CC BY
31
УДК 630*22 (235.222)
А.Ю. Бочаров ИМКЭС СО РАН, Томск
СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ВЫСОКОГОРНЫХ ЛЕСОВ В ЦЕНТРАЛЬНОМ АЛТАЕ
На основе многолетних исследований в южной части Семинского хребта (Центральный Алтай) выявлено, что структура высокогорных лесов имеет выраженный специфический характер. Высотную границу леса образует преимущественно кедр сибирский. Подгольцовые кедровые редколесья, достигающие высоты 2150-2350 м. над ур. моря, представлены в основном молодняками. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних диаметров и высот элементов леса, возрастное строение кедровых лесов усложняется, амплитуда основных таксационных параметров увеличивается, достигая максимума в древостоях верхней части лесного пояса. По мере продвижения к подпоясу лиственничных лесов вновь происходит упрощение возрастной структуры кедровых древостоев, уменьшаются значения таксационных показателей. Таким образом, наблюдается положительная динамика к расширению границ кедровых лесов как вверх на границе леса, так и вниз в лесном поясе на границе соприкосновения с лиственничной формацией.
A.Yu. Bocharov
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems,
Siberian Branch of the Russian Academy of Science (IMCES SBRAS), ^msk
STRUCTURE AND DYNAMICS OF HIGH ALTITUDINAL FORESTS IN CENTRAL ALTAI MOUNTAINS
Structure of high altitudinal forests in Central Altai Mountains is specific. The upper forest line is mainly formed by Siberian stone pine. Open woodlands in 2150-2350 m a.s.l. consist of the young growth. The altitude degreases, the tree diameter and height increases, the age forest structure complicates, and amplitudes of the main forest inventory parameters increase. In the lower altitudes (the larch belt) the age forest structure simplifies and magnitudes of the main forest inventory parameters decrease. Thus, the Siberian stone pine limit extends up to the forest limit and down to the larch forest belt.
Исследования структуры высокогорных лесов проводились в южной части Семинского хребта (Центральный Алтай). Относительно сомкнутые древостои на границе леса по юго-восточному макросклону Семинского хребта в основном представлены мохово-лишайниковыми, реже мелкотравными подгольцовыми кедровыми редколесьями IV - V, реже VI классов возраста (в целях упрощения сравнительного анализа возрастной структуры лесов класс возраста принят двадцатилетним для всех рассматриваемых хвойных пород), Vа,3 - Vа,5 классов бонитета. Процентное участие кедра по запасу в составе данных лесов не менее 62%. Абсолютная
л
полнота изменяется от 3 до 12,5 м /га. Максимальный запас кедровой части
-5
древостоя 55 м /га. Участие лиственницы и ели III - V классов возраста может доходить до 11% и 27% по запасу соответственно. Ниже границы леса, на абсолютных высотах 1900 м в кедровниках на склонах восточной и
юго-восточной экспозиций процентное суммарное участие лиственницы в составе снижается до 10%, ели - до 2%. Данные кедровые леса в основном мелкотравно-лишайниковые, реже разнотравные, VII класса возраста.
Л
Бонитет - Vа и ниже. Абсолютная полнота увеличивается до 5,7 - 15,7 м /га.
На высотах 1700 - 1850 м распространены чистые кедровники преимущественно разнотравного типа леса IV,5 и ниже класса бонитета. Средний класс возраста кедра варьирует от VIII - IX до XV - для деревьев
2 3
основного полога. Абсолютная полнота достигает 29,8 м /га, запас - 176 м /га. Лиственница и ель в составе единичны.
С понижением абсолютных высот до 1650 м в состав кедровых лесов вновь включаются лиственница и ель. Кедровая часть представлена IX классом возраста, бонитет насаждения - III,75. Наблюдается значительное снижение абсолютной полноты до 14,8 м2/га и незначительное снижение
-5
запаса - до 151 м3/га. Участие ели в составе до 12%, бонитет III, класс
2 3
возраста VIII, абсолютная полнота 2,3 м2/га, запас 21 м3/га. Процентное участие лиственницы сходное, средний класс возраста - XX, бонитет - IV,
2 3
абсолютная полнота - 2,4 м2/га, запас - 19 м3/га. На южных склонах в составе разнотравных кедровых лесов на абсолютных высотах до 1750 м участие лиственницы может доходить до 23% по запасу. С понижением высоты до 1700 м на прогреваемых южных склонах кедр встречается только в подчиненном ярусе, в окнах лиственничного древостоя и в виде жизнеспособного подроста. На этих же абсолютных высотах, но на западных склонах произрастают вейниково - разнотравные кедровые леса VII класса возраста с участием в составе насаждения деревьев лиственницы не более 22% по запасу.
С высоты 1600 м кедр начинает уступать свои позиции в сторону преобладания в древостое лиственницы сибирской, здесь участие кедра в составе насаждения совместно с елью сибирской может составлять менее 45% по запасу. Древостои кедрово-елово-лиственничные, разнотравные,
-5
класс бонитета - III,1, относительная полнота - 0,43, запас - 127 м /га. Лиственница представлена в основном древостоями XVII класса возраста (остатки разрушающегося материнского полога произраставших здесь некогда лиственничных древостоев), абсолютная полнота увеличивается до 7
2 3
м2/га, запас достигает - 70 м3/га. Процентное участие ели по увлажненным участкам и водотокам может составлять более 30%. Кедр в составе насаждения не менее 14% по запасу, произрастает по III бонитету, класс
-5
возраста - VI, запас - 18 м3/га. Необходимо отметить, что по склонам западной экспозиции юго-западного макросклона Семинского хребта чистые кедровые древостои встречаются и ниже (до 1600 - 1550 м над ур. моря). Это, в основном, леса послепожарного происхождения, разнотравные, молодые, в среднем V класса возраста, произрастающие по III классу бонитета.
Последние фрагменты темнохвойных древостоев по высотному профилю юго-восточного макросклона Семинского хребта перед окончательным господством лиственничных лесов встречаются на 1450 м, реже - 1400 м над ур. моря. Процентное участие кедра и ели в составе
разнотравных лиственничных лесов приблизительно равное - до 16-17% по запасу для каждой породы, класс возраста - V. Ниже этих абсолютных высот ель с кедром произрастают только в поймах рек и крупных ручьев, вскоре и здесь уступая свои позиции светлохвойным или мелколиственным породам.
На северо-западном макросклоне Семинского хребта, вследствие большего увлажнения, высотная граница соприкосновения кедра с лиственницей проходит несколько ниже. Кедр в составе древостоев преобладает до высоты 1500 м. По переувлажненным местообитаниям долин рек и крупных ручьев кедр, в составе еловых насаждений, спускается вплоть до отметок 1200 м над ур. моря. Здесь произрастают кедрово-лиственничноеловые разнотравно-зеленомошные леса Ш,5 бонитета, абсолютная полнота
2 3
28 м /га, относительная - 0,9, запас до 274 м /га. Ель в составе преобладает, ее участие - не менее 60%. Участие кедра - до 20% по запасу, класс возраста
Л
VII, абсолютная полнота - 5,2 м /га. Участие лиственницы - около 20%. Единично в составе может участвовать береза.
Данные древостои в своем строении по диаметру и высоте также имеют специфические особенности. Кедровые леса на верхней границе леса в южной части Семинского хребта в интервале абсолютных высот 2150 - 2000 м имеют средний диаметр основного поколения от 7.9 см до 20,4 см, (Vd - от
21.4 до 52,5%), высота - от 3,6 до 6 м, (V в среднем - 10,1%). Диаметр второстепенного поколения варьирует от 6,3 до 16,7 см (Vd изменяется от
35.4 до 64,9% для циклично-разновозрастных элементов леса), высота - от 3,2 до 3,5 м, (V - от 21,5 до 27,1%) соответственно. Средний диаметр лиственницы и ели колеблется от 4,5 до 9,1 см, (Vd - 25-51,2%), высота - от 3,6 до 4,2 м, (V - 18,6-28,8%) и от 4,1 до 7,2 см, ^ - от 37,3 до 77,9% - для деревьев ели порослевого происхождения), высота от 2,6 до 2,7 м (V - 1425,8%) соответственно.
Ниже границы леса, с высоты 1900 м, происходит увеличение средних диаметров кедра с 16 до 34,9 см, (Vd до 50,6% для циклично-разновозрастных древостоев), увеличение высоты до 6,7-13,6 м, (V от 20,7 до 30,7%). Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 5 м и 6,6 м соответственно (рис. 1).
Кедровые леса верхней части лесного пояса представлены древостоями с большой амплитудой основных таксационных параметров. Средний диаметр основного поколения кедра изменяется от 34,7 до 41,7 см, (Vd - 20,3-26,8%), высота - от 14,7 до 16,7 м, (Vh - 4,7-17,5%), средний диаметр второстепенного поколения - от 16,7 до 22,4 см, (Vd от 24,7 до 35,7%), высота - от 9,7 до 14,1 м, (Vh от 11,1 до 26,3%). Диаметр деревьев материнского полога составляет в среднем 65 см (изменчивость до 22,8%), высота - 16,7 м (изменчивость высоты до 6%). Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 12 м и 11,6 м соответственно.
С понижением абсолютной высоты до 1650 м где в состав древостоя кедровых лесов включаются лиственница и ель, лиственница представлена остатками деревьев материнского полога со средним диаметром до 98,5 см, высотой до 22,3 м. Средний диаметр основного поколения кедра - 98,5 см (V
- 14,3%), высота 23,4 м (V - 3,4%), второстепенного - 57,4 см (V до 35,4%), высота - 19,4 м (V до 17,1%). Ель также представлена двумя возрастными поколениями, средний диаметр первого поколения 52,8 см, второго - 38,3 см, (V - 18,3 и 35,2%), высота первого поколения ели 22,5 м, второго - 18,2 м (V
- 4,7 и 29,3%) соответственно.
а)
1465 1595 1650 1650 1680 1700 1710 1790 1950 1950 2000 2050 2100 2150
б)
Высота над ур. моря
Рис. 1. Изменение средних диаметров (а) и высот (б) элементов леса в зависимости от абсолютной высоты по высотному профилю юго-восточного
макросклона Семинского хребта
Ниже этих абсолютных наряду со снижением средних возрастов кедра, наблюдается снижение средних диаметров до 60,8 см, высот до 19,2 м для основного первого поколения и до 28,4 см и 14,1 м для второго, (Vd - 18 и 33,9%), (Vh - 7,4 и 28,9%) соответственно. Лиственница также представлена остатками деревьев материнского полога диаметром до 104,5 см (Vd - 19,5%), высотой до 27,9 м (Vh - 8,5%) и вторым поколением диаметром 35,3 см (Vd -23,4%), средняя высота - 18,6 м (Vh - 2,8%). Средний диаметр поколений ели -27,9 и 11,8 см (Vd - 26,8 и 27,9%), высота - 17,3 и 7,7 м (Vh - 21,1 и 13,8%) соответственно.
Последние фрагменты кедра и ели в составе лиственничных лесов (на абсолютных высотах ниже 1450 м) представлены одним возрастным поколением, средний диаметр кедра - 31,1 см, коэффициент изменчивости по диаметру - 45,3%, высота - 18,6 м (Vh - 13,3%), диаметр ели - 17,3 см (Vd -43,2%), высота - 13,2 м (Vh - 24%) соответственно.
При рассмотрении возрастной структуры древостоев, произрастающих на верхней границе леса, обнаружено, что они имеют много общего в своем развитии, как в прошлом, так и в современный период. Особенно четко
прослеживается сходство временных интервалов формирования наиболее молодых генераций кедра. Основная возрастная группа деревьев в составе подгольцовых кедровников находится во временном интервале 52-80 лет. Первое поколение в интервале 90 - 114 лет. Единично у всех лесов на границе произрастания встречаются деревья материнского полога возрастом 121 - 139 лет.
Изменение средних возрастов элементов леса вдоль юго-восточного макросклона Семинского хребта также имеет четко выраженные особенности. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних возрастов и возрастных амплитуд элементов леса. Наименьший возраст основного поколения, представленного в основном деревьями материнского полога, имеют древостои, произрастающие на верхней границе леса. Несколько ниже границы леса наблюдается некоторое увеличение среднего возраста древостоев. Своего возрастного максимума деревья кедра достигают в лесах верхней части лесного пояса. Распространенные здесь разнотравные чистые кедровники имеют сложное возрастное строение, состоят как минимум из трех поколений. Интервал амплитуды средних возрастов элементов леса - 83-417 лет. Затем, по мере понижения абсолютной высоты наблюдается некоторое снижение средних возрастов элементов леса, вплоть до соприкосновения с лиственничными лесами. В составе лиственничных лесов при дальнейшем понижении высот возрастная амплитуда кедровых элементов леса уменьшается, и упрощается возрастная структура кедровых древостоев. Максимальный возраст деревьев кедра приближается к таковым на высотной границе произрастания.
И в том, и другом случае граница распространения кедра сибирского представлена насаждениями с участием в породном составе большого количества деревьев IV - V классов возраста. Близкие по возрасту деревья лиственницы встречаются единично как на границе леса, так и в местах совместного произрастания. В основном же ее древостой представлен перестойными деревьями XVII - XXI классов возраста.
Таким образом, строение исследуемых древостоев имеет выраженный специфический характер. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних диаметров и высот элементов леса, возрастное строение кедровых лесов усложняется, амплитуда основных таксационных параметров увеличивается, достигая максимума в древостоях верхней части лесного пояса. По мере продвижения к подпоясу лиственничных лесов вновь происходит упрощение возрастной структуры кедровых древостоев, уменьшаются значения таксационных показателей. Необходимо отметить плохое санитарное состояние деревьев лиственницы в смешанных лиственнично-кедровых древостоях. Для этих насаждений также характерно малое количество, а порой и полное отсутствие лиственничного подроста. Возобновление кедра здесь происходит достаточно интенсивно. Таксационная структура исследуемых лесов показывает, что в южной части Семинского хребта кедр устойчиво удерживает свои позиции в верхней части лесного пояса. Также наблюдается положительная динамика к расширению
подпояса кедровых лесов как вверх на границе леса, так и вниз в лесном поясе на границе соприкосновения с лиственничной формацией, где лиственница оттесняется с прежних местообитаний.
© А.Ю. Бочаров, 2010
