Ход роста древостоев в сосновых типах леса заповедника «Кологривский лес»
Автор: Дубенок Н.Н., Лебедев А.В., Чистяков С.А.
Журнал: Лесохозяйственная информация @forestry-information
Рубрика: Лесная таксация
Статья в выпуске: 2, 2023 года.
Бесплатный доступ
Изучен ход роста древостоев основных лесообразующих пород в сосновых типах леса на примере государственного природного заповедника «Кологривский лес» имени М.Г. Синицына (Костромская обл.). Объектом исследования являлись древостои сосны, березы, осины и ольхи серой. Для изучения хода роста использованы материалы лесоустройства 1998 г. и 2009 г. В общей сложности проанализированы данные 3 934 элементов дендроценозов. Для анализа экспериментальных данных применяли общепринятые эмпирические регрессионные модели. В исследовании получены регрессионные уравнения, описывающие изменения средних высот и диаметров, запасов древесины в зависимости от возраста основных лесообразующих пород в сосновых типах леса заповедника «Кологривский лес». Выявлено, что лучший лесорастительный эффект по рассматриваемым таксационным показателям проявляется в типе леса сосняк кисличный, худший - в сосняках лишайниковых и долгомошных. При этом для всех рассматриваемых древесных пород установлена общая закономерность, что в лучших лесорастительных условиях древостои являются менее долговечными, чем в худших. По полученным регрессионным зависимостям могут быть составлены таблицы хода роста путем расчета сумм площадей сечений, числа деревьев, текущего и среднего изменения запасов по общепринятым в лесной таксации методам. Такие таблицы могут служить основой при прогнозировании изменений таксационных показателей совокупности древостоев на землях лесного фонда заповедника «Кологривский лес».
Ход роста древостоев, кологривский лес, заповедник, тип леса
Короткий адрес: https://sciup.org/143180084
IDR: 143180084 | DOI: 10.24419/LHI.2304-3083.2023.2.03
Текст научной статьи Ход роста древостоев в сосновых типах леса заповедника «Кологривский лес»
Таблицы хода роста отражают изменение с возрастом таксационной характеристики совокупности древостоев, объединенных по одному или нескольким показателям (класс бонитета, тип леса или лесорастительных условий, положение в ландшафте, почвенные условия и др.) [1–4]. Их данные служат основой для характеристики изменений на землях лесного фонда, прироста и производительности древостоев. Они используются при обосновании возрастов спелости леса, установлении возрастов рубки, расчете объема экосистемных функций. Многочисленными исследованиями подтверждено, что данные таблиц хода роста могут применяться для характеристики не конкретного древостоя, а их совокупности [5–7].
На протяжении длительного времени дискуссионным оставался вопрос географического охвата разрабатываемых таблиц хода роста. Всеобщие таблицы хода роста характеризуют ареал произрастания древесной породы, а в основу их построения заложены наиболее общие закономерности изменения таксационных показателей. Общие – охватывают только часть ареала, а региональные – отражают частные соотношения между таксационными показателями и возрастом на ограниченной территории, где были собраны экспериментальные материалы [7]. В последние десятилетия изучение хода роста в основном проводится на региональной основе [8–12].
Исследования хода роста древостоев Костромской обл. проводятся с 1908 г., когда В.А. Чернеевским под руководством Н. Воробьева были составлены первые таблицы запаса и прироста насаждений [13]. В 1915 г. для южных уездов Костромской губернии в устье реки Унжи по материалам анализа модельных деревьев Д.И. Товстолесом были сформированы таблицы хода роста древостоев лиственницы сибирской, характеризующихся II и III классами бонитета [14]. В 1965 г. В.М. Павловым [15] опубликованы таблицы хода роста растущей части сосновых древостоев I–III классов бонитета для левобережья реки Унжи (Понизовский лесной массив).
Изучению особенностей хода роста березовых древостоев в бассейне реки Ветлуги посвящены исследования П.В. Алексеева [16] и А.В. Алексеева [17]. В 2016 и 2017 гг. В.К. Хлюстовым с соавт. [18, 19] опубликованы таблицы хода роста сосновых древостоев Костромской обл. по типам леса и типам лесорастительных условий. Эти таблицы дополнены сведениями о биологической и товарной продуктивности древостоев, рядах распределения таксационных показателей по классам толщины деревьев.
Таким образом, к настоящему времени в основном изучены региональные особенности хода роста только сосновых и березовых древостоев Костромской обл. при полноте 1,0. До 1970-х гг. изучение хода роста проводилось преимущественно по классам бонитета. На фоне изменений климата за последние 40–50 лет [20] и системы хозяйственного воздействия на леса ( в том числе в условиях режима особо охраняемой природной территории) приобретают актуальность вопросы, связанные с изучением реакции древостоев основных лесообразующих пород на природные и антропогенные воздействия, выявление закономерностей хода роста в конкретных экологических условиях и оценка экосистемных услуг лесных насаждений в процессе их динамики.
Цель исследования – изучение хода роста древостоев основных лесообразующих пород в сосновых типах леса на примере заповедника «Кологривский лес» (Костромская обл.).
Материалы и методы исследования
Объектом исследования являлись древостои сосны, березы, осины и ольхи серой, произрастающие в сосновых типах леса (лишайниковые, брусничные, кисличные, черничные и долгомош-ные) государственного природного заповедника «Кологривский лес» имени М.Г. Синицына. Для изучения хода роста использованы материалы лесоустройства 1998 г. (Угорское участковое лесничество Мантуровского лесничества) и 2009 г. (Кастовское участковое лесничество заповедника
«Кологривский лес»). В общей сложности проанализированы данные 3 934 элементов дендроценозов на площади 10 549,5 га.
Заповедник расположен на территории Костромской обл. и включает 2 обособленных удаленных участка (рис. 1): Кологривский и Ман-туровский. На первом из них в местах сплошнолесосечных рубок 1930–1990 гг. преобладают вторичные леса из березы повислой ( Betula pendula ), березы пушистой ( B. pubescens ), осины ( Populus tremula ), ольхи серой ( Alnus incana ). На территории памятника природы «Кологривский лес» (Кологривский участок) по берегам малых лесных рек сохранились участки коренных южно-таежных ельников, в составе древостоев которых доминируют ель обыкновенная ( Picea abies ) и ель финская ( Picea х fennica ), липа мелколистная ( Tilia cordata ). На Мантуровском участке типичными являются древостои сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris ), произрастающие в местах крупного лесного пожара 1972 г. [21, 22].
Для выравнивания зависимости значений средних высот (Н) от возраста (А) использовали ростовую функцию А. Митчерлиха, в отечественной литературе также известную как функция Дракина-Вуевского [7, 23, 24]:
H = a 0(1 – exp(– a 1 A )) a 2.
Выравнивание зависимости средних диаметров (D) от возраста (А) выполнялось с применением квадратичной функции в логарифмическом масштабе зависимой и независимых переменных [18, 19], которая сводится к виду:
D = exp( a 0 + a 1ln A + a 2ln2 A ).
Зависимость запаса древесины (М) от возраста (А) была аппроксимирована функцией оптимума, имеющей точку максимума, после которой начинается этап распада древостоев [25, 26]:
M = a 0 A a1exp(– a 2 A ).
В качестве показателя надежности регрессионных уравнений в исследовании использовали следующие метрики качества: коэффициент детерминации ( R 2) и среднеквадратическую ошибку ( SE ).
Рис. 1. Местоположение объектов исследования: Кологривский участок заповедника (черный контур) и Мантуровский участок заповедника (красная заливка)
Результаты и обсуждение
Оценки параметров и достоверность уравнений хода роста по средней высоте основных лесообразующих пород (сосна, береза, осина и ольха серая) по типам леса представлены в табл. 1. Во всех случаях оценки параметров статистически значимы (при p < 0,05). Уравнения позволяют охватить от 82,2 до 96,9 % изменчивости средних высот. Среднеквадратическая ошибка находится в диапазоне от 0,9 до 2,6.
Графическая визуализация хода роста по средней высоте основных лесообразующих пород в сосновых типах леса в сравнении с линиями бонитетной шкалы [27] показана на рис. 2. Построенные по уравнениям кривые являются синхронными с бонитетными для сосновых древостоев в лишайниковом, брусничном, черничном и долгомошном типах леса. В черничном типе леса прослеживается тенденция к снижению класса бонитета. Так, если до 40 лет древостои характеризуются Ia классом бонитета, то к 100 годам – I классом. Аналогичная закономерность характерна и для березовых древостоев: до 60 лет – Ia класс бонитета, а после 80 лет – I класс. В осиновых древостоях класс бонитета изменяется в брусничном типе леса (снижение на один класс). Наибольшие отклонения построенных по уравнениям кривых прослеживаются для древостоев ольхи серой: до 20 лет – Ia класс бонитета, после 70 лет – III класс бонитета.
Наилучшими лесорастительными условиями по показателю средней высоты для всех рассматриваемых пород отличается тип леса сосняк кисличный, именно здесь формируются наиболее производительные древостои. В переувлажненных и засушливых местообитаниях (типы леса сосняк долгомошный и сосняк лишайниковый) древостои менее производительны и характеризуются в среднем III классом бонитета.
Таблица 1. Параметры уравнений хода роста по средней высоте
|
Древесная |
Тип леса |
Оценки параметров уравнения |
R 2 |
SE |
||
|
порода |
a 0 |
a 1 |
a 2 |
|||
|
Сосна (до 100 лет) |
Слш |
26,460 |
0,022 |
1,691 |
0,967 |
0,894 |
|
Сбр |
32,560 |
0,020 |
1,514 |
0,950 |
1,544 |
|
|
Скис |
31,458 |
0,027 |
1,382 |
0,960 |
1,421 |
|
|
Сч |
32,973 |
0,021 |
1,526 |
0,947 |
1,810 |
|
|
Сдм |
23,560 |
0,030 |
1,993 |
0,831 |
1,669 |
|
|
Береза (до 90 лет) |
Слш |
27,139 |
0,019 |
1,524 |
0,969 |
0,909 |
|
Сбр |
30,602 |
0,023 |
1,591 |
0,937 |
1,731 |
|
|
Скис |
32,433 |
0,026 |
1,294 |
0,972 |
1,278 |
|
|
Сч |
34,296 |
0,019 |
1,376 |
0,886 |
2,102 |
|
|
Сдм |
26,376 |
0,022 |
1,597 |
0,822 |
1,631 |
|
|
Осина (до 70 лет) |
Сбр |
24,791 |
0,033 |
1,629 |
0,838 |
2,609 |
|
Скис |
31,202 |
0,035 |
1,705 |
0,974 |
1,302 |
|
|
Сч |
35,304 |
0,016 |
1,151 |
0,849 |
2,577 |
|
|
Сдм |
27,569 |
0,020 |
1,398 |
0,910 |
1,774 |
|
|
Ольха серая (до 70 лет) |
Скис |
18,466 |
0,064 |
1,692 |
0,933 |
1,193 |
|
Сч |
20,679 |
0,031 |
1,029 |
0,880 |
1,152 |
|
Список литературы Ход роста древостоев в сосновых типах леса заповедника «Кологривский лес»
- Двойцова, И.Н. Математические методы и модели прогнозирования запасов древостоев / И.Н. Двойцова // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2004. - № 9. - С. 15-17.
- Соловьев, В.М. Особенности роста и формирования древостоев как важнейшие динамические признаки типов леса / В.М. Соловьев // Леса Урала и хозяйство в них. - Вып. 21. - Екатеринбург, 2001. - С. 113-120.
- Хлюстов, В.К. Экологическая типизация хода роста древостоев / В.К. Хлюстов, А.В. Лебедев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. - 2016. - № 4(32). - С. 5-18. - DOI 10.15350/2306-2827.2016.4.5.
- Заварзин, В.В. Ход роста, товарная структура и продуктивность древостоев кедра сибирского (Pinus sibirica) / В.В. Заварзин, А.В. Лебедев, А.В. Гемонов. - Москва: МЭСХ, 2020. - 160 с.
- Богачев, А.В. Лесотаксационные исследования / А.В. Богачев. - Москва: ВНИИЛМ, 2007. - 344 с.
- Дубенок, Н.Н. Результаты экспериментальных работ за 150 лет в Лесной опытной даче Тимирязевской сельскохозяйственной академии / Н.Н. Дубенок, В.В. Кузьмичев, А.В. Лебедев. - Москва: Наука, 2020. - 382 с.
- Кузьмичев, В.В. Закономерности роста древостоев / В.В. Кузьмичев. - Новосибирск: Наука, 1977. - 160 с.
- Выводцев, Н.В. Региональные закономерности хода роста насаждений сосны кедровой корейской (ход роста кедровников в ХГТЛ КД1) / Н.В. Выводцев, Д.Е. Сердюкова // Ученые заметки ТОГУ. - Т. 8. - 2017. - № 1. - С. 111-115.
- Батвенкина, Т.В. Ход роста сосняков чернично-зеленомошных Хребтовского лесничества Красноярского края / Т.В. Батвенкина // Вестник современных исследований. - 2018. - № 10.5(25). - С. 125-127.
- Осипенко, А.Е. Ход роста по запасу искусственных сосновых древостоев в ленточных борах Алтайского края / А.Е. Осипенко, С.В. Залесов // Лесотехнический журнал. - 2017. -Т. 7. - № 2(26). - С. 34-41. - DOI 10.12737/ article_5967e8f7531f03.4345 7948.
- Кокорина, Е.Г. Эскиз таблицы хода роста модальных сосновых насаждений на основе принципов динамической типологии / Е.Г. Кокорина, А.А. Вайс // Хвойные бореальной зоны. - 2021. - Т. 39. - № 4. - С. 257-262.
- Рост и продуктивность элементов леса в осокорниках поймы реки Урал / В.К. Хлюстов, М.М. Елекеше-ва, Т.С. Изтелеу, А.Р. Байсынова, Н.К. Нурадинова // Аграрный научный журнал. - 2019. - № 1. - С. 32-38. -DOI 10.28983/asj.v0i1.688.
- Материалы для оценки земель Костромской губернии. Определение доходности земельных угодий. -Вып. 1. Запас и прирост лесных насаждений Костромской губернии. - Кострома: Тип. Т.П. Андрониковой, 1908. - 33 с.
- Товстолес, Д.И. Ход роста сибирской лиственницы по исследованию в Пермской и Костромской губерниях / Д.И. Товстолес. - Петроград: Тип. М.А. Александрова, 1915. - С. 33-64.
- Павлов, В.М. Особенности хода роста сосны в бассейне реки Унжи / В.М. Павлов // Новое в лесной таксации и лесоустройстве. - Сб. 2. - 1965. - С. 37-39.
- Алексеев, П.В. Исследование хода роста генетически эталонных березняков Приветлужья на почвен-но-типологической основе: сб. тр. МарПИ. - Вып. 3. - Йошкар-Ола, 1972. - № 59. - С. 126-140.
- Алексеев, А.В. Зависимость роста пирогенных березняков от ландшафтов в лесорастительных условиях Поветлужья / А.С. Алексеев // Вавиловские чтения: материалы междисциплинарной научной конференции. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 1997. - С. 18-20.
- Хлюстов, В.К. Экобиоэнергетический потенциал сосняков Костромской области / В.К. Хлюстов, А.В. Лебедев, О.Е. Ефимов. - Москва: Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2016. - 292 с.
- Хлюстов, В.К. Товарно-денежный потенциал древостоев и оптимизация лесопользования / В.К. Хлюстов, А.В. Лебедев. - Иркутск: Мегапринт, 2017. - 328 с.
- Дубенок, Н.Н. Влияние климатических изменений на динамику природных процессов в заповеднике «Кологривский лес» / Н.Н. Дубенок, А.В. Лебедев, С.А. Чистяков // Использование и охрана природных ресурсов в России. - 2022. - № 4. - С. 52-56.
- Криницын, И.Г. Экологическая характеристика местообитаний ценопопуляций липы сердцевидной и ели обыкновенной в заповеднике «Кологривский лес» / И.Г. Криницын, А.В. Лебедев // Природообустрой-ство. - 2019. - № 3. - С. 121-126. DOI 10.34677/1997-6011/2019-3-121-126.
- Лебедев, А.В. Таксономическая структура флоры сосудистых растений заповедника «Кологривский лес» / А.В. Лебедев, И.Г. Криницын, В.В. Гостев // Природообустройство. - 2022. - № 3. - С. 115-121. DOI 10.26897/1997-6011-2022-3-115-121.
- Демаков, Ю.П. Диагностика устойчивости лесных экосистем (методические и методологические аспекты) / Ю.П. Демаков. - Йошкар-Ола, 2000. - 415 с.
- Лебедев, А.В. Использование функции Чапмана-Ричардса для выравнивания зависимости высот деревьев от диаметров на высоте груди / А.В. Лебедев // Матер. междунар. научной конф. молодых учёных и специалистов, посвящ. 160-летию В.А. Михельсона: сб. ст. (Москва, 09-11 июня 2020 г.). - Т. 1. - Москва: Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2020. - С. 251-253.
- Лебедев, А.В. Возрастные изменения структуры и продуктивности пихтового элемента леса в насаждениях заповедника «Кологривский лес» / А.В. Лебедев // Научные труды государственного природного заповедника «Кологривский лес». - Вып. 1. - Кологрив, 2017. - С. 33-45.
- Демаков, Ю.П. Структура и закономерности развития лесов Республики Марий Эл / Ю.П. Демаков. -Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2018. - 432 с.
- Таблицы и модели хода роста и продуктивности насаждений основных лесообразующих пород Северной Евразии: нормативно-справочные материалы: 2-е изд., доп. / А.З. Швиденко, Д.Г. Щепащенко, С. Нильсон, Ю.И. Булуй. - Москва, 2008. - 886 с.
