Эколого-географическая изменчивость таксационных показателей искусственных насаждений сосны обыкновенной на Европейском Севере

электронный сетевой журнал. – 2020. – № 4. – С. 52–60. URL:

Лес – явление географическое. С одной стороны, это общепризнанное мнение подтверждается тем, что каждая древесная порода имеет свой ареал распространения на Земле, а с другой – тем, что внутри ареала рост, строение и продуктивность лесных насаждений различаются по отдельным природным зонам [1].

Рост и развитие древесной растительности, закономерности её распространения по географическим районам в существенной мере зависят от климатических и почвенных факторов, проявляющихся в различных сочетаниях. Г. Хилл-дебрандт (G. Hilldebrandt) предложил разделять факторы окружающей среды, влияющие на рост и развитие древостоев, на первичные и вторичные. Под первичными он предлагал понимать факторы, которые оказывают непосредственное влияние на деревья через физиологию питания или механическим путем. К ним относятся: свет, тепло, влага, питательные вещества почвы, ветер, снег. К вторичным, по мнению ученого, следует отнести факторы роста, которые определяются первичными факторами: высота над уровнем моря, экспозиция и т.д. [2].

С.С. Патерсон (S.S. Paterson) [3] и Дж. Век (J. Weck) [4] установили зависимость интенсивности прироста и производительности древостоев от климатических факторов через так называемые «климатические индексы». Они же изучили корреляционные связи между индексами и потенциальной производительностью лесных насаждений.

Древесные растения, в силу биологических и экологических свойств, для оптимального роста и развития требуют разное количество световой энергии, влаги, питательных веществ почвы; они по-разному реагируют на изменение тех или иных экологических факторов. Благоприятность среды для развития лесных насаждений оценивается по биологическим последствиям, которые характеризуются рядом таксационных показателей и, прежде всего, ростом в высоту и по толщине, а также накоплением органики [5].

В.В. Загреев предложил карту изобонитетов, по которой можно определять степень благоприятности всего комплекса природных факторов отдельных районов для роста и продуктивности древостоев [1]. В соответствии с этой картой при продвижении с севера на юг происходит повышение среднего класса бонитета. Это объясняется не только улучшением климатических характеристик, но и почвенно-грунтовых условий [6].

Средние таксационные характеристики лесных насаждений, произрастающих на обширных территориях, достаточно четко отражают географические различия в их составе, возрасте и производительности. Более детальные сведения могут быть получены при сравнении определенных типов лесов в связи с географической широтой. Вместе с тем важно учитывать континуум лесного покрова: различия будут несущественными, если рассматривать сравниваемые объекты вблизи границ лесных районов.

Цель работы – выявить эколого-географическую изменчивость таксационных показателей, характеризующих рост и продуктивность сосняков искусственного происхождения в условиях Европейского Севера России.

Объекты и методы исследования

Исследование продукционных показателей и роста в географическом разрезе проводили в северо-таёжном лесном районе (Емецкое лесничество Архангельской обл.) и в южно-таёжном лесном районе (Устюженское лесничество Вологодской обл.). Объекты исследований – 65-летние чистые или с незначительной примесью берёзы, идентичные по способу создания (посев) участки культур сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) в лишайниковом, брусничном и черничном типах леса, где древостои существенно различаются по продуктивности.

Рельеф местности на участках исследований сильно пересечённый. Холмы и гряды чередуются с глубокими понижениями. В 1930-х гг.

здесь была проведена сплошная рубка. Весной 1939 г. по вырубке прошёл пал. В первой половине июня 1941 г. на участках были высеяны семена сосны обыкновенной местного сбора в площадки размером 0,3 х 0,5 м по 20-30 шт. в каждую. Никаких уходов за культурами не проводилось.

Полевой экспериментальный материал получен методом однократных обмеров на временных пробных площадях. Всего для проведения исследований заложено 6 пробных площадей. Для закладки пробных площадей подбирали насаждения искусственного происхождения, однородные по горизонтальной и вертикальной структурам, таксационным признакам, в разных условиях местопроизрастания. Пробные площади на участках культур сосны обыкновенной закладывали с учётом теоретических положений лесной таксации в соответствии с требованиями ОСТ 5669–83 «Пробные площади лесоустроительные» [7], методических рекомендаций по таксации пробных площадей [8], а также, учитывая специфику объектов исследования (лесные культуры), опирались на методические рекомендации ряда авторов [9–11].

Результаты исследования и их обсуждение

Таксационные показатели изученных искусственных насаждений сосны обыкновенной представлены в табл. 1.

Согласно исследованиям Л.Ф. Ипатова и П.Н. Львова [12, 13], при продвижении на градус географической широты с севера на юг средняя высота древостоя в черничном типе леса возрастает почти на 1,5 м, средний диаметр – более чем на 1,5 см; запас стволовой древесины на 1 га увеличивается на 25 м3. В южном направлении повышаются и полнота, и класс бонитета. Доля сосны в сосняке черничном колеблется от 61 до 76 %. Характерна примесь берёзы (от 9 до 16 %).

Анализируя результаты проведённых исследований (см. табл. 1, рис. 1–3), можно констатировать, что при продвижении с севера на юг значения основных таксационных показателей искусственных насаждений сосны обыкновенной возрастают. Кроме того, данные табл. 1 демонстрируют особенности формирования древостоев лесных культур, созданных методом посева. Как по широтному, так и по лесотипологическому

Таблица 1. Таксационная характеристика искусственных сосняков

Состав Первоначальная густота, посевных мест, шт./га Средние Класс бонитета Количество деревьев, шт./га Полнота Запас древесины, м3/га D±m, см H, м Северо-таёжный лесной район Сосняк лишайниковый 10С 4 660 6,1±0,06 9,6 V 7 107 1,1 132 Сосняк брусничный 10С 4 171 9,9±0,40 13,1 III 3 195 1,0 193 Сосняк черничный 10С+Б 4 087 14,6±0,72 16,4 II 1 878 1,0 270 Южно-таёжный лесной район Сосняк лишайниковый 10С 4 894 11,0±0,65 13,6 IV 3 000 1,1 213 Сосняк брусничный 10С 4 006 13,4±0,16 15,6 III 1 482 0,9 203 Сосняк черничный 10С 3 930 20,6±0,40 21,9 I 905 0,9 340 градиентам прослеживается схожая динамика формирования древостоев в культурах сосны, созданных посевом. При близкой первоначальной густоте создания исследованных искусственных сосняков к 65-летнему возрасту отмечается, что в менее продуктивном лишайниковом типе леса сохраняется примерно в 3 раза больше деревьев, чем в более производительном черничном.

Таким образом, помимо географического положения, на производительность древостоев большое влияние оказывают лесорастительные условия. П.Н. Львов с соавт. [14] при выполнении сравнительного анализа значений средних таксационных показателей хвойных одновозрастных древостоев, произрастающих в разных подзонах тайги, пришли к аналогичным выводам. Авторы отмечают географическую изменчивость одинаковых типов лесов, обусловленную снижением их производительности при продвижении с юга на север, а также указывают на разницу в характере роста анализируемых древесных пород в разных лесорастительных условиях.

Изменчивость и достоверность различий в значениях таксационных показателей исследованных искусственных насаждений сосны обыкновенной представлена в табл. 2. Для сосняков черничных и лишайниковых в южно-таежном районе значения основных показателей достоверно больше, чем в северо-таежном (t-критерий > 3). Для сосняка брусничного достоверное различие установлено только по диаметру, по высоте и запасу древесины оно недостоверно (t-критерий < 3). При рассмотрении представленных данных обнаруживается чётко выраженная дифференциация основных таксационных показателей древостоев. Так, например, различия в диаметре сосняка черничного северо-таёжного лесного района с таким же сосняком южно-таёжного лесного района достигают 6 см, с сосняком брусничным и сосняком лишайниковым – 3,5 и 4,9 см соответственно.

В целом, оценивая значения анализируемых параметров, можно отметить, что наибольшая амплитуда изменчивости таксационных показателей наблюдается в крайних по продуктивности из сопоставляемых типов леса (сосняк черничный

Северо-таежный лесной район

Южно-таежный лесной район

Рис. 1. Средние диаметры деревьев в древостоях в разных эколого-географических условиях

Северо-таежный лесной район

Южно-таежный лесной район

Рис. 2. Средние высоты деревьев в древостоях в разных эколого-географических условиях

Северо-таежный лесной район

Южно-таежный лесной район

Рис. 3. Запасы древесины в древостоях в разных эколого-географических условиях

Таблица 2. Достоверность различий средних значений таксационных показателей искусственных сосняков

Таксационные Сосняк черничный Сосняк брусничный Сосняк лишайниковый лесной район s T s )S s s Й SC лесной район s T s )S s s Й SC лесной район показатели северотаёжный южнотаёжный северотаёжный южнотаёжный северотаёжный южнотаёжный Диаметр, см 14,6 20,6 6,0 7,2 9,9 13,4 3,5 8,1 6,1 11,0 4,9 7,5 Высота, м 16,4 21,9 5,5 4,6 13,1 15,6 2,5 2,3 9,6 13,6 4,0 5,1 Запас древесины, м3/га 270,0 340,0 70 3,7 193 203 10 0,3 132 213 81 5,9 и сосняк лишайниковый). Можно предположить, что в среднем по продуктивности сосняке брусничном географическая широта оказывает меньшее влияние на значения показателей древостоя.

Заключение

Таким образом, на основе результатов исследований можно констатировать, что средние значения таксационных показателей, характеризующие рост и продуктивность искусственных насаждений сосны обыкновенной, произрастающих на территории Европейского Севера России, находятся в тесной взаимосвязи с их географическим положением и экологическими условиями.

При продвижении с севера на юг (от северо-таёжного лесного района к южно-таёжному)

значения основных таксационных показателей исследованных искусственных насаждений сосны обыкновенной возрастают. Например, по диаметру это изменение в сосняке лишайниковом составляет 4,9 см, в сосняке брусничном – 3,5 см, а сосняке черничном – 6 см. Подобная тенденция сохраняется и для других таксационных показателей анализируемых насаждений.

Установлена зависимость производительности изучаемых древостоев от типа лесорастительных условий. При этом прослеживается чётко выраженная дифференциация основных таксационных показателей древостоев.

Результаты исследований могут внести вклад в практику ведения лесного хозяйства, дополняя имеющиеся сведения инвентаризации лесов новыми данными о показателях продукционного процесса искусственных сосняков.