Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Сохранение подроста: история и современное состояние вопроса
1.1 История зарождения и становления идеи сбережения подроста 9
1.2 Обеспеченность насаждений подростом 19
1.3 Технологии лесозаготовок в аспекте сохранения подроста 22
1.4 Выживаемость сохранённого подроста на сплошных вырубках...32
1.5 Формирование насаждений из сохранённого подроста...34
Выводы по главе 1...41
Глава 2. Биоклиматическая характеристика южной тайги Западной Сибири
2.1 Геолого-геоморфологическое строение 44
2.2 Рельеф и почвообразующие породы 44
2.3 Климат 45
2.4 Почвенный покров .47
2.5 Растительность 50
Выводы по главе 2...53
Глава 3. Программа, методика и объекты исследования. Объём выполненных работ
3.1 Программа и методика исследований 55
3.2 Объекты исследований и объём выполненных работ .64
Глава 4. Структура и строение насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста
4.1 Формационный состав и типологическая структура древостоев, сформировавшихся из сохранённого подроста .69
4.2 Структура древостоев, сформировавшихся из сохранённого подроста 72
4.3 Форма, полнодревесность и качество стволов в древостоях, сформировавшихся из сохранённого подроста 92
Выводы по главе 4...96
Глава 5. Ретроспективный анализ роста насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста
5.1 Структура дорубочного возобновления 100
5.2 Динамика среднего прироста в высоту дорубочного возобновления .103
5.3 Оценка влияния дорубочной высоты возобновления на структуру формирующихся древостоев .106
Выводы по главе 5...110
Глава 6. Лесообразовательный потенциал насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста
6.1 Структура возобновления под пологом насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста 112
6.2 Жизнеспособность возобновления под пологом насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста 119
6.3 Горизонтальная структура возобновления под пологом насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста .122
Выводы по главе 6 127
Глава 7. Разработка мер лесоводственного содействия формированию целевых насаждений из подроста 130
Выводы по главе 7 138
Заключение 140
Список литературы. 142
ПРИЛОЖЕНИЯ 175
- Обеспеченность насаждений подростом
- Рельеф и почвообразующие породы
- Структура древостоев, сформировавшихся из сохранённого подроста
- Динамика среднего прироста в высоту дорубочного возобновления
Введение к работе
Актуальность темы. Процесс глобализации сопровождается не только социальными, но и биосферными катаклизмами различного происхождения, в том числе антропогенного в виде сокращения площадей, снижения устойчивости и качества лесов, ослабления выполнения ими экологических функций. Кроме того, негативным результатом лесопользования в России является нежелательная смена пород. Решать эту проблему только лесокультурными мероприятиями не представляется возможным, а в соответствии с парадигмой устойчивого развития и не требуется: необходимо максимально использовать для воспроизводства лесов их природные свойства. Из истории отечественного лесоводства хорошо известно, что в середине XX века было определено одно из направлений решения этой проблемы – сохранение подроста при сплошных механизированных рубках леса. В настоящее время насаждения из сохранённого подроста, возникшие на вырубках начального периода применения лесосберегающих технологий при сплошных рубках достигают возраста спелости. Часть насаждений из подроста уже вовлечена в лесоэксплуатацию. В связи с чем возникает необходимость на основе детального изучения насаждений, сформировавшихся из подроста, дать оценку их количественно-качественных параметров и лесовосстановительного потенциала.
Актуальность темы подтверждается тем, что исследование поддержано грантами в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы: «Комплексная оценка состояния ресурсов биосферы и прогнозирование их состояния на основе современных технологий» (ГК № 02.740.11.0024 от 15 июня 2009 г.) и «Оценка микотрофности и бактериальной биоты ризосферы хвойных в лесных экосистемах Западной Сибири» (ГК № П 706 от 20 мая 2010 г.), а также «Изучение таксационной структуры и возобновительного потенциала насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста на вырубках таёжной зоны Западной Сибири, с целью оптимизации ускоренного воспроизводства лесных ресурсов», поддержанного Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ) – грант №12-04-90812-мол_рф_нр.
Цель и основные задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение особенностей структуры и оценка лесовосстановительного потенциала насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста темнохвойных пород на сплошных вырубках в южной тайге Западной Сибири.
В соответствии с поставленной целью и, исходя из программы исследований, были сформулированы следующие основные задачи:
определение формационного состава и типологической структуры насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста;
выявление особенностей высотной и возрастной структуры насаждений, строения древостоев, сформировавшихся из сохранённого подроста, по диаметру ствола, распределения их по классам бонитета, полнотам, густотам и запасам;
сравнительный анализ структуры насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста, и полных (нормальных) древостоев, представленных в таблицах хода роста (Швиденко и др., 2008), одобренных Рослесхозом и рекомендованных для использования в практической лесохозяйственной деятельности;
ретроспективный анализ формирования древостоев, возникших из сохранённого подроста;
изучение лесовосстановительного потенциала насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста;
определение природного потенциала формирования целевых насаждений из сохранённого подроста.
Научная новизна. Впервые проведены детальные комплексные исследования средневозрастных и приспевающих насаждений, сформировавшихся из сохранённого подроста, в южной тайге Западной Сибири, в результате которых установлено качество древостоев, особенности их структуры, дана оценка природного потенциала предварительного возобновления насаждений, сформировавшихся из подроста.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Закономерности формирования насаждений из подроста в условиях южной тайги Западной Сибири.
-
Оценка качества древостоев естественно сформировавшихся из подроста без мероприятий ухода за лесами.
-
Оценка наличного запаса и ускоренного поспевания насаждений из подроста, обусловленные высотой достаточного количества естественного возобновления, сохранённого при рубке.
-
Обоснование необходимости для формирования насаждений определённого породного состава, обладающих целевыми свойствами, мер направленного лесоводственного воздействия на фитоценоз.
-
Комплекс лесоводственных мероприятий, обеспечивающих при их применении значительное расширение возможности реализации природного потенциала предварительного лесовозобновления для формирования насаждений различного целевого назначения.
Практическая ценность работы и её реализация. Результаты исследований и предложенные на их основе рекомендации, приемлемые для использования при разработке отраслевых нормативных и методических документов, в том числе при проектировании рубок и лесовосстановительных мероприятий в насаждениях с подростом в южной тайге Западной Сибири. Полученные материалы востребованы в процессе обучения в учебных заведениях лесного профиля.
Личный вклад автора. Все работы по теме диссертации, а именно: постановка цели и задач исследований, разработка программно-методических положений, выполнение полевых и камеральных работ в полном объёме – выполнены непосредственно автором (за исключением обработки почвенных образцов, выполненных специалистами кафедры почвоведения и экологии почв БИ НИ ТГУ). Систематизация, анализ, интерпретация и обобщение полученных результатов выполнены лично автором.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на всероссийской научно-практической конференции, посвящённой памяти А.А. Дунина-Горкавича – лесовода и краеведа Югры (г. Ханты-Мансийск, 13 апреля 2012 года), на международной конференции «Возобновляемые лесные ресурсы: инновационное развитие в лесном хозяйстве» (г. Санкт-Петербург, 6–8 июня 2012 года) и на всероссийской научно-практической конференции «Проблемы воспроизводства лесов Европейской тайги» (г. Кострома, 26–27 сентября 2012 года).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 24 работы, из них 4 статьи в журналах, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Российской Федерации, 7 статей в других научных журналах, 4 статьи в сборниках научных трудов, 9 публикаций в материалах международных и всероссийских научных конференций.
Обоснованность и достоверность выводов и предложений исследований. Применение апробированных научно-обоснованных методик сбора и современных методов обработки, анализа и оценки репрезентативности данных обеспечило достоверность исследований. Сформулированные в диссертации положения, выводы и рекомендации подтверждены большим объёмом выполненных исследований, проведённых в 2009–2012 годы.
Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, библиографического списка, включающего 366 наименований, в том числе 16 – на иностранных языках, а также 14 приложений на 35 страницах. Работа изложена на 174 страницах, в том числе 14 таблиц и 25 рисунков.
Обеспеченность насаждений подростом
Краеугольным положением в вопросе сохранения молодого поколения при лесозаготовках является обеспеченность вырубаемых насаждений подростом, поскольку именно этот показатель, по большому счёту, определяет способ рубки и лесовосстановления (Онищенко, 2005; Leinoren et. all, 2008).
Обеспеченность подростом насаждений очень сильно варьирует в зависимости от географии района. В частности, обеспеченность подростом лесов Вологодской области составляет для ельников и осинников – 54%, березняков – 57–73% (Тюрин, Корякин, 1989). В целом же в условиях Европейской тайги до 40% древостоев имеют под пологом второй ярус из ели (Грязькин, 1999). Интегральный показатель обеспеченности подпологовым возобновлением по зоне хвойно-широколиственных лесов близок к 20% (Давыдычев и др., 2011). Несколько выше этот показатель для условий низкогорья Алтая – 30% (Парамонов, Башегуров, 2007; Терехов, Парамонов, Башегуров, 2008). Вследствие того, что в данном районе преобладают, также как и в зоне хвойно-широколиственных лесов травяные типы леса: разнотравные, крупнотравные, папоротниковые, бадановые – процесс естественного возобновления которых протекает неудовлетворительно (Терехова, Лузганов, Карпачева, 2008). Процессы естественного возобновления под пологом леса на Урале признаются удовлетворительными (Л.В. Исаев, 1998). В Восточной Сибири также в целом возобновление успешно (Мотыгулина, Фарафонов, Фарафонова, 1998). Обеспеченность подростом лесов Западной Сибири признаётся достаточной (Игнатьева, 1983; Мозалевский, 1985), за исключением травяных типов леса (Игнатьева, 1982).
Характерной закономерностью в динамике численности подпологового возобновления является снижение общего количества подроста с продвижением с севера на юг (Успенский, 1973а). Также надо отметить, что жизнеспособность подроста под пологом производных лиственных древостоев выше по сравнению с коренными хвойными насаждениями (Okuda et. all, 2008).
Что касается влияния типа леса на количество подроста, то на этот счёт существуют разные мнения. По данным одних авторов (Исаева, Луганский, 1975а, б; Парамонов, Андреев, 2001; Успенский и др., 2002; Сергеев, Трефилкин, 2004, 2008; Алесенков, 2008) такая зависимость существует, а исследования других ученых не подтверждают её (Мартынов, 1995; Бобкова, Бессонов, 2009). Тем не менее, в общем и целом такая закономерность существует и выражается в том, что чем благоприятнее лесорастительные условия, тем в общем сложнее породный состав древостоев, а, следовательно, взаимоотношения между древесными породами и между ними и средой, приводящие к усложнению восстановительного процесса (Попов, 1985). Также успешность возобновления падает при переходе от типов леса с сухими и суховатыми почвами, где конкуренция со стороны нижних ярусов снижена в силу меньшего их развития и видового разнообразия, к типам леса с повышенными трофностью и влажностью, характеризующимися сильной конкуренцией нижних ярусов (Луганский, Исаева, Великжанин, 1975). Однако бывают и исключения, к примеру, в ельнике травяном густота подроста составляет 8,4 тыс. шт/га, в ельнике-кисличнике – 6,7 тыс. шт/га, в ельнике сфагновом – 5,8 тыс. шт/га (Марусов, 1961).
Немаловажен и тот факт, что по данным распределения подроста по высоте в еловых лесах средней тайги, с ухудшением условий произрастания доля крупного и среднего подроста увеличивается от 1/3 до 2/3 общего количества. Та же тенденция прослеживается в условиях южной тайги: с ухудшением условий произрастания доля крупного и среднего подроста увеличивается с 37 до 67% (Харин, Тепляков, 1984). Похожая динамика связана с увеличением возраста материнского древостоя (Неволин, Еремина, 1998).
Большая разница в густоте подроста под пологом древостоя в пределах одного типа леса обуславливается полнотой насаждений (Yasuhiro, Toshiko, 1996; Kroerzer, 2002). При этом лучшее по качеству возобновление находится в низко- и среднеполнотных насаждениях (Пак, 2007; Письмеров, 1989; и др.). А вот под пологом древостоев полнотой 0,8 и выше подрост чаще всего представлен в незначительном количестве (Reinhara, Hubert, Afz, 2000; Шутов и др., 2003; Григорьев, 2008). Отмечено, что под пологом высокосомкнутых насаждений периодически появляется самосев, но через 3–5 лет он, как правило, отмирает (Попов, Артамонова, 1976). Но есть и данные об отсутствии такой зависимости, в частности А.В. Манов (2008), изучавший лесовозобновительные процессы в притундровых ельниках Коми, пришел к выводу об отсутствии взаимосвязи густоты подроста с полнотой древостоя. Отметим, что класс бонитета изученных насаждений V–Vб и соответственно относительная полнота небольшая, что характерно для северотаёжных лесов. При этом надо иметь в виду, что при малой полноте древостоя часто сильно развивается травяной покров или подлесок, сдерживающий увеличение количества всходов и подроста (Ссорин, 1950). Однако и здесь не всё так однозначно, например, по данным Н.Н. Лащинского, Н.Д. Махаткова, Н.Н. Лащинского (мл.) (1991) именно крупнотравье определяет невозможность смены осины пихтой и создает условия для существования устойчивых куртинно-разновозрастных лесов.
В случае с сомкнутостью крон прослеживается чёткая тенденция, согласно которой при уменьшении сомкнутости увеличивается участие подроста старших возрастов (Таланцев, 1966). Также в «окнах» наблюдали лучшую приживаемость самосева и повышенную густоту подроста и другие исследователи (Hubbell et. all, 1999; Hkk et. all, 2011).
Плюс ко всему на успешность появления под пологом молодого поколения оказывают влияние микроэкологические условия насаждений. В условиях избыточного или длительного временного переувлажнения на поддержание густоты подпологового возобновления существенно влияет наличие ветровальных почвенных комплексов (Махатков, 1998) и разлагающейся древесины (Романов, 1953; Simand, Bergeron, Sirois, 1998; Bace, Svoboda, Janda, 2011). В некоторых случаях естественное возобновление хвойных пород в связи с конкуренцией происходит только на стволах поваленных деревьев (Широков и др., 1997).
Помимо количества подроста очень важное значение имеет такой показатель, как встречаемость. Данный коэффициент существенно зависит от густоты подроста, и до определённых значений является производным от него (Бебия, 1997). Как показали специальные исследования, между количеством подроста и его встречаемостью существует тесная корреляционная связь (Бузыкин, 1969; Санников, Баранцев, 1983). Более того встречаемость подроста под пологом выступает основным фактором, определяющим продуктивность древостоя (Мартынов, 1988, 2001; Обыдёнников, 2003; Беляева, Григорьева, 2010). В связи с этим многими исследователями предлагалось судить об успешности лесовозобновления на гарях и вырубках только по встречаемости подроста и самосева (Софронов, Волокитина, Мартынов, 2003).
Рельеф и почвообразующие породы
Ключевую роль в формировании современного рельефа равнины сыграло Самарское оледенение, во времена которого крупномасштабное распространение получили озёрно-ледниковые отложения. При этом основные черты рельефа в южной тайге оформились уже в начале среднего плейстоцена.
На сегодняшний день рельеф таёжной зоны представлен такими формами, как низменности, речные долины, водораздельные долины и ложбины древнего стока (Западная Сибирь, 1963). Наличие этих форм рельефа обусловлено движением фундамента, приводящего к неравномерному распределению тектонических процессов. Таким образом, современный облик таёжной зоны, сформировался в результате тектонических движений платформы и покровных оледенений, в значительной степени определивших закономерности формирования рельефа территории. Заметим, что рельефообразующие факторы постоянно менялись в процессе формирования территории.
Что касается почвообразующих пород, то для современных почв таёжной зоны таковыми являются среднечетвертичные – ледниковые флювиогляциальные, озёрные, аллювиальные и верхнечетвертичные послеледниковые отложения с различным механическим составом (Непряхин, 1977). Следует отметить, что распределение пород с разным механическим составом подвержено закономерности: песчаные, супесчаные и легкосуглинистые почвообразующие породы наиболее широко распространены на севере подзоны, а глинистые и тяжелосуглинистые – на юге. В районе исследований почвообразующими породами являются лёссовидные карбонатные суглинки.
Южная тайга находится в зоне резко-континентального и континентального климата, однако исследуемая территория характеризуется умеренно-континентальным климатом. Это обусловлено проникновением в таёжную зону воздушных масс с Атлантики. В то же время равнинность территории способствует проникновению воздушных масс из Средней Азии и Восточной Сибири. В свою очередь это усиливает внутригодичную динамичность – чередование циклонических и антициклонических типов погоды (Коженкова, Рутковская, 1966) и как следствие неустойчивую погоду в течение всего года. Из местных факторов существенное влияние на климат оказывает заболоченность, обусловленная высокими затратами тепла на испарение (Трофимова, 1999).
Характерными особенностями климата (таблица 2.3) помимо отрицательной среднегодовой температуры (-(0,5–1,5)С) являются: продолжительная холодная зима и короткое жаркое лето, а также непродолжительные переходные периоды (весна, осень). В дополнение к этому остаётся прибавить резкие перепады температуры, как между сезонами года, так и в течение суток. Переход среднесуточных температур приземного слоя воздуха через 5С в южной тайге начинается 2 мая (Азьмука, 1991).
Коэффициент увлажнённости 1, Что касается годового количества осадков, большую часть которых составляют жидкие, то прослеживается тенденция их увеличения с продвижением на север южной тайги. Учитывая при этом слабую дренированность и низкую испаряемость (в сравнении с количеством, поступающих осадков), это определяет высокую гидроморфность территории.
Большое количество осадков в течение всего года и, особенно в вегетационный период, тёплое, хотя и непродолжительное лето, способствует развитию пышной травянистой растительности лугово-лесного типа, большому приросту фитомассы и значительному поступлению в почву органического вещества.
Сложная палеогеографическая история и современные природно-климатические условия Западной Сибири обусловили развитие почв с рядом специфических свойств, не свойственных европейским аналогам. К таким характерным свойствам относятся укороченность почвенных профилей, малая мощность гумусовых горизонтов и др. Объясняется это относительно низкой интенсивностью почвообразования и локализацией активных почвенно-биологических процессов в верхних горизонтах почвы.
В южной тайге наиболее распространены дерново-подзолистые почвы, среди которых значительные площади занимают так называемые вторично-подзолистые почвы со вторым гумусовым горизонтом. Кроме дерново-подзолистых почв, в подзоне распространены подзолистые, серые лесные и болотные почвы. В районе исследований господствуют супесчаные, песчаные и легкосуглинистые дерново-подзолистые и подзолистые почвы, а в придолинных участках р. Большая Чёрная и р. Ум преобладают глинистые и тяжелосуглинистые серые и светло-серые лесные оподзоленные почвы, а также встречаются небольшими пятнами тёмно-серые лесные и чернозёмно-луговые оподзоленные почвы. По понижениям и долинам речек распространены торфянисто- и торфяно-болотные, болотно-подзолистые почвы и торфяники (Непряхин, 1977).
Согласно типологии земель (Дюкарев, Пологова, 2001) на территории Объ-Томского междуречья выделяют три основных литоморфологических структуры (эрозионно-аккумулятивные равнины, ложбины древнего стока, террасово-долинный комплекс рек Оби и Томи) и различные поверхности переходного типа (рисунок 2.4).
Почвы древней равнины формируются на тяжёлых по гранулометрическому составу почвообразующих породах на поверхностях, дренированных логами и глубоко врезанными долинами рек. В почвенном покрове автономных местоположений господствуют серые и тёмно-серые лесные почвы, элювиальных – светло-серые лесные, аккумулятивных – серые лесные глеевые, дерново-глеевые и торфяно-глеевые.
Структура древостоев, сформировавшихся из сохранённого подроста
В составе насаждений, возникших из сохранённого подроста, присутствуют все основные лесообразователи южной тайги: ель, пихта, кедр, сосна, лиственница, осина, берёза (таблица 4.2.1). Однако в зависимости от типа леса соотношение между породами изменяется следующим образом: – в мелкотравно-зеленомошном типе леса преобладают и наиболее часто встречаются следующие древесные породы: ель, пихта, кедр, берёза и осина. В качестве примеси довольно часто встречается сосна, значительно реже лиственница. Усреднённый состав выглядит следующим образом – 3Е2П2К2Б1Ос+С, ед. Л; – в зеленомошном типе леса сохраняются тенденции, присущие мелкотравно-зеленомошному (за исключением осины), т.е. доминируют ель, пихта, кедр и берёза. В качестве примеси присутствуют сосна, лиственница и осина. Усрёдненный состав выглядит следующим образом – 4Е3П2К1Б ед. С, Л, Ос; – в папоротниковом типе леса древостои сложены с участием всего 3 лесообразующих пород: пихта, ель и берёза. В качестве примеси встречается кедр. Усреднённый состав выглядит следующим образом – 3П2Е5Б+К; – в травяно-болотном типе леса к вышеобозначенным основным лесообразователям добавляется лиственница. Её участие обусловлено сохранением спелых лиственниц в процессе рубки предыдущего древостоя, поскольку действовал запрет, по которому лиственница в Томской области имела охраняемый статус. Усреднённый состав выглядит следующим образом – 4Е1П1К1Л3Б; – в разнотравном типе леса ситуация аналогичная травяно-болотному, однако, изредка присутствуют осина в качестве примеси и единично сосна. Усреднённый состав выглядит следующим образом – 5Е1П1К1Л2Б+Ос, ед. С.
Следует отметить, что долевое участие хвойных и мелколиственных пород очень сильно варьирует от древостоя к древостою в пределах одного типа леса. Например, присутствие лиственных пород, в мелкотравно-зеленомошном типе леса находится в пределах 7–56%, в зеленомошном – 13–29%, в папоротниковом – 33–54%, в травяно-болотном – 5–54% и в разнотравном – 15–55%. Тем не менее, в среднем состав ценозов, определяется формулой 7–8 единиц хвойных и 2–3 единицы мелколиственных пород, что принято считать оптимальным соотношением (этот породный состав древостоев повторяет соотношение волоков и пасек: 20–30% и 70–80% площади вырубок соответственно). Исключение составляют древостои папоротникового типа леса, где наблюдается паритет.
Следует отметить, что существует закономерность, согласно которой если какая-либо порода имеет состав по запасу больше, чем по количеству стволов, то большая часть деревьев этого элемента леса имеет предварительное происхождение, и наоборот.
Выявлена существенная разница в породном составе, определяемом по запасу и по количеству стволов. Причём направление может быть как в сторону завышения доли участия породы (кедровый элемент леса на ПП №9, травяно-болотный тип леса), так и в сторону занижения (еловый элемент леса на ПП №24, разнотравный тип леса).
Мелколиственные породы, в большинстве своём, имеют последующее происхождение, однако в половине изученных насаждений во всех типах леса присутствуют и предварительные поколения. В среднем по количеству стволов они составляют 27%, а по запасу – 44%. Установлено, что находясь в пределах пасек, они за счёт более энергичного роста обогнали хвойные породы и оказывают на них угнетающее воздействие на заключительном этапе формирования насаждения. Также практически во всех насаждениях присутствуют последующие генерации темнохвойных пород (исключение составляет только папоротниковый тип леса). Больше всего деревьев послерубочной генерации имеет кедровый элемент леса – 62% по количеству стволов и 32% по запасу стволовой древесины, в основном в мелкотравно-зеленомошном и зеленомошном типах леса. Ель (20% и 8% соответственно) и пихта (33% и 11% соответственно) имеются в наличии примерно в половине насаждений, но пихта слабо представлена в травяно-болотном типе леса.
Анализ распределения высот изучаемых древостоев показывает (рисунок 4.2.1), что наблюдается сильное колебание как по разным типам леса, так и в пределах одного и того же типа леса, например, в мелкотравно-зеленомошном типе леса насаждение, в котором заложена ПП №1, имеет высоту равную 18,6±0,1 м, а на ПП №11 – 14,7±0,2 м при одинаковой давности рубки. Объяснение этому обстоятельству будет дано в главе 5.
Изменчивость высот по породам различна (Приложение З), но не зависит от типа леса. В частности для ели, пихты и кедра коэффициент вариации чаще всего колеблется в пределах 15–30%, встречаются значения и 5–15%. Для осины, берёзы, сосны и лиственницы преобладающим значением является 5–15% и значительно реже 15–30%. Объясняется это происхождением: хвойные породы имеют в подавляющем случае предварительное, а лиственные – последующее. Однако темнохвойные элементы древостоев также представлены и последующими генерациями, которые отсутствуют у светлохвойных (сосны и лиственница). Этим и объясняется более высокие показатели варьирование высот. Лиственные же не имеют в большинстве случаев большой разницы между поколениями, за исключением древостоя на ПП №11 мелкотравно-зеленомошного типа леса, где коэффициент вариации значительно выше 15%. Таким образом, коэффициент вариации, как показатель закономерностей в развитии древостоя позволяет выявить возникновение элементарных групп деревьев (элементов леса), в том числе по возрастным поколениям.
Установлено, что среди распределений по высоте доминируют асимметричные. Причём наблюдается как положительная (левосторонняя), так и отрицательная (правосторонняя) асимметрия. Для мелколиственных пород характерна отрицательная асимметрия (за исключением папоротникового типа леса), а для темнохвойных – положительная (за исключением ели в зеленомошном и разнотравном типах леса). Левосторонняя асимметрия показывает, что правый хвост распределения длиннее левого, а правосторонняя – наоборот. Это означает, что положительная асимметрия свидетельствует о происходящих процессах пополнения и расширения ряда распределения показателя за счёт последующих поколений. Отрицательная же асимметрия указывает на отсутствие или невыраженность этих процессов.
Эксцессы распределений также имеют и положительные значения, и отрицательные. Чётких закономерностей не обнаружено. Однако для темнохвойных пород характерен отрицательный эксцесс, а для мелколиственных – положительный. При этом отрицательный эксцесс показывает, что распределение имеет плосковершинный вид, а положительный – островершинный. Это означает, что у хвойных пород более растянут ряд распределения по отношению к среднему значению, а у лиственных – сильно сжат.
Динамика среднего прироста в высоту дорубочного возобновления
Важнейшим таксационным показателем, позволяющим судить о жизнеспособности и здоровье подпологовых поколений, является средний прирост в высоту. По нашим данным динамика средних приростов в высоту по типам леса выражена слабо и существенных различий не выявлено (td 2,0) (рисунок 5.2). Соответственно показатели средних линейных приростов практически полностью определяются высотой молодого поколения леса.
В этой связи показатели средних дорубочных приростов в высоту у мелкого подроста колеблются в пределах 5,0–10,0 (в среднем 7,7±0,4) см, у среднего подроста – 5,0–12,1 (в среднем 7,6±0,5) см, у крупного подроста – 4,7–16,7 (в среднем 10,5±0,6) см. Варьирование значений средних приростов в высоту у тонкомера составляет 8,6–29,5 (в среднем 17,9±1,3) см.
Согласно анализу хода роста модельных деревьев после рубки материнского древостоя сохранённый подрост на всех пробных площадях значительно увеличил средний прирост в высоту (таблица 5.2): в мелкотравно-зеленомошном типе леса – в 1,6–4,0 (в среднем 2,5) раза, в зеленомошном – 1,9–2,6 (в среднем 2,4) раза, в папоротниковом – в 2,0–3,3 (в среднем 2,9) раза, в травяно-болотном – в 1,9–3,6 (в среднем 2,6) раза, в разнотравном – в 2,2–3,3 (в среднем 2,6) раза.
Рассматривая же зависимость сравнительного увеличения прироста от крупности сохранённого подроста, получается следующая закономерность: у мелкого подроста – 3,5 раза, у среднего подроста – 3,8 раза, у крупного подроста – 2,9 раза и у тонкомера – 1,5 раза. В абсолютных усреднённых значениях это выглядит так: средний послерубочный подпологовый прирост мелкого подроста варьирует в пределах 22,2–35,5 (в среднем 27,3±1,0) см/год, среднего подроста – 22,4–36,8 (в среднем 28,8±0,8) см/год, крупного подроста – 25,8–35,0 (в среднем 30,2±0,6) см/год и тонкомера – 18,7–36,4 (в среднем 26,6±1,1) см/год. Из этих данных следует, что динамика незначительная, т.е. не имеет значимых различий (td 2,0).
Актуальная характеристика насаждений на 2010–2011 гг. (таблица 5.3) позволяет сделать вывод о том, что за прошедшее с момента рубки древостоя время, равное 36–49 годам, сформировались дендроценозы с очень сильно варьирующими средними таксационными показателями. В частности, диапазон колебаний по высоте составляет 12–21 м, по диаметру ствола – 13–22 см, по возрасту – 50–90 лет, по среднему объёму дерева – 0,1–0,4 м3.
Анализ влияния дорубочной высоты на современную структуру насаждений показывает, что при одной и той же давности рубки и высоте сохранённого подроста формируются древостои со схожими таксационными показателями (рисунок 5.3.1): ПП №7 и 12 в мелкотравно-зеленомошном типе леса; ПП №4 и 16 в зеленомошном типе леса; ПП №2, 18 и 22 в папоротниковом типе леса; ПП №8 и 14 в травяно-болотном типе леса; ПП №9, 13 и 24 в разнотравном типе леса. В противном случае, т.е. при достоверных различиях в высоте сохранённого подроста (td 2,0), тенденция обратно пропорциональная и таксационные показатели существенно отличаются (рисунок 5.3.2): ПП №1 и 11 в мелкотравно-зеленомошном типе леса по высоте – на 32%, по диаметру – на 18%, по объёму одного дерева – на 270%; ПП №6 и 14 в травяно-болотном типе леса по высоте – на 48%, по диаметру – на 12%, по объёму одного дерева – на 64%.
Рост древостоев из подроста происходит с участием всех основных лесообразователей южной тайги. Однако основное формирующее значение имеют темнохвойные породы. При этом ель доминирует в травяно-болотном и разнотравном типах леса, а пихта – в папоротниковом. В мелкотравно-зеленомошном и зеленомошном типах леса темнохвойные породы имеют равные доли в составе древостоя.
Выявлено, что большая часть насаждений сформировалась из предварительного возобновления, имевшего среднюю высоту от 3 до 6 м (с амплитудой 1–7 м). Средний возраст колебался в пределах от 13 до 44 лет, модальное же значение составило 25–35 лет. Установлено, что в формировании практически каждого насаждения принимал участие как подрост всех категорий крупности, так и тонкомер. Усреднённое по типам леса распределение возобновления до рубки по высотным категориям выглядит следующим образом: мелкий подрост – 18%, средний подрост – 21%, крупный подрост – 39% и тонкомер – 22%. По нашим данным динамика средних приростов в высоту по типам леса выражена слабо и существенных различий не выявлено (td 2,0) и поэтому дорубочный прирост в высоту составлял у мелкого и среднего подроста 7–8 см/год, у крупного подроста – 9–11 см/год и у тонкомера – 17–19 см/год. Поскольку изучаемые насаждения относятся к хвойному хозяйству, то приведённые показатели среднего прироста в высоту можно использовать как придержки при таксации подпологового возобновления с целью планирования формирования целевых древостоев без лесоводственных уходов.
