CC BY
7
УДК 630*52
Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. XXXVII, № 2. С. 102-107
ДИНАМИКА ТАКСАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОСЛЕРУБОЧНЫХ ПИХТОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ КАНСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ
А. А. Вайс, В. А. Калачев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: vais6365@mail.ru
Представлена оценка динамики естественного лесовосстановления пихтовых насаждений Канской лесостепи после сплошных рубок. Темнохвойные насаждения, произрастающие на территории Канского лесничества, подвергались интенсивным сплошным рубкам в конце XX века, что повлекло, в том числе и к снижению устойчивости лесных массивов. На основании этого целью исследований была оценка динамики естественного лесовосстановления после сплошной рубки. Исходными данными для изучения процессов естественного возобновления в пихтовых насаждениях являлись материалы лесоустройства по Канскому лесничеству Красноярского края 1987 и 2001 годов.
Изучаемый период составил от 14 до 40 лет. В результате получены следующие выводы. Подрост последующей генерации характеризуется более высокой средней высотой, но меньшей густотой по сравнению с подростом предшествующей генерации. На послерубочных участках (вырубках) наблюдалось изменение типа леса. В 54 % случаях примерно на половине вырубок меняются условия местопроизрастания. Анализ изменения состава позволил выявить для смешанных пихтовых насаждений 4 сценария сукцессионного развития, а для чистых 3 сценария дальнейшего формирования. Линейная формула возрастных изменений высот и диаметров послерубочных насаждений указывает на благоприятные в целом условия роста. В то же время по запасу выделяется замедленная фаза начального роста. Для прогнозирования таксационных показателей (средней высоты, среднего диаметра, запаса) пихтовых насаждений получен ряд линейных и множественных уравнений.
Таким образом, послерубочные пихтовые насаждения Канской лесостепи в целом повторяют по условиям местопроизрастания и интенсивности роста развитие предшествующих пихтовых насаждений.
Ключевые слова: пихта сибирская; сплошная рубка; генерация; естественное возобновление; вырубка; уравнение; сукцессионный сценарий.
Conifers of the boreal area. 2019, Vol. XXXVII, No. 2, P. 102-107
DYNAMICS OF FOREST INVENTORY INDICES POSLEDOVICH FIR PLANTATIONS IN TERMS OF THE KANSK FOREST-STEPPE
A. A. Vais, V. A. Kalachev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail: vais6365@mail.ru
The article presents an assessment of the dynamics of natural reforestation offir plantations of Kansk forest-steppe after continuous logging. Dark coniferous plantations growing on the territory of the Kansk forestry were subjected to intensive continuous cutting at the end of the XX century, which led, among other things, to a decrease in the stability of these forests. Based on this, the aim of the study was to assess the dynamics of natural reforestation after continuous logging. The initial data for the study of the processes of natural regeneration in fir plantations were the materials of forest management in the Kansk forestry of the Krasnoyarsk territory in 1987 and 2001.
The study period ranged from 14 to 40 years. As a result, the following conclusions. The undergrowth of the subsequent generation is characterized by higher average height, but less density in comparison with the teenager of the previous generation. In the post-harvest areas (felling) there was a change in the type of forest. In 54 % of cases, about half of the cuttings change the conditions of growth. Analysis of changes in composition revealed 4 scenarios of succession development for mixed fir plantations and 3 scenarios offurther formation for pure ones. The linear formula of age-related changes in the heights and diameters of post-harvest plantations indicates favorable overall growth conditions. At the same time, the reserve is allocated to the slow phase of initial growth. A number of linear and multiple equations are obtained to predict the taxation parameters (average height, average diameter, stock) of fir plantations.
Thus, the post-harvest fir plantations of the Kansk forest-steppe as a whole repeat the development of the previous fir plantations according to the conditions of growth and intensity of growth.
Keywords: Abies sibirica L.; clear-cutting; generations; natural regeneration; felling; planting; equation; successional scenario.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящие время пихтовые насаждения Сибири характеризуются значительным снижением устойчивости из-за долговременных (рубки различного вида, крупные лесные пожары, изменение климата) и кратковременных (инвазия патогенами и насекомыми), но катастрофических воздействий эндогенных факторов. Кроме этого биологические свойства пихты сибирской (Abies sibirica) (постоянное доминирование на территории, отсутствие смены пород, короткий оборот рубки, разнообразные виды размножения), также способствуют ухудшению состояния пихтовых насаждений.
В связи с этим процесс лесовосстановления пихтовых древостоев имеет безусловный научный интерес и актуальность. Так, А. А. Калачёв, С. В. Залесов [1] изучали особенности послерубочного восстановления древостоев пихты сибирской в условиях Рудного Алтая. Авторы установили, что пихтач травяно-папоротниковый последовательно во времени проходит через 3 восстановительно-возрастные стадии за 150 лет после пожара. Первая стадия - свежие гари, наблюдается уничтожение всех компонентов насаждений. Вторая стадия - травяно-кустарниковые ассоциации с формированием лиственных древостоев. Третья стадия - производные лиственные насаждения с подростом пихты.
Одним из определяющих факторов процесса естественного лесовосстановления в настоящие время являются рубки [2-5]. В горных условиях Алтая лесо-растительные условия благоприятны для возобновления вырубок подростом хвойных пород последующих генераций [2]. Оценка хода естественного возобновления хвойных пород на сплошных вырубках в условиях Приангарья показала на наличие подроста хозяйственно ценных пород [3]. Успешность восстановления целевых пород во многом зависит от развития травянистой растительности.
С. М. Лесников, Л. С. Пшеничникова [4] выполнили оценку восстановление пихтачей зеленомошнико-вых в условиях Восточного Саяна после сплошных рубок. Установлено, что состав подроста повторяет состав древостоя. Развитие молодых насаждений соответствует трем сценариям сукцессий с преобладанием хвойных без смены пород, с доминированием хвойных и лиственных пород и господством лиственных с кратковременной сменой пород.
В. В. Иванов [5] исследовал естественное возобновление после выборочных рубок темнохвойных лесов в условиях южной тайги Средней Сибири. Автор установил, что интенсивность рубки по запасу влияет на формирование состава насаждений. При рубке до 40 % формируется в будущем пихтовый древостой. В случае интенсивности 50-70 % происходит восстановление древостоев с преобладанием ели, а при рубке более 70 % на территории развиваются хвойно-лиственные молодняки.
Известный исследователь пихтовых насаждений Сибири Э. Н. Фалалеев [6] отмечал, что ход естественного возобновления пихты под пологом насаждений зависит от наличия источников семян, состава и степени сомкнутости древостоя, характера живого напочвенного покрова и пригодности почвено-грунтовых условий для произрастания пихты.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ
Оценка динамики естественного лесовосстановле-ния после сплошной рубки в пихтовых насаждениях Канской лесостепи.
МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Исходными данными для изучения процессов естественного возобновления в пихтовых насаждениях являлись материалы лесоустройства по Канскому лесничеству Красноярского края 1987 и 2001 годов. Объектом исследования были таксационные выдела, отведенные под сплошную рубку с фиксацией таксационных изменений, которые произошли за послеру-бочный период (1987-2001 годы). В результате было отобрано более 100 выделов с различным сроком давности после сплошной рубки. Обработка материалов производились в программах MS Excel и STATGRAPHICS.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При оценке естественного лесовозобновления важное значение имеет сравнение таксационных показателей подроста, который формировался до сплошной рубки (предшествующей генерации) и после рубки в развивающемся насаждении (последующей генерации). Послерубочный период варьировал от 14 до 40 лет. Статистический анализ позволил выполнить сравнение основных таксационных показателей (возраста, высоты и густоты) генераций молодого поколения насаждений (табл. 1).
В целом можно констатировать, что при идентичных средних возрастных показателях послерубочный подрост характеризуется более значительной средней высотой (1,9 м), но меньшей густотой (2,45 т шт/га) в сравнении с подростом предшествующей генерации. Послерубочное восстановление пихтовых насаждений можно считать удовлетворительным.
Важным вопросом возобновления является типологическая структура насаждений, изменение качества условий местопроизрастания после сплошной рубки (класса бонитета), а также послерубочное (сукцес-сионное) развитие пихтовых насаждений.
Пихтачи Канской лесостепи представлены следующими типами леса: пихтачи осочковые, пихтачи разнотравные, пихтачи зеленомошниковые, пихтачи разно-травно-зеленомошниковые, пихтачи черничниковые, пихтачи вейниковые, пихтачи осочково-разнотрав-
ные, пихтачи хвощево-зеленомошниковые, пихтачи крупнотравно-папоротниковые, пихтачи крупнотравные, пихтачи приручейные.
По данным Е. М. Антиповой [7] темнохвойные леса Канской лесостепи произрастают на территории с низкой континентальностью климата и высокой влажностью. Типологическая структура представлена четырьмя ассоциациями: зеленомошная, осоковая, злаковая и разнотравная [7].
Для фиксации динамики, которые произошли в типах лесах, использовалась простая шкала: изменения или неизменения типа леса после сплошной рубки на момент определения (2001 г.). Установлено, что 54 % участков изменили свой тип леса, а 46 % нет. Сделать однозначный вывод о динамике типов
леса пихтовых насаждений не представляется возможным. Параллельно происходят следующие процессы с одной стороны, восстановление коренной формации, а с другой стороны на некоторых вырубках наблюдалось такое явление как смена пород и формирование производных лесов. Подтверждение этого - анализ состава насаждений с определением ряда сценариев сукцессионного развития послерубоч-ных пихтовых насаждений (табл. 2).
Представленные сценарии послерубочного развития насаждений позволяют спрогнозировать возможные варианты ухода за насаждениями с сохранением доминирования темнохвойных древостоев (пихты, ели, кедра) в составе в случае достаточной полноты.
Таблица 1
Статистические таксационные показатели подроста (предшествующей генерации/ последующей генерации)
Таксационные показатели Основная статистика
х + mx XMe XMo CT ^max ^•min
Возраст, лет 19 + 2 20 + 2 20 20 20 20 9,6 7,2 35 30 3 10
Высота, м 1,5 + 0,14 1,9 + 0,38 1,5 1,0 1,0 1,0 0,82 1,20 3,5 4 0,4 1
Густота, т шт/га 3,72 + 0,431 2,45 + 0,45 3,0 2,0 3,0 2,0 2,583 1,423 15 5 0,5 0,5
Площадь вырубки, га 21 + 3,7 14 3 19,1 61 2
Примечание: х + тх - средняя величина в генеральной совокупности; хМе - медиана; хМо - мода; ст - стандартное отклонение; Хтах - максимальная величина; Хтп - минимальная величина. Оценки получены при уровне доверительной вероятности 95,4 %.
Таблица 2
Сценарии сукцессионного развития послерубочных пихтовых насаждений Канской лесостепи
Насаждение Сценарии Описание сукцессионного развития
Вырубка смешанного насаждения Сценарий 1 Смена смешанного пихтового насаждения с примесью ели и кедра на лиственный берёзовый древостой с долей участия пихты, осины, кедра сосны и ели (класс бонитета III, осочковый тип леса)
Сценарий 2 Доминирование пихты сохраняется, состав практически не меняется, наблюдается примесь кедра, берёзы, ели, сосны (выявлено ухудшение качества условий местопроизрастания)
Сценарий 3 Доминирование пихты сохраняется с появлением в составе лиственных пород (берёзы), кедра и ели
Сценарий 4 На смену смешанных насаждений с доминированием пихты и примесью кедра и березы разнотравной или зеленомошной группы типов леса формируется чистый пихтовый древостой зеленомошниковой группы типов леса (качество условий местопроизрастания не меняется или улучшается)
Вырубка чистого насаждения Сценарий 1 Смена чистого пихтового насаждения разнотравного типа леса на лиственное насаждение (осина, берёза) с примесью пихты, ели разнотравного типа леса
Сценарий 2 Смена чистого пихтового насаждения черничникового типа леса на смешанное сосново-пихтовое насаждение с примесью берёзы черничникового типа леса
Сценарий 3 Смена чистого пихтового насаждения черничникового и разнотравного типов леса на смешанное пихтовое насаждение с примесью берёзы, кедра и осины разнотравного типа леса (с неизменностью или ухудшением условий местопроизрастания)
Возраст, лет
а
0 20 40 Ё0 80 100 120
Возраст, лет
б
Возраст, лет
в
Рис. 1. Связь таксационных показателей с возрастом в послерубочных пихтачах: а - рост в высоту послерубочных пихтовых насаждений и подроста; б - рост по диаметру послерубочных пихтовых насаждений; в - рост по запасу послерубочных пихтовых насаждений
После проведения сплошной рубки условия местопроизрастания на вырубках меняются, но в дальнейшем по мере роста древесной растительности происходит восстановление лесной среды. Оценкой изменения условий произрастания являлся класс бонитета доминирующей древесной породы. Сравнение дорубочных и послерубочных насаждений показало следующее. На 19 % лесных участках условия местопроизрастания улучшились, у 25 % насаждений ухудшились. Большинство древостоев (56 %) характеризовались стабильными условиями местопроизрастания. Сопоставление класса бонитета дорубочных (III, 3) и послерубочных насаждений (III, 4) по крите-
рию Стьюдента показало на несущественность различия их классов бонитета tф = 1,07, а 4р = 2,04.
Возрастные изменения основных таксационных показателей послерубочных насаждений позволили зафиксировать закономерности роста пихтачей (рис. 1).
Послерубочные древостои характеризовались линейным уровнем связи высоты и диаметра с возрастом (А). По запасу (М) в начальный период роста (до 50 лет) можно выделить период замедления роста (рис. 1).
Важным показателем, оказывающим влияние на основные таксационные показатели (высоту (Н), диаметр (Б13), запас (М)) является полнота (Р) насаждения. В молодом возрасте эта величина определяется
через сомкнутость крон, а затем через сумму площадей поперечного сечения на высоте 1,3 м.
Корреляционный анализ показал на наличие значительной тесноты связи полноты с таксационными показателями послерубочных пихтовых древостоев (r = 0,53-0,71). Для детализации такой оценки были построены плоскостные диаграммы D13, Р = fA), H, Р = fA) и M, Р = fA). Флуктуация точек позволяет оценить роль полноты в варьировании точек основных таксационных показателей (рис. 2).
Лучше всего копирует линию полноты с возрастом высота пихтовых насаждений (рис. 2, б), затем линия диаметра (рис. 2, а). Линия запаса практически не повторяет линию изменения запаса с возрастом.
С целью прогнозирования таксационных показателей послерубочных пихтовых насаждений был получен ряд прогнозных уравнений.
d1з3 = 0,566 * H + 0,075 * A + 4,977 * Н. (1)
Коэффициент корреляции - R = 0,99. Стандартная ошибка - та = 1,3 см. Уравнение достоверно Fф > Fтаб. Все коэффициенты уравнения значимы, так как p < 0,05.
Диапазон действия уравнения (Д13 = 2-22 см, H = 2-22 м, A = 20-100 лет, H = 0,001-0,760 м3).
H = 1,177 + 0,923 * du:
(2)
Коэффициент корреляции - R = 0,96. Стандартная ошибка - mH = 1,8 см. Уравнение достоверно Fф > Fтаб. Все коэффициенты уравнения значимы, так как p < 0,05.
Диапазон действия уравнения (Н = 2-22 м, Б13 = = 2-22 см).
60 80 Возраст, лет а
40 60
Возраст, лет
б
Рис. 2. Связь основных таксационных показателей и полноты с возрастом насаждений а - связь диаметра и полноты с возрастом насаждений; б - связь высоты и полноты с возрастом насаждений; в - связь запаса и полноты с возрастом насаждений
в
М = -5,364 * А,з + 118,023 * p +
+ 408,593 * gu * H. (3)
Коэффициент корреляции - R = 0,98.
Стандартная ошибка - mM = 29 м3.
Уравнение достоверно F > ^таб.
Все коэффициенты уравнения значимы, так как p < 0,05.
Диапазон действия уравнения (M = 20-370 м3/га, Д,3 = 2-22 см, p = 0,3-1,0, gu * H = 0,001-0,760 м3).
ВЫВОДЫ
Оценка динамики таксационных показателей пихтовых насаждений после сплошной рубки позволила получить следующие выводы.
- Подрост послерубочной генерации характеризуется более высокой средней высотой, но меньшей густотой по сравнению с подростом предшествующей генерации.
- На послерубочных участках (вырубках) наблюдалось изменение типа леса. В 54 % случаях примерно на половине вырубок меняются условия местопроизрастания.
- Анализ изменения состава позволил выявить для смешанных пихтовых насаждений 4 сценария сукцес-сионного развития, а для чистых 3 сценария дальнейшего формирования.
- Сценарии сукцессионного развития пихтовых послерубочных насаждений позволяют спрогнозировать вид и интенсивность ухода для формирования древостоев из целевых пород.
- В целом можно констатировать, что качество условий местопроизрастания (класс бонитета) пихтачей не менялся в 56 % случаев, улучшение условий наблюдалось в 19 %, а ухудшение в 25 %.
- Линейная формула возрастных изменений высот и диаметров послерубочных насаждений указывает на благоприятные в целом условия роста. В то же время по запасу выделяется замедленная фаза начального роста.
- Разные виды анализа позволяют считать, что полнота наибольшее влияние оказывает на среднюю высоту, затем средний диаметр. Влияние полноты на запас древостоя не выявлено.
- Для прогнозирования таксационных показателей (средней высоты, среднего диаметра, запаса) после-рубочных пихтовых насаждений получен ряд линейных и множественных уравнений.
Таким образом, послерубочные пихтовые насаждения Канской лесостепи в целом повторяют по условиям местопроизрастания и интенсивности роста развитие предшествующих пихтовых насаждений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Калачёв А. А., Залесов С. В. Особенности по-слерубочного восстановления древостоев пихты си-
бирской в условиях Рудного Алтая // Изв. высш. учеб. завед. - Лесной журн. 2016. № 2 (350). С. 19-30.
2. Терехов М. А., Парамонов Е. Г., Башегуров В. И. Восстановление темнохвойных пород на вырубках в северо-восточном Алтае // Вестн. АГАУ. 2008. № 7 (45). С. 19-23.
3. Балыкина Ю. И. Оценка хода естественного возобновления хвойных пород на сплошных вырубках в условиях Братского лесничества // Молодая мысль: наука, технологии, инновации : сб. мат. Всерос. науч.-техн. конф. 2015. С. 70-73.
4. Лесников С. М., Пшеничникова Л. С. Лесовос-становительный процесс на сплошных вырубках в пихтовых лесах Восточного Саяна // Хвойные бореальной зоны. 2007. Т. 24, № 4-5. С. 481-486.
5. Иванов В. В. Естественное возобновление на вырубках темнохвойных лесов подзоны южной тайги приенисейской Сибири // Хвойные бореальной зоны. 2008. Т. 25, № 3-4. С. 256-280.
6. Фалалеев Э. Н. Пихтовые леса Сибири и их комплексное использование : монография. М. : Лесн. пром-ть, 1964. 166 с.
7. Антипова Е. М. Флора внутриконтинентальных островных лесостепей Средней Сибири : монография / КГПУ. Красноярск, 2012. 662 с.
REFERENCES
1. Kalachev A. A., Zalesov S. V. Osobennosti poslerubochnogo vosstanovleniya drevostoyev pikhty sibirskoy v usloviyakh Rudnogo Altaya // Izv. vyssh. ucheb. zaved. - Lesnoy zhurn. 2016, № 2 (350), S. 19-30.
2. Terekhov M. A., Paramonov E. G., Bashegurov V. I. Vosstanovleniye temnokhvoynykh porod na vyrubkakh v severo-vostochnom Altaye // Vestn. AGAU. 2008, № 7 (45), S. 19-23.
3. Balykina Yu. I. Otsenka khoda estestvennogo vozobnovleniya khvoynykh porod na sploshnykh vyrubkakh v usloviyakh Bratskogo lesnichestva // Molodaya mysl': nauka, tekhnologii, innovatsii : sb. mat. Vseros. nauch.-tekhn. konf. 2015, S. 70-73.
4. Lesnikov S. M., Pshenichnikova L. S. Lesovosstanovitel'nyy protsess na sploshnykh vyrubkakh v pikhtovykh lesakh Vostochnogo Sayana // Khvoynyye boreal'noy zony. 2007, T. 24, № 4-5, S. 481-486.
5. Ivanov V. V. Estestvennoye vozobnovleniye na vyrubkakh temnokhvoynykh lesov podzony yuzhnoy taygi priyeniseyskoy Sibiri // Khvoynyye boreal'noy zony. 2008, T. 25, № 3-4, S. 256-280.
6. Falaleyev E. N. Pikhtovyye lesa Sibiri i ikh kompleksnoye ispol'zovaniye : monografiya. M. : Lesn. prom-t', 1964, 166 s.
7. Antipova E. M. Flora vnutrikontinental'nykh ostrovnykh lesostepey Sredney Sibiri : monografiya / KGPU. Krasnoyarsk, 2012, 662 s.
© Вайс А. А., Калачев В. А., 2019
Поступила в редакцию 19.02.2019 Принята к печати 21.03.2019
