Формация пихтово-еловых лесов (ельников) имеет широкое распространение на Дальнем Востоке, формируя высотный пояс, приуроченный к главному водоразделу и склонам хребта Сихотэ-Алинь. Формация пихтово-еловых лесов ДВ разделена Ю.И. Манько на приамурско-сихотэ-алиньскую, маньчжурско-южносихотэ-алиньскую и среднесахалинскую географические провинции, отражающие зонально-региональные особенности лесообразовательного процесса [1]. Б.П. Колесников, учитывая неоднородность природных условий ареала формации выделил на территории Приморского края две физико-географические провинции: Средне-Сихотэ-Алинскую (северная часть края) и Южно-Сихотэ-Алинскую (центральная и южная части края), которые соответствуют делению хребта Сихотэ-Алинь на Южный и Средний [2].
Основная лесообразующая порода ельников – ель аянская (Picea ajanensis), содоминант – пихта белокорая (Abies nephrolepis). На севере Приморского края в их насаждениях можно встретить березу плосколистную, каменную, рябину амурскую, лиственницу Комарова, Любарского и единично кедр корейский, а на побережье Японского моря – лиственницу ольгинскую. В южной части ареала (Южно-Сихотэ-Алинская провинция) и по долинам рек западного макросклона Сихотэ-Алиня видовое разнообразие пихтово-еловых лесов возрастает. Наряду с елью аянской в древостоях часто встречается кедр корейский (Pinus koraiensis), дуб монгольский (Quercus mongolica), ясень маньчжурский, липы амурская и Таке, ильмы, березы даурская, желтая. Площадь пихтово-еловых лесов в Приморском крае 3121,3 тыс. га, запасы древесины – 530 млн м3 [3].
Целостной картины типологии ельников, продуктивности древостоев и основных причин усыхания древостоев до сих пор нет [4, 5]. С перестройкой системы лесопользования на ДВ и переводом её на коммерческую основу, ситуация с инвентаризацией и лесоустройством лесов ещё более ухудшается [6].
Цель исследования: рассмотреть приуроченность определенных типов леса пихтово-еловой формации к различным высотно-геоморфологическим комплексам, привязку их местообитаний к абсолютным высотам и площадное распространение в Приморском крае. Методами эколого-географического анализа выявить ведущие экологические факторы, влияющие на структуру и динамику ельников и определить районы оптимальных и пессимальных условий среды для произрастания, их связь с продуктивностью древостоев.
Материалы и методы исследования
Для изучения пихтово-еловых лесов Приморского края были проведены комплексные лесоводственно-геоботанические исследования на пробных площадях в районах края, площадная съёмка лесов в верховьях реки Большая Уссурка (Дальнегорский район). На различных элементах рельефа, в различных типах пихтово-елового леса, с различными стадиями усыхания древостоя заложен геоботанический профиль. На основе полевого материала определена возрастная структура и динамика ельников, ход возобновительного процесса, развитие процесса усыхания древостоя. На региональном уровне (Приморский край) проведена выборка лесотаксационной информации по всем лесхозам края различных лет таксации, данных по геоморфологии, климату, почвам и сформирована обширная База данных (БД) «Лесная растительность Приморского края. Пихтово-еловые леса». БД состоит из 1385 точек-площадок (5×5 км), на основе географической системы координат привязанных к ареалу. Точка-площадка включает информацию по лесхозу, кварталу, выделу, типу леса, рельефа, почвы, микроклимату, лесотаксационную характеристику древостоя, подроста и пр. [3].
Для анализа наиболее значимых экологических факторов, определяющих распространение ельников в южной части ДВ, были рассмотрены блоки информации БД по климату Приморского края, а также данные по орографии и типам рельефа [7].
Для определения оптимальных и пессимальных типов местообитаний ельников Приморского края и выявления экологического соответствия различных таксонов лесной растительности ведущим факторам среды, составления экологических паспортов леса использованы методы информационной статистики, которые были описаны и апробированы Б.С. Петропавловским в более ранних работах [8]. В качестве показателей среды обитания темнохвойных лесов и отдельных древесных пород взяты суммы активных температур, гидротермические коэффициенты, годовые осадки, январские и июльские температуры воздуха, высота местности над уровнем моря, экспозиция и крутизна склонов. Амплитудам каждого показателя соответствуют шкалы, состоящие из 5–14 градаций. В рамках каждой градации показана преимущественная встречаемость типа леса или лесообразующей породы.
По таблице-матрицы совместной встречаемости градации фактора среды и состояния таксона (тип леса) и вычислялись коэффициенты наиболее специфичных отношений (С):
где числитель – условная вероятность состояния «явления» при данном состоянии фактора (определяется как отношение частоты состояния явления к сумме частот состояний «явления» для данной градации фактора), а знаменатель – априорная вероятность состояния «явления» [9].
Для примера приводим экологический паспорт ели аянской, основной лесообразующей породы (табл. 1) и составленную на его основе карта-схему районов местопроизрастания ельников с указанием степени благоприятности условий природной среды (рис. 1).
Таблица 1
Экологический паспорт ели аянской
|
Факторы среды |
Градации (коды) факторов природной среды |
||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
Сумма активных температур |
1 |
+ |
0 |
+ |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
ГТК (по Селянинову) |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Осадки (год) |
0 |
0 |
+ |
+ |
1 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Ср. температура в январе |
0 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
1 |
0 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Ср. температура в июле |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Тип рельефа (по Ганешину, 1956) |
+ |
1 |
+ |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Абсолютная высота местности (м) |
+ |
0 |
0 |
+ |
+ |
+ |
+ |
0 |
+ |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
- |
|
Экспозиция склона |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
+ |
1 |
1 |
+ |
0 |
0 |
+ |
- |
- |
|
Крутизна склона |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
Экологический оптимум произрастания ели аянской САТ (сумма актив. тем-р выше 10 °С) – до 1800 °; ГТК – более 2,0; Количество осадков в год – более 800 мм; Ср. температура января – до – 26 °С; Ср. температура июня – от + 6 до + 200 °С; Абс. высота местности – свыше 500 м над ур. моря Экспозиция склонов – все румбы, за искл. Ю и ЮЗ; Крутизна склонов – свыше 16 °. |
Рис. 1. Районы оптимальных и пессимальных условий среды для пр
Результаты исследования и их обсуждение
По материалам БД «Пихтово-еловые леса Приморского края» и Справочнику таксатора [10] в данной формации выделено 23 группы типов и типов леса, в т.ч. и промежуточные елово-кедровые леса и елово-лиственничные леса. В различных физико-географических провинциях Приморья высотная граница распространения древостоев ельников различна. На севере и в центральных районах края их выдела встречаются в долинах, господствуют на склонах поднимаясь до водораздела, а на юге занимают возвышенные вулканические плато и вершины гор.
Для объективного отражения экологической и хозяйственной роли темнохвойных лесов, произрастающих на разных элементах рельефа используется вспомогательная единица классификации – геоморфологический комплекс типов леса [1]. Нами выделены четыре высотно-геоморфологических комплекса темнохвойной растительности: высокогорные субальпийские ельники, которые занимают 124852 га площади ареала, среднегорные предсубальпийские ельники (93639 га), ельники горных склонов (1935206 га), ельники долин, шлейфов и пологих склонов (156065 га). А также, переходные елово-лиственничные леса (187278 га) и елово-кедровые (624260 га).
Карта-схема пихтово-еловых лесов Приморья представлена на рис. 2. Встречаемость ( %) высотно-геоморфологических комплексов отражена в диаграмме (рис. 3).
Рис. 2. Ареалы произрастания пихтово-еловых лесов в Приморском крае
|
|
Легенда 1. Высокогорные субальпийские ельники – 4 % 2. Среднегорные предсубальпийские ельники – 3 % 3. Ельники горных склонов – 62 % 4. Ельники долин, шлейфов и пологих склонов – 5 % 5. Елово-кедровые леса – 20 % 6. Елово-лиственничные леса – 6 % |
Рис. 3. Встречаемость пихтово-еловых, елово-лиственничных и елово-кедровых лесов в Приморском крае
Большая часть пихтово-еловых и елово-лиственничных лесов произрастает на севере и в центральной части Приморского края, в Средне-Сихотэ-Алинской географической провинции темнохвойных лесов. Крупные выдела ельников встречаются на Верхне-Бикинском плато (в верховьях р.р. Самарга, Катен, Чукен, Бикин) и на Светлинском плато (в верховья р.р. Зева, Светловодная, Килоу). Ниже по карте, они образуют компактный массив тайги, который простирается как на восточном макросклоне Сихотэ-Алиня (в верховьях р.р. Кема, Холмогорка, Колумбе), так и большей частью на западном – в верхнем и среднем течении р.р. Арму, Тигринка, Большая Уссурка. Оставшиеся, более мелкие изолированные выдела ельников произрастают на западном макросклоне (по долинам р.р. Журавлевка, Павловка, Малиновка и др.), на главном водоразделе Сихотэ-Алиня и вершинах гор в южной части края.
Геоморфологический комплекс пихтово-еловых лесов горных склонов широко распространен в Приморском крае. Сюда входят ельники зеленомошные, мелкотравно-зеленомошные, ельники разнотравно-мелкопапоротниковые и кустарниково-разнотравные. Типы этой группы занимают около 85–90 % всей площади пихтово-еловых лесов [4].
Приводим краткое описание ельника зеленомошного на ключевом участке «Нечет» (Сихотэ-Алинский заповедник). Абс. высота 850 м над ур. м, склон северо-западной экспозиции, крутизна 15–20 °. I ярус 5Е4П1К. По ели таксац. показатели: ср. Д – 38 см, ср. Н – 28 м, ср. возраст – 200 лет. Сомкнутость крон – 1,0. Запас – 300 м3/га. Бонитет – II. Подрост из ели и кедра, густой, разновозрастный. Подлесок не выражен, единично – спирея березолистная. Мхи – сплошь, травостой – лесное мелкотравье (проективное покрытие – 10 %).
Экологические паспорта широко распространённых ельников-зеленомошных и менее представленного – ельника кустарниково-разнотравного, наглядно показывают их распространение внутри ареала, оптимумы и пессимумы произрастания на территории Приморского края (рис. 4, 5).
Рис. 4. Районы произрастания ельников зеленомошных (Ез, Емз)
Рис. 5. Районы произрастания ельников кустарниково-разнотравных (Екр)
Сложная мозаика климатопов, обусловленная экспозицией, крутизной склонов и степенью удаленности от побережья Японского моря вносит свои коррективы в их распространение [11]. Оптимальные климатические условия для произрастания ельников зеленомошных, чаще отмечаются на главном водоразделе Сихотэ-Алиня и прилегающих плато с высотами более 700 м над ур. моря, на крутых склонах различных экспозиций, на севере и в центральных районах. Климат здесь прохладный, суммы активных температур не выше 1600 °С, количество осадков – до 800 мм/год. Оптимум произрастания ельников кустарниково-разнотравных отмечается на западном макросклоне Сихотэ-Алиня и в южной части Приморского края. Они произрастают в нижнем поясе гор (до 800 м над ур. моря), на более пологих склонах. Климат местообитаний более теплый и влажный с суммами активных температур от 1600 до 2200 ° и количеством осадков более 800 мм/год [12].
Запасы древесины в субальпийских и предсубальпийских ельниках, елово-лиственничных лесах низкие – (80–160 м3/га). Ельники горных склонов и елово-кедровые леса – самые продуктивные, имеют средние запасы – (160–240 м3/га) и выше среднего (240–320 м3/га). Ельники долин характеризуются низкими запасами из-за рубок и лесных пожаров.
Важным показателем благоприятности условий среды соответствующим типам леса, выступает их потенциальная продуктивность. Встречаемость классов бонитета насаждений в различных геоморфологических комплексах пихтово-еловых лесов отражена на рис. 6.
Пихтово-еловые леса Приморского края, в массе характеризуются IV классом бонитета. Почти 90 % лесов, а это в основном ельники горных склонов и елово-кедровые леса, имеют среднюю продуктивность (III и IV классы бонитета). Древостои I класса бонитета в таксационных описаниях лесхозов отмечены единично, поэтому авторами в анализ не включены. Небольшая доля древостоев II класса бонитета (2 %), характерна только для ельников горных склонов и елово-кедровых лесов.
Как видно из диаграммы (рис. 6), к низкопродуктивным (V, Va класса бонитета) можно отнести 8 % древостоев пихтово-еловых лесов. Это в основном, субальпийские, предсубальпийские ельники и елово-лиственничные леса. Но, на самых неблагоприятных местопроизрастаниях данную продуктивность могут давать и ельники горных склонов.
Рис. 6. Классы бонитета древостоев высотно-геоморфологических комплексов пихтово-еловых лесов Приморья
Заключение
Как показывают натурные наблюдения на пробных площадях и анализ БД «Лесная растительность Приморского края. Пихтово-еловые леса» разнообразие ландшафтной структуры ареала пихтово-еловых лесов определяет их типологию, структуру и продуктивность. Выделены 23 группы типов леса, объединенные в 4 высотно-геоморфологических комплекса темнохвойной растительности и представлена карта-схема их ареалов на территории Приморья. На основе расчета количественных связей типов пихтово-елового леса с факторами природной среды выявлены наиболее значимые экологические факторы, определяющие их структуру и динамику. Отмечены оптимумы и пессимумы местообитаний ельников, площадное распространение, потенциальная продуктивность и встречаемость классов бонитета древостоев в различных высотно-геоморфологических комплексах.
Результаты исследований и представленные карта-схемы распространения пихтово-еловых лесов в Приморском крае могут быть, в первую очередь использованы для выделения эталонных лесов, районов создания лесных культур, лесопитомников, для мониторинга процесса усыхания пихтово-еловых древостоев и возможного запрета промышленных рубок в наиболее уязвимых типах леса. Применение обширного материала из БД по пихтово-еловым лесам, его временная дифференциация с использованием математических и картографических методов даёт возможность более полно восстанавливать и детализировать ход лесообразовательного и лесовосстановительного процесса в пихтово-еловой формации данного региона, а также прогнозировать изменения структуры и динамики лесов при изменении тепло- и влагообеспеченности их местообитаний.