Оценка успешности возобновления ели под пологом лиственных лесов в национальном парке «Лосиный остров»

Вопросы естественного возобновления леса интересуют научную общественность уже более 200 лет. В начальный период исследований сложилось устойчивое мнение, что лесообразующие породы хорошо возобновляются под пологом леса [5, 7], поэтому многие исследователи, характеризуя возобновление, обращали больше внимания на количество подроста, чем на его состояние. Ранее [1, 2, 4] в Национальном парке (НП) «Лосиный остров» проводились исследования естественного возобновления ели в разных типах леса. Было установлено, что под пологом ельников подрост ели часто малочислен или отсутствует.

Цель работы: охарактеризовать количество, плотность размещения и показатели подроста ели в тех насаждениях, где он был обнаружен в большом количестве. Одно из них – перестойный березняк снытьево-волосистоосо-ковый (Погонно-Лосиный лесопарк, кв. 46, кл. 1), другое – перестойный липняк снытьево-пролеснико-вый (кв. 46, кл. 2). Эти насаждения примыкают друг к другу через просеку.

скорость роста, прогноз отпада

Из архива НП «Лосиный остров», благодаря содействию заведующей научным отделом В.В. Киселевой, удалось привлечь материалы лесоустройства (таксационные характеристики насаждений) за период 1934-1998 гг. Согласно содержащимся там сведениям, на участке, где к настоящему времени сформировался березняк, в 1934 г. была вырубка, возникшая, вероятно, после сплошной рубки ельника (судя по тому, что на ней произрастали единичные деревья ели). На вырубке были посажены культуры сосны, наравне с которыми самосевом появилось возобновление ели, однако ни сосна, ни ель так и не вышли в древостой: на стадии молодняка в древостое преобладала липа, а затем господство перешло к березе. На основании тех же материалов установлено, что на участке, где в настоящий момент произрастает липняк, древостой был сложен липой разного возраста и старовозрастной елью, причем количество ели постепенно снизилось с доли участия 0,4 до единичных деревьев.

Для характеристики насаждений в 2009 г. были заложены временные пробные площади (ПП) размером 0,2 га (березняк) и 0,25 га (липняк) по методике, принятой в лесоведении [6]. На ПП проведен сплошной перечет всех лесообразующих пород, в который вошли все экземпляры диаметром 2 см и более (на высоте 1,3 м). Для удобства анализа материала все учтенные экземляры были поделены на две группы: с диаметром ствола менее 10 см и с диаметром 10 см и более. Таксационная характеристика насаждений представлена в таблице 1. Чтобы выявить показатели роста и развития подроста ели и характер его размещения на ПП, в каждом насаждении была заложена трансекта длиной 200 м и шириной 10 м. Сплошной перечет ели на трансектах проводили в квадратах 5×5 м с определением следующих таксационных показателей: диаметр ствола, высота общая и нижней границы кроны, диаметр кроны. Всего на двух трансектах в липняке и березняке вошло в перечет 420 живых и 61 сухой экземпляр подроста ели. Для определения возраста елового подроста в обоих насаждениях взято в общей сложности 65 его дополнительных экземпляров, у которых определены те же таксационные показатели и возраст на высоте 0,3 м. При обработке этих данных для каждого экземпляра был рассчитан средний годичный прирост в высоту путем деления общей высоты на возраст на высоте 0,3 м.

Таблица 1. Краткая таксационная характеристика пробных площадей (учет 2009 г.)

Примечания : * – не определялось

В обоих насаждениях древостой перестойный высокополнотный, однопородный по составу. В березняке (табл. 1) основной полог древостоя сложен березой диаметром 29 см и высотой 28 м; высота нижней границы крон 15-20 м (рис. 1); сомкнутость крон 0,7. Более 1/3 деревьев березы – сухостой, причем половина его относится к 6-й категории санитарного состояния (сухостой прошлых лет). Подчиненный полог состоит из липы диаметром 15 см и высотой 17 м и единичной ели диаметром до 24 см и высотой до 20 м; высота нижней границы крон в этом пологе 3-9 м. Под пологом древостоя имеется возобновление липы, клена и ели. В подлеске – лещина, рябина. Средняя высота елового подроста в березняке

– 3 м (рис. 1). Отдельные экземпляры достигают высоты 14,1 м, то есть их кроны расположены под нижней границей крон основного полога.

В липняке (табл.1) основной полог древостоя сложен липой диаметром 41 см и высотой 30 м и единичной елью; высота нижней границы крон 16-21 м (рис. 2); сомкнутость крон 0,8. Под пологом древостоя возобновляется ель (причем много сухих экземпляров) и клен, редко липа. В подлеске – лещина, рябина. Средняя высота елового подроста в липняке – 5 м (рис. 2). В его составе присутствуют единичные экземпляры ели высотой до 12,5 м, которые здесь, как и в березняке, тоже не достигают уровня крон основного полога.

По результатам учета на трансектах густота елового подроста составляет: в березняке – 1185 шт./га, а в липняке – 800 шт./га. Ранее А.В. Абатуровым [2] было показано, что взрослым деревьям ели для успешного роста, достижения наибольшей продолжительности жизни и сохранения высокой жизнеспособности необходимо иметь площадь проекции кроны 20-25 м2, причем в однопородных еловых древостоях с полнотой 0,5-0,7, деревьев такого оптимального размера может вырасти не более 200-300 шт./га. Исходя из этого критерия, можно оценить последующий отпад среди сегодняшнего подроста ели в исследуемых насаждениях: он должен составить не менее 70-80%. С учетом того, что исследуемый подрост растет под пологом и испытывает угнетение, отпад должен быть еще больше.

Ступени толщины, см

Рис. 1. Высота и протяженность крон ели, клена, липы и березы в березняке снытьево-волосистоосоковом в 2009 г.

Ступени толщины, см

Рис. 2. Высота и протяженность крон ели и липы в липняке снытьево-пролесниковом в 2009 г.

На трансектах была визуально заметна неравномерность в размещении елового подроста, в целом ряде квадратов он не произрастал: в березняке на 13 квадратах (из 80), в липняке на 20 квадратах (из 80). То есть на 16-25% площади самосев ели по каким-то причинам не сумел заселиться или не выжил. При обработке данных перечета подроста ели на трансектах для оценки его размещения рассчитывали отношение дисперсии распределения плотности (σ2) к средней плотности (т) (шт./квадрат) [3]. Те же статистические показатели проанализированы для блоков разного размера (5×10 м, 10×10 м, 10×15 м, 10×20 м, 10×40 м), в которые были объединены примыкающие друг к другу на трансекте учетные квадраты. Такой анализ показал, что во всех случаях (в квадратах 5×5 м и при их объединении в блоки размером 5×10 м, 10×10 м, 10×15 м, 10×20 м, 10×40 м) отношение дисперсии распределения плотности к средней плотности (о^/т) больше 1. Это характерно для группового (пятнистого, агрегированного) типа размещения [3]. Таким образом, размещение ели в исследуемых насаждениях является групповым, причем этот тип размещения выявляется при разных предполагаемых размерах групп. Размещение ели группами, вероятно, обусловлено влиянием такого эпизодически действующего фактора как роющая деятельность диких и домашних животных, способствующая появлению участков минерализованного грунта, пригодного для приживания всходов.

Применявшийся в нашем исследовании размер учетного квадрата (5×5 м) сопоставим с упоминавшимся выше минимально необходимым размером проекции кроны взрослой нормально развитой ели (20-25 м2). Следовательно, достичь необходимого размера в пределах одного такого квадрата может только одно дерево ели. При этом на исследованных трансектах на квадрате 5×5 м в среднем произрастает 3 экземпляра ели, что позволяет прогнозировать отпад среди него 60-70%. Если же учесть, что на многих квадратах в составе трансект (28 – в березняке, 26 – в липняке) плотность размещения ели больше средней, то предполагаемую величину ее отпада следует оценивать выше. Максимальная плотность размещения ели в березняке составляет 9 шт./квадрат, в липняке – 13 шт./квадрат. В таких густых группах отпад среди ели должен составить 89% и 93% соответственно. Таким образом, групповое размещение тонкомера ели значительно усиливает его же внутривидовую конкуренцию, и в итоге не позволяет ему развиться до размеров, позволяющих принять участие в основном пологе древостоя.

По данным сплошного перечета подроста ели на трансектах, в березняке его живые экземпляры имеют средний диаметр ствола 3,9 см, среднюю высоту 3,2 м, а сухие – средний диаметр 2,3 см, среднюю высоту 1,6 м. Средняя протяженность живой кроны у подроста ели в березняке – 2,3 м (72% общей высоты), средний диаметр кроны – 2,4 м. Средний возраст подроста ели в березняке – 43 года (общий диапазон – 24-59 лет), средний прирост в высоту – 7,4 см/год. В липняке средний диаметр ствола у живого подроста ели – 5,2 см, средняя высота 4,7 м. Сухой подрост ели в липняке имеет средний диаметр – 1,3 см, среднюю высоту 2,0 м. Средняя протяженность живой кроны подроста ели в липняке – 3,7 м (78% общей высоты), средний диаметр кроны

– 1,9 м. Средний возраст ели в липняке 48 лет (при общем диапазоне 34-59 лет), средний прирост в высоту – 9,8 см/год. Сравнивая показатели подроста ели в этих двух насаждениях, можно сделать следующие выводы. Максимальный возраст подроста ели в обоих насаждениях одинаков – значит, его приживание в них началось одновременно, а разница в минимальном возрасте означает, что в липняке интенсивное накопление елового подроста завершилось раньше. Скорость роста в высоту очень сходна у ели под пологом березняка и липняка. Оценивать ее значения и сравнивать их между собой следует с учетом того, обеспечат ли они подросту достижение основного полога древостоя. При этом надо принять во внимание разницу между средней высотой древостоя и средней высотой подроста ели: в березняке она составляет 24,8 м, в липняке – 25,3 м. Чтобы достичь уровня древесного полога к моменту окончания периода наиболее активного роста, который у ели заканчивается в возрасте 60-70 лет [2], 43-48-летние экземпляры ели в этих насаждениях должны расти в высоту со средней скоростью не менее 1 м/год. У подроста ели в обоих исследуемых насаждениях скорость роста в высоту на порядок ниже этого критического значения (в этом и заключается существенное сходство подроста по ростовым показателям), так что она не позволит этому подросту войти в состав основного полога. Выше упоминалось, что в этих насаждениях есть экземпляры ели в составе подчиненного полога древостоя. Их средняя высота в березняке – 10 м, в липняке – 9 м. Вероятно, все они не младше тех экземпляров елового подроста, для которых мы определяли возраст, то есть уже достигли не менее 60 лет и должны были закончить активный рост. Поэтому они продолжат оставаться в угнетенном состоянии и тоже не займут господствующего положения в пологе древостоя.

В результате предшествующих 30-летних наблюдений в НП «Лосиный Остров» [2] было установлено на целом ряде постоянных ПП, что в ходе динамики насаждений ель выпадает из состава древостоя. Вопрос о том, могут ли процессы возобновления ели обеспечить восстановление ее участия в древостое, очень важен для организации рационального лесного хозяйства и продолжения научных исследований. Поиски ответа на этот вопрос затруднены тем, что в лесоведении нет объективных критериев для оценки общей успешности возобновления и перспективности молодых экземпляров ели, растущих под пологом насаждений.

Вывод: прогноз успешности возобновления ели под пологом насаждений нельзя напрямую основывать на данных о численности елового подроста. Для прогноза более надежно использовать его ростовые показатели (прежде всего – средний годичный прирост в высоту и возраст), сопоставляя их с характеристиками насаждений, для которых требуется оценить успешность возобновления. Групповой характер размещения елового тонкомера под пологом насаждений следует рассматривать как фактор, понижающий успешность возобновления.