Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В настоящее время в области изучения и оценки пространственной структуры древесных насаждений проведено множество исследований.

Изучением вопроса занимались такие ученые, как А.В. Манов [1], В.Я. Грибанов [2], В.В. Прокопцев [3], Грейг-Смит [4], В.Ф. Ковязин [5], О.П. Секретенко [6], П.Я. Грабарник [6], А.Н. Колобов [7], А.А. Вайс [8], Ю.И. Каганюк [9], А.С. Ермолова [10].

В.Я. Грибанов и В.В. Прокопцев пришли к выводу, что горизонтальная структура в молодых и средневозрастных древостоях соответствует групповому размещению, а в спелых и приспевающих насаждениях отмечается равномерное расположение растений.

А.А. Вайс [11] отмечал, что наиболее перспективным методом определения типа размещения древесных растений является метод нулевых площадок. Установлено, что в пихтовых насаждениях южной части Средней тайги и в горных кедровых древостоях Западных Саян горизонтальная структура представлена регулярной структурой с групповым типом размещения деревьев и подроста.

Изучение горизонтальной агрегации лесных сообществ способствует определению и своевременному назначению лесохозяйственных мероприятий. Данная проблема актуальна в части ведения выборочного хозяйства в соответствии с действующими «Правилами заготовки древесины» [12].

На основании вышеизложенного изучение пространственной структуры темнохвойных лесов в условиях Среднесибирского подтаежно-лесостепного и Алтае-Саянского горнотаежного района необходимо с точки зрения восполнения недостающих знаний и организации непрерывного лесопользования.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования являлись пихтовые насаждения двух типов леса (разнотравные и зеленомошные), расположенные на территории КГБУ «Канского лесничества» и двух типологических группах (разнотравные и папоротниково-мшистые) в Бирюсинском участковом лесничестве КГБУ «Мининское лесничество». Оценка горизонтальной структуры пихтачей проводилась на основании материалов Канского и Мининского лесничеств (Бирюсинского участкового лесничества), полученных в результате проведенных лесоустроительных работ в 2001 г. С учетом определения возрастной картины роста и развития пихтовых фитоценозов для каждого класса возраста, соответствующей типологической представленности и района исследования (лесничества), в случайном порядке подбиралось не менее трех выделов. Критерием отбора и объединения являлись следующие особенности: пихтачи Канского района представлены 4 классом бонитета, полнотой насаждений 0,6, древостоями смешанными с долей участия породы пихта в составе от 4 до 8 единиц; пихтовыми насаждениями Бирюсинского участкового лесничества преимущественно класса бонитета – 3, полнота насаждений 0,6–0,7, доля участия сопутствующих пород в составе от 2 до 5 единиц. Общее число выбранных лесных участков по Канскому лесничеству составляет 127 шт., а по Мининскому лесничеству (Бирюсинскому участковому лесничеству) 75 участков.

Определение пространственного размещения производилось в следующем порядке:

G = М/(Нср + 3)*fэм, (1)

G – сумма площадей сечений, м2/га;

М – запас, м3/га;

Нср – средняя высота, м;

fэм – эмпирическое видовое число (применительно для пихты – 0,40).

gср = ᴨ *d2/40000, (2)

gср – средняя площадь сечения, м2;

d – средний диаметр дерева в данном возрасте, см;

ᴨ – 3,14.

N = G/gср. (3)

N – количество деревьев, шт/га.

Lср = 107,2/ (4)

Lср – среднее расстояние между деревьями, м.

Результаты исследования и их обсуждение

Разнотравная группа пихтачей Канского лесничества представлена насаждениями с 1 по 10 класс возраста. Сопутствующие породы в составе – береза и осина. Участие хвойных пород следующее: кедр и ель с коэффициентами от 1 до 3 единиц имели запас в выборке от 15 до 230 м3/га. Площадь выделов менялась от 3 до 198 га.

Пихтачи зеленомошные вышеуказанного лесничества представлены насаждениями с 2 по 8 класс возраста. Участие березового элемента от 1 до 4 единиц в составе в основном в молодом и средневозрастном поколении. Осина встречается очень редко, запас варьировал от 30 до 230 м3/га. Площадь выделов от 2 до 89 га.

Пихтовые древостои разнотравного типа леса Бирюсинского участкового лесничества Мининского лесничества имели класс возраста с 2 по 7. Мягколиственные породы встречаются в составе от 1 до 5 %, сопутствующий хвойный элемент в составе представлен елью, лиственницей, реже кедром с участием от 1 до 3 единиц. Запас насаждений для отобранных классов возраста изменялся от 80 до 290 м3/га.

Папоротниково-мшистые пихтачи на территории Мининского лесничества представлены насаждениями со 2 по 8 класс возраста. Сопутствующие породы ель, лиственница, кедр участвуют в составе от 2–4 единиц, доля участия пород березы и осины варьирует в составе от 5 до 20 %. Изменчивость запаса от 50 до 310 м3/га.

Густота пихтовых насаждений Канского лесничества для разнотравной группы варьировала от 326 до 28435 шт/га, а в зеленомошниковых пихтачах от 393 до 2488 шт/га. В пихтачах Бирюсинского участкового лесничества количество деревьев от 415 до 5444 шт/га для разнотравной группы и 422–4915 шт/га для папоротниково-мшистых типов леса.

Горизонтальная структура агрегации деревьев по площади может быть представлена тремя типами размещения: случайным, равномерным и групповым. В рамках проведенного исследования А.А. Вайс [13] установил, что при среднем расстоянии между деревьями < 4,5 м наблюдается случайное размещение, а в случае расстояния ≥ 4,5 м с высокой долей вероятности можно прогнозировать наличие группового размещения. Результаты определения среднего расстояния между деревьями и установления типа размещения пихтовых насаждений Канского лесничества представлены в табл. 1.

Для пихтовых насаждений разнотравного типа леса Канского и Мининского лесничеств с I по V класс возраста характерно случайное размещение деревьев, VI и VII класс возраста пихтачей Канского лесничества и VI класс возраста пихтачей Мининского лесничества является переходным от случайного к групповому размещению с учетом повышения участков с групповым размещением. Начиная с VIII по X в Канском и с VII класса возраста Мининском (Бирюсинского участкового лесничества) лесничествах, пихтовые насаждения имеют групповое расположение деревьев (табл. 1).

В пихтачах зеленомошных Среднесибирского подтаежно-лесостепного (Канское лесничество) и Алтае-Саянского горнотаежного районов (Бирюсинское участковое лесничество) процесс перехода размещения деревьев от случайного к групповому типу с возрастом имеет следующие тенденции: случайное (I–IV класс возраста, для обоих лесничеств), случайное и групповое (V–VII класс Канское и V–VI Мининское лесничество), групповое (VIII класс Канское и VII–VIII Мининское лесничество) (табл. 1).

С целью определения аппроксимирующей кривой запасов пихтовых насаждений на 1 га с учетом среднего расстояния между деревьями по районам исследования в программе CurveExpert 1.3 для соответствующих типологических групп установлена оптимальная регрессионная модель. Аппроксимация связи M = f (Lср) выполнена с помощью функции Rational Function для пихтачей Канского лесничества и Reciprocal Quadratic для пихтовых древостоев Мининского лесничества.

Прогнозирующие уравнения имеют следующий вид

М = (a + (b*Lср)) / (1 + (c*Lср) + (d*Lср^2)) (5)

М = 1/((a + (b*Lср)) + (c*(Lср^2))) (6)

М – запас, м3/га;

Lср – среднее расстояние между деревьями, м;

a, b, c, d – коэффициенты уравнения.

Коэффициент детерминации (R2) прогнозирующей функции по Канскому району исследования для разнотравных пихтачей составил 0,96 и для зеленомошниковых древостоев 0,84. Для территории Мининского лесничества (Бирюсинское участковое лесничество) достоверность функции для разнотравья составила 0,86, а для папоротниково-мшистых 0,78. При этом стандартная ошибка имела значения 20,4 и 26,0 м3/га по Канскому лесничеству и 23,9 и 46,9 м3/га – по Мининскому.

Флуктуация точек и прогнозирующие кривые представлены на рисунке.

Необходимо отметить, что в исследуемых типах леса Канского лесничества облако данных и выравненные кривые имеют схожие траектории. При этом в разнотравных пихтачах интенсивный прирост запаса наблюдался при среднем расстоянии между деревьями 3,0–4,5 м. В зеленомошниковых пихтачах запас интенсивно увеличивался при средних расстояниях между деревьями 2,5–4,0 м.

Мининскому лесничеству по обеим типологическим группам исследования свойственны схожие тенденции прогнозирующих кривых. Необходимо отметить, что облако данных по папоротниково-мшистым пихтачам имеет рассеянное состояние (значительный разброс точек). Прирост запаса в зависимости от среднего расстояния между деревьями протекает интенсивно для разнотравного типа леса при междревесном расстоянии 3,0–4,5 м и 2,5–4,5 м для папоротниково-мшистой представленности.

Выравненные значения регрессионных моделей (5, 6) представлены в табл. 3.

Максимальные значения по запасу в пихтовых насаждениях Канского лесничества, вне зависимости от типа леса, наблюдались в диапазоне 5,0–5,5 м среднего расстояния между деревьями, при этом для пихтачей Мининского лесничества 4,5–5,0 м среднего расстояния между деревьями (табл. 3).

Заключение

В результате проведенного исследования получен ряд выводов.

- В процессе роста пихтовых насаждений в двух территориально-разобщенных лесничествах вне зависимости от типологической расположенности размещение деревьев менялось со случайного на групповой характер;

- В обоих районах исследования для разнотравного типа пихтачей с возраста 100 лет, в зеленомошниковых и папоротниково-мшистых с 80 лет начинается стадия распада древостоя (происходит смена горизонтальной представленности, а именно переход размещения деревьев со случайного на групповой тип);

- С VI класса возраста в пихтовых насаждениях разнотравной группы и с V в зеленомошниковых и папоротниково-мшистых древостоях, расположенных в Канском и Мининском (Бирюсинском участковом лесничестве) лесничествах целесообразно проведение добровольно-выборочных рубок, а с VIII класса возраста в Канском и VII класса возраста в Мининском лесничестве, возможно, рекомендовать назначение группово-выборочных рубок.

- Распределение запасов в зависимости от среднего расстояния между деревьями показало, что запас пихтачей зеленомошных Канского и разнотравных и папоротниково-мшистых Мининского лесничеств в основном сконцентрирован при высоких средних расстояниях.

- Выход максимальных значений запаса в пихтачах Канского лесничества наблюдался при среднем расстоянии между деревьями 5,4 м, а в Мининском лесничестве среднее расстояние между деревьями составило 5,0 м.

Таким образом, разница в продуктивности пихтачей Канского и Мининского лесничества обусловлена влиянием климатических и орографических факторов. При этом в типологическом разделении различие вызвано действием эдафических факторов и выражено при случайном размещении, когда среднее расстояние между деревьями меньше 4,0 м.

Изучение горизонтальной структуры пихтовых насаждений необходимо проводить с целью организации рационального лесопользования на территории Канского и Мининского лесничеств, а также восполнения имеющихся исследований в данной области и урегулирования возникших вопросов.