Содержание к диссертации
Введение
1. Природные условия объектов исследований 8
2. Современное состояние проблемы исследований 18
3. Программа, методика и объем выполненных работ 39
4. Динамика и возрастная структура лесного фонда в оценке состояния и устойчивости лесов 43
5. Оценка семенной продуктивности и естественного возобновления насаждений при организации и ведения хозяйства 56
5.1 Оценка параметров шишек и качества семян сосны 56
5.2 Некоторые теоретические основы в оценке и прогнозе семенной продуктивности и естественного возобновления сосняков 61
5.3 Возобновление сосновых насаждений в степных борах 66
5.4 Возобновление тополя в пойменных лесах Оренбуржья 71
6. Совершенствование методов оценки древесного запаса и роста древостоев 75
6.1 Форма и полнодревесность стволов в оценке древесного запаса 75
6.2 Моделирование объемов стволов при заданной форме 83
6.3 Объемные и сортиментные таблицы 89
6.4 Ход роста пойменных тополевников Оренбуржья 95
7. Совершенствование некоторых принципов ведения хозяйства в степных борах 111
7.1 Принципы и критерии отбора деревьев на выращивание и в рубку 111
7.2 Обоснование некоторых принципов ведения хозяйства в степных борах с использованием дендрохронологических методов 123
Заключение 141
Библиографический список
- Некоторые теоретические основы в оценке и прогнозе семенной продуктивности и естественного возобновления сосняков
- Возобновление тополя в пойменных лесах Оренбуржья
- Моделирование объемов стволов при заданной форме
- Обоснование некоторых принципов ведения хозяйства в степных борах с использованием дендрохронологических методов
Введение к работе
Актуальность работы. Леса Оренбургской области при крайне низкой лесистости территорий (около 4,6%) имеют исключительно важное климаторегулирующее, почвозащитное, водоохранное и социально-экологическое значение. При ведении лесного хозяйства в зонах степи и лесостепи в разное время принимались и разные решения: снижение или увеличение возрастов спелости (рубки) и объемов рубки спелого, перестойного леса; создание густых или редких, чистых или смешанных лесных культур и т.п. Эти меры приводили к определенным сдвигам в характеристиках лесов, которые в ряде случаев были положительными или отрицательными. Устранение допущенных погрешностей в части рационального использования лесов и повышение их устойчивости затягивается на десятки лет, что сопряжено с большими материальными и финансовыми затратами. Деформация возрастной структуры лесного фонда, происходящая в результате интенсивного или недостаточного использования ресурсов спелого и перестойного леса, приводит не только к изменению объемов лесопользования, но самое главное - к дестабилизации лесных экосистем. Результативность ведения хозяйства и объективная оценка ресурсного и экологического потенциала лесов зависит от использования при лесоустройстве и ведении хозяйства достаточно точных общих или региональных лесоводственно-таксационных и природоохранных нормативов (наставлений, правил, лесотаксационных таблиц и т.п.). Однако при проведении лесоустройства и ведении хозяйства в лесах Оренбуржья имеет место использование непроверенных или недостаточно обоснованных лесоводственно-таксационных нормативов. Даже в Казахстане, где в 1980— 1990гг. интенсивно велись исследования в указанных направлениях, региональные и межрегиональные аспекты в составлении лесоводственно-таксационных нормативов учитывались не всегда. Например, при разработке лесотаксационных нормативов (1987г.) для таксации сосняков в Казахстане
4 не были учтены полученные данные (Макаренко, 1975; и др.), подтверждающие необходимость составления объемных таблиц по группам полноты древостоев (Орлов, Шустов, 1912).
Серьезным недостатком в обосновании возрастов спелости леса (для защитных лесов) и возрастов рубки является отсутствие данных о семенной продуктивности и возобновительной способности насаждений различного происхождения в зависимости от их характеристик. Это снижает возможность более объективного обоснования мероприятий по ведению хозяйства на принципах естественного воспроизводства и повышения устойчивости насаждений основных лесообразующих пород.
Важное значение при отборе деревьев на выращивание и в рубку имеет разработка количественных критериев для идентификации их по морфологическим и таксационным признакам.
Сложившаяся практика планирования лесохозяйственных, лесокультурных и лесоохранных работ без учета климатических фаз и возможных климатических условий не всегда обеспечивается эффективностью выполнения намеченных по годам работ. Поэтому в целях более эффективного ведения лесного хозяйства все планируемые мероприятия целесообразно увязывать с прогнозом фаз увлажненности (Матвеев, 2003; и др.). Одним из важнейших мероприятий в ведении лесного хозяйства является охрана лесов от пожаров. В этом аспекте важно определиться с прогнозом возможного количества пожаров на основе дендрохронологических исследований, а также с более точными шкалами горимости лесов.
Работа выполнена в соответствии с региональной программой ОГАУ «Леса и рациональное ведение лесного хозяйства в Оренбургской области», одобренной координационным экологическим советом области в 2004г., а также согласно договору о международном научном сотрудничестве между ОГАУ и РГП «НПЦЛХ» МСХ Республики Казахстан и государственного контракту Map ГТУ № МГ-02-06/25К от 06.06.2006 года.
Автор выражает благодарность д-ру биол. наук Г.С.Шиятову и д-ру биол. наук В.С.Мазепе за оказанную помощь в проведении дендрохронологических исследований.
Цель исследований - совершенствование и разработка новых методов лесоводственно-таксационнои оценки насаждений и научных основ ведения хозяйства в лесах степной и лесостепной зон. Поставленная цель реализована при выполнении следующих задач:
- оценка состояния лесов при разном режиме ведения хозяйства;
-разработка принципов прогноза семенной продуктивности и
возобновления семенных и порослевых насаждений для обоснования возобновительной спелости;
разработка новых методов составления таблиц объемов стволов и таблиц хода роста насаждений с учетом региональных особенностей в их формировании;
определение некоторых принципов совершенствования ведения хозяйства на основе критериев отбора деревьев на лесовыращивание и в рубку, прогноза возможного количества пожаров в сосняках разных регионов с использованием дендрохронологических методов.
Научная новизна. На межрегиональном уровне дана оценка состояния лесов в зависимости от режима ведения хозяйства, количества и площади лесных пожаров. Для обоснования оптимального возраста спелости и рубки леса впервые предложены методы оценки семенной продуктивности и естественного возобновления на примере сосняков и пойменных тополевников. Разработаны оригинальные методы составления объемных таблиц и таблиц хода роста с учетом полноты насаждений, обеспечивающих необходимую точность в оценке древесного запаса. Для отбора деревьев сосны и тополя на выращивание и в рубку на межрегиональном уровне разработаны критерии в идентификации полнодревесности стволов по параметрам крон.
Изучена цикличность радиального прироста сосны в степных борах и выявлены периоды усиленного и замедленного роста. На основе выявленных взаимосвязей индексов радиального прироста и пирологических показателей впервые для исследуемых степных боров разработаны методы прогноза возможного количества пожаров на период до 2020г.
Проведенные исследования являются основой разработки более совершенной системы ведения хозяйства в лесах Оренбуржья.
Практическая значимость и реализация работы. Выполненные исследования предназначены для разработки региональных систем ведения хозяйства в сосняках и пойменных тополевниках с учетом оптимальной возобновительной спелости. Для пойменных тополевников Оренбуржья разработаны новые сортиментные таблицы и таблицы хода роста, одобренные Агентством лесного хозяйства по Оренбургской области и рекомендованные к внедрению в практику ведения лесного хозяйства и при лесоустройстве. Сортиментные таблицы включены в электронный лесотаксационный справочник «Сортиментные и товарные таблицы для лесов России», созданный МарГТУ. Эти нормативы могут быть использованы для таксации пойменных тополевников р. Урала Республики Казахстан. Для степных боров разработаны предложения по совершенствованию ведения хозяйства и прогноз возможного количества пожаров с учетом климатических фаз.
Личный вклад автора состоит в планировании методологии исследований, обработке собранного и привлеченного экспериментального материала по действующим и разработанным методикам, а также в выработке теоретических и практических предложений по совершенствованию методов оценки древесного запаса и ведения хозяйства на примере лесов степной и лесостепной зон Оренбуржья и Казахстана.
Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспечена достаточным объемом экспериментального материала, его
7 обработкой современными методами математической статистики, объективностью в оценке полученных результатов.
На защиту выносятся методы оценки семенной продуктивности и возобновления сосны, порослевой возобновительной способности тополя черного и белого в зависимости от возраста насаждений для обоснования возобновительной спелости; новые методы в составлении объемных таблиц и таблиц хода роста; совершенствование критериев отбора деревьев на выращивание и в рубку; совершенствование некоторых принципов ведения хозяйства в степных борах с использованием дендрохронологических методов.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований представлялись на международных (Брянск, БГИТА, 2002; Воронеж, ВГЛТА, 2002; Оренбург, ОГАУ, 2003; Брянск, БГИТА, 2004; Брянск, БГИТА, 2005; Оренбург, ОГАУ, 2005; Щучинск, НПЦЛХ РК, 2005, 2007; Брянск, БГИТА, 2006; Оренбург, ОГУ, 2006), Всероссийской (Оренбург, ОГУ, 2005) и региональных (Оренбург, ОГУ, 2005; Оренбург, ОГУ, 2006) научно-практических конференциях и на международных симпозиумах (Оренбург, ОГАУ, 2004). Автор является лауреатом конкурса научных работ молодых ученых и специалистов Оренбуржья (2005г.). Результаты исследований используются в учебном процессе лесохозяйственного факультета ОГАУ.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 15 основных печатных работах (в том числе 2 статьи в изданиях, определенных ВАК).
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 разделов, заключения, списка литературы (207 источников, в том числе 11 иностранных) и 9 приложений. В тексте диссертации содержится 45 таблиц и 4 рисунка.
Некоторые теоретические основы в оценке и прогнозе семенной продуктивности и естественного возобновления сосняков
В категориях лесов с запрещенными главными рубками по существующим принципам возраст спелости (в понятии возраста рубки спелого леса) устанавливается на 1-2 класса выше, чем в лесах, где они разрешены. Однако передержка насаждений на корню с целью их «сбережения» не решает эту задачу, а лишь отодвигает ее на последующие годы. Понятие «спелый лес» в этих лесах должно отвечать биологическим аспектам роста, развития и естественного воспроизводства лесов. Поэтому вся система хозяйствования должна строиться на этих принципах. Например, по материалам лесоустройства в Бузулукском бору, только 38% занимают площади с наличием естественного возобновления, остальные площади - без подроста или с его единичным участием (до 500шт/га).
В лесовосстановлении многих стран бореальной зоны обнаруживается явная недооценка колоссальной самовозобновительной способности лесов, отказ от активных мер содействия ей (за исключением пассивной меры сохранения подроста в ходе рубки). Установился курс тотальных лесных культур, который во многом обусловлен недостаточным уровнем изученности экологии естественного лесовозобновления и разработки адекватной системы мер по его оптимизации. Хороший лес можно вырастить лишь из семян с высокими хозяйственно-ценными наследственными свойствами и при обязательном соответствии условий выращивания их происхождению
Региональные особенности семеношения сосны в различных частях ареала сосны изучали Е.Д. Годнев (1932), А.П. Тольский (1950), Л.Н. Грибанов (1959, 1960), С.Н. Санников (1992), А.П. Шиманюк (1955) и др. С.Н. Санников (1992), изучая семенную продуктивность ценопопуляций сосны в древостоях с близкой полнотой и биологическим возрастом в суходольных лесах, выявил закономерное увеличение количества семян от северной тайги (140-160 тыс. семян на 1 га в год) к предлесостепи (290-590 тыс.).
Урожайность семян достигает максимума в южной лесостепи (810-2790 тыс.), а затем вновь довольно резко снижается на южной границе ареала в южной степи (480-790 тыс.). Известно, что существует связь семеношения с урожайными и неурожайными годами (Санников, 1992), полнотой древостоя (Тольский, 1950; Некрасова, 1962; и др.), типом леса.
Важная роль в организации и ведении хозяйства на принципах естественного воспроизводства основных лесообразующих пород принадлежит вопросам установления возобновительной спелости леса, обоснованию которых при лесоустройстве в большинстве случаев уделяется недостаточно внимания. Кроме того, нет ясности в самой трактовке и способах определения возобновительной семенной и порослевой (вегетативной) спелости отдельных деревьев и древостоев. Например, для семенной спелости указывают нижний предел (сосна - 40-50 лет), а для порослевой - верхний (осина - 50-70 лет), при которых условия возобновления остаются все еще близкими к оптимальным (Свалов, 1979; и др.).
Рассмотрим элементы прогноза семенной продуктивности и естественного возобновления сосны в мшистых и ложно-травяных типах леса при полноте 0,6-0,7 Бузулукского бора в зависимости от возраста древостоев.
Метод 1. При данном методе количество семян на 1га рассчитывается косвенным путем - через балл урожайности шишек.
Относительно метеорологического прогноза урожайности плодов и семян существуют разные точки зрения: по Д.Я. Гиргидову (1954), женские почки закладываются обильно при сухой погоде, по А.А. Хирову (1964) -при влажной. Между баллом урожайности, по В.Г. Каперу, и годовыми осадками, классом качества семян и баллом урожайности коэффициент корреляции составил на уровне 0,5. Осадки за год или за июль-август, как и температура воздуха по этим периодам, не оказали существенного влияния на показатели качества семян. Наибольшая урожайность и лучшее качество семян, по данным Управления лесами «Бузулукский бор», были в годы с повышенным количеством осадков (1983, 1986, 1990, 1994 и 2000 гг.), т.е. в среднем с периодичностью в 4 года.
Для прогноза урожайности, качества семян и на этой основе возобновления сосны получены следующие зависимости: 1. Балл урожайности, по В.Г. Капперу, от осадков текущего года: до 400мм - менее 2; 450-600мм - 2-3; 600мм и более - 4-5. 2. Лабораторная всхожесть семян (В) от возраста (А): В=67,31+0,65689 А-0,00393838 А2, R2=0,80. (5.1) 3. Балл урожайности (Бур) сосны от возраста (А): Бур=1,87+0,00111676 А2-0,0000136713 А3+3,97201Е-8 А4, R2=0,80. (5.2) 4. Количество семян (Nc) в тыс. шт. на 1 га (по экспериментальным данным А.А. Хирова, 1964; В.М. Невзорова, 1986) в зависимости от балла урожайности (БУр), по В.Г. Капперу: Nc= -180,0706+481,7381 Бур.-14,4313 Б2ур, R2=0,96. (5.3)
Принимая, что число сохраняющихся всходов сосны к концу второго календарного года от высеянных всхожих семян (Годнев, 1932; Белов, 1983; Невзоров, 1986; и др.) составляет по ряду причин (грунтовая всхожесть ниже лабораторной; поедание семян и проростков птицами и мышами; естественный отпад и т.п.) около 0,5%, а также применяя коэффициент перевода мелкого подроста в крупный (0,5), находим расчетное количество (Nn) крупного благонадежного подроста: Nn=Nc B/100 0,005 0,5 (табл.5.4).
Возобновление тополя в пойменных лесах Оренбуржья
Учитывая прогрессирующее накопление спелых и перестойных тополевых древостоев, изучение лесовозобновительного процесса на вырубках является основной задачей в вопросе воспроизводства пойменных лесов. В вопросе оценки естественного воспроизводства лесных сообществ важным элементом является изучение и обоснование оптимальных спелостей и возрастов рубки леса, обеспечивающих максимальное появление достаточного и благонадежного подроста под пологом леса и на вырубках. Наличие под пологом насаждений подроста тополя (до 3%) в большинстве случаев не может решить данную проблему, однако будет способствовать более быстрому заращиванию хозяйственно-ценными породами семенного происхождения (Литвинов, 2004).
Запоздание, как и проведение в неоправданно ранние сроки рубки леса приводит к ряду отрицательных процессов, связанных с воспроизводством лесов, их продуктивностью и состоянием в целом: к увеличению трудовых и материальных ресурсов при восстановлении вырубок до прежнего уровня продуктивности насаждений, к потере качества, а следовательно, и стоимости вырубаемой древесины. В перестойном возрасте в 2 раза снижается выход деловой и значительно повышается доля дровяной древесины, не имеющей спроса в Оренбуржье.
Проведение рубок в возрасте ниже возраста количественной спелости приводит к потере прироста древесины, а вырубаемый древесный запас в этом возрасте включает в большей степени мелкую и среднюю древесину. Мелкая же древесина, особенно мягколиственных пород, не имеет потребительской ценности вследствие отсутствия на нее спроса. Из этого следует, что изучение лесообразовательного процесса, протекающего под пологом леса и на вырубках, для обоснования оптимальных сроков вырубки спелой древесины является особо значимым.
По данным Е.А. Шингаревой-Поповой (1935) и П.Н. Ушатина (1963), удовлетворительное естественное возобновление тополевников в Волго-Ахтубинской пойме протекает до 30-летнего возраста. Исследования В.Р. Карлина (1971) и В.Г. Шаталова (1975), проведенные в Волго-Донском бассейне, говорят о достаточном естественном возобновлении тополевников в возрасте от 21 до 45 лет, с дифференциацией в зависимости от уровня расположения тополевников в пойме. А.Т. Веретенников (1963) наблюдал успешное возобновление тополевников в пойме р. Сакмары (правого притока Урала) на вырубках 35-40-летних насаждений. Исследования А.И. Воробьева (1986) в бассейне р. Урала (Казахстанская часть) свидетельствуют об успешности возобновления вырубок тополевников в 50-65-летнем возрасте.
В качестве объектов исследования возобновления были использованы вырубки тополевых древостоев на площади 650 га, в поймах рек Урала и Сакмары. Экспериментальные данные были собраны на лесосеках после проведения рубок обновления в 6 пойменных лесхозах: Кувандыкском, Саракташском, Сакмарском, Оренбургском, Илекском и Ташлинском (С.Н. Литвинов, А.Ак. Гурский, А.Ан. Гурский, 2004). Эти лесхозы расположены в среднем течении р. Урала и нижнем течении р. Сакмары, протяженность зоны исследования составляет около 400 км, в широтном направлении - с востока на запад в пределах Оренбургской области. Проведенная выборка подроста по выделам, которые были назначены прежде в рубку, показывает, что количество крупного подроста (N) имеет явно выраженную закономерность увеличения с повышением полноты (П) древостоя. Эта закономерность отражается уравнением: N=1,781+5,658 П, R2=0,86. (5.5) Табулирование данного уравнения дало следующие результаты: полнота 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Нтыс.шт./га 3,47 4,04 4,61 5,18 5,74 6,31 6,88 7,44
Выявленная закономерность возрастания количества подроста с повышением полноты обусловлена следующими причинами: наличием мощного травяного покрова в низкополнотных насаждениях, который сдерживает появление и развитие подроста; увеличением числа деревьев на 1га при повышении полноты, обеспечивающей большую вегетативную продуктивность насаждений и снижение проективного покрытия живого напочвенного покрова.
Исключительно важным является изучение возобновления в зависимости от возраста древостоя. По всем объектам количество жизнеспособного подроста на вырубках в целом зависит от возраста древостоя до рубки, хотя закономерности его изменений по лесхозам имеют некоторые различия. Если в 30-35 лет по всем объектам его насчитывается (в переводе на крупный) около 5,5 тыс.шт., то в возрасте 60-70 лет численность подроста на 1 га снижается до 3,85 тыс.шт., т.е. на 30%. По всем объектам изменение количества подроста на вырубках в переводе на крупный в зависимости от возраста насаждений выражается уравнением: N=5,77/[exp(-l,32171-0,09292 A+0,00154 A2)+l], R2=0,88 (5.6) и расчетными данными (тыс. шт./га): возрастает 10 20 30 40 50 60 70 N, тыс. шт./га 5,14 5,36 5,42 5,36 5,15 4,58 3,29 По этим данным наибольшее количество подроста наблюдается после рубки 30-летних тополевников. Возрастной максимум успешности естественного возобновления тополевых вырубок по 6 лесхозам области соответствует 20-40 годам. В худших условиях произрастания (IV класс бонитета и ниже) следует ожидать на вырубках большее число подроста (на 11%), чем в лучших. Это объясняется тем, что при снижении класса бонитета древостой одинаковой полноты имеют большую густоту.
Моделирование объемов стволов при заданной форме
В лесном хозяйстве региона прежде действовали таблицы сортиментов древесины для лесных дач Оренбургского округа Средне-Волжской области, изданные в 1929г. Сроки действия указанных таблиц нами не установлены.
При перечислительной таксации тополёвников в лесхозах Оренбуржья до 2002г. использовались сортиментные таблицы для осокоревых насаждений, составленные А.Ф.Гуровым (1987). В настоящее время используются сортиментные таблицы для осокоревых насаждений, разработанные Марийским ГТУ по новым требованиям, на основе прежде изданных сортиментных таблиц А.Ф.Гурова, К.Б.Лосицкого, А.П.Чаркиной, но только для 1-V разрядов высот (Верхунов и др., 2002). Поэтому в насаждениях ниже V разряда высот общий запас будет завышаться от 15 до 40%. Кроме того, предварительным анализом установлено, что «тренд» кривых высот действующих сортиментных таблиц не соответствует соотношению высот и диаметров пробных площадей , заложенных в пойме р.Урала.
Экспериментальная проверка точности определения запаса древесины по действующим сортиментным таблицам в условиях Оренбургской области не проводилась. В связи с этим необходимо было проверить действующие и при необходимости составить региональные объёмные и сортиментные таблицы с учётом полноты насаждений.
Как было установлено, в отличие от сосняков, влияние полноты на полнодревесность стволов тополя черного и белого проявляется недостаточно четко. Для отдельных тополёвников высокой полноты нормальное видовое число (fn) колеблется от 0,440 до 0,490, при полноте 0,4-0,7 - от 0,435 до 0,480, без явно выраженной закономерности. При таком варьировании фактор полноты был исключен, и объемные таблицы составлялись при среднем fn=0,456.
Современные объемные таблицы составляются по разрядам высот, поэтому в первую очередь разрабатывается разрядная шкала.
Известно, что всякий математический ряд чисел можно преобразовать в другой, более простой ряд по модулю. В статистике такой приём называют методом индексов. В лесной таксации это метод впервые (1941г.) применил Д.Н. Кукрин (Матвеев-Мотин, 1960). Анализируя большое количество объёмных таблиц, составленных в различных районах страны и по разным методам, А.С. Матвеев-Мотин (1960) пришел к выводу, что относительные числа высот стволов каждой ступени толщины не зависят от разряда высот, и поэтому может быть составлен один ряд чисел. Это подтверждается также исследованиями А.Ак. Гурского (1997).
Для построения разрядной шкалы с применением метода индексов и составления объемных таблиц использовано 19 п.п. с полнотой 0,8 и выше и 15 п.п. с полнотой 0,7 и ниже, на которых общепринятыми в таксации методами обмерено по 20-40 модельных и учетных деревьев. На каждой пробной площади высота ступени толщины в 24см принималась за 1,0, а высоты остальных ступеней толщины выражались в долях от этой высоты.
Оказалось, что в пределах группы полноты индексы кривых высот для насаждений тополя черного и белого различались в крайних ступенях толщины не более чем на 5%, что послужило основанием для объединения материала независимо от вида тополей. Графическим и корреляционным анализом (при низких коэффициентах корреляции 0,2-0,3) не установлено различий в изменении индексов высот в зависимости от высоты базовой ступени толщины и по группам полноты насаждений (до 0,7; 0,8 и выше). Эти обстоятельства послужили основанием для получения средних индексов высот по ступеням толщины независимо от вида тополей, высоты и полноты насаждений по уравнению: 2 і гіілі і„2. ih=l,39279/[exp(4,0813-14,47863/d,,3-1.52301 lnzd,,3)], R =0,999 (6.5) Полученные таким способом усредненные индексы высот по ступеням толщины (табл. 6.8) были сравнены с индексами высот таблиц П.М. Верхунова и др. (2002, осокорь, 3-й разряд), А.Ак. Гурского и В.Т. Кульбачко (1987, тополь поймы р. Урала казахстанской части, 6-й разряд) и А.И. Колтуновой, А.А. Макаренко (1987, осокорь тополь поймы р. Иртыша, 6-й разряд) и Оренбургского округа (1929, осокорь, бонитет III).
Установленные индексы высот значительно отличаются от индексов высот объемных таблиц А.Ак. Гурского, П.М. Верхунова, а в таблицах А.И. Колтуновой только в ступенях 8-16 см. Со ступени 20 см наблюдается явное сходство индексов высот тополевников поймы р. Урала и р. Иртыша (Казахстан). Очень близкими с нашими данными, кроме ступени 8см, оказались индексы высот таблиц для Оренбургского округа (1929), по которым различия в ступенях 12 см и выше не превышали 4%.
Максимальные и минимальные высоты в базовой ступени толщины могут быть получены по данным пробных площадей, если они отражают минимальную и максимальную продуктивность насаждений. Поскольку выявить предельные значения таким путем не всегда возможно, то нами использован следующий методический приём. По имеющимся данным пробных площадей для базовой ступени толщины (24см), определялись средняя высота (hcp) и среднеквадратическое отклонение (а). Согласно теории математической статистики при нормальном распределении изучаемых признаков их максимальные и минимальные значения можно установить исходя из «правила 3-х сигм»: hmax=hcp +3o; hmin=hcp.-3a. Для 35 пробных площадей средняя высота в 24см ступени толщины равна 18,2м, о = 2,44м. По этим данным верхний возможный предел высот в 24см ступени толщины составил птах=18,2+2,44 3=25,5(м), нижний - hmin=18,2-2,44 3=10,9(м). Таким образом, различие в возможных пределах высот составляет 25,5-10,9=14,6(м).
Исходя из средней высоты в 24см ступени, равной 18,2 м, и интервала между разрядами в 9-10%, была построена рабочая таблица средних высот по ступеням толщины для 10 разрядов, по которой разработана вспомогательная шкала для определения разряда высот (прил. 6.3). Составление объёмных и сортиментных таблиц. В основу составления объемных таблиц положена установленная В.К.Захаровым (1961) зависимость диаметра (do,і) на 0,1Н от диаметра на высоте груди (di,3). Все модельные деревья были сгруппированы по разрядам высот в пределах групп полноты до 0,7 и 0,8-1,0. Диаметр на 0,1 Н находился по функции общего вида: d0,i=f(di 3; h). Различия диаметров на 0,1Н в коре по ступеням толщины для среднеполнотных и высокополнотных тополевников оказались незначительными (±2%), что послужило основанием для расчета единого уравнения (А.Ан. Гурский, 2006): do,i=2,084+0,921895 d,,3-0,0988655 h (см), R2=0,983. (6.6)
Обоснование некоторых принципов ведения хозяйства в степных борах с использованием дендрохронологических методов
Из этих данных следует, что лучшими следует считать деревья толще среднего диаметра и выше средней высоты древостоев с протяженностью крон до 0,55 и формой крон до 3,5 единицы. Более оптимальными являются параметры: 1кр=45-50% и Ккр до 3-х единиц (А.Ан. Гурский, А.Ак. Гурский, 2003). Следовательно, при проведении рубок ухода в тополевниках необходимо удалять в первую очередь деревья с протяженностью крон более 55% и с формой крон более 3,5 единиц.
Перегруппировка деревьев по размерам и кульминация прироста сосны. В силу различных факторов внутренней и внешней среды уже с первых лет жизни древесных растений наблюдается различие (дифференциация) в их размерах ствола и габитуса крон.
В связи с этим для характеристики деревьев по росту в насаждении лесоводами разработан ряд классификаций, наибольшее распространение среди которых получила классификация немецкого лесовода Г. Крафта. На основе этой классификации собственно и построен «низовой» способ ухода за лесными насаждениями, когда в рубку назначают деревья, отставшие в росте. Между тем, как установлено проф. Г.Р. Эйтингеном (1962), классификация Крафта отражает рост и развитие деревьев только в статике. Иными словами, деревья во времени меняют свое расположение в ряду распределения как по таксационным признакам, так и по классам роста.
В связи с этим Г.Р. Эйтинген указывает, что какая-либо предвзятая классификационная система, построенная на абсолютных признаках в развитии отдельных деревьев, является методологически неправильной, в чем и находит он причину неудач низового способа рубок по Крафту и верхового способа изреживания с выбором раз и навсегда «деревьев будущего». На основе изучения перегруппировки деревьев по высоте Г.Р. Эйтингеном сделан важный вывод: прогноз о росте деревьев может быть дан на небольшой период, а поэтому через несколько лет насаждения нужно рассматривать как «вновь перестроенную совокупность особей».
Закономерность перегруппировки деревьев по их размерам в динамике, установленная Г.Р. Эйтингеном, позже подтверждена проф. Л.Н. Грибановым (1961) для естественных древостоев ленточных боров и А.А. Макаренко (1965) для сосняков Казахского мелкосопочника.
Для изучения перегруппировки были использованы 2 пробные площади в возрасте 22 года в сухих (п.п.1) и свежих (п.п.2) условиях произрастания со сплошной рубкой на них 300 деревьев (Чалдайский лесхоз). Перегруппировка изучена путем последовательного сравнения хода роста деревьев в рядах по методике А.А. Макаренко (1965). Все деревья в насаждениях распределялись на следующие категории и группы.
Категория 1. Деревья, которые при росте сохраняют свое положение (ранг) по отношению к другим деревьям биогруппы. Исходя из особенностей их роста они разделялись на две группы: «а» - деревья, которые с первых лет до возраста исследований неизменно сохраняют свое положение; «б» - деревья, которые имеют небольшие уклонения (на 1-2 ранга) в течение 2-5 лет, а затем восстанавливают свое положение (ранг) и на момент исследования относятся к тому же рангу, который они занимали смолоду.
Категория 2. Деревья, меняющие свой ранг по отношению к другим деревьям биогруппы и к моменту исследования занимающие иное положение, чем то, которое было у них в молодом возрасте. По характеру отклонений они делились на 3 группы: «а» - деревья, которые в процессе роста неизменно снижали ранг; б» - деревья, обгонявшие соседние деревья и к возрасту исследования имевшие более высокий ранг, чем смолоду; «в» - деревья, изменение положения которых по высоте не имело строгой закономерности, когда особи в начале повышали свой ранг, а затем уменьшали его ниже первоначального, или наоборот. По численности в насаждении преобладают деревья, сохраняющие свой ранг по высоте 55-58%, по диаметру 69-74% (табл. 7.5). При этом деревья по толщине изменяют свой ранг в меньшей степени, чем по высоте. У остальных деревьев рост «пульсирующий», вследствие чего они меняют свой ранг. Группы понижающих и повышающих ранг представлены одинаковым числом деревьев: по высоте группа «а» - 15%, группа «б» - 16%; по диаметру в группах «а», «б» - по 13% (А.Ан. Гурский, А.Ак. Гурский, 2005).
Деревья, сохраняющие повышающий ранг, на которые следует ориентироваться при отборе деревьев в рубку, составляют 72%. Несколько меньшая доля этих деревьев (62%) наблюдается в культурах сосны Казахского мелкосопочника (Е.А. Макаренко, 1978). Следовательно, в лесных культурах сосны степных боров сохраняются общие закономерности перегруппировки деревьев по размерам в процессе их роста.
Приведенная в таком виде схема перегруппировки деревьев по размерам не имеет количественной и качественной характеристики, а поэтому не может быть в должной мере реализована при назначении деревьев в рубку. Рассмотрим, какими же классами роста, размерами ствола и крон может быть охарактеризована каждая из рассматриваемых категорий и групп деревьев.
В целом, чем выше класс роста, тем деревья крупнее по размерам, и, казалось бы, нужно вырубать деревья низших классов роста, но эти данные отражают только статику древостоя. Между классами роста и размерами деревьев существует высокая по тесноте связь. Класс роста дерева устанавливается по отношению к близстоящим деревьям или в пределах биогруппы, а не относительно деревьев всего насаждения, а поэтому часть деревьев одинакового размера может различаться на 1-2 класса роста.
Наиболее устойчивыми являются деревья высших классов роста, т.е. деревья, в основном, наиболее крупные (табл. 7.6). Так, в I классе роста деревья 1 категории составляют 67%, во второй - 53%. Наименее устойчивыми оказались деревья III класса роста (50%). Наблюдается общая закономерность числа устойчивых деревьев до III класса (средние деревья) с последующим повышением их доли при дальнейшем снижении класса роста.
В категории 2 деревья (меняющие ранг) I класса роста в большинстве случаев повышают ранг (30%) и в незначительном числе они снизили высоту относительно других деревьев (3%). При снижении класса роста количество деревьев, повышающих ранг, уменьшается, а понижающих ранг, наоборот, увеличивается.
