Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткий очерк исследований таксационной структуры древостоев в Сибири и радиального роста деревьев 8
1.1 Возрастная структура древостоев 8
1.2 Строение насаждений по различным таксационным признакам 12
1.3 Ход роста древостоев 14
1.4 Радиальный рост деревьев 17 Глава 2. Объекты, материалы и методы исследования 21
2.1. Краткий физико-географический очерк района исследований 21
2.2. Методика исследований и объем работ 26
2.2.1 Методы таксации и определение возрастной структуры древостоев. 26
2.2.2 Построение древесно-кольцевых хронологий и их статистическая обработка. 32
Глава 3. Характеристика лесов подгольцово-таежного высотно-поясного комплекса . 37
3.1 Верховье рек Сема и Туекта (Семинский хребет) 37
3.1.1 Леса на верхней границе произрастания 37
3.1.2 Насаждения верхней части лесного пояса юго-восточного макросклона Семинского хребта 41
3.1.3 Древостой верхней части лесного пояса вдоль высотного профиля г. Тияхта 44
3.1.4 Смешанные леса верхней части лесного пояса 46
3.1.5 Леса северо-западного макросклона Семинского хребта 49
3.2 Верховье реки Актру (Северо-Чуйский хребет) 52
3.2.1 Леса на верхней границе произрастания 53
3.2.2 Леса верхней части лесного пояса 55 Выводы по главе 3 60
Глава 4. Особенности возрастной структуры высокогорных лесов Центрального Алтая 62
4.1. Возрастная структура древостоев на верхней границе леса 62
4.2. Древостой верхней части лесного пояса (Семинский хребет) 74
4.2.1. Смешанные леса 79
4.2.2. Леса северо-западного макросклона Семинского хребта 94
4.3. Возрастная структура древостоев верхней части лесного пояса (Северо-Чуйский хребет)
Выводы по главе 4 107
Глава 5. Пространственно-временные связи роста и структуры хвойных в зависимости от климатических и эколого-географических условий произрастания
5.1 Изменение таксационной структуры лесов в зависимости от абсолютной высоты ПО
5.1.1 Особенности строения по диаметру 110
5.1.2 Особенности строения по высоте 111
5.2 Динамика верхней границы леса и смены породного состава 114
5.3 Анализ связи растительности и климата 119
5.3.1. Влияние климатических факторов на изменчивость радиального 120 прироста хвойных в южной части Семинского хребта
5.3.2 Изменчивость радиального прироста хвойных на северном макросклоне 127
Северо-Чуйского хребта
5.4 Рекомендации по ведению лесного хозяйства в исследованных лесах 136
Выводы по главе 5 139
Основные выводы 141
Литература 143
Приложения 162
- Строение насаждений по различным таксационным признакам
- Леса на верхней границе произрастания
- Древостой верхней части лесного пояса (Семинский хребет)
- Особенности строения по диаметру
Введение к работе
Актуальность темы
Пространственно-временная изменчивость лесных экосистем и взаимоотношение их отдельных компонент, а также их реакции на изменения факторов окружающей среды имеет важное фундаментальное и прикладное значение для решения задач современной экологии и лесного хозяйства. Эта проблема становится еще более актуальной в последние десятилетия, в связи с имеющимися прогнозами о глобальном потеплении климата (Technical Sammary, 1996; Briffa et. al., 1998; Mann et. al., 1999).
Основные работы по изучению возрастной структуры лесов Сибири выполнены в шестидесятых и семидесятых годах 20-го столетия. Исследования лесов Алтая охватывают нижнюю и среднюю часть лесного пояса (наиболее важные участки в лесохозяйственном отношении), в то время как насаждения верхней части лесного пояса остаются практически неизученными. В настоящее время работы такого рода выполняются реже, преимущественно в связи с решением специальных вопросов (особозащитные лесные территории, пригородные насаждения, выборочные рубки). Наиболее своеобразная высокогорная часть Цеитралыюалтайской котловинно-горной лиственнично-таежной провинции лиственничных и темнохвоиных лесов, по существу, нигде ранее в литературе не отмечена (Смагин и др., 1980).
Высокогорные леса провинции имеют чрезвычайно важное водоохранное, водорегулирующее и противоэрозионное значение, так как они сдерживают напор стока с вышележащего безлесного пояса. Их водоохранные функции сказываются на водном балансе р. Обь, т. е. на обширных пространствах почти всей Западной Сибири. Поскольку такие леса находятся в жестких условиях роста, требуется выработка обоснованных лесохозяйственных мероприятий, направленных на всемерную охрану этих легко уязвимых экосистем.
Актуальность работы подтверждена участием автора в качестве исполнителя в следующих грантах: РФФИ (№02-05-65178), ФЦП «Интеграция» (К0897), ФЦНТП
5 № 145, Интеграционных программ СО РАН №74, №56, №33, Программы экспедиционных исследований СО РАН (1996-2006 гг.).
Цель и задачи исследования
Цель исследований - изучение элементов леса и особенностей лесонасаждений в высокогорьях Центрального Алтая для оценки их динамики в связи с меняющимися условиями среды.
В соответствии с целью исследования решались следующие задачи:
1. Выявить особенности возрастной структуры древостоев верхней части лесного пояса и распределение деревьев по диаметру и высоте.
2.0ценить изменчивость основных таксационных показателей на высотных границах произрастания в контексте пространственно-временных взаимоотношений лесообразующих древесных пород.
3. Проанализировать влияние климатических факторов на изменчивость радиального прироста и формирование лесов верхней части лесного пояса.
Научная новизна
Выявлена возрастная структура древостоев на границе леса и в верхней части лесного пояса Центрального Алтая.
Дана оценка динамики высокогорных древостоев в свете пространственно-временных взаимоотношений основных лесообразующих пород и эколого-географических условий их произрастания.
Уточнены климатические факторы, лимитирующие радиальный прирост деревьев в исследуемых районах и показана степень их влияния на формирование высокогорных древостоев.
Практическая значимость работы
Выявленные закономерности строения древостоев верхней части лесного пояса Центрального Алтая могут найти применение при лесоустройстве горных лесов, для оценки продуктивности насаждений в настоящее время и прогнозе на будущее.
Особенности возрастной структуры высокогорных древостоев в зависимости от эколого-географических условий произрастания могут быть полезны при проведении лесохозяйственных и природоохранных мероприятий.
Изменчивость радиального прироста деревьев на основе полученных длительных древесно-кольцевых хронологий может служить надежным косвенным индикатором экологических процессов (лесных пожаров, селей и т.п.) при проведении дистанционных исследований.
Полученные данные могут быть полезны для верификации климатических и вегетационных моделей в климатологии и моделировании растительных сукцессии.
Защищаемые положения
В верхней части лесного пояса Центрального Алтая формируются леса ступенчато-разновозрастной структуры.
По мере снижения абсолютных высот от верхней границы леса, возрастная структура и таксационное строение кедровых лесов усложняются, амплитуда основных таксационных показателей увеличивается.
При дальнейшем снижении в подпояс лиственничных лесов вновь происходит упрощение таксационной структуры кедровых древостоев и уменьшение вариации таксационных показателей.
Формирование преобладающих в верхней части лесного пояса ступенчато-разновозрастных древостоев связано с климатическими условиями произрастания.
Апробация работы
Основные положения докладывались и обсуждались на межлабораторных семинарах Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, на 12-й международной дендроэкологической полевой неделе (Республика Алтай, 1997); международной конференции «Лесные экосистемы и землепользование в горных районах» (Сеул, Южная Корея, 1998); I межрегиональном совещании «Экология пойм сибирских рек и Арктики» (Томск, 1999); международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы» (Томск, 2000); международной конференции «Дендрохронология в третьем тысячелетии»
7 (Мендоза, Аргентина, 2000); И-ом совещании «Экология пойм сибирских рек и Арктики» (Томск, 2000); международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики»; международной конференции «Boreal forests and environment: local, regional and global scales» (Красноярск, 2002); пятом и шестом Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу (Томск, 2003, 2005); международной конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды ENVIROMIS-2004 (Томск, 2004); международной конференции "Global Changes in Mountain Regions» (Шотландия, 2005), международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск 2006, 2008).
Публикации
Основные положения диссертации опубликованы в 20 работах, в том числе одна в журнале из рекомендованного списка ВАК России.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Список литературы включает 191 название, в т.ч. 30 -на иностранном языке. Общий объем работы составляет 175 страниц, 35 рисунков и 25 таблиц.
Благодарности
Автор сердечно благодарит д.б.н. В.Н. Воробьева и д.с.-х.н Р.А. Зиганшина за помощь в работе, сотрудников отдела экологических исследований ИМКЭС СО РАН за помощь в сборе полевого материала. Выражает признательность зав. ГДУЭ ИМКЭС СО РАН д.б.н. Е.Е. Тимошок. Автор таюке благодарит сотрудников ИЛ СО РАН академика РАН д.б.н. Е.А. Ваганова, д.с.-х.н И.В. Семечкина и д.б.н. М.М. Наурзбаева, сотрудников ИЭРиЖ УрО РАН, д.б.н. С.Г. Шиятова и д.б.н. B.C. Мазепу за ценные советы.
Строение насаждений по различным таксационным признакам
Обобщающую сводку работ в этом направлении дал Р.А. Зиганшин (2001). Серьезные исследования в области строения древостоев были проведены в связи изучением возрастной структуры разных древесных пород в различных географических районах. Здесь следует отметить таких авторов как А.С. Матвеев-Мотин (1960), Р.Г. Синелыциков, С.С. Шанин, А.Г. Шавнин, И.В. Семечкин, Э.Н. Фалалеев, Н.Е. Суприянович. И.В. Семечкин (1967) вычислил уравнение корреляционной связи между коэффициентами изменчивости возраста (аргумент) и диаметра на 1,3м (функция) для равнинных кедровников Западной Сибири (парабола третьего порядка). В.Ф. Лебков (1973) пришел к выводу, что одновозрастные древостой представляют собой древостой III -типа строения - средней однородности, условно-разновозрастные древостой идентичны II типу строения - неоднородным древостоям, а разновозрастные - I типу - очень неоднородным древостоям.
Кроме возрастной однородности на строение чистых древостоев влияет в значительной степени и характер размещения деревьев по площади. Древостой высокой однородности формируются при равномерном размещении деревьев. В.Ф. Лебков (1973) считает, что природная изменчивость (генетический и литогенный факторы) отражается на типе строения древостоя ниже зоны пятого типа строения (очень высокой однородности). Это абсолютно одновозрастные древостой искусственного происхождения. Далее следует вторая зона - зона влияния размещения деревьев и микроразличий в возрасте деревьев на участке. Эта зона охватывает с пятого по третий типы строения (очень высокой, высокой и средней однородности). Наконец, третья зона - зона преимущественного влияния возрастной структуры, включает в себя второй и первый типы -неоднородные и очень неоднородные древостой.
Таксационное строение древостоев различных регионов Сибири изучали также Э.Н. Фалалеев (1960, 1960а) - в долине р. Кемчуг (Красноярский край); И.А. Нахабцев (1973) - кедровники Восточного Саяна в пределах Иркутской области; Э.Н. Фалалеев и С Л. Шевелев - форма стволов сосняков северной части Красноярского края в пределах Енисейского кряжа (1979); И.Е. Кузиков - пихтовые леса северного макросклона Западного Саяна (1987); В.И. Пчелинцев, И.М. Данилин, В.И. Пуштареков, И. Л. Тимощенков лесоводственно-таксационные особенности лесов Енисейского Севера (1989); А.И. Бондарев - таксационный очерк самых северных в мире лесов (Лиственничники Таймыра, 1989); О.С. Артемьев - структура насаждений центральной части г. Красноярска (1995); И.М. Данилин, И.И. Красиков -взаимосвязи таксационных показателей в лиственничниках Южной Эвенкии (1997); А.И. Бондарев - возрастная и качественная струїаура пихтовых лесов западного макросклона Кузнецкого Алатау (1998).
Деталыюе изучение возрастной динамики с расчетом математико-статистических показателей вариабельности и связи высоты, диаметра ствола, длины и поперечника кроны деревьев для нормальных и модальных сосновых древостоев южной тайги Западной Сибири (Томская область) провел Р.А. Зиганшин (1972). Изучая таксационное строение чистых сосновых насаждений Тимирязевского лесхоза Томской области в 1967-69 гг. Р.А. Зиганшин установил, что одновозрастные смолоду сосняки к спелости несколько повышают свою разновозрастность за счет вмешательства огня и человека. Изучались насаждения зеленомошно-брусничникового типа леса в возрасте от 25 до 280 лет, как высокополнотные, так и с модальной полнотой (около 0,6). Выявилось следующее варьирование таксационных признаков в нормальном ряду древостоев (по диаметру, высоте, поперечнику кроны и длине кроны соответственно): молодняки - 54, 24, 42, 43%; средневозрастные - 39, 25, 43, 39-40%; приспевающие - 35, 18-22, 35-39. 36-43%; спелые - 23, 10, 35. 34%; перестойные - 23, 14, 29, 29%. Следовательно, более высокая изменчивость таксационных признаков характерна для молодых, средневозрастных и отчасти приспевающих древостоев. Наибольшая изменчивость хараісгерна для низко- и среднеполнотных молодияков (по диаметру - до 89% , по высоте - до 59%).
Ход роста древостоев отдельных лесообразующих пород изучали в Сибири многие авторы. Коснемся отдельных работ. Опыт использования данных глазомерной таксации для изучения динамики насаждений предложил И.В. Семечкин (1962). Он же (Семечкин, 1965) исследовал некоторые закономерности хода роста разновозрастных древостоев кедра горных районов Средней Сибири. Им отмечено, что для влажных наветренных горных районов характерны разновозрастные кедровники циклично-разновозрастного строения, состоящие из 3-5 поколений, близкие к абсолютно разновозрастным древостоям. Ход роста последующих поколений этих лесов повторяет особенности хода роста предыдущих поколений. Так же выявлена прямая зависимость видовой высоты от средней высоты древостоев поколений в период большого роста (до достижения средней высоты 25 м), обнаружена значительная связь между возрастом и диаметром деревьев. И.В. Семечкин пришел к выводу, что поколения кедра по ходу роста средней высоты, среднего диаметра и видового числа от возраста можно рассматривать как звенья одного естественного ряда. Но для характеристики хода роста деревьев поколений рассмотренных таксационных признаков недостаточно и для составления таблицы хода роста древостоев необходимо знать количество деревьев каждого древостоя поколения.
B.C. Поляков (1964) изучил рост пихтово-еловых древостоев Енисейского района Красноярского края, Н.И. Михеев (1966) - особенности роста сосны в Западном Приангарье. Г.А. Перцев (1973) изучал ход роста смешанных модальных лиственничных насаждений юго-восточного Алтая. Эскиз ТХР (таблиц хода роста) составлен для лиственничника брусничного нижнего подпояса (1400-1800 м над ур. моря). Использовался метод составления ТХР известный как метод ЦНИИЛХ (Курбатский, Макеев, 1937; Горский, 1962; Моисеев, Мошкалев, Нахабцев, 1968), итоги расширенных таблиц классов возраста, 22 пробные площади и материалы по изучению подроста. Возрастной диапазон таблиц от 10 до 250 лет. Основные выводы Г.А. Перцева: 1) рост смешанных модальных лиственничников отличается от роста чистых нормальных насаждений; 2) до 40 лет модальные лиственничники имеют большую густоту; 3) наиболее интенсивное увеличение запаса у лиственницы наблюдается до 90 лет. Запас кедра увеличивается, но незначительно, запас ели после 90 лет падает; 4) состав в молодняках, при определении по запасу и числу стволов, различается до двух единиц; 5) высота лиственницы во все периоды роста больше высоты кедра и ели; 6) интенсивный отпад числа деревьев по всем породам происходит в возрасте до 50 лет; 7) количественная спелость для лиственницы наступает в 80 лет, для ели - в 100 лет, для кедра - в 120 лет; 8) интенсивное увеличение среднего диаметра кроны наблюдается в возрасте 50-90 лет; 9) В возрасте с 50 до 250 лет абсолютная протяженность кроны увеличивается, относительная -уменьшается.
Леса на верхней границе произрастания
Верхняя граница леса в южной части Семинского хребта достигает высоты 2150м над ур. моря. Из-за особенностей рельефа, граница леса выражена не в виде горизонтальной линии, фиксирующей температурный предел существования деревьев, а в виде значительного высотного интервала - 1900-2150 м над ур. м. На относительно плоских участках склонов сомкнутые древостой располагаются ниже, чем на вогнутых, но выше, чем на выпуклых. На тождественных формах рельефа северных склонов граница леса несколько ниже, чем на южных. На выпуклых участках склонов (взлобки, бровки, нагорные террасы, увалы, гребни, небольшие вершины) — располагаются в основном тундровые сообщества; на вогнутых (западины, распадки, водосборные воронки) - преимущественно лесная растительность; на плоских — деревья имеют наиболее угнетенный вид: флаговые формы, стелющиеся кустарники и т.п.
Таким образом, на склонах осевой части хребта, в пределах высотного интервала (около 250 м), очень трудно определить точную высоту верхней границы леса. Данные площади типичные и для тундр, и для редколесий. Выше абсолютной высоты равной 2150 м картина местами значительно искажается в связи с большой крутизной склонов и чрезвычайно интенсивным сносом. В таких местах лишь кое-где, по уступам и распадкам встречаются отдельные экземпляры деревьев.
Относительно сомкнутые древостой на границе леса по юго-западному макросклону Семинского хребта в основном представлены мохово-лишайниковыми, реже мелкотравными подгольцовыми кедровыми редколесьями IV - V классов возраста, Va,3 - Va,5 классов бонитета с участием лиственницы и ели III и V классов возраста соответственно (как уже упоминалось выше, для упрощения сравнительного анализа возрастной структуры лесов, класс возраста принят 20-летним для всех рассматриваемых хвойных пород). Встречаются данные древостой на контакте леса с высокогорной тундрой на каменистых склонах преимущественно восточной и юго-восточной экспозиций. Средний диаметр древостоев (по основной породе) варьирует от 6,3 до 7,5 см, средняя высота - 3,3 -3,6 м. Процентное участие кедра по запасу в составе данных лесов не менее 67%. Абсолютная полнота (м /га) от 3,0 до 3,7 м . Ель на данных высотах произрастает группами порослевого происхождения по V6 бонитету. По увлажненным участкам в составе насаждения в среднем до 9% по запасу. Средний диаметр 4,5 - 5,5 см, высота 2,6 - 2,9 м. Лиственница имеет прямоствольную форму, бонитет Va, участие в составе насаждений в зависимости от степени увлажнения может доходить до 24% по запасу. Средний диаметр варьирует от 5,9 до 9,1 см, средняя высота 3,6 — 4,2 м. Подрост кедровый количеством до 2,3 тыс. шт/га.. Почва тяжелосуглинистая, влажная, бурая, порошисто-зернистой структуры с включениями камней, пронизана корнями. Верхний слой состоит из влажного живого и отмершего мха с выходом валунов на поверхность. Подлесок состоит из Betula rotundifolia (обилие до 90%) и Jimiperns sibirica. Проективное покрытие кустарничкового яруса 45%, высота 0,4 м. Травяно-кустарничковый ярус покрывает в среднем 55% поверхности, средняя высота 3-5 см. Преобладают Dryas oxyodontna (участие до 36%), Festuca ovina (24%) и Carex tristis (менее 15%). Проективное покрытие мохово-лишайникового яруса достигает 30%. Из мхов преобладает Pleurozium schreberii, который произрастает в микронишах между камнями. Лишайники представлены Cladina rangiferina, Cladina alpestris, Cetraria cucculata.
На этих же высотах отмечены куртины мелкотравно-мшистых кедровых древостоев с кулисным расположением деревьев (по направлению преобладающих ветров). Данные древостой характеризуются флагообразной формой крон деревьев основного полога, высокой полнотой и сомкнутостью, IV - VI классом возраста, Va и ниже классами бонитета. Средний диаметр варьирует от 10,5 до 13,5 см, высота от 4.6 до 8,2 м. Абсолютная полнота до 12,5 м2/га, запас кедровой части древостоя (по расчетным моделям хода роста ствола отдельного дерева) до 55,3 м3/га. Почвы влажные, бурые, грубогумусовые. Минеральная часть представлена тяжелым суглинком творожистой структуры, пронизанным корнями, с включениями щебня и крупных камней. В верхнем слое присутствует живой и полуразложившийся мох, опад хвои. Подлесок практически отсутствует. Проективное покрытие травяного яруса - 60%, представлен в основном Festuca ovina (до 40%), единично - Dryas oxyodontna. Проективное покрытие мхов Pleurozium schreberii, Dicramim undulatum и Polytrichum commune - до 20%. Мхи распределены по площади неравномерно -подушками до 5-7 см толщиной. Участие лишайников Cladina rangiferina, Cladina alpestris, Cetraria cucculata - до 7%.
Под пологом леса наблюдается обильный подрост кедра и тонкомер, состоящие в основном из сильно угнетенных особей. Характер формирования таких лесных участков связан с режимом снегонакопления, более равномерным распределением снега по площади и меньшей его плотностью по сравнению с безлесными участками.
Высота снежного покрова и плотность снега оказывают прямое влияние на глубину промерзания почв и их летнее прогревание, а, следовательно, на возобновление, струїоуру и динамику сезонного развития древостоев, их территориальное размещение. На верхней границе леса наблюдается сильное варьирование высоты снежного покрова. Так и в группах деревьев и в кулисах мощность снега может достигать 180см, тогда как на открытых участках снег практически отсутствует.
Ниже границы леса, на абсолютных высотах до 1900 м в кедровниках произрастающих на склонах восточной и юго-восточной экспозиций процентное суммарное участие лиственницы в составе не превышает 10%. Участие ели в составе таких кедровых насаждений менее 2%. Данные кедровые леса, в основном мелкотравно-лишайниковые реже разнотравные, представлены IV - VII классами возраста. Бонитет варьирует от Va до V6. Средний диаметр насаждений от 13,7 до 18,6см, высота - 5,2 - 9,3м. Абсолютная полнота от 5,7 до 15,7 м2/га. Класс возраста лиственницы - IV - V, средний диаметр от 8.9 до 18,0 см, высота - 3.6 - 6,7 м. Ель на данных высотах произрастает не в группах порослевого происхождения и имеет прямоствольную форму. Класс возраста IV, бонитет от Va до V6, средний диаметр - 8,9 - 10,3 см, средняя высота от 3,6 до 5,0 м. Подрост кедровый количеством от 1300 до 3000 шт/га. Почва влажная, бурая, тяжелосуглинистая, верхний слой представлен живым и полуразложившимся мхом, опадом хвои и выходом камней на поверхность. Подлесок состоит из Betida rotundifolia и Juniperus sibirica, единично - Lonicera altaica. Его проективное покрытие - до 50%, высота от 0,5 до 1 м. Травяно-кустарничковый ярус разорван выходами на поверхность глыб коренных пород. Покрывает в среднем 70% поверхности, высота до 10 см. В нем преобладают Festnca ovina, Dryas oxyodontna, Anemone narcissioflora. В мохово-лишайниковом ярусе присутствуют Pleuroziam schreberii, Rhytidiadelphus triquetrus и Polytrichum commune. Проективное покрытие до 35%. Лишайники: кустоватые из pp.Cladina, Cetraria, обилие -до 12%.
Древостой верхней части лесного пояса (Семинский хребет)
С понижением высоты над ур. моря в среднем до 1800 м. в верхней части лесного пояса распространены старовозрастные ступенчато-разновозрастные чистые кедровники V,3 класса бонитета преимущественно разнотравного типа леса, имеющие сложное возрастное строение.
На абсолютных высотах 1700-1750м распространены подобные, чистые, ступенчато-разновозрастные кедровники разнотравного типа леса, IV,5 класса бонитета. Состав: 31Kj 65Кц 4КШ. Состоят как минимум из трех возрастных поколений. Средний возраст древостоя в целом - 147 лет, возрастной интервал (47 - 354 лет), коэффициент вариации возраста до 52%. Наиболее старое, (первое) поколение кедра, представлено старовозрастными деревьями материнского полога Va класса бонитета. Средний возраст 293 года, интервал - 249 - 354 лет, VA - 11,4%, что соответствует условно-одновозрастному типу возрастной структуры. Основное, второе поколение, представлено условно-одновозрастным древостоем V класса бонитета со средним возрастом 162 года (137 - 205 лет), VA - 12,5%, т. е. в пределах значений соответствующих условно-одновозрастному типу. В подчиненном ярусе и в окнах древостоя формируется третье условно-разновозрастное поколение деревьев (с достаточно растянутым возрастным рядом) произрастающих по III классу бонитета со средним возрастом 57 лет (47 - 107 лет), VA более 23% (рис 4.6.2). Количество подроста 9500 шт/га, состояние подроста удовлетворительное, в течение идущего распада материнского яруса может сформировать последующее возрастное поколение. Статистические характеристики возрастных групп данного древостоя представлены в таблице 4.8.
Достаточно низкий средний возраст данного древостоя в целом (147 лет) и первого, материнского лесообразующего поколения в частности (293 года), связано с идущим интенсивным отпадом наиболее старовозрастных деревьев. В общем, вышеописанные разнотравные кедровые леса верхней части лесного пояса по своему возрастному строению очень близки.
В качестве примера возможного развития вышеописанных лесов могут служить произрастающие в этом интервале абсолютных высот сходные разнотравные кедровники 111,75 класса бонитета ступенчато-разновозрастного строения, но с окончательно разрушенным материнским пологом.
Состав древостоя 52Kj 48Кц (рис 4.6.3). Средний возраст древостоя в целом 108 лет, возрастной интервал - 53 -202 года, коэффициент изменчивости - 41,5%. В данном насаждении наблюдаются хорошо выделяемые в натуре два возрастных поколения. Средний возраст первого поколения произрастающего по IV,5 классу бонитета - 164 года (147 - 202 года), VA - 11,6%, что соответствует условно-одновозрастным модификациям. Второе поколение представлено древостоем условно-разновозрастной структурой, класс бонитета - III, средний возраст 84 года (53 - 112 лет), коэффициент изменчивости -23,7%. Статистические характеристики возрастных групп данного древостоя представлены в таблице 4.8.
Возрастные интервалы поколений рассматриваемых ступенчато-разновозрастных разнотравных кедровников верхней части лесного пояса очень близки. Варьирование средних возрастов деревьев основного поколения для всех кедровников - 162 - 184 года (интервал 22 года). Коэффициент вариации возраста колеблется от 12% до 17%. Варьирование среднего возраста древостоев наиболее молодой генерации - 57 - 83 года (интервал среднего возраста древостоев 26 лет). Коэффициент вариации колеблется от 17% до 24%.
Наиболее молодые насаждения на абсолютных высотах в среднем до 1600 м., в большинстве своем послепожарного происхождения, представлены ступенчато-разновозрастными разнотравными кедровыми лесами III класса бонитета. Состав древостоя 97IQ ЗКП (рис. 4.7). Средний возраст древостоя 82 года, возрастной интервал - 32 — 122 года. Коэффициент изменчивости возраста кедровой части в целом - 29,78%. Основное поколение представлено условно-разновозрастным древостоем III класса бонитета со средним возрастом 88 лет (71 - 122 года), VA -13,7%. Средний возраст второго поколения 44 года (32 - 54 года). Коэффициент изменчивости - 19,3%, что так же соответствует условно-разновозрастному типу возрастной структуры.
Таким образом, в верхней части лесного пояса в южной части Семинского хребта распространены ступенчато-разновозрастные чистые кедровники преимущественно разнотравного типа леса сложного возрастного строения. Лиственница и ель в составе встречается единично в среднем до 1%. Состоят из трех достаточно отчетливо выделяемых возрастных поколений, возрастные интервалы поколений очень близки. Наиболее старое поколение кедра представлено перестойными деревьями материнского полога со средним возрастом от 293 до 417 лет. Варьирование средних возрастов деревьев основного поколения, представленного в основном условно-разновозрастными древостоями - 162 - 184 года. Коэффициент вариации возраста колеблется от 12% до 17%. Варьирование среднего возраста древостоев наиболее молодых условно- разновозрастных генераций - 57 - 83 года, VA от 17% до 24%.
Интенсивный отпад наиболее старовозрастных деревьев материнского лесообразующего поколения ведет к формированию древостоев состоящих из двух возрастных поколений и обильного жизнеспособного кедрового подроста формирующегося в окнах древостоя. Наиболее молодые насаждения верхней части лесного пояса, в большинстве своем послепожарного происхождения, представлены условно-разновозрастными кедровыми лесами, состоящими из двух условно-разновозрастных поколений.
Особенности строения по диаметру
Строение по диаметру и высоте вдоль исследуемых высотных профилей имеет специфические особенности (рис 5.1 а). Кедровые древостой верхней границы произрастания осевой части Семинского хребта в интервале абсолютных высот 2150 - 2000 м имеют средний диаметр основного поколения от 6,9 см до 20,4 см, Vd - от 21,4% до 52,5%о, второстепенного от 6,3 см до 16,7 см, Vd - от 35,4%) до 64,9% для циклично-разновозрастных элементов леса. Средний диаметр лиственницы и ели от 4,5 см до 9,1 см, Vd - 25,0% - 51,2% и от 4,1 до 7,2 см, Vd -37,3% (до 77,9% (для деревьев ели порослевого происхождения) соответственно. Ниже границы происходит увеличение средних диаметров кедра с 16,0 см до 34,9 см, Vd до 50,6% (для циклично-разновозрастных древостоев). Средний диаметр единичных деревьев ели и лиственницы 10,4 см и 18,0 см соответственно. Кедровые леса верхней части лесного пояса с абсолютной высоты 1800 -1750 м имеют максимальные значения таксационных показателей. Представлены они древостоями со средним диаметром основного поколения от 34,7см до 41,7 см, Vd - 20,3% - 26,8% и второстепенного - от 16,7 см до 22,4 см, Vd от 24,7% до 35,7%), диаметр деревьев материнского полога в среднем 65 см, изменчивость до 22,8%. Средний диаметр единичных деревьев ели и лиственницы 22,4 см и 28,4 см соответственно. С некоторым понижением абсолютной высоты до 1650 м в состав кедровых лесов включается лиственница и ель, при этом лиственница представлена остатками перестойных деревьев материнского полога со средним диаметром до 98,5 см. средний диаметр основного поколения кедра 98,5 см, Vd - 14,3%, второстепенного 57,4 см, Vd до 35,4%). Ель так же представлена двумя возрастными поколениями, средний диаметр 52,8 см и 38,3 см, Vd - 18,3% и 35,2% соответственно.
Ниже этих абсолютных высот кедр начинает уступать свои позиции в сторону светлохвойных лесов и в составе кедрово-елово-лиственничных лесов встречается до 16% по запасу. Наряду со снижением средних возрастов кедра, наблюдается снижение средних диаметров до 60,8 см для основного первого поколения и до 28,4 для второго, Vd - 18,0% и 33,9% соответственно. Лиственница так же представлена остатками деревьев материнского полога диаметром до 104,5 см (Vd - 19,5,0%) и вторым поколением диаметром 35,3 см, изменчивость - 23,4%. Средний диаметр ели - 27,9 см и 11,8 см, Vd - 26,8% и 27,9% соответственно.
Последние фрагменты кедра и ели в составе лиственничных лесов представлены одним возрастным поколением, средний диаметр кедра 31,1 см, коэффициент изменчивости 45,3%, ели 17,3 и 43,2% соответственно.
Строение по высоте вдоль исследуемых высотных профилей так же имеет четко выраженный характер (рис 5.1 б). Кедровые древостой верхней границы произрастания осевой части Семипского хребта в интервале абсолютных высот 2150 - 2000 м имеют среднюю высоту основного, как правило, первого поколения от 3,6 м до 6,0 м, Vi, в среднем - от 10,1%), второстепенного от 3,2 м до 3,5 м, Vh - от 21,5% до 27,1% соответственно. Средняя высота лиственницы и ели от 3,6 м до 4,2 м, Vh - 18,6% - 28,8%) и от 2,6 м до 2,7 м, Vh - 14,0% - 25,8% соответственно.
Ниже границы леса происходит увеличение средних высот кедра до 6,7 м -13,6 м, Vh до 20,7% и до 30,7%» для циклично-разновозрастных древостоев. Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 5,0 м и 6,6 м соответственно. Кедровые леса верхней части лесного пояса представлены древостоями со средней высотой основного поколения от 14,7 м до 16,7 м, Vh - 4,7%) - 17,5% и второстепенного - от 9,7 м до 14,1 м, Vh от 11,1%) до 26,3%), высота деревьев материнского полога в среднем 16,7 м, изменчивость до 6%. Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 12,0 м и 11,6 м соответственно. С понижением абсолютной высоты до 1650 м в состав кедровых лесов включается лиственница и ель, при этом лиственница представлена остатками деревьев материнского полога со средней высотой до 22,3 см. средняя высота основного поколения кедра 23,4 м, Vh - 3,4%, второстепенного 19,4 м, Vh до 17,1%. Ель так же представлена двумя возрастными поколениями, средняя высота первого поколения 22,5 м, второго 18,2 см, V], - 4,7% и 29,3% соответственно.
Ниже этих абсолютных высот кедр начинает уступать свои позиции в сторону светлохвойных лесов и в составе кедрово-елово-лиственничных лесов встречается до 16% по запасу. Наряду со снижением средних возрастов кедра, наблюдается снижение средних высот до 19,2 м для основного первого поколения и до 14,1 м для второго, Vh - 7,4% и 28,9% соответственно. Лиственница так же представлена остатками деревьев материнского полога высотой до 27,9 м (Vh -8,5%о) и вторым поколением средней высотой 18,6 м, изменчивость - 2,8%). Средняя высота ели - 17,3 м и 7,7 м, V}, — 21,1% и 13,8% соответственно.
Последние фрагменты кедра и ели в составе лиственничных лесов представлены одним возрастным поколением, средняя высота кедра 18,6 м, коэффициент изменчивости 13,3%), ели 13,2 м, 24,0% соответственно.
В горно-ледниковом бассейне Актру строение лесов по диаметру и высоте имеет сходный характер. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних высот и диаметров элементов леса, строение кедровых лесов усложняется, амплитуда основных таксационных параметров увеличивается. Максимальные значения таксационных показателей характерны для кедровых лесов верхней части лесного пояса. По мере продвижения от верхней части лесного пояса к поясу лиственничных лесов вновь происходит упрощение в строении кедровых древостоев, уменьшаются значения таксационных показателей. В составе лиственничных лесов по мере снижения абсолютных высот средние диаметры и высоты кедровых элементов леса снижаются, упрощается строение кедровых древостоев, максимальные диаметры деревьев кедра приближаются к таковым на высотной границе произрастания, лиственница же представлена в основном перестойными деревьями
Леса, произрастающие на высотной границе осевой части Семинского хребта достаточно неоднородны по своему строению. Подгольцовые мохово-лишайниковые редколесья по высотному профилю г. Сарлык растут куртинами или мелкими группами, вытянутыми по направлению преобладающих ветров. Схожее строение имеют мелкотравные леса верхней границе леса, произрастающие на основном юго-западном склоне Семинского хребта. В том и другом случае конкурентные взаимоотношения между отдельными деревьями сведены к минимуму. Более того, основной ярус по всей высотной границе имеет меньший класс бонитета, чем более молодые генерации элементов леса, что связано со снегонакоплением и защитой от ветра в зимние месяцы (отмерзание верхушечной почки в зоне метелевого переноса и как следствие множественные перевершинивания и замедленный рост у одиноко растущего молодняка). В результате всего этого молодые генерации чаще выживают в суровых температурных режимах и формируют ступенчатые возрастные группы с выраженным распределением в древостое и незначительными возрастными разрывами между последующими поколениями.
