CC BY
41
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
ОБЩАЯ ФИТОМАССА ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ РАЗЛИЧНОЙ ГУСТОТЫ ПОСАДКИ К ВОЗРАСТУ СПЕЛОСТИ
в брянском лесном массиве
A. В. БИРЖОВ, асп. каф. лесных культур и почвоведения БГИТА,
B. И. ШОШИН, проф. каф. лесных культур и почвоведения БГИТА, канд. с.-х. наук
Биологическая продуктивность лесов рассматривается сейчас как их основная характеристика [8]. Продуктивность и фитомасса древостоев в значительной степени зависят от первоначальной густоты посадки. Густота древостоев оказывает существенное влияние на накопление всей фитомассы и ее фракций, вызывает перестройку морфоструктуры кроны, определяет продуктивность работы ассимиляционного аппарата и общую биологическую продуктивность древостоев.
Биологическая продуктивность формаций сосны, в частности культурных фитоценозов Брянского лесного массива, практически не изучена. Имеются только данные по запасу надземной фитомассы сосновых культур на почвах двучленных отложений в возрасте 41-55 лет для Ia (146,55-197,10 т/га) и I6 (189,62 т/га) классов бонитета [6]. Определена структура надземной фитомассы подроста сосны обыкновенной в возрасте 4-8 лет [5]. Исследованиями в сосняках Урала, Казахстана, Европейского Севера, Восточной Сибири, Центрально-Черноземной области и в лесостепной зоне РФ установлено влияние первоначальной густоты на запас фитомассы в молодняках и средневозрастных насаждениях [1-4, 9]. Данных по запасам фитомассы спелых искусственных насаждений, отличающихся первоначальной густотой посадки, нами не обнаружено. Данная работа должна заполнить имеющийся пробел.
Определение запаса фитомассы проведено по методикам В.А. Усольцева и А.И. Уткина с некоторыми дополнениями [8, 10]. На каждом участке отбирали по 9 модельных деревьев методом пропорционально-ступенчатого представительства. Модельные деревья в период с 15 июля по 20 августа спиливали на уровне корневой шейки. Из ствола дерева брали выпилы толщиной 2-3 см вблизи корневой шейки, на высоте 1 м и далее через 2 м до
ula23.81@mail.ru
вершинки дерева. Каждый выпил сразу обмеряли по диаметру в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с точностью до 0,1 см в коре и без коры. Объем ствола модельного дерева определяли по сложной формуле срединного сечения в коре и без коры. Для определения плотности древесины брали образцы в нижней, средней и верхней части ствола. Фитомассу ветвей устанавливали по трехметровым секциям. В каждой секции отбирали по три модельные ветви, на которых брали по 1 образцу для определения массы коры и древесины ветвей. Образцы модельных ветвей и хвои разного возраста после отбора упаковывали в полиэтиленовые пакеты. В лабораторных условиях сушку образцов проводили при температуре 100-102 °С до достижения ими постоянного веса. При обработке экспериментального материала применяли регрессионный метод [8], с использованием аллометрической функции, которая имела вид
Р = аdb, (1)
где Р - общая фитомасса модельного дерева, кг;
d - диаметр модельного дерева на высоте груди, см;
а, b - коэффициенты уравнений.
Расчеты производились при помощи электронной таблицы Excel. Лесоводствен-но-таксационные показатели установлены по общепринятым методикам.
Объектами исследования являлись четыре постоянные пробные площади культур сосны обыкновенной, заложенные в Брянском опытном лесничестве В.П. Тимофеевым в 1924 г. с первоначальной густотой посадки от 14,1 до 25,7 тыс. шт./га. Теперь это 41 квартал Опытного лесничества Учебно-опытного лесхоза Брянской государственной инженерно-технологической академии (БГИТА). Технология закладки культур опубликована ранее [7].
24
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 1
Средние лесоводственно-таксационные характеристики объектов на август 2007 г.
№ пробной площади Площадь, га Первоначальная густота посадки, тыс.шт./га Количество живых деревьев, шт./га Диаметр, см Высота, м Площадь поперечного сечения стволов, м2/га Живой запас, м3 /га
1 0,60 19,6 675 28,6 30,9 43,3 514
2 0,23 14,1 509 30,0 31,0 36,0 375
3 0,12 25,7 642 27,9 30,6 39,2 419
4 0,13 18,5 508 31,4 29,9 39,3 407
Таблица 2
независимые коэффициенты уравнений регрессии функции (1)
№ пробной площади Первоначальная густота посадки, тыс.шт./га а B
1 19,6 0,1025 2,4662
2 14,1 0,0832 2,5180
3 25,7 1,2471 1,7152
4 18,5 0,0832 2,5591
Крупномасштабное почвенное картирование на пробных площадях (1111) позволило выявить от 3 до 9 почвенных разностей, различающихся мощностью гумусового и подзолистого горизонтов. Преобладающими почвами на всех 11 являются дерново-подзолистые песчаные на двучленных отложениях флювиогляциальных и кварцево-глауконитовых песков почвы. На момент исследований (2007 г.) на всех участках произрастали по I классу бонитета чистые одноярусные сосновые насаждения (табл. 1).
♦ ПП № 1 ■ ПП № 2 А ПП № ЗхПП № 4
Рис. 1. Распределение фитомассы средних деревьев по ступеням толщины
В подлеске преобладали крушина и рябина. Живой напочвенный покров формировали брусника, зеленые мхи, кислица, земляника и орляк. Насаждения в слабой степени повреждены раком серянкой.
Анализ распределения имеющихся живых деревьев по толщине показал, что размах варьирования диаметра на ПП № 1 составляет от 16 до 48 см, на ПП № 2 от 20 до 52 см, на ПП № 3 от 16 до 44 см, на ПП № 4 от 16 до 52 см. Рассчитанные значения ассиметрии находятся в пределах от 0,26 (ПП № 3) до 0,69 (ПП № 4), эксцесса от -0,81 (ПП № 4) до -1,93 (ПП № 2), что характеризует полученные нами кривые распределения как близкие к нормальному типу.
Анализ фитомассы дерева от его диаметра на высоте 1,3 м выявил тесную связь между ними, корреляционные отношения находились в пределах 0,97-0,99. Это позволило нам определить уравнения регрессии (табл. 2).
С использованием уравнения регрессии была установлена выровненная фитомасса среднего дерева для каждой ступени толщины (рис. 1).
На участках с первоначальной густотой посадки 19,6 и 14,1 тыс. шт./га (ПП № 1 и 2 соответственно) фитомасса средних деревьев по ступеням толщины практически совпадает, кривые накладываются друг на друга.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009
25
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Таблица 3
Распределение фитомассы по ступеням на пробных площадях
№ пробной площади Первона- чальная густота посадки, тыс.шт./га Ступени толщины, см Фитомасса ступени
тонн %
2 14,1 20 2,67 1,0
24 21,63 7,8
28 42,88 15,4
32 53,35 19,1
36 75,22 27,0
40 35,09 12,6
44 25,16 9,0
52 22,64 8,1
Итого 278,64 100
4 18,5 16 0,80 0,3
20 5,51 1,8
24 21,81 7,2
28 51,70 17,0
32 40,81 13,4
36 110,34 36,3
40 56,54 18,6
52 16,39 5,4
Итого 303,90 100
1 19,6 16 1,24 0,4
20 13,26 4,3
24 29,35 9,5
28 60,79 19,6
32 77,63 25,0
36 84,73 27,3
40 24,72 8,0
44 13,90 4,5
48 4,31 1,4
Итого 309,94 100
3 25,7 16 1,16 0,4
20 24,87 9,7
24 43,58 17,1
28 53,75 21,1
32 39,50 15,5
36 39,03 15,3
40 46,76 18,3
44 6,57 2,6
Итого 255,21 100
Участок с густотой посадки 25,7 тыс. шт./га (1111 № 3) характеризуется наиболее равномерным распределением фитомассы среднего дерева по ступеням толщины в границах от 150 до 800 кг. На участке с густотой посадки 18,5 тыс. шт./га наблюдается наибольший разброс массы среднего дерева по ступеням толщины (от 100 кг до 2 т).
320,0-,
© 240,0220,0 -
200,0--------1--------1--------1-------1
10 15 20 25 30
Первоначальная густота, тыс. шт./га
Рис. 2. Зависимость фитомассы лесных культур сосны в возрасте спелости от первоначальной густоты посадки
1о фитомассе среднего дерева и числу деревьев в ступени была рассчитана общая фитомасса ступеней толщины и фитомасса всего насаждения (табл. 3).
Анализ распределения фитомассы по ступеням толщины показал, что просматривается влияние первоначальной густоты посадки. На трех участках (14,1; 18,5; 19,6 тыс. шт./га) наблюдаются одновершинные кривые распределения фитомассы, с максимумом на ступени 36 см. Для участка с пер-воначальнойгустотой посадки 25,7 тыс. шт./га характерна двухвершинная кривая распределения (ступени 28 и 40 имеют максимальные запасы фитомассы). Если принять за центр кривых распределения ступень 36 см, то на участке с густотой 14,1 тыс. шт./га до этой ступени запас фитомассы составил 43 %, на участках с густотой 18,5; 19,6 и 25,7 тыс. шт./ га соответственно 40, 59 и 64 %.
Связь общей фитомассы (у, т/га) и густоты посадки (х, тыс. шт./га) хорошо отражается уравнением полинома второго порядка y = -121,6 + 45,0х - 1,18х2 с коэффициентом детерминации 0,99.
Максимальные запасы фитомассы получены при первоначальной густоте посадки около 19 тыс. шт. на 1 га.
Анализ связи между запасом фитомассы насаждения и количеством имею-
26
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2009
