Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОПТИМУМ ПРОИЗРАСТАНИЯ ПИХТОВО-ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ В ПРИМОРСКОМ КРАЕ

Майорова Л.А. 1 Петропавловский Б.С. 2
1 ФГБУН Тихоокеанский институт географии ДВО РАН
2 ФГБУН Ботанический сад-институт ДВО РАН
В статье рассматриваются основные районы и оптимальные условия произрастания формации пихтово-еловых лесов (ельников) в Приморском крае. Ареал основной области распространения ельников приурочен к хребту Сихотэ-Алинь и его отрогам. Меридиональное распространение горной страны и разнообразие морфогенетических типов рельефа определяет высокое разнообразие типов леса, почв и микроклимата. Ельники являются основной лесосырьевой базой Приморья, имеют большой лесоресурсный и природоохранный потенциал, занимая более 1/3 лесопокрытой площади края. Почти половина пихтово-еловых лесов охвачена усыханием различной интенсивности. Наиболее активно процесс усыхания взрослого древостоя проявляется на вулканических плато и крутых горных склонах. Для решения задач многоцелевого и неистощимого лесопользования в пихтово-еловых лесах Дальнего Востока коллективом авторов по лесотаксационным материалам лесничеств, лесхозов и заповедников края и картографической информации из карт природы Приморского края создана база данных (БД). На основе анализа сопряженности типов рельефа и типов леса выделены основные высотно-геоморфологические комплексы пихтово-еловых лесов и ареалы распространения. Широкий экологический ареал и высокое разнообразие типов местообитаний пихтово-еловых лесов является главным фактором, определяющим закономерности их географии, потенциальной продуктивности насаждений (классов бонитета) и устойчивости лесных экосистем к современным изменениям климата и антропогенной нагрузки. Для выявления основных климатических факторов среды, определяющих функционирование лесных экосистем данного региона, применялись методы информационной статистики. Методика определения оптимальных условий природной среды для успешного произрастания лесных сообществ позволила выделить оптимумы и пессимумы произрастания ельников в Приморском крае. Современная система лесопользования на Дальнем Востоке далека от совершенства. Полученные научные разработки могут послужить дополнительными критериями для мониторинга лесной растительности Дальнего Востока в условиях изменения климата, выборе путей и методов устойчивого лесопользования, повышения продуктивности и сохранения лесных экосистем в данном регионе.
Лесная формация
ельники
тип леса
высотно-геоморфологический комплекс
условия природной среды
оптимум местопроизрастания
бонитет
1. Манько Ю.И. Возникновение и становление генетической лесной типологии // Лесоведение. 2013. № 6. С. 40–57.
2. Колесников Б.П. Кедровые леса Дальнего Востока. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1956. 261 с.
3. Майорова Л.А. Пихтово-еловые леса Приморского края (эколого-географический анализ): автореф. дис. … канд. биол. наук. Уссурийск, 2012. 27 с.
4. Розенберг В.А., Васильев Н.Г. Леса Приморского края // Леса СССР. М., 1969. Т. 4. С. 621-667.
5. Манько Ю.И., Гладкова Г.А., Бутовец Г.Н. К изучению естественной динамики пихтово-еловых лесов Центрального Сихотэ-Алиня // Вестник КрасГАУ. 2011. № 2(63). С. 121–126.
6. Выводцев Н.В. Государственная инвентаризация лесов на Дальнем Востоке // Проблемы устойчивого управления лесами Сибири и Дальнего Востока: материалы Всерос. конф. Хабаровск: Из-во ФБУ «ДальНИИЛХ», 2014. С. 20–23.
7. Майорова Л.А., Петропавловский Б.С. Выявление оптимальных условий природной среды характерных для произрастания пихтово-еловых лесов в Приморском крае // Охрана и рациональное использование лесных ресурсов: матер. X междунар. форума. Благовещенск: Изд-во Дальневост. гос. аграрного ун-та, 2019. С. 100–104.
8. Петропавловский Б.С. Типы леса – основа лесных кадастров // Труды Никитского ботанического сада. 2016. Т. 143. С. 156–163.
9. Semkin B.I. Elementary theory of similarities and its use in biology and geography. Pattern Recognition and Image Analysis: Allen Press Inc. (United States). 2012. Vol. 22. Р. 92–98.
10. Справочник таксатора / Составитель Н.В. Ефимов. Хабаровск: В/о «Лесопроект», Дальневосточный трест, 1955. 133 с.
11. Урусов В.М., Варченко Л.И. Мозаика климатопов как условие выживания дубравного на юге Дальнего Востока // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: мат-лы XVII Междунар. научно-практической конф. Барнаул: Из-во Алтайского университета, 2019. С. 397–401.
12. Майорова Л.А. Основные климатипы местообитаний пихтово-еловых лесов Приморья // Исследование и конструирование ландшафтов Дальнего Востока и Сибири / Под ред. В.М. Урусова. Владивосток: Дальнаука, 2005. Вып. 6. С. 176–195.

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):

majr01.wmf

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

-

-

-

-

-

-

-

-

-

majrova1a.tif

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).

majrova2.tif

Рис. 2. Ареалы произрастания пихтово-еловых лесов в Приморском крае

majrova3.wmf

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).

majrova4.tif

Рис. 4. Районы произрастания ельников зеленомошных (Ез, Емз)

majrova5.tif

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.

majrova6a.wmf majrova6b.wmf

majrova6c.wmf majrova6d.wmf

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.


Библиографическая ссылка

Майорова Л.А., Петропавловский Б.С. ОПТИМУМ ПРОИЗРАСТАНИЯ ПИХТОВО-ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ В ПРИМОРСКОМ КРАЕ // Успехи современного естествознания. – 2021. – № 1. – С. 13-19;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37558 (дата обращения: 16.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074