Характеристика деревьев сосны обыкновенной (pinus sylvestris l.) I класса возраста с пороками формы ствола Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

№ 12 (54), 2008 г.

Аграрный вестник Урала

81

Лесное хозяйство

11. Почвы Кондо-Сосьвинского Приобья - в кн. Закономерности формирования элементарных геосистем. Иркутск. 1978, С.70-96 ( Институт географии Сибири и Дальнего Востока).

12. Почвы вдоль трассы железной дороги Ивдель - Обь. В кн. Лесные почвы северной тайги Урала и Зауралья. Тр. ин-та

экологии растений и животных УФАН СССР, вып. 67. - Свердловск, 1970. - С. 79-87.

13. Смолоногов Е.П., Вегерин А.М. Лесохозяйственное районирование лесов Уральского Приобья как основа их рационального использования // Рациональное использование лесных ресурсов Уральского Приобья. Сб. статей. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1982. С. 17-31.

14. Белов С.В. Лесоведение. - М.: «Лесная промышленность»,1983. - 352 с.

15. Обыденников В.И. Исследование и оценка возобновления леса в связи с главными рубками. - М.: «Лесная промышлен-

ность», 1977. - 174 с.

16. Санников С.Н. Естественное возобновление в сосняках северной тайги Зауралья // Природа и лесная растительность северной тайги Свердловской области. Тр. Комиссии по охране природы УФАН СССР, вып.1. - Свердловск, 1964. - С. 117-129.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (PINUS SYLVESTRIS L.) I КЛАССА ВОЗРАСТА С ПОРОКАМИ ФОРМЫ СТВОЛА

М.В. ЕРМАКОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, Ботанический сад, Уральское отделение РАН, г. Екатеринбург

Ключевые слова: характеристика деревьев, сосна обыкновенная, физические показатели древесины, группировка.

При формировании устойчивых и высокопроизводительных насаждений хвойных пород, как естественного, так и искусственного происхождения важна оценка всех компонентов биоценоза, в том числе характеристик формы ствола дерева. В частности, к ним относится наличие пороков формы ствола встречающихся, по данным наших исследований, у значительного числа (иногда до 60-70%) деревьев в куль-

Средние показатели деревьев сосны

Таблицаї

Показатель Место отбора

Естественное возобновление К 1 К 2

Без пороков формы ствола

Н, см 271,7 ± 17,09 412,6 ± 29,9 528,1 ± 15,50

А, см 28,1 ± 1,54 39,2 ± 1,51 37,7 ± 1,11

Д 1,3 мі см 2,7 ± 0,32 5,2 ± 0,80 4,4 ± 0,20

рь о, г/см3 0,402 ± 0,0073 0,415 ± 0,0196 0,422 ± 0,0061

Pb ун, г/см3 0,337 ± 0,0039 0,330 ± 0,0084 0,353 ± 0,0048

Pb VSH, г/см3 0,308 ± 0,0037 0,297 ± 0,0090 0,309 ± 0,0044

Pb /н, г/см3 0,289 ± 0,0042 0,278 ± 0,0095 0,281 ± 0,0052

С пороками формы ствола

Н, см 246,1 ± 12,25 306,6 ± 8,17 453,7 ± 13,71

А, см 23,5 ± 1,21 32,4 ± 1,20 32,4 ± 0,98

Д 1,3 м, см 2,1 ± 0,22 3,3 ± 0,21 4,0 ± 0,35

рь о, г/см3 0,389 ± 0,0093 0,362 ± 0,0061 0,404 ± 0,0028

Рь У.Н, г/см3 0,348 ± 0,0068 0,329 ± 0,0050 0,345 ± 0,0084

Pb VSH, г/см3 0,339 ± 0,0087 0,323 ± 0,0103 0,345 ± 0,0146

Рь /Н, г/см3 0,329 ± 0,0076 0,310 ± 0,0092 0,328 ± 0,0108

турценозах и естественных молодня-ках сосны I класса возраста лесной и лесостепной зоны Уральского региона. При этом, в данном случае, не рассматривается грубое механическое повреждение ствола: слом, обкусывание и тому подобное.

Оценка морфологических нарушений ствола сосны основывается на сравнении с биоморфологической архитектурной РаиИ'Б моделью для рода

РтиБ, определяемой как «модель дерева одноствольного, кронообразующего, поликарпического с пазушными соцветиями на ветвях кроны; формируется в результате ритмичного нарастания моноподиального ствола и ор-тотропных ветвей кроны» [1].

В числе пороков формы ствола нами были выделены: нарушение мо-ноподиальности ствола, когда происходит замена центрального одним из боковых побегов с переходом последнего на роль главного (смена побега) и нарушение одностовольности, когда имеются два или более побегов, а центральный побег не выражен. Подобные пороки встречаются как по отдельности, так и в сочетании в различных частях ствола. Причины, вызывающие такие нарушения, могут быть самыми разнообразными: повреждение заморозками или снегом, склевывание птицами и т.д. Возможно, действуют и иные, пока еще не изученные, факторы.

В этой связи особый интерес представляют исследования характеристик деформации ствола, связанные с повреждениями, вызванными сосновым вертуном (Ме1атрБога ртКо^иа Роб^.), которые были проведены в 20--30-х гг. прошлого века П.Г. Трошани-ным [2]. В его работах подробно выделены и рассмотрены характеристики 11 типов деформации стволиков, многие из которых, на наш взгляд, схожи с теми, которые отмечены нами в естественных молодняках и культурцено-зах сосны.

В связи с этим возникает вопрос, какое влияние пороки формы оказывают на физические показатели древесины, в частности, на характер изме-

Примечание. А - средний текущий прирост по высоте

Feature tree, pine common, physical factors tree, group.

82

Аграрный вестник Урала

№ 12 (54), 2008 г.

Лесное хозяйство

160

140

120

100

80

60

40

20

0

250

0

160

140

120

100

80

60

40

20

0

.хЙП

Естественное возобновление

г-ить

Г*п -хгЦ

2 3 1 4

Л 1 1 ^-1 1 1—

К 2

2 1 3

гН -1 1 гС

Рисунок 1. Дендрограммы объединения деревьев СОСНЫ (1, 2 и т.д. - номера кластеров)

Таблица 2

Группировка деревьев методом к-теапэ и расстояние между

кластерами

№ груп пы Евклидово расстояние

Естественное возобновление К 1 К 2

1 2 3 4 1 2 3 1 2

1 0 0 0

2 12,75 0 23,78 0 6,52 0

3 6,43 18,84 0 17,95 6,68 0 9,64 12,67

4 6,21 15,59 5,77 0 6,74 17,77 11,92 - -

5 6,26 8,19 11,46 7,67 - - - - -

2

5

3

4

К 1

50

нения базисной плотности (рь) по стволу дерева в продольном направлении.

О закономерностях изменения плотности древесины по стволу в продольном направлении для молодняков сосны в литературе имеется ряд данных [3], хотя и в этом случае речь идет о более старших молодняках - II класса возраста. Они в определенной степени могут использоваться для сопоставления с показателями для молод-няков I класса (биологический возраст деревьев 9-13 лет в нашем случае),

но с учетом некоторых особенностей. Как принято считать, весь процесс формирования древесины контролируется кроной дерева. В зависимости от условий произрастания и особенностей строения кроны, плотность в зоне кроны может уменьшаться или увеличиваться по сравнению с комлевой частью. Поэтому в молодняках II класса возраста, где комлевая часть и крона уже довольно четко разделяются, и в молодняках середины I класса, где это разделение еще четко не выраже-

но, характер изменения плотности древесины в продольном направлении иной. Нашими предварительными исследованиями установлено, что у деревьев, не имеющих повреждений, в том числе и у естественного возобновления, изменение базисной плотности древесины (сь) по стволу у сосны I класса возраста хорошо описывается уравнением 2-го порядка, при этом коэффициент детерминации (Р2), превышает величину 0,900 [4] .

Цель и методика исследования

Цель настоящей работы: осуществить на статистической основе (методом кластерного анализа) группировку деревьев сосны I класса возраста, выращенных в лесных культурах и естественных молодняках по совокупности показателей: количество, тип, месторасположение пороков формы ствола и изменение рь в продольном направлении по стволу от основания к вершине и, по возможности, оценить практическую значимость полученных результатов.

Объекты, где производился отбор деревьев, согласно районированию лесного фонда Урала... [5] располагались на территории Южнотаежного зауральского соснового и Лесостепного зауральского сосново-березового лесорастительных районов. В Южнотаежном (57°01'с.ш. 60016'в.д.) деревья были отобраны в естественных молод-няках (естественное возобновление) и на участке лесных культур (К 1), в Лесостепном зауральском (56°01'с.ш. 61001'в.д.) - только на участке культур (К 2), поскольку здесь естественные молодняки отсутствовали. Количество деревьев с пороками формы ствола составляло: естественное возобновление - 45, К 1 - 27 и К 2 - 30%. Всего было отобрано 55 деревьев в биологическом возрасте 9-14 лет, из них 27 без нарушений и 28 с различными пороками формы ствола.

Отбор деревьев для проведения исследований осуществлялся методом случайной выборки. На участках лесных культур выбор производился в наиболее полных рядах, начиная с 10-15 дерева от края борозд. Как в естественном возобновлении, так и в лесных культурах, каждое дерево, естественно, имело свои морфо-метри-ческие характеристики, а кроме того они различались и по возрасту. Для сопоставимости отдельных деревьев при анализе использовали показатели, измеренные на относительных таксационных высотах, поскольку, как известно [6], форма ствола - генотипически стабильный видовой признак, слабо связанный с размерами деревьев в молодняках и экологическими условиями их произрастания. У каждого дерева замерялись биометрические показатели: высота (Н) и диаметр на высоте груди (Д1,3м). Отбор образцов древесины производился на относительных таксационных высотах: 0, ¡, Б

№ 12 (54), 2008 г.

Аграрный вестник Урала

83

ЕСТЄСТЕзЕН НОЄ ВОЗобн селеН№

Iі и і *1

10 _ 00 “ 00 134 0^

00 -о;

-0,4-00 О “00 3-10

2 -2 р -1,5 -цо -05 ол 05 10 15 :0 :5 -30

ь Оті осітбл кіля юордм лг^

0.*

= О*3 0І 0.І 00 -0.1 -0І -.-00

К1

* * і *

*ї * *

-І 0

-І 0

-00 00 00 10 Оті ссіте л пля коорд. і ілтлі

10

12

= 'А 00 00 о,* о; 00 -о; -о,*

о

з-«

О -1 £>

5

і

*3

з*

І І

К2

-10 -00 00 00 10 10 Отіосітїлндя юордидтді

20

20

00

■рисунок I. икончательная конфигурация ооъектов на плоскости (1,2 и тд. - номера кластера к которым относится дерево)

Характеристика отдельных групп деревьев

Таблица 3

N5 кластера Тип и месторасположение наруш ений Среднее количество наруш ений на 1 дерево

Естественное возобновление

1 Нетнарушений 0

2 Смена побега и наруш ение односто вольности в нижней, на середине и в верхней части ствола 2,7

3 Нетнарушений 0

4 Смена побега в нижней или в верхней части ствола 1,6

5 Смена побега на середине или в верхней части ствола 17

К1

1 Нетнарушений 0

2 Смена побега и нарушение одностволы-юсти в 1-мжней тети, середине и верхней чэстм ствола 3,0

3 Смена побега и наруш ение одноствольное™ на середине ствола 1 ,з

4 Смена побега в нижней или верхней части ствола 1,3

К 2

1 Смена побега в нижней или на середине или в верхней части ствола 1,4

2 Смена побега и нарушение одностволы-юсти в нижней, середине и верхней части ствола 2,0

3 нет наруш ении 0

Лесное хозяйство

и э высоты дерева [7].

Абсолютные значения сь как у отдельных деревьев, так и при сравнении средних значений по различным условиям произрастания, могут довольно заметно различаться. Поэтому для исследования изменения плотности древесины использовались относительные показатели, при этом сь у основания (сь0) принималось за 100%.Способ определения сь для всех образцов - метод максимальной влажности, который контролировался по методу выталкивающей силы [8]. Взвешивание осуществлялось на аналитических весах X 120 (БЫМАйги).

Статистическая обработка всех полученных материалов велась с помощью пакета программ БТАТ^ТЮА 6.

На первом этапе группировку проводили с использованием различных мер сходства и правил объединения и строили дендрограмму. В результате в качестве меры сходства принято евклидово расстояние, а для иерархического объединения кластеров - метод Уорда. Группировку оценивали, ориентируясь на не слишком большие по объему кластеры, четкость их разделения и целесообразность. Число кластеров, выделенных на дендрограмме, закладывалось в кластер-анализ к-теапБ с использованием опции первоначально максимальных расстояний между центрами кластеров. Воспроизводимость кластер-анализа, выполненного различными способами, считается одним из основных критериев качества группировки [9].

Характеристика отобранных деревьев приведена в табл.1. Как видно из табл.1, по сравнению с не имеющими нарушений, деревья с пороками формы, особенно с участков лесных культур, отличаются значительно меньшими таксационными характеристиками, а уменьшение величины сь в продольном направлении от основания к вер-"■инке не столь четко выражено.

Результаты кластеризации пред-■авлены на рис. 1. По характеристи-1М количества, типа, места морфо-згических нарушений и величины %

на %, и высоты дерева

эревья естественного возобновле-1Я разделились на 5, К 1 на 4 и К 2 на кластера (группы). Разница в количе-■ве кластеров для естественного во->бновления и лесных культур объяс-тется специфическими особенностя-и самих объектов. Подгруппы, >торые явно просматриваются во ;ех кластерах, скорее всего, связа-3| с морфо-метрическими особенности отдельных деревьев. Разбивка на |уппы с помощью метода к-теапэ ока-тась полностью соответствующей эндрограмме (табл.2). Следователь-з, удалось по характеристикам нару-ений и изменению плотности древеси-3| ствола, выделить несколько отдель-э!х групп деревьев. Характеристики

84

Аграрный вестник Урала

№ 12 (54), 2008 г.

Лесное хозяйство

Таблица 4

Изменение плотности древесины по кластерам (группам), %

Относительная высота Место отбора деревьев

Естественное возобновление | К 1 1 К 2

№ группы

1* 2 3* 4 5 1* 2 3 4 1 2 3*

0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

И 85 99 80 80 87 80 97 97 87 88 91 84

/ 80 93 70 72 86 72 112 97 80 81 90 73

% 74 96 63 71 82 67 103 96 77 76 89 67

Примечание. * - группы деревьев с отсутствием пороков

этих групп (кластеров) приведены в табл. 3 и 4.

Относительная близость групп в двухмерном пространстве, определенная методом многомерного шкалирования, представлена на рис. 2.

Обращает на себя внимание, что у естественного возобновления было выделено две отдельные группы деревьев без нарушений. В одной группе от основания к вершине происходило значительное снижение рь, а в другой это изменение было менее выраженным. Возможно это объясняется тем, что в свое время у деревьев также произошла единичная смена побега, которая в настоящее время уже нейтрализовалась, внешне не проявляется и может быть определена только на попереч-

формы ствола

ных спилах мутовок. Подтверждением этому могут служит группы 4, 5 в естественном возобновлении, 4 - в К 1 и 1 - в К 2. У деревьев этих групп отмечено от 1 до 3 (в среднем 1,4-1,7 на одно дерево) случаев смены побега в разных частях ствола, а характер изменения рь близок к не имеющим повреждений. Внешний морфологический облик таких деревьев на момент их отбора практически нормализовался. По размещению в двухмерном пространстве они также были ближе всех к нормальным (рис.2).

Наиболее сильное отклонение от нормального изменения рь отмечено в тех группах, у деревьев которых отмечена неоднократная смена побега в разных частях ствола, которая сопро-

вождается нарушением одноствольно-сти (группа 2 в естественном возобновлении, 2-3 в К 1 и 2 в К 2). Именно такие деревья можно считать наиболее поврежденными. Из всего числа аномальных к наиболее поврежденным у естественного возобновления относилось 21, в К 1 - 42 и в К 2 - 33% деревьев.

Выводы и предложения

Наибольшие нарушения физических свойств древесины деревьев сосны I класса возраста вызывает сочетание смены побега с нарушением одноствольности в различных частях ствола.

Деревья сосны, имеющие единичную смену побега в различных частях ствола, по физическим характеристикам древесины близки к деревьям, не имеющим повреждений.

Деревья сосны I класса возраста, имеющие 1-2 смены побега, следует убирать только, если необходимо значительно уменьшить густоту насаждения, а в остальных случаях, особенно при недостаточном количестве деревьев, их можно оставлять.

Деревья, у которых наблюдается неоднократная смена побеги и нарушение одноствольности, должны удаляться в обязательном порядке.

Литература

1. Жмылев П.Ю., Алексеев Ю.Е., Карпухина Е.А., Баландин С.А. Биоморфология растений. - М.: 2002. - 240 с.

2. Трошанин П.Г. Сосновый вертун и борьба с ним. - М-Л.: Гослесбумиздат, 1952. - 46 с.

3. Федоров Р.Б. Изменчивость плотности древесины сосняков черничного типа леса в Карельской АССР / Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 10. - Л.: 1981. - С.129-135.

4. Ермакова М.В. Плотность древесины деревьев, выращенных из тератоморфного посадочного материала // Матер. докладов Урало-Сибирской науч.-практ. конф. «Научно-промышленная политика и перспективы развития Урала и Сибири». - Екатеринбург, 2007. - С.351.

5. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в государственном лесном фонде Урала. - М.: Лесная промышленность, 1968. - 101 с.

6. Маслаков Е.Л. Формирование сосновых молодняков. - М.: Лесная пром-сть, 1984. - 168 с.

7. Анучин Н.П. Лесная таксация. - М.: Лесная пром-сть, 1982. - 552 с.

8. Столяров Д.П., Полубояринов О.И., Декатов А.А. Использование кернов древесины в лесоводственных исследованиях: Методические рекомендации. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1988. - 43 с.

9. Халафян А.А. STATISTCA 6. Статистический анализ данных. - М.: ООО «Бином-пресс», 2007. - 512 с.

ЭНЕРГОЕМКОСТЬ И КАПИТАЛОЕМКОСТЬ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

И.С. СЕРГЕЕВА, аспирант С.Ю. ТУРКО,

аспирант, Всероссийский НИИ агролесомелиорации, г. Волгоград

Ключевые слова: защитные лесные насаждения, светлокаштановые почвы, защитные функции лесных насаждений, создание и обслуживание лесных насаждений.

Защитные лесные насаждения оказывают многостороннее влияние на экономику народного хозяйства. Они улучшают природно-климатичес-

кие условия района, выполняя водоохранные, водорегулирующие, почвозащитные, санитарно-гигиенические и многие другие функции, а также слу-

жат источником древесины, плодов, ягод и другой лесной продукции. Затраты на создание защитных лесных насаждений определяются как отно-

Protective wood plantings, light-brown ground, protective functions of wood plantings, creation and service of wood plantings.