Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В настоящее время в лесной науке незаслуженно мало уделяется внимания развитию ассимиляционной массы деревьев [1]. Изучение закономерностей строения крон деревьев имеет важное практическое значение с точки зрения оптимизации строения фитоценозов по густоте и максимального повышения динамики их роста и продуктивности, а следовательно, устойчивости лесной экосистемы к внешним факторам воздействия. Именно показатели строения кроны, будучи в большей степени динамическими, по сравнению с диаметром ствола на высоте 1,3 м и высотой дерева, лучше отражают его состояние [2, 3].

В условиях нарастающих темпов лесоэксплуатации сосновых насаждений Казахстана сохранение и повышение их устойчивости предполагает успешное лесовосстановление, формирование ландшафтов, охрану лесов от пожаров, защиту от вредителей и болезней, принятие мер по снижению загрязнения окружающей среды.

Материалы и методы исследований

Объектом исследований являлись сосняки государственного национального природного парка (ГНПП) «Бурабай», расположенного в Акмолинской области Республики Казахстан и относящегося к северо-западной части Казахского мелкосопочника.

Площадь парка на 01.01.2012 г. составляет 129935 га, из них покрытых лесом угодий – 79291 га, или 61,0 %. Основную долю занимают сосновые насаждения – 65,5 %. Наибольшая площадь лесных угодий парка сосредоточена в подзоне регулируемого рекреационного использования – 52 %.

Изучение строения крон сосновых древостоев проводилось на постоянных пробных площадях (ППП), заложенных сотрудниками ТОО КазНИИЛХА на территории ГНПП «Бурабай» в сосновых насаждениях очень сухих (тип леса – С1) и свежих (тип леса – С3) условий произрастания в трех функциональных зонах (ФЗ): ППП-2 и 5 – зона активного посещения (ФЗ-I); ППП-1 – зона умеренного посещения (II ФЗ) и ППП-3к и 4к – зона слабого посещения (условно контроль III ФЗ) [4].

Для определения лесотаксационных параметров исследуемых сосновых древостоев применялся метод сплошных перечетов, традиционный для исследовательских работ на ППП [5].

Диаметр кроны определялся с точностью до 10 см рулеткой по проекции кроны на поверхность почвы. Высота до первой живой ветви устанавливалась деревянным складным шестом с соответствующими делениями.

Определение жизненного состояния древостоя в целом и каждого дерева в отдельности проводилось по методике В.А. Алексеева [6]. При показателе 100–80 % жизненное состояние как всего древостоя, так и отдельных деревьев оценивается как «здоровое», при 79–50 % древостой считается поврежденным (ослабленным), при 49–20 % – сильно поврежденным (сильно ослабленным), при 19 % и ниже – полностью разрушенным.

Данные обработаны статистически с помощью компьютерной программы Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Насаждения ППП представлены чистыми по составу одновозрастными сосняками. Исследуемые древостои относятся к VI классу возраста. Класс бонитета – IV–V. Исследуемые сосняки относятся к высокополнотным со средним значением полноты 1,0. Полнота древостоя на ППП-4к – 0,8.

В табл. 2 представлены данные среднестатистических значений основных показателей кроны сосновых древостоев на исследуемых ППП. Данные табл. 2 свидетельствуют, что наибольшими значениями диаметра кроны (Dкр) и ее протяженности (Lкр) характеризуются сосняки на ППП-1 и 4к, относящиеся к зоне умеренного посещения (ФЗ-II) и зоне контроля (ФЗ-III) соответственно.

Следует отметить, что прошедший в 2008 году ветровал и проведенные в связи с этим лесохозяйственные мероприятия повлекли за собой снижение полноты древостоя на ППП-4к до 0,77, что, в свою очередь, привело к увеличению средних значений основных таксационных показателей и послужило одной из причин увеличения средних значений показателей кроны древостоя на данном участке.

Наименьшие значения рассматриваемых показателей отмечаются у древостоев на ППП-2 и 5, относящихся к зоне активного посещения (ФЗ-I), а также на ППП-3к (зона контроля ФЗ-III). Одной из причин снижения значений параметров кроны (Dкр, Sкр и Vкр) древостоев на ППП-3к в зоне контроля (ФЗ-III) является высокая, в сравнении с другими ППП, густота произрастания и наименьшие средние значения диаметра на высоте 1,3 м и высоты (табл. 1). В отличие от ППП-3к, древостой на ППП-2 и 5 (зона активного посещения ФЗ-I) характеризуется наименьшим значением густоты произрастания и наибольшим диаметром и высотой, следовательно, можно предположить, что снижению средних значений показателей кроны на данных участках способствует ряд других причин.

Таблица 1

Таксационная характеристика сосновых древостоев в ГНПП «Бурабай»

Следует отметить, что показатель жизненного состояния древостоев на ППП-1, 3к и 4к (зона умеренного и слабого посещения), выше в сравнении с ППП-2 и 5 (зона активного посещения). Различия показателя жизненного состояния древостоев сравниваемых функциональных зон достоверны и подтверждаются рассчитанным значением t-критерия Стьюдента ts = 3,3–6,6 при t0,05 = 1,96–1,97. Достоверные различия сравниваемых по функциональным зонам значений показателя диаметра кроны (Dкр) отсутствуют в очень сухих условиях произрастания (ППП-1, 2 и 3к) (ts = 0,0–1,6 при t0,05 = 1,96–1,97) и присутствуют в свежих типах лесорастительных условий (ППП-4к и 5) (ts = 2,2 при t0,05 = 1,97). Существенные различия в показателе протяженности кроны (Lкр), подтвержденные рассчитанным t-критерием Стьюдента, отмечаются между ППП-1 и 2 и ППП-4к и 5 (ts = 5,3 и 2,1 при t0,05 = 1,96 и 1,97 соответственно).

Для более точного анализа состояния размера крон сосняков нами было проведено распределение значений протяженности (Lкр) и диаметра кроны (Dкр) деревьев сосны на исследуемых ППП по категориям жизненного состояния (табл. 3). По данным табл. 3, на всех ППП отмечается зависимость показателей протяженности (Lкр) и диаметра (Dкр) кроны от категорий жизненного состояния деревьев. С ухудшением состояния наблюдается снижение значений рассматриваемых показателей. Различия значений протяженности кроны (Lкр) при сравнении всех категорий жизненного состояния достоверны, что подтверждается рассчитанным значением t-критерия Стьюдента ts = 2,3–17,4 при t0,05 = 1,98–2,0. Различия значений диаметра кроны (Dкр) достоверны при сравнении ослабленных и сильно ослабленных, а также сильно ослабленных и здоровых деревьев (ts = 2,6–13,1 при t0,05 = 1,98–2,0).

Таблица 2

Среднестатистические показатели размера крон сосновых древостоев ГНПП «Бурабай»

Таблица 3

Распределение протяженности (Lкр) и диаметра кроны (Dкр) деревьев сосны на ППП по категориям жизненного состояния, см

Примечание. В числителе – протяженность, в знаменателе – диаметр кроны.

Наибольшими значениями диаметра кроны (Dкр) во всех категориях жизненного состояния характеризуются древостой на ППП-4к (зона контроля ФЗ-III в свежих сосняках). Наименьшими значениями – древостой на ППП-3к (зона контроля ФЗ-III в сухих сосняках). Сравнение значений показателя Dкр древостоев, произрастающих в зоне активного посещения (ФЗ-I) на ППП-2 и 5 и древостоев в зоне контроля (ФЗ-III) на ППП-3к и 4к, не предоставляется возможным из-за значительного его варьирования в каждой их рассматриваемых категорий состояния. Другими словами, отсутствует четкая зависимость диаметра кроны от фактора рекреации (функциональных зон).

При сравнительном анализе данных распределения диаметров деревьев на высоте 1,3 м (табл. 4) и диаметра кроны (Dкр) (табл. 3) по категориям жизненного состояния, можно отметить взаимосвязь данных показателей. Так, в категории состояния «здоровые» наибольшими диаметрами на высоте 1,3 м характеризуются древостои свежих условий произрастания на ППП-5 (зона активного посещения ФЗ-I) и 4к (зона контроля ФЗ-III) – 26,1 ± 1,9 и 27,3 ± 1,3 см соответственно (табл. 4). По данным табл. 3 древостои на данных ППП характеризуются и наибольшими значениями диаметра кроны (Dкр) – 370,8 ± 18,5 и 397,2 ± 18,9 см соответственно. Наименьшие значения диаметра деревьев отмечаются на ППП-3к (зона контроля ФЗ-III) очень сухих условий произрастания – 19,1 ± 0,7 см (табл. 4), и этот же древостой характеризуется наименьшим средним значением диаметра кроны (Dкр) (табл. 3) – 337,5 ± 10,9 см.

Таблица 4

Распределение средних значений диаметра на высоте 1,3 м по категориям жизненного состояния в сосняках ГНПП «Бурабай», см

По данным табл. 3 и 4 в категории состояния «ослабленные» наибольшими значениями диаметра деревьев и диаметра кроны (Dкр) характеризуется древостой на ППП-2 (зона активного посещения ФЗ-I), а наименьшими значениями – древостой на ППП-1 (зона умеренного посещения ФЗ-II) и 3к (зона контроля ФЗ-III).

В категории жизненного состояния «сильно ослабленные» сравнение рассматриваемых показателей не представляется возможным из-за большого варьирования их значений на каждой ППП.

В результате проведенного сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что на показатель диаметра кроны (Dкр) в большей степени оказывает влияние диаметр деревьев и густота произрастания, нежели фактор рекреации.

По данным рис. 1 и 2 в перестойных сосняках очень сухих и свежих условий произрастания с увеличением показателя жизненного состояния отмечается увеличение диаметра кроны деревьев (Dкр).

В результате проведенного анализа данных выявлена тесная взаимосвязь диаметра кроны деревьев (Dкр) с показателем жизненного состояния, которая в очень сухих сосняках (тип леса С1) аппроксимируется уравнением полинома 2 степени (рис. 1) и подтверждается достаточно высокими коэффициентами достоверности (R2).

В свежих сосняках (тип леса С3) (рис. 2) взаимосвязь диаметра кроны с показателем жизненного состояния на ППП-5 (ФЗ-I) описывается уравнением полинома 3 степени, на ППП-4к – уравнением линейной регрессии и подтверждаются высоким значением коэффициента аппроксимации (R2).

Выводы

1. Наибольшими средними значениями диаметра кроны и ее протяженности характеризуются сосняки в зоне умеренного (ФЗ-II) и слабого посещения (ФЗ-III), наименьшими – в зоне активного посещения (ФЗ-I).

2. Наименьшими значениями показателей диаметра и протяженности кроны характеризуются деревья с оценкой жизненного состояния «сильно ослабленные», наибольшими – «здоровые» деревья.

Рис. 1. Взаимосвязь диаметра кроны (Dкр) с показателем жизненного состояния в очень сухих сосняках ГНПП «Бурабай»

Рис. 2. Взаимосвязь диаметра кроны (Dкр) с показателем жизненного состояния в свежих сосняках ГНПП «Бурабай»

3. На значение диаметра кроны (Dкр) в большей степени оказывает влияние диаметр деревьев и густота произрастания, нежели фактор рекреации.

4. Установлена тесная взаимосвязь диаметра кроны деревьев сосны с показателем жизненного состояния, которая аппроксимируется уравнением линейной функции и функцией полинома 2 степени.

5. Диаметр и протяженность крон деревьев в естественных перестойных сосняках рекреационного назначения могут быть использованы в качестве диагностических признаков их состояния.