CC BY
68
УДК 630x52:587/588 ИМ. Данилин, З. Цогт
ФОРМИРОВАНИЕ И РОСТ ЛИСТВЕННИЧНЫХ МОЛОДНЯКОВ В МОНГОЛИИ
Рассмотрены особенности формирования и роста насаждений молодняков лиственницы сибирской (Laiix sibiiica Ldb.) на южном пределе ее распространения в Монголии. Анализируются и обсуждаются направления восстановительной динамики и формирование древостоев под влиянием пирогенных и антропогенных факторов (лесные пожары, промышленные рубки), которые имеют широкое распространение в Монголии.
Ключевые слова: лиственница сибирская, восстановление, послепожарная и послерубочная динамика, Монголия.
I.M. Danilin, Z. Tsogt LARCH YOUNG STANDS FORMATION AND GROWTH IN MONGOLIA
Peculiarities of formation and growth of the Siberian larch (Larix sibiiica Ldb.) young stands at the southern boundary of its distribution in Mongolia are considered in the article. Directions for regeneration dynamics and tree stand formation under pirogenic and anthropogenic factors (forest fires, commercial cuts) influence that are widely spread in Mongolia are analyzed and discussed.
Key words: siberian larch, regeneration, after forest fire and after cut dynamics, Mongolia.
Леса Монголии, произрастая на границе бореальной зоны, степей и пустынь Центральной Азии, являются южным форпостом распространения лесной растительности. Географическое положение Монголии (между 51 —54о с. ш. и 88—120о в. д.) предопределяет сочетание различных природных экологических условий и растительности [8, 17]. Северная часть Монголии занята Хангайской горной страной и Хэнтэем, представляющими собой окраинные поднятия гор Южной Сибири.
Леса Монголии выполняют важные ресурсные и экологические функции, особенно велика их водоохранная и почвозащитная роль. По состоянию на 2008 год лесной фонд Монголии составляет 19116,1 тыс. га. Из них покрытая лесом площадь занимает 17660,6 тыс. га, или 8,6% от общей площади страны. Хвойные и лиственные леса занимают 78,7%, а лиственные леса 16,8% от покрытой лесом площади. Площадь саксаульников составляет 607,6 тыс. га (4,5%). Процентное соотношение основных лесообразующих пород выглядит следующим образом: лиственница сибирская - 73,5%, береза плосколистная - 11,3%, сосна сибирская -7,7%, сосна обыкновенная - 6,0% [5].
Согласно лесорастительному районированию Монголии [7], районы наших исследований относятся к Центрально-Хангайской провинции Хангайской лесорастительной области горных степей и лиственничных лесов и к Восточно-Хэнтэйской провинции Южно-Забайкальской лесорастительной области (рис. 1).
Центральный Хангай (47-520 с. ш. и 96-1010 в. д.) занимает наиболее приподнятую над уровнем моря территорию Хангая, представляющую собой систему горных хребтов широтного простирания, и Дархатскую котловину с ее горным обрамлением [9, 11].
Наши исследования проводились в наиболее типичных в Центральном Хангае лесах хр. Тарбагатай (3240 м), которые являются лесосырьевой базой крупнейшего в стране Тосонценгельского деревообрабатывающего комбината.
Абсолютные высоты наиболее высоких гор превышают 3000 м над ур.м., днища долин наиболее крупных рек и межгорные равнины расположены на высотах 1650-1800 м. Хребет Тарбагатай находится в центральной части Хангайской горной страны. Он протянулся в широтном направлении и является основ-
ным водоразделом рек Идер и Чулуут. Северный склон хребта длинный, полого падающий к долине Идера, южный - крутой и короткий. Восточный Хэнтэй занимает территорию бассейнов верховий рек Онон и Керу-лен и Тола [9, 12].
88* - иосюну в. Гр>»<в-«ча 92“ . 96° 100“ 104° 108“
Лесорастительные области (I, II, III) и провинции (1, 2,3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
I | | Хан гайская и Г I Южно-Забайкальская ш | ; Центрально-Азиатская
1 - Ш ишхндская; 2 - Джи/1 ннекая; 3 - Западно-Хэнтэйская; 4 - Восгочно-Хэнтэйская; 5 - Западно-Хангайская 6 - Централмю-Хангайская; 7 - Северо-Восточно-Хангайская; 8 - Юго-Восточно-Хангайская; 9 - Монгольское Алтайская
Рис. 1. Схема лесорастительного районирования Монголии [7]
Согласно геоморфологическому районированию Монголии, он относится к Центральной и Восточно-Хэнтэйской подпровинциям Хэнтэйской провинции. Колебания абсолютных высот составляют от 1000 м (верховья р. Онон) до 2500 м на водоразделах.
Хэнтэй - это типичное невысокое, сильно размытое и сглаженное в большей своей части, сводообразное мелкоблоковое нагорье, с характерным гольцовым рельефом в вершине свода. В геологическом отношении Хэнтэйское нагорье сложено преимущественно протерозойскими и палеозойскими метаморфизи-рованными осадочными породами, прорванными интрузиями гранитов [1].
В последние годы изучению формирования и роста молодняков различных древесных пород уделяется значительное внимание [2-6, 14, 16]. Представляется необходимым все разнообразие молодняков в пределах типа леса по составу, густоте, пространственной структуре рассмотреть по типам формирования: беспожарному, послепожарному.
Лесные пожары на протяжении многих тысячелетий влияли на формирование и развитие лесных экосистем и целых ландшафтов. Влияние пожаров на состояние, дианамику и экологическое равновесие лесов таежной зоны значительно превосходит техногенные воздействия. Пирогенный фактор по своим масштабам не сравним с такими лесоводственными мероприятиями, как создание лесных культур, рубки ухода, содействие естественному лесовозобновлению. Ежегодно в лесах Монголии на нескольких тысячах гектарах под влиянием огня происходит смена пород, изреживание или гибель древостоев, коренным образом меняются экологические условия.
В лиственничных лесах Центрального Хангая и Восточного Хэнтэя молодняки лиственницы сибирской ^эпх вШов 1бЬ) представлены, как правило, небольшими площадями насаждений 1-111 классов возраста. Лиственничные молодняки указанных территорий имеют в основном послепожарное происхождение и представлены разнотравно-ритидиевым, остепненно-разнотравным и лугово-разнотравным типами леса [4-
6, 14, 15]. Эти насаждения имеют важное значение для выявления динамики процессов естественного формирования древостоев и поэтому их изучение представляет большой практический интерес. Изучение особенностей роста и естественного формирования молодняков позволит с помощью лесохозяйственных
мероприятий обеспечить улучшение их состава, повысить производительность и сократить сроки выращивания насаждений.
В процессе формирования молодняков уменьшается общее количество деревьев и изменяется состав древостоев. В лиственничных древостоях наибольший процент отпада деревьев наблюдается в возрастной период от 10 до 40 лет, а в период от 40 до 60 лет темпы естественного изреживания древостоя снижаются. В Центральном Хангае в лиственничных молодняках наибольший процент отпада деревьев наблюдается в период от 40 до 50 лет. В насаждениях старше 50 лет темп естественного изреживания древостоев снижается. В Восточном Хэнтэе процесс интенсивного естественного изреживания наблюдается в возрастной период от 20 до 40 лет.
В березово-лиственничных молодняках с возрастом значительно увеличивается процент участия березы за счет вытеснения хвойных пород. В лиственнично-березовых молодняках в течение всей фазы формирования молодняка (15-50 лет) сохраняется почти постоянный состав.
Расположение деревьев по площади преимущественно групповое, характерное для фазы формирования молодняков, постепенно утрачивается (в чистых молодняках в большей степени, чем в смешанных), и показатели густоты деревьев в группах приближаются к среднему по насаждению.
При анализе структуры древостоев следует обратить внимание на неприменимость закономерностей «нормального строения древостоя» по отношению к молодым сомкнутым лиственничным насаждениям. В молодняках кривая распределения деревьев по естественными ступеням толщины выходит далеко за границы кривой нормального распределения. Максимальное число стволов здесь приходится не на средние, а на низшие ступени толщины, в связи с чем кривая распределения деревьев падает от низших ступеней толщины к высшим. Адекватное и эффективное сглаживание эмпирических кривых распределения достигается функцией вероятности плотности распределения Вейбулла с четырьмя параметрами: Ь, с, в и е: /(х) = с/Ь*[(х- в^/Ь]с-1 * еЛ - [(х- в)/Ь]с, 0 в х < «, Ь > 0, с > 0, в > 0, где Ь - параметр масштаба; с - параметр формы; в - параметр сдвига (местоположения); e - основание натурального логарифма Эйлера [18]. Для распределения деревьев по морфологическим признакам характерна автокорреляция (рис. 2, табл. 1).
О13, см
а
1 2
Н, м
15
3 4 5
Окр., М
в
80
60
40
20
0
8
16 20
01
234
Окр., м
е
56
Рис. 2. Распределение деревьев лиственницы по морфометрическим показателям стволов и крон, аппроксимированное функцией Вейбулла: а - Du; б - Н; в - Dкр; г - Ьр; д - SKр.; е - G / ^кр)
N - число деревьев; Du - диаметр ствола на высоте 1,3 м от его основания; Н - высота дерева, DKр - диаметр кроны; LKр - длина кроны; Sкр - площадь кроны;
G - площадь сечения ствола на высоте 1,3 м от его основания
6
0
4
I.
м
г
Таблица 1
Параметры уравнений оценки распределения лиственницы по морфометрическим показателям функцией Вейбулла (у = weibull (ж, Ь, c, t)*a) при уровне доверительной вероятности 95%
Параметр Расчетное значение параметра Стандартная ошибка 1-Критерий р-Уровень Нижний доверительный порог Верхний доверительный порог
Du (Я2 = 0,980
Ь 6,9786 3,926 1,777 0,10 -1,442 15,399
с 1,5573 0,632 2,463 0,03 0,201 2,914
1 -2,7337 6,077 -0,450 0,66 -15,767 10,299
а 351,8212 163,964 2,146 0,05 0,153 703,490
Н (Я2 = 0,850)
Ь 457,870 41025,19 0,011 0,99 -96551,3 97467,03
с 99,983 8866,99 0,011 0,99 -20867,1 21067,07
1 -453,367 41029,34 -0,011 0,99 -97472,3 96565,60
а 439,701 389,43 1,129 0,30 -481,2 1360,55
Dкр (Я2 = 0,999)
Ь 81,6299 2279,211 0,036 0,98 -9725,02 9888,282
с 38,5845 1032,454 0,037 0,97 -4403,71 4480,875
1 -81,5347 2282,994 -0,036 0,98 -9904,47 9741,397
а 865,2095 1577,546 0,549 0,64 -5922,42 7652,841
Ьр> (Я2 = 0,932)
Ь 4,3732 0,647 6,763 0,00 2,791 5,956
с 1,8565 0,392 4,732 0,00 0,897 2,817
1 0,3736 0,717 0,521 0,62 -1,382 2,129
а 267,0409 19,578 13,640 0,00 219,136 314,946
Sкр (Я2 = 0,971)
Ь 2,8546 0,403 7,090 0,00 1,996 3,713
с 0,9745 0,183 5,314 0,00 0,5846 1,365
1 1,0000 0,000 3595,691 0,00 0,999 1,001
а 175,5811 24,009 7,313 0,00 124,407 226,755
G / ^ (Я2 = 0,638)
Ь 1,4313 0,527 2,716 0,04 0,142 2,721
с 1,3768 0,877 1,570 0,17 -0,770 3,523
1 1,3851 0,657 2,109 0,08 -0,222 2,992
а 0,3301 0,071 4,681 0,00 0,158 0,503
Морфологические показатели стволов и крон деревьев в насаждениях имеют значительное варьирование, но взаимная коррелированность признаков во всех случаях значима при уровне доверительной вероятности 95% (0,43 < Я < 0,98; Р = 95,00%) (рис. 3, табл. 2).
Рис. 3. Совмещенная матрица гистограмм распределения и коррелированных полей рассеяния морфометрических показателей лиственничного древостоя
Таблица 2
Корреляционная матрица (^ взаимосвязи морфометрических показателей деревьев в лиственничнике
Показатель 01.3 Н 0кр Ькр Экр
01.3 1,00 0,92 0,81 0,88 0,77
Н 0,92 1,00 0,67 0,88 0,58
0кр 0,81 0,67 1,00 0,78 0,96
Ькр 0,88 0,88 0,78 1,00 0,70
Экр 0,77 0,58 0,96 0,70 1,00
Среднее статистическое 4,8 5,4 1,6 4,0 2,6
Стандартное отклонение 3,47 2,47 0,84 1,93 2,81
Количество наблюдений 262 262 262 262 262
Зависимости между морфологическими признаками деревьев адекватно и эффективно аппроксимируются регрессионными уравнениями линейного, полиномиального, логарифмического и экспоненциального типа, что согласуется с законом аллометрии [19] (табл. 3).
Таблица 3
Параметры уравнений множественной регрессии связи морфологических показателей деревьев в лиственничнике при уровне доверительной вероятности 95%
(уровень значимости а < 0,05)
Коэффициент уравнения Коэффициент Стандартная ошибка коэф. 1-Критерий р-Уровень Нижний доверительный порог Верхний доверительный порог
Охз = ехр (а+аН+а2ОКр) Я2 = 0,827)
а 0,1894 0,065 2,9186 0,00 0,062 0,317
а1 0,2367 0,008 31,2820 0,00 0,222 0,252
а2 -0,0341 0,017 -1,9740 0,05 -0,068 -0,000
Охз = ехр (а+а1Н*а2Ц) (Я2 = 0,828)
а 0,1791 0,064 2,8104 0,01 0,054 0,305
а1 0,2384 0,008 31,0579 0,00 0,223 0,254
а2 -0,0135 0,006 -2,1389 0,03 -0,026 -0,001
8кр = ехр а+ахИ+а2ОКр) (Я2 = 0,331)
а -0,3631 0,192 -1,8942 0,06 -0,741 0,014
а1 0,2275 0,023 10,1098 0,00 0,183 0,272
а2 -0,0424 0,052 -0,8118 0,42 -0,145 0,060
Бкр = ехр (а+ахОхз+агН] (Я2 = 0,665)
а -0,1033 0,090 -1,1448 0,25 -0,281 0,074
а1 0,1819 0,007 24,7095 0,00 0,167 0,196
а2 -0,0110 0,009 -1,2075 0,23 -0,029 0,007
Анализ возрастной структуры смешанных молодняков показал, что период формирования хвойной части безпожарных молодняков более продолжителен по сравнению с послепожарными. Обычно он колеблется от 20 до 40 лет. Интенсивность возобновления лиственницы в течение этого периода невысокая, а весь процесс протекает относительно равномерно, как под пологом древостоев, так и на вырубках.
Возраст лиственных древостоев, как правило, равен величине периода после главной рубки. Их интенсивное возобновление ограничивается сроком 5-7 лет. В послепожарных молодняках заселение лиственных пород завершается весьма активно за 3-5 лет. Период заселения вырубок лиственницей, если имеются источники семян, обычно ограничивается 5-15 годами.
В послепожарных насаждениях создаются условия для формирования относительно однородных молодняков за счет выравненности микросреды вырубок, пройденных сплошными палом. Групповое размещение деревьев по площади заметнее выражено на возобновительном этапе.
В процессе формирования молодняков изменяются общее число деревьев и состав насаждений. Короткий возобновительный период лиственных пород обусловливает кульминацию числа деревьев в раннем возрасте (3-5 лет), в то время как кульминация численности лиственницы наступает значительно позже - в 10-20 лет. Естественный процесс дальнейшего формирования насаждений характеризуется неуклонными повышением доли лиственницы в составе древостоев с увеличением их возраста.
С лесоводственной и экологической точек зрения, в процессе дальнейшей сукцессионной смены лесной растительности предпочтительно формирование коренной ценопопуляции исходной породы-эдификатора - лиственницы сибирской, так как лиственничные фитоценозы более устойчивы к внешним воздействиям и лучше, чем лиственные (березовые и осиновые), выполняют защитные функции лесной экосистемы: водоохранную, водорегулирующую, почвозащитную, средообразующую [3, 4, 6, 13]. Важен также и хозяйственный аспект - воспроизводство ресурсов древесины ценной хвойной породы, лекарственного и технического сырья, улучшение среды обитания лесных животных. Формированию лиственничного насаждения можно способствовать путем содействия естественному возобновлению: рыхлением почвы на глубину 12-15 см, посадкой лесных культур [13, 14].
Литература
1. Геология Монгольской Народной Республики. - М.: Недра, 1973. - Т.1. Стратиграфия. - 584 с.
2. Данилин, И.М. Морфологическая структура, продуктивность и дистанцион-ные методы таксации древостоев Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.03.02 / И.М. Данилин. - Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2003. - 35 с.
3. Данилин, И.М. Структура органической массы и биопродуктивность насаждений Larix sibirica Ledeb. на южном пределе их распространения в Монголии // Раст. ресурсы. - 1992. - Т. 28. - № 1. - С. 111-117.
4. Доржсурен, Ч. Структура и антропогенная динамика растительных сооб-ществ лиственничных лесов Монголии: автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 06.03.03 / Ч. Доржсурен. - Красноярск: Изд-во Ин-та леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2006. - 40 с.
5. Доржсурен, Ч. Современное состояние лесных экосистем Монголии и проблемы их сохранения / Ч. Доржсурен, Ч. Дугаржав, Н.Н. Слемнев, В.Т. Ярмищко// Глобальные и региональные особенности трансформации экосистем Байкальского региона: мат-лы междунар. симп. - Улан-Батор: Изд-во Ин-та ботаники Монгольской акад. наук, 2008. - С. 78-82.
6. Дугаржав, Ч. Лиственничные леса Монголии (современное состояние и воспроизводство): автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.03.03/03.00.16 / Ч. Дугаржав. - Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 1996. - 59 с.
7. Карта лесов Монгольской Народной Республики (М 1:1500000). - М.: ГУГК МНР и ГУГК СССР, 1983.
8. Коротков, И.А. Географические закономерности распределения лесов в Монгольской Народной Республике / И.А. Коротков // Бот. журн. - 1976. -Т. 61. - № 2. - С. 145-153.
9. Леса Монгольской Народной Республики (география и типология). - М.: Наука, 1978. - 128 с.
10. Леса Монгольской Народной Республики (хозяйственное использование). - М.: Наука, 1980. - 148 с.
11. Леса Монгольской Народной Республики (лиственничные леса Центрального Хангая). - Новосибирск: Наука, 1983. - 149 с.
12. Леса Монгольской Народной Республики: Лиственничные леса Восточного Хэнтэя. - М.: Наука, 1988. -176 с.
13. Савин, Е.Н. Лесовосстановление светлохвойных лесов МНР (природа лесовозобновления, лесово-дственные мероприятия): дис. в форме науч. докл. ... д-ра с.-х. наук: 06.03.03 / Е.Н. Савин. - Красноярск: Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1985. - 50 с.
14. Цогт, З. Формирование, строение и продуктивность лиственничных молодняков Центрального Хангая и Восточного Хэнтэя и рубки ухода в них: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / З. Цогт. - Улан-Батор: Инт ботаники Монгольской акад. наук, 1993. - 23 с
15. Цэдэндаш, Г. Лесная растительность Хэнтэйского нагорья: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Г. Цэ-дэндаш. - Улан Батор: Ин-т ботаники Монгольской Академии наук, 1993. - 23 с.
16. Анализ структуры и продуктивности подтаежных пойменно-долинных нарушенных лесных сообществ в Северо-Восточном Хангае (Монголия) / В.Т. Ярмишко [и др.] // Раст. рес. - 2008. - Т. 44. - Вып. 4. -С. 66-78.
17. Ecosystems of Mongolia: аНав. - M.: Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, 2005. - 48 p. (на англ. языке).
18. Statistica Advanced (Multivariate Exploratory Techniques). 2009. www. statsoft. com.
19. West, G.B. A general model for the structure and allometry of plant vascular systems / G.B. West, J.H. Brown, B.J. Enquist// Nature. - 1999. - V. 400. - № 6745. - P. 664-667.
