Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса 8
2 Районы, объекты и методические основы исследований 44
2.1 Программа и методика исследований 44
2.2 Объекты исследования 49
2.3 Лесорастительные условия 58
3 Закономерности роста лесных культур (в т.ч. разного географического происхождения)
3.1 Рост лесных культур на вырубках, гарях, старопахотных землях 67
3.1.1 Анализ лесокультурного производства на территории Сибири 67
3.1.2 Влияние агротехники выращивания на устойчивость лесных культур 69
3.2 Рост в несоответствующих данной породе условиях произрастания (на примере культур сосны обыкновенной и лиственницы сибирской) 85
3.3 Влияние географического происхождения на рост сосны обыкновенной на старопахотных землях 92
4 Дигрессия лесных культур под воздействием грибов биотрофного комплекса 113
4.1 Влияние дереворазрушающих грибов биотрофного комплекса на дифференциацию лесных культур сосны обыкновенной 113
4.2 Изменение внутриценотических взаимодействий в лесных культурах сосны обыкновенной 120
4.3 Культуры сосны обыкновенной свободного произрастания экологического назначения 130
5 Закономерности распределения числа стволов по диаметру ... 136
5.1 Выбор оптимальной модели для аппроксимации распределения 136
5.2 Ход роста и строение культур сосны обыкновенной под воздействием грибов биотрофного комплекса 149
5.3 Теория непрерывного колебательного изменения показателя асимметрии рядов распределения деревьев 159
Выводы и практические рекомендации 171
Библиографический список 174
Приложение
- Лесорастительные условия
- Рост в несоответствующих данной породе условиях произрастания (на примере культур сосны обыкновенной и лиственницы сибирской)
- Изменение внутриценотических взаимодействий в лесных культурах сосны обыкновенной
- Ход роста и строение культур сосны обыкновенной под воздействием грибов биотрофного комплекса
Введение к работе
Актуальность темы. Лесокультурное производство является важным процессом, обеспечивающим восстановление лесов при неудовлетворительном естественном возобновлении. Для компенсации интенсивной лесозаготовки на вырубках и старопахотных землях повсеместно и на больших площадях создавались лесные культуры. На территории Красноярского края на 01.01.2006 г. площадь культур, переведенных в покрытые лесной растительностью земли, составила 333 тыс. га. Сопоставление с объемами заложенных до 01.01.1998 г. лесных культур показывает, что их сохранность составляет 49,1 % (Экономический анализ лесовосстановления ..., 2000). В настоящее время ряд искусственных насаждений из-за отсутствия лесоводственных уходов находятся в неудовлетворительном состоянии. Имеют место случаи их распада в стадии жердняка. Учитывая, что лесные культуры менее устойчивы, чем смешанные разновозрастные древостой естественного происхождения (Стороженко и др., 1992), необходим их регулярный мониторинг для оперативного принятия хозяйственных решений.
Наиболее неблагоприятные условия для культур складываются на площадях, где лес ранее не произрастал. При этом именно на старопахотных землях, пустырях, прогалинах восстановление леса необходимо в первую очередь. Факторами, ведущими к понижению устойчивости культур, является рекреационная нагрузка, техногенное загрязнение и изменение климата (особенно важно для Минусинских ленточных боров). Вся территория Минусинского лесхоза (62,5 тыс. га) находится под воздействием вредных атмосферных выбросов промышленных предприятий (4 млн. т в год) (Пояснительная записка к проекту ..., 2004). В настоящее время для своевременного принятия хозяйственных решений по обеспечению их устойчивости необходимо заблаговременное получение информации о неблагоприятном изменении строения насаждения и роста отдельных деревьев.
Цель работы: провести лесоводственно-таксационную оценку лесных культур сосны обыкновенной в условиях интенсификации антропогенных и биотических воздействий; установить биометрические закономерности роста и строения, характеризующие формирование устойчивых насаждений.
Основные задачи исследования:
• изучить сопряженные закономерности роста и строения культур сосны обыкновенной на стационарных пробных площадях (в т.ч. разного географического происхождения) в связи с интенсификацией антропогенных и биотических воздействии;
• выявить динамичные закономерности распределения числа стволов по диаметру;
• выявить параметры, определяющие интенсивность внутриценотических взаимодействий в лесных культурах;
• установить закономерности дифференциации и формирования устойчивых лесных культур.
Научная новизна: Впервые для Сибири с использованием геоинформационных технологий получены сопряженные закономерности роста и строения культур сосны обыкновенной на стационарных пробных площадях в связи с интенсификацией антропогенных и биотических воздействии. Установлена зависимость формы ствола от географического происхождения культур сосны обыкновенной. Установлена связь устойчивости лесных культур с непрерывным колебанием показателя асимметрии рядов распределения деревьев.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Наибольшее влияние на рост оказывают количество деревьев-соседей, их размеры, площадь роста и расстояние до модельных экземпляров. В результате воздействия патогенных дереворазрушающих грибов (виды комплексов Armillaria mellea sensu lato; Heterobasidion annosum sensu lato) происходит снижение установленной закономерности влияния деревьев-соседей;
2. Процесс переформирования социальной структуры древостоя не завершается в молодняках. Причина дальнейшего изменения классов роста заключается в освобождении пространства для роста в процессе отпада соседних деревьев как из-за патогенного действия дереворазрушающих грибов, так и при возрастании конкуренции внутри ценоза;
3. Формирование устойчивого насаждения осуществляется в процессе колебания строения лесных культур (изменение асимметрии рядов распределения), что обеспечивает своевременную дифференциацию и отпад отстающих особей;
4. При создании средообразующих лесных культур на площадях с отсутствием или недостаточным количеством естественного возобновления целесообразно их свободное размещение (0,5-1,5 тыс. шт./га). Преимущества: снижение затрат, долголетие, стабильный сток углерода, устойчивость, отсутствие неблагоприятных последствий конкуренции.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для обоснования густоты создания лесных культур и своевременного проведения рубок ухода.
Обоснованность выводов и достоверность результатов подтверждается достаточным объемом экспериментального материала (71 пробная площадь, 195 моделей, 26 почвенных разрезов), применением научно-обоснованных методик, использованием современных методов обработки и анализа материалов. Апробация работы. Результаты исследования представлены в докладах на всероссийских научно-практических конференциях: «Инвестиционный потенциал лесного комплекса Красноярского края» (2002 г.); «Лесной и химический комплексы: проблемы и решения» (2003; 2004; 2005 гг.).
Личный вклад автора: состоит в непосредственном участии его в сборе, обработке и анализе полевых и камеральных материалов. Автором разработаны алгоритмы расчета на ПЭВМ, ему принадлежат решения всех задач, предусмотренных программой исследования, обобщение результатов и обоснование научных выводов и рекомендаций.
Публикации: Основные положения диссертационной работы отражены в 12 печатных работах (1 - в журнале, рекомендованном ВАК), получено 1 свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций и библиографического списка из 255 наименований, включая 21 источник на иностранных языках. Объем диссертации - 230 страниц, в том числе 170 страниц текста, 29 таблиц, 47 рисунков, 4 приложения.
Лесорастительные условия
Исследования охватывают часть южной тайги и лесостепи Сибири на территории Красноярского края. По лесорастительному районированию указанные районы относятся к подтаежно-лесостепной зоне лесов Средне-Сибирского плоскогорья, которая характеризуется общими чертами климата, единством гидрографической сети, сходством облика лесной растительности и общностью истории ее формирования. Климат района исследования резко континентальный с суровой зимой и жарким летом. Резко выраженные вековые и более короткие ритмические изменения климата способствуют чередованию засоления и рассоления почв, пространственному перемещению зон максимального соленакопления, усилению солонцеватости почв (Сляднев, 1970). Характерные особенности резко-континентального климата: - большие годовые и суточные амплитуды колебания температуры воздуха; - наличие поздних весенних и ранних осенних заморозков, что отражается на приживаемости лесных культур; - сравнительно высокая относительная влажность воздуха и большое количество осадков в вегетационный период, хотя и создают благоприятные условия для роста древесной растительности, одновременно способствуют мощному развитию травянистой растительности, затрудняющей лесовозобновление. Суровость климата характеризуется, прежде всего, довольно низкими температурами продолжительной зимы. Преобладающими ветрами в являются ветры юго-западного и западного направлений. Наибольшее количество осадков приходится на теплый период года, что способствует успешному росту древесных пород, произрастающих на территории. Весна скоротечная со значительными температурными колебаниями и сильными ветрами. Из климатических факторов, отрицательно влияющих на развитие древесной растительности, наиболее значительными являются поздние весенние и ранние осенние заморозки. Кроме того, глубокое промерзание почвы зимой, сильные ветры весной (суховеи, бури), высокие температуры в летние месяцы, низкая относительная влажность затрудняют нормальный рост и развитие древесной растительности, особенно лесных культур. Коченевский район (Новосибирская область) расположен в Барабинском северо-лесостепном округе зоны остепненных лесов. Лесные культуры произрастают на территории Приобского плато, материнские, почвообразующие породы которого - тяжелые карбонатные суглинки (Ковалев, 1966). Западная Сибирь представляет собой большую аллювиальную равнину, на территории которой в третичный период было море.
Отступив, оно оставило значительное количество солей. Слабая дренированность территории, спокойный рельеф, отсутствие значительных уклонов и тяжелый механический состав, в свою очередь, в совокупности определяют замедленность подземного стока, выщелачивание солей из толщи грунтов и минерализацию грунтовых вод (Семендяева,1990). Рельеф резко приподнятый, плоский, местами плоско-увалистый, сильно расчлененный и хорошо дренированный мелкими притоками Оби (реки: Чик, Оеш, Камышенка). Приобское плато относят к лесостепной зоне серых лесных почв, оподзоленных, выщелочных и обыкновенных черноземов. Почвообразующие породы: комплекс суглинистых озерно-аллювиальных лессовидных четвертичных отложений. На Приобском плато выделяют 4 почвенных района (Ковалев, 1966).: 1) Лугово-черноземные и лугово-солонцеватые почвы; 2) Серые лесные, болотные и луговые почвы; 3) Выщелоченные черноземы; 4) Обыкновенные и выщелоченные солонцеватые черноземы. Из почв господствуют черноземы оподзоленные, выщелоченные, обыкновенные и серые лесные почвы, на фоне которых находятся пятна солодей. Незначительное участие в почвенном покрове принимают лугово-черноземные, лугово-болотные, болотные почвы, луговые солонцы и солончаки. Лугово-черноземные почвы служат основным фондом пахотных земель. Почвы обогащены гумусом. Реакция среды гумусового горизонта слабокислая или нейтральная. Этим почвам свойственно высокое потенциальное плодородие. Валовые запасы азота, фосфора и калия, так же как и гумуса в них большие. Однако доступность элементов питания в них невысокая. Лугово-солонцеватые почвы встречаются редко и характеризуются наличием в профиле легкорастворимых солей. Реакция среды этих почв в верхнем горизонте слабощелочная, с глубиной -переходит в щелочную. Серые лесные почвы обладают высоким плодородием, более насыщены основаниями и имеют благоприятные физические свойства. Насаждения на этих почвах имеют высокую производительность (I, II, реже III классов бонитета). Болотные почвы формируются в замкнутых понижениях, имеют избыточное переувлажнение и засоление. В зависимости от уровня стояния грунтовых вод подразделяются на заболоченные, задернованные и оторфованные солоди. По механическому составу в основном среднесуглинистые. Легко обрабатываются, не образуют глыб и имеют удовлетворительные водные и воздушные свойства. По лесорастительному районированию Сонский лесхоз большей частью относится к Кузнецко-Минусинской котловине - горной провинции, к Кузнецко-Алатаускому горному таежно-лесостепному округу лиственничных и темнохвойных лесов и частично к Хакасско-котловинному степному округу (северо-восточная часть Боградского лесничества), имеющему коренные березовые насаждения.
Рост в несоответствующих данной породе условиях произрастания (на примере культур сосны обыкновенной и лиственницы сибирской)
Лесные культуры хвойных пород часто создают на свежих вырубках смешанных по составу древостоев (1-3-летней давности) по частично подготовленной почве. Однако выращивание и формирование искусственных насаждений хвойных пород в этих условиях затруднено из-за быстрого зарастания вырубок мягколиственными породами, которые в первые годы жизни имеют более сильный рост, чем высаженные хвойные (Родин, Цареградская, 1974).
Безусловный интерес представляет поведение искусственных фитоценозов, созданных в нетипичных условиях местопроизрастания. Так в лесных культурах сосны обыкновенной, произрастающих на богатых «еловых почвах», отмечается высокое качество древостоя (по показателям полнодревесности, сбежистости, очищения от сучьев и плотности древесины) (Прокопьев, 1981). Однако этот пример, как и ряд других не может быть всеобъемлющим правилом. Известны случаи отличного роста лесных культур в молодом возрасте и в дальнейшем их гибель от вредителей, болезней, сочетания неблагоприятных климатических факторов (Рожков, Козак, 1989).
Для проведения сравнительной оценки, нами изучались культуры лиственницы сибирской и сосны обыкновенной Сонского лесхоза Республики Хакасия, созданные на лиственничных вырубках в различных типах леса в период с 1961 года по 1972 год. Сосна обыкновенная в прилегающих насаждения отсутствует.
По всем категориям не покрытых лесом площадей удовлетворительное возобновление имеет в среднем 10 % площади. Характер имеющегося возобновления показывает, что в среднем на 80 % он состоит из лиственных пород. Поэтому, чтобы избежать нежелательной смены пород, рекомендуется на вырубках создавать лесные культуры.
В период с 1961 года по 1972 год посевом создавались около 30 % площади лесных культур. В условиях Сонского лесхоза преобладают лиственничники травяные. Под их пологом, а также на вырубках имеется густой травяной покров в основном из злаков и осоки. Посевы дают низкие результаты по приживаемости культур и росту растений. Посевы лиственницы сибирской и сосны обыкновенной по дну борозды заглушаются травяными растениями, появляющимися на дне борозд и по их краям. Таким образом, от посева в условиях травяных лиственничников отказались, так как они имеют низкую приживаемость, слабый рост и требуют большего количества уходов. За период с 1961 года по 1972 год в Сонском лесхозе были созданы посадкой лесные культуры сосны обыкновенной и лиственницы сибирской на общей площади 834 га. Для математического анализа технологий пользовались материалами лесоустройств 1972, 1984, 1994 годов. По таксационным показателям были составлены диаграммы изменений состава насаждений. Анализируя диаграммы лесных культур лиственницы сибирской во всех типах леса, видно, что состав чистых культур с 1972 по 1994 год изменился (рисунок 3.2). В насаждениях появились береза и осина.
В лесных культурах, созданных в осочково-разнотравном типе леса, доля участия лиственницы в 1984 году сократилась до 80 %, а березы и осины, наоборот, увеличилась, и составила по породам 12 % и 8 %. К 1994 году доля участия лиственницы в составе уменьшилась до 71,5 %, соответственно березы увеличилась до 20,5 %, участие осины осталось на прежнем уровне.
В разнотравно-осочковом типе леса доля участия лиственницы в 1984 году сократилась до 82,4 %, а березы и осины наоборот увеличилась, и составила по породам 14,6 % и 2,7 %. К 1994 году доля участия лиственницы в составе уменьшилась до 74,7 %, соответственно березы увеличилась до 21,4 %, участие осины в составе насаждения составило 3,9 %. Выявлено меньшее участие осины в разнотравно-осочковом типе леса. Причина, с нашей точки зрения заключается в предпочтении осиной более влажной и плодородной почвы (осочково-разнотравный тип леса).
В дальнейшем сформируется высокопродуктивное насаждение лиственницы с примесью лиственных пород, способствующих лучшему очищению от сучьев и повышению товарной структуры древостоя.
Исследуя диаграммы изменений таксационных показателей культур сосны обыкновенной (рисунок 3.3), отмечено, что в этих культурах наряду с березой в насаждении появилась лиственница. Лиственница сибирская является главной лесообразующей породой, поэтому её появление происходит за счет лета семян из ближайших древостоев. Доля участия сосны обыкновенной в составе насаждения разнотравно-осочкового типа леса на 1984 год снизилась до 81,8 %, березы и лиственницы сибирской увеличилась, соответственно, до 10,3 %, и 7,7 %. На 1994 год доля сосны обыкновенной составила 62,4 %, лиственницы 19,8 %, березы 17,8 %. В осочково-разнотравном типе леса доля участия сосны в составе на 1984 год составляла 77 %, доля лиственницы и березы, соответственно, 5 % и 18 %. К 1994 году доля сосны обыкновенной составила 63 %, лиственницы 20 %, березы 17 %. Особых различий в изменении состава культур лиственницы сибирской по типам леса не установлено. Можно предположить, что лиственница сибирская будет благополучно развиваться в культурах сосны и в дальнейшем сформируется смешанное по составу насаждение.
Изменение внутриценотических взаимодействий в лесных культурах сосны обыкновенной
Конкурентные отношения между деревьями совершенно справедливо относят к ведущим факторам, оказывающим значительное влияние на рост и строение насаждений с первых лет его существования до распада (Гурцев, Николаев, 1994). Дифференциация в насаждении происходит в результате различий в генотипе, эдафической мозаичности, воздействия вредителей и болезней и множества случайных факторов (качество посадки и ухода, давление со стороны естественного возобновления лиственных). Слабая дифференциация наблюдается в случае однородности деревьев по наследственным свойствам. В результате происходит «эффект группового угнетения» (Погребняк, 1968; Романовский, 2002). Описаны случаи, когда первоначально загущенные лесные культуры к возрасту спелости превращаются в редины (Рябоконь, 1979). В.В. Кузьмичев и О.П. Секретенко (1998) отмечают ускоренный рост деревьев, вокруг которых в результате случайного отпада в раннем возрасте образовалось малозаселенное пространство, а в тех местах, где сохранилась большая часть посаженных экземпляров, все они, конкурируя между собой, отстают в росте. Однако у этой закономерности, не вызывающей возражения, в культурах достаточно часто имеют место исключения (чаще чем в древостоях естественного происхождения). В данной работе сделана попытка выделить долю влияния ценотических факторов на рост насаждения.
Условия, которые вызывают дифференциацию деревьев в естественном древостое, очень сильно снижают свое влияние в культурах. Как правило, все деревья здесь одного возраста, находятся в идентичных почвенно-климатических условиях. Различия в наследственной энергии роста сглажены их сортировкой. Регулярная обработка почвы устраняет конкуренцию с сорной растительностью. Вместо хаотического размещения -идеально равномерное распределение по площади с одинаковым шагом посадки. Благодаря этому условия роста более выровнены, меньше выражена изменчивость высот, диаметров и других таксационных показателей. Казалось бы, что идеально подобранные условия должны улучшить качество древостоя, но борьба за существование ведется между «одинаково сильными» деревьями, что приводит к большему отпаду и неоправданности затрат на выращивание.
При помощи геоинформационной программы АгсМар было представлено размещение деревьев сосны обыкновенной на постоянных пробных площадях. Программа позволяет не только хранить картографическую информацию, автоматизировать расчеты таксационных показателей, но и осуществлять моделирование процессов роста и развития древостоев. Необходимым этапом познания закономерностей взаимоотношения организмов со средой обитания является изучение пространственной структуры популяции. Ценотическая устойчивость и, следовательно, высокая производительность лесных культур определяется оптимальным размещением деревьев различных категорий крупности. Исследование динамики формирования пространственной структуры производного насаждения, т.е. характера размещения деревьев разных пород и возраста, позволяет выявить механизмы формирования биогенетической, морфологической и функциональной структуры древостоев и законов их биологической устойчивости. Анализ размещения древесных особей в насаждении дает неизмеримо большую информацию о природе изучаемого леса и ее подлинном разнообразии, чем метод суммарного описания типа леса с интерпретацией сведений о его растительности в виде различных усредненных индексов (средней высоты и диаметра, состава и полноты древостоя) (Емшанов, 1999). Особый интерес представляет динамика пространственных структур в процессе организации насаждения, другими словами, когда древесные растения начинают взаимодействовать не только с окружающей средой, но и друг с другом. Установление математических закономерностей взаимодействия значительно упрощается с применением геоинформационных технологий. Пример отображения пробной площади № 12 приведен на рисунке 4.4. Результаты инвентаризации за период 1981 - 2003 гг. представлены слоями.
Для установления закономерностей роста модельных деревьев в биогруппах по диаметру, в определенном радиусе (максимальный диаметр кроны на ППП на год обследования) от модельных деревьев были количественно учтены все деревья (п 81, п 03 - соответственно в 1981 и 2003 гг.), а также рассчитан ряд коэффициентов: к 81, к 03 -отношения диаметра соседнего дерева (на высоте 1,3 м) к расстоянию до модельного дерева (сумма всех деревьев-соседей); kb 81, kb 03 - сумма ранговых коэффициентов деревьев-соседей. Результаты корреляционного анализа приведены на рисунке 4.5.
Для оценки взаимовлияния деревьев в ценозе проведен дисперсионный анализ. Из всех изученных параметров наибольшее влияние на рост оказывает количество деревьев-соседей (п), их размеры и расстояние до модельных особей. Рассчитаны (k, kb) коэффициенты, учитывающие не только их количество, но также и диаметр деревьев. В расчет включены особи, расположенные в определенном, зависящем от максимального размера кроны в насаждении, радиусе от модельного (таблица 4.2). В связи с тем, что различие между коэффициентами корреляции не существенно и установление простого количества соседних деревьев значительно упрощает процедуру анализа, за основу взято значение п. В качестве зависимой величины принят диаметр на высоте 1,3 м.
Ход роста и строение культур сосны обыкновенной под воздействием грибов биотрофного комплекса
В течение всей жизни лесных культур в зависимости от воздействия внутренних (генотип, первоначальная и последующая густота, пространственная структура) и внешних факторов (мозаичность рельефа, болезни и вредители, экстремальные климатические явления, рубки ухода), характеристика рядов распределения биометрических показателей деревьев претерпевает изменения. Зависимость формы распределения от множества факторов объясняет приводимые в литературе различные результаты динамики асимметрии и эксцесса с увеличением возраста древостоя. Параметры кривых распределения деревьев по толщине очень изменчивы, особенно в древостоях культурного происхождения (Никитин, 1966). Своевременное вмешательство в искусственный ценоз на основе анализа характеристик рядов распределения (рассматриваемых, в том числе и как индикаторы) позволит сохранить устойчивость формируемого древостоя. Индикаторы должны своевременно сигнализировать о наступлении критических периодов (с максимальной напряженностью конкуренции) в конкретных лесорастительных условиях и являться основой для проведения рубок ухода. Индикаторы необходимы для установления возраста стабилизации строения и оптимизации пространственной структуры в конкретных лесорастительных условиях Целью первичной обработки экспериментальных данных является выбор статистической модели распределения для описания вероятностных свойств исследуемых признаков.
Возможны два варианта реализации: выбор закона распределения, оптимально описывающего выборочную совокупность, и подбор аппроксимирующего распределения. Распределение даёт возможность подробно анализировать структуру совокупности в отношении данного признака: выяснять группы, на которые она распадается; характер распределения единиц совокупности по данному признаку, вычислять различные показатели такого распределения. Выбор распределения, описывающего систему, обычно диктуется пониманием характера рассматриваемого явления и проверяется с помощью имеющихся экспериментальных данных (Хан, Шапиро, 1969). При этом в числе недостатков аппроксимирующего распределения присутствует слабая степень обобщения, не позволяющая выявить общие закономерности генеральной совокупности среди неоднородных выборок наблюдений. Корректное применение критериев согласия часто приводит к отклонению гипотез о принадлежности выборки привычному закону нормального распределения. В этом нет ничего удивительного, так как исследуемые случайные величины являются результатом сложных многофакторных процессов, трудно описываемых простыми функциями. Подавляющее большинство реальных распределений результатов измерений не является нормальным (Налимов, 1960). Для надежной проверки нормальности нужны тысячи наблюдений. Поэтому в подавляющем большинстве реальных задач нет оснований принимать гипотезу нормальности (Орлов, 1996). В лучшем случае можно говорить о том, что распределение результатов наблюдений мало отличается от нормального. В ряде случаев искусственно создаваемые древостой, из-за несоответствия лесорастительным условиям, изначально являются неустойчивыми. Часто разрушение неустойчивого насаждения осуществляется грибами биотрофного комплекса, способными к быстрому распространению по площади биоценоза, возникновению штаммов высокой агрессивности и патогенности и, как следствие, к масштабному разрушению древостоев с образованием очагов поражения деревьев (Стороженко, 2001). Это, безусловно, сопровождается изменением структуры древостоя. Реликтовые Минусинские ленточные боры представляют значительный научный интерес, особенно в связи с прогнозируемым изменением климата.
В середине XX века на вырубках повсеместно и на больших площадях создавались лесные культуры. В настоящее время для своевременного принятия хозяйственных решений по сохранению их устойчивости необходим регулярный мониторинг состояния. Из всех постоянных пробных площадей (ППП) представлены насаждения, имеющие наибольший исследовательский интерес. ППП 3 заложена в насаждении, сформированном из заброшенного посевного отделения сосны. По первоначальной густоте они близки к естественному возобновлению в боровых условиях произрастания. Отличие заключается в размещении: культуры - равномерное; подрост - более или менее групповое. Даже в 13-летнем возрасте (первый обмер) густота составляет 29 тыс. шт/га. Три пробные площади (12, 15, 22) заложены в насаждениях, нарушенных воздействием грибов биотрофного комплекса. Причина гибели деревьев установлена по комплексу диагностических признаков (Павлов, Миронов, 2004). ППП 1, 6, 10, 13, 14, 16, 18 несколько отличаются по первоначальной густоте, имеют средние показатели роста, устойчивое состояние и выбраны в качестве контроля. Данные систематических обмеров с 1965 по 2002 год позволили получить ход роста по высоте лесных культур сосны обыкновенной (рисунок 5.14). Для культур характерны сходные закономерности хода роста, что подтверждает их близость по лесорастительным условиям. В загущенных лесных культурах (ППП 3) отмечено резкое снижение густоты по направлению к значениям, оптимальным для данного возраста и условий произрастания. Это подчеркивает исключительную важность оптимизации густоты выращивания лесных культур. Для конкретных лесорастительных и климатических условий существует определенная оптимальная динамика густоты. Любое отклонение от нее ведет либо к снижению продуктивности и устойчивости (часто разреженные насаждения в большей мере страдают от ветроломов), либо к увеличению конкуренции (и, как следствие, снижению устойчивости, в т.ч. к агрессивным видам грибных возбудителей). На основании критериев Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Уилка установлено, что распределение деревьев по диаметру в большинстве случаев не подчиняется закону нормального распределения. При выборе статистической модели распределения желательно, чтобы все разнообразие форм и параметров распределения могло быть описано посредством модели одного типа. Это позволит использовать параметры модели для оценки воздействия всех возмущающих факторов (болезни и вредители, техногенное загрязнение, изменение гидрологического режима и пр.). Апробировано шесть чаще всего применяемых распределений (нормальное, бета, Вейбулла, логнормальное, Пуассона, экспоненциальное). Насколько хорошо выборка описывается теоретическим законом, проверяли с использованием различных критериев согласия (Колмогорова, Лемана-Розенблата, Пирсона). Основная идея критериев согласия состоит в измерении расстояния между функциями эмпирического и теоретического распределения (Большев, Смирнов, 1968). При проверке согласия по каждому из используемых критериев по значениям достигнутого уровня значимости выбраны функции бета (рисунок 5.15) и Вейбулла. Возможность бета-распределения принимать различную форму позволяет использовать его для описания большого числа реальных случайных величин, значения которых ограничены определенным интервалом. При аппроксимации рядов получено меньшее искажение результатов, особенно на хвостах распределения. В отличие от насаждений без признаков поражения грибами-биотрофами (рисунок 5.15Ь), для нарушенных характерно наличие высокой положительной асимметрии в молодом возрасте (рисунок 5.15с). Правосторонняя асимметрия свидетельствует о наличии значительного количества тонкомера вследствие высокой внутривидовой конкуренции. Параметры функции Вейбулла использованы для установления закономерностей формирования древостоев. Четко выделяется 111111 15, поврежденная биотрофными дереворазрушающими грибами. Высокое значение параметра масштаба (в 21) свидетельствует о значительной концентрации деревьев в центральных ступенях толщины, что создает исключительно сильную конкуренцию среди деревьев из верхних ступеней (Об). Для остальных пробных площадей характерны невысокие колебания параметров формы и масштаба вокруг близких значений.
Похожие диссертации на Закономерности роста и строения сосняков искусственного происхождения на юге Сибири при антропогенном и биотическом воздействиях
