Изменчивость особей в насаждениях при совокупном произрастании в достаточной мере не исследована [1]. Это связано с трудностями выполнения продолжительных непрерывных исследований за определенными насаждениями, а также недостаточной изученностью параметров возобновления, структуры, а также развития насаждений на первоначальных этапах существования [2]. При этом следует отметить, что изменчивость особей в древостое может быть максимально подробно описана при использовании классификации деревьев по условному расположению, состоянию а также росту. Однако в регламентирующих документах по ведению лесного хозяйства [3–5] и проведению лесоустроительных работ [6], таксация насаждений при проведении рубок ухода предусматривает лишь разделение особей в насаждении на нежелательные, вспомогательные, а также лучшие, без учета специфики определенных насаждений в части пространственной структуры. Если принять во внимание то, что все без исключения особи в насаждении имеют устойчивое ранговое положение в группах совместного произрастания с момента формирования [7], а характеристики и свойства каждой особи сопряжены с их расположением по отношению к другим деревьям в биогруппах [8], то следует учитывать, что при рубках ухода рациональнее будет разделять особи в насаждении на классы по вертикальному положению (I–V) и на подклассы (а, б, в) по горизонтальному положению (рис. 1). При этом оценку состояния древесных растений рекомендовано осуществлять согласно уровню их межиндивидуальной а также эндогенной дифференциации [9].
Рис. 1. Схема разделения особей в насаждении по относительному положению на классы и подклассы
При проведении перечета деревьев в насаждении производится учет особей по состоянию с разделением на жизнеспособные (Ж), сомнительные (С), отмирающие (О) и умершие (М) [10], а также по общепризнанным категориям.
Учет особей в насаждении по указанной методике и применение способов классификации предусматривает всестороннее рассмотрение экологической составляющей лесных сообществ, что, в свою очередь, приводит к установлению иных характеристик рубок, при которых изменятся правила отбора оставляемых, а также вырубаемых особей в насаждении, что зависит от лесоводственно-экологической направленности рубок ухода по категориям лесов, а интенсивность изреживания в пределах установленных нормативов снижения полноты, от размеров особей и их количества в насаждении по установленным классам, а также подклассам.
Применение вышеизложенных методов оценки лесных насаждений позволит улучшить правила отбора деревьев в рубку при проведении рубок ухода за лесом, что в свою очередь позволит производить разделение особей внутри группы совместного произрастания по размерам и положению в пологе древостоя, что непосредственно улучшит лесоводственно-экологическую эффективность лесохозяйственных мероприятий, а также обеспечит контроль за проведением рубок ухода без клеймения деревьев, что приведет к уменьшению затрат на проведение отвода и таксации лесосек.
Применение классификации особей в насаждении согласно их росту, а также положения в пологе древостоя при проведении рубок ухода позволит повысить эффективность лесохозяйственных мероприятий как в экологическом, так и экономическом аспекте.
Цель исследования: изучение степени изменчивости особей в древостое, а также структуры хвойных насаждений естественного генезиса большой густоты. Основными задачами исследования было изучение изменчивости особей методом классификации деревьев по положению внутри биогруппы совместного произрастания, изучение распределения особей по росту и проведение анализа структуры насаждении по количественным признакам особей и рангам редукционных чисел.
Материалы и методы исследования
Оценка изменчивости особей в древостое осуществлялась на основе изучения формы распределения вариационного ряда [9] по коэффициентам изменчивости а также дифференциации с учетом амплитуд редукционных чисел согласно рангам [7], а также рассмотрением степени асимметрии рядов и графиков распределения особей в соответствии с относительными ступенями толщины и по условным средним значениям. Данная методика оценки по относительному положению особей в насаждении была применена вместе с методом редукционных чисел по рангам.
На примере данных сплошного перечета деревьев сосны обыкновенной в насаждений Верхотурского лесничества Свердловской области, характеризующихся большой густотой в возрасте 40 лет, рассмотрена возможность применения классификации насаждений для оценки изменчивости особей в древостое и их структуры. Густые насаждения проявляются высокой изменчивостью особей в древостое, при этом признаки особей различных классов и подклассов в целом для насаждения, так и для хвойных молодняков способны быть эталонами для сравнительного анализа.
Схематическая характеристика разделения особей в насаждении согласно относительного положения на классы и подклассы показана на рис. 1.
Результаты исследования и их обсуждение
Разделение особей сосны в насаждении показано на рис. 2, а показатели статистических данных по относительному положению в пределах каждого класса и всего насаждения в целом в табл. 1.
Рис. 2. Графики разделения особей сосны в насаждении по классам относительного положения (I, II, III, IV, V) и древостоя в целом (I–V) по условным ступеням толщины
Разделение особей в насаждении по условным ступеням толщины характеризуется асимметричным распределением, что в основном проявляется за счет отстающих в росте деревьев. При этом распределение особей II класса аналогично распределению деревьев всего насаждения, но следует отметить, что положительные меры косости так же сходны при значительной в 2 раза меньшей мерой крутости, чем у всех особей насаждения.
Разделение особей в насаждении по I–V классам хорошо распределяется от первого класса к пятому при логическом изменении разделения особей в древостое согласно положению рядов, при смещении максимумов числа особей в насаждении.
Таблица 1
Статистические данные рядов разделения особей сосны по классам относительного положения в насаждении
|
Классы относительного положения |
Значения по показателям |
|||||||
|
средние значения, см |
коэффициенты |
Точность опыта, % |
меры |
|||||
|
действительные, Xd |
условные, Xy |
основное отклонение, σ |
Изменчивости, V, % |
Дифференциации, Vd, % |
косости |
крутости |
||
|
I–V |
18,5 ± 0,171 |
25,5 |
4,1 |
21,9 |
16,7 |
0,9 |
1,15 ± 0,103 |
1,99 ± 0,204 |
|
I |
22,1 ± 0,399 |
29,6 |
4,3 |
19,5 |
15,8 |
1,8 |
0,62 ± 0,22 |
–0,16 ± 0,423 |
|
II |
19,4 ± 0,358 |
25,8 |
3,7 |
19,3 |
13,9 |
1,8 |
1,07 ± 0,228 |
0,95 ± 0,438 |
|
III |
16,9 ± 0,202 |
20,5 |
2,1 |
12,4 |
8,9 |
1,2 |
0,18 ± 0,229 |
0,02 ± 0,44 |
|
IV |
14,5 ± 0,153 |
17,2 |
1,6 |
10,9 |
6,9 |
1,1 |
0,388 ± 0,228 |
0,33 ± 0,438 |
|
V |
13,8 ± 0,151 |
16,6 |
1,6 |
11,8 |
10,2 |
1,1 |
0,526 ± 0,22 |
–0,12 ± 0,423 |
Различия в распределении особей хорошо описываются условными средними показателями по классам (I, II, III, IV, V) которые составляют 29,6; 25,8; 20,5; 17,2; 16,6. Густые сосновые 40-летние насаждения отличаются высокими коэффициентами дифференциации и изменчивости особей в насаждении, которые составляют 17 % и 22 % соответственно.
При этом следует отметить что по всем классам (I, II, III, IV, V) они значительно меньше по сравнению с показателями во всем древостое. Значения показателей существенно снижаются от I к V классу. Меры крутости и косости по насаждению в целом (I–V) а также по (I, II, III, IV, V) классам положительны и достоверны (табл. 1).
Строение изучаемых насаждений по классам относительного положения (I–V) осуществлено с использованием метода редукционных чисел, т.е. по относительным значениям признака согласно рангов (табл. 2).
Таблица 2
Относительные и абсолютные значения показателей в 40-летних насаждениях сосны обыкновенной естественного происхождения по классам роста
|
Значения показателей деревьев |
Показатели абсолютные (1) и относительные (2) |
|||||||||
|
Диаметр (d1,3), см |
Ранги диаметров (r), % |
Высота (h), м |
Относительная высота (h/d1,3) |
Объем (V), м3 |
||||||
|
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|||
|
min |
10,8 |
0,584 |
0 |
12 |
0,727 |
1,111 |
1,246 |
0,055 |
0,259 |
|
|
средние по классам |
I–V |
18,5 |
1,000 |
68 |
16,5 |
1,000 |
0,892 |
1,000 |
0,212 |
1,000 |
|
I |
22,1 |
1,195 |
90 |
18,4 |
1,115 |
0,833 |
0,933 |
0,321 |
1,514 |
|
|
II |
19,4 |
1,049 |
76 |
17 |
1,030 |
0,876 |
0,983 |
0,258 |
1,217 |
|
|
III |
16,9 |
0,914 |
51 |
15,7 |
0,952 |
0,929 |
1,042 |
0,185 |
0,873 |
|
|
IV |
14,5 |
0,784 |
24 |
14,4 |
0,873 |
0,993 |
1,113 |
0,114 |
0,538 |
|
|
V |
13,8 |
0,746 |
18 |
14,1 |
0,855 |
1,022 |
1,146 |
0,109 |
0,514 |
|
|
max |
34,8 |
1,881 |
100 |
24,5 |
1,485 |
0,704 |
0,789 |
0,872 |
4,113 |
|
|
Амплитуда значений |
0,449 |
0,261 |
0,212 |
1,0 |
||||||
Использование метода относительных значений признака по рангам, с разделением особей в насаждении по диаметру, позволяет выявлять структуру насаждений по всем лесоводственно-таксационным характеристикам одновременно, что ставит этот метод существенно выше, чем метод распределения особей по рядам. При этом изменчивость особей в насаждении хорошо можно анализировать по значениям редукционных чисел и их амплитуд. При анализе амплитуд ярко выражается увеличение показателей постепенно от относительной высоты (h/d – 0,212), высоты (h – 0,261), диаметра (d – 0,449) и объема (V – 1,0).
Также необходимо учитывать, что при анализе структуры насаждений с использованием метода редукционных чисел по классам относительного положения и рангам, структура насаждений сопоставима только при использовании графического способа выражения относительных значений показателей при одинаковых значениях ранга особей.
Заключение
Структура густых сосновых насаждений естественного происхождения характеризуется высокой межиндивидуальной и эндогенной изменчивостью, а также асимметричным разделением особей в насаждении по ступеням толщины.
Использование условных ступеней толщины позволяет четко разделить особи в насаждении, в исследуемом древостое наблюдается закономерное смещение максимального количества особей в левую часть ряда распределения.
Использование метода распределения особей по относительному положению в насаждении и метода редукционных чисел по рангам в комплексе (системный способ анализа насаждений) обеспечивает выявление особенностей структуры лесных насаждений, что может способствовать улучшению лесоводственно-экологической эффективности лесохозяйственных мероприятий в насаждениях.
Полученные результаты хорошо отражают характеристики изменчивости особей в насаждении, а также структуру самих насаждений, что способствует широкому применению классификации особей в насаждении по относительному положению. Системный способ анализа насаждений позволяет проводить оценку структуры насаждений по количественным характеристикам особей согласно классам относительного положения, а также сравнение строения насаждений по рангам редукционных чисел средних показателей через графическое выражение структуры древостоев.
Учитывая высокую степень изменчивости особей в насаждениях, влияющих на формирование структуры древостоя, необходимо уделять большое внимание при таксации насаждений для проведения лесохозяйственных мероприятий.