыдельные данные позволяют извлечь обширную информацию не только о состоянии на учетный год, но и о динамике лесов за длительный период их истории.
На первом этапе по материалам инвентаризации 1985 г. (2210 выделов) была создана база данных состояния лесного фонда. Она была дополнена информацией с топографических и тематических карт крупного масштаба (1 : 25000 и 1 : 10000) и результатами обмеров 120 пробных площадей. По характеру распределения растительного покрова, почв и возобновления леса были выделены ВПК. В свою очередь в каждом из ВПК выделялись типы леса, типы и группы типов ЛРУ или иначе эко-
логические выделы с учетом их топоэкологиче-ской приуроченности и индикаторных свойств растительности [7].
При изучении динамики растительных сообществ и построении собственно сукцессионных рядов основное внимание уделяется изменению видовой структуры, разнообразия ценозов [12, 13, 16, 17]. Именно поэтому в качестве базовой переменной нами был выбран состав древостоев, представленный в виде формулы, показывающей распределение поколений каждой породы по запасу. Соответственно сходство и различия в динамике состава послужили основой для выделения и дифференциации рядов восстановительно-возрастной динамики.
В пределах каждого из двух ВПК проводилась фильтрация выделов, растущих в одинаковых ле-сорастительных условиях. Общность происхождения в данном случае гарантирована пирогенным происхождением всех исследуемых древостоев. Их упорядочивание во времени проводилось с учетом возрастов всех поколений каждой из древесных пород. Потенциальная возможность принадлежности данной совокупности выделов к одному естественному ряду дополнительно проверялась по степени согласованности изменения возрастов всех поколений для любых двух последовательных моментов времени (рис. 1).
Поскольку для каждого поколения вплоть до его исчезновения изменения возраста с течением календарного времени должны быть одинаковыми, то в плоскости "возраст поколения - время" совокупность траекторий "возраст-время" для правильных динамических рядов является семейством прямых линий с одинаковыми угловыми коэффициентами. Параллельный сдвиг этих линий относительно биссектрисы, соответствующей первому поколению породы-лесообразова-теля, обусловлен различными начальными возрастами (временами возникновения) различных поколений.
После формирования поколений, возраст которых выравнивался прямыми, параллельными биссектрисе (рис. 1), для данных групп ЛРУ отбирались выделы с согласованной возрастной динамикой всех поколений всех элементов леса. Для полученной совокупности выделов анализировалась "динамика" усредненного в каждом возрасте
£250
150
о PQ
100
50
0
Время
аС1 ж С2 • Л
о Б1 оБ2 аБЗ
- Ос1 X Ос2 + Ос3
— Сред-
50 100 150 200 250 300 ний воз-с начала восстановления древостоя, лет раст
Рис. 1. Согласованность возрастов основных элементов леса сосняков спирейно-разнотравных (ряд 6). На рис. 1-3: С1, С2 - первое и второе поколение сосны; Л - лиственница; Б1, Б2 - первое и второе поколение березы; Ос1, Ос2, Ос3 - первое, второе и третье поколение осины; П1, П2 - первое и второе поколение пихты, Е - ель.
Период 2
0 50 100 150 200 250 300 Время с начала восстановления древостоя, лет
Рис. 2. Динамика усредненного состава древостоя восстановительно-возрастного ряда сосняков спирейно-разнотравных подтаежного ВПК.
Период
10
е 9
и а И 8
т с е 7
о с И е 6
PQ о т 5
е и с о 4
т с и е 3
а р 2
ч д
1
I 1 2 3
_ \ Ос П1 П2 /
- С1 Е
л-'" 1 ---
0
50 100 150 200 Время с начала восстановления древостоя, лет
Рис. 3. Динамика усредненного состава древостоя восстановительно-возрастного ряда пихтарников вейниково-крупнотравных таежно-черневого ВПК.
состава древостоев, образующих данный тип восстановительно-возрастной динамики (рис. 2).
При обнаружении рассогласований в поведении кривых, описывающих зависимость участия
поколений в составе от времени, и отдельных выбросов, превышающих допустимые ошибки таксационных показателей, проводилась повторная итерация по формированию выборок, которые в принципе могли бы относиться к одному и тому же типу восстановительно-возрастной динамики. В некоторых случаях это привело к более глубокой дифференциации лесорастительных условий, например, необходимости учета геоморфологических характеристик. Важную роль реперных точек играли результаты обмеров на временных пробных площадях. После нескольких циклов сортировки и фильтрации исходных повыдель-ных описаний были получены взаимно согласованные семейства траекторий, отклонения от которых по возрасту и составу находились в пределах допустимых ошибок.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Объединен
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.