Особенности сосняков лесопарка «Ягры» Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 630*181.6/.64

ФЕКЛИСТОВ Павел Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Северного (Арктического) федерального университета. Автор 210 научных публикаций, в т.ч. 5 монографий

ЕВДОКИМОВ Владимир Николаевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и защиты леса Северного (Арктического) федерального университета. Автор 70 научных публикаций, в т.ч. 5 монографий

ЕВДОКИМОВА Елизавета Владимировна,

аспирант кафедры лесных культур и ландшафтного строительства Северного (Арктического) федерального университета

ФЕДЯЕВ Александр Леонидович, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Института экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук. Автор 48 научных публикаций, в т.ч. двух монографий

САМЫЛОВ Дмитрий Евгеньевич, аспирант кафедры экологии и защиты леса Северного (Арктического) федерального университета

ЗУБАХА Светлана Игоревна, учебный мастер Северного (Арктического) федерального университета

ОСОБЕННОСТИ СОСНЯКОВ ЛЕСОПАРКА «ЯГРЫ»

В статье представлены результаты изучения состояния сосняков в лесопарке о. Ягры (г. Северодвинск). Приведены результаты исследований роста в высоту и по диаметру, размеры и форма кроны, индекс лиственной поверхности, а также состояние ассимиляционного аппарата разновозрастных сосняков.

Стадии дигрессии, относительная высота, индекс листовой поверхности, возрастная структура, форма кроны

Ягринский лесопарк входит в состав зеленой зоны г. Северодвинска, расположен в средней части о-ва Ягры между Двинским заливом Белого моря и р. Ягоркой. Территория лесопарка представляет собой низменную полосу суши площадью 422 га.

Характерной чертой ландшафта является наличие четырех невысоких узких и плоских песчаных гряд (нерунгов) и понижений между

ними (маршей), протянувшихся вдоль острова параллельно берегу Двинского рукава. Самая крупная - западная гряда, примыкающая к Двинскому заливу, шириной 120-500 м. Эти песчаные гряды заросли лесом, в основном сосняками или смешанными насаждениями.

Объектами исследования служили участки разных типов сосняков. Были заложены пробные площади в сосняках: брусничном

© Феклистов П.А., Евдокимов В.Н., Евдокимова Е.В., Федяев А.Л., Самылов Д.Е., Зубаха С.И., 2011

(возле мемориала), который представляет собой редину 4-5 стадии дигрессии и древостой нормальной полноты 2-3 стадии дигрессии; бруснично-черничном со слабой степенью дигрессии в 2-2,5 км от основной дороги; ку-старничково-сфагновом со слабой степенью дигрессии и в сосняке черничном свежем. На каждом участке производился перечет деревьев с определением диаметра высоты и возраста каждого дерева, параллельно измерялись размеры кроны и форма.

Для изучения соотношения h/d нами были замерены высоты и диаметры у 117 деревьев сосны в разных типах леса, характерных для лесопарка.

Для определения индекса листовой поверхности было подобрано 7 учетных деревьев в сосняке брусничном, наиболее часто посещаемом отдыхающими, из разных ступеней толщины. У этих деревьев были отделены модельные ветви с помощью высотного секатора, с которых оборвана вся хвоя и разделена на возрастные фракции. Каждую отдельную фракцию взвешивали на электронных весах с точностью до 0,1 г. Из каждой возрастной группы отсчитано 100 хвоинок и взвешено для расчета массы средней хвоинки с точностью до 0,01 г. По массе средней хвоинки была выбрана средняя хвоинка из каждой возрастной группы и произведены замеры длины, ширины и толщины. Данные по размерам хвоинок использовались в последующем для определения их площадей [1] по формуле:

S = 5,14 x L x (a/2 + b/4); где S - площадь хвоинки, мм2; L - длина хвоинки, мм; a - толщина хвоинки, мм; b -ширина хвоинки, мм.

Важным критерием роста деревьев служит относительная высота (h/d, м/см), которая, по мнению ученых [2, 3], дополнительно является важным экологическим показателем. Ее можно использовать для оценки светолюбивости, роста, развития и состояния древесных растений, рассматривать как важный классификационный признак деревьев и древостоев, критерий устойчивости к сне-

говым и ветровым нагрузкам. Относительная высота характеризует скорость роста в высоту по отношению к скорости роста по диаметру, интерпретируется как показатель, оценивающий напряженность роста деревьев или конкурентных отношений в древостое [3] наряду с традиционными коэффициентами формы, является дополнительным показателем формы ствола.

На острове Ягры отмечено изменение пропорций роста деревьев по высоте и диаметру в сравнении с материковыми насаждениями. При довольно больших диаметрах высота деревьев не превышает 10-15 м. Анализ показал, что распределение сосны по ступеням относительной высоты подчиняется закону нормального распределения (рис. 1). Преобладают деревья сосны, имеющие относительную высоту около 0,5, при этом значительная часть деревьев имеет меньшую. В среднем относительная высота сосны составляет 0,56±0,02. Среднее значение достоверно, критерий Стьюдента 29,9. Ошибка среднего значения составляет 3%. Абсолютное большинство деревьев имеет относительную высоту

0,3-0,7, в то время как относительная высота в северотаежных лесах составляет 0,8. Этот факт свидетельствует о сильно сбежистых

Относительная высота, м/см

Рис. 1. Количество деревьев сосны с разной относительной высотой

20-40 40-60 60-80 80-100 100-120 120-140 140-160

Классы возраста, лет

Рис. 2. Возрастная структура сосняка брусничного в 2,5 км от основной дороги

стволах сосны в насаждениях. Рост по высоте ослаблен при нормальном для региона росте по диаметру, и в результате формируются сильно сбежистые стволы. Подобные ростовые явления были отмечены ранее на Соловецких островах [4]. Проявляющиеся закономерности роста деревьев связаны с ветровым режимом территории [5]. В соответствии с этим для территории Ягринского лесопарка при оценке продуктивности, запаса и т.п. нельзя использовать традиционные справочные материалы, таблицы хода роста и т.п. [6]

Сосновые древостои на Яграх исключительно разновозрастные. Количество классов возраста, к которым относятся деревья, колеблется от 3 до 7. Наибольшее количество деревьев почти во всех насаждениях относится к 3 классу возраста от 40 до 60 лет (рис. 2). Однако встречаются и деревья с более высоким возрастом до 140-160 лет. Однако доля таких деревьев, как правило, невысока и не превышает 5% от их общего количества. В целом разновозрастные сосняки не типичны для северной тайги. Сильная разновозраст-

Рис. 3. Количество деревьев сосны с разной формой кроны (около воинского мемориала)

ность сосняков лесопарка по-видимому связана с экстремальными условиями их произрастания (сильные и постоянные ветра, бедные песчаные почвы, рекреационные нагрузки).

В большинстве изученных насаждений у сосны преобладает конусовидная форма кроны, что свидетельствует о высоких темпах роста деревьев по высоте (рис. 3). Например, около воинского мемориала на долю таких деревьев приходится 31%. Довольно много

здесь и деревьев с шарообразной и яйцевидной формой кроны (по 23% соответственно). Конусовидная форма кроны преобладает в насаждениях, вероятно, в связи с тем, что доминируют молодые деревья 2-4 класса возраста.

Продолжительность жизни хвои сосны составляет 6 лет. Такого возраста хвоя имеется на всех деревьях. Семилетняя хвоя имеется только на 14% деревьев (табл. 1).

Таблица 1

ПОКАЗАТЕЛИ АССИМИЛЯЦИОННОГО АППАРАТА УЧЕТНЫХ ДЕРЕВЬЕВ В СОСНЯКЕ БРУСНИЧНИКЕ

№ дерева/ возраст, лет d, см ^ см Число живых ветвей первого порядка, шт Масса хвои на дереве, кг Масса хвои на модельной ветви, г

Текущий год 1 2 3 4 5 6 7

1/53 17 16,5 26 3,588 13 22,9 32,1 25,7 26,8 15,1 2,4 -

2/65 23 14 36 5,7708 26,6 39,7 49,5 28,9 15 0,6 -

3/38 8 9 34 5,3448 4,6 30,6 29,4 29,2 27,5 28,7 7,2 -

4/49 16,5 11,5 35 5,7365 26,7 30,8 46,8 24,9 20,4 10,8 3,5 -

5/47 20,5 12 46 6,3066 14,8 21,7 29,4 25,8 26,8 16,7 1,9 -

6/52 31 12,5 52 29,089 74 97,2 130,8 102,5 79,5 47,4 18,1 9,9

7/53 12,5 11,5 32 10,682 51 51,6 65,2 52,1 48,3 41,7 23,9 -

60

50

и

к 40

| 20 \

10 --------------------------------------\---------

о

текущий 1 2 3 4 5 6 7

год

Возраст хвои, лет

Рис. 4. Зависимость массы хвои на ветви от ее возраста

Шестилетнюю хвою имеют 85% деревьев. В связи с этим можно констатировать, что хвоя у деревьев сосны, безусловно, присутствует (живет) до 5 лет. Роль хвои старших возрастов невелика, т.к. хотя она и присутствует, но по массе ее доля незначительна (рис. 4). В среднем на ветви дерева находится 244 г хвои. Хвоя 6-го и 7-го годов составляет 3 и 4% соответственно. Хвоя 5-го года жизни составляет уже 9%. Из рис. 2 видно, что в первые два года масса хвои значительно увеличивается и на второй год достигает максимума по массе. Это характерно почти для всех деревьев. Вероятно, это связано с накоплением в хвое сухого вещества и воды. Снижение массы хвои начиная с 3-летнего возраста свидетельствует о постепенном процессе отмирания хвои,

Таблица 2

ПАРАМЕТРЫ СРЕДНЕЙ ХВОИНКИ СОСНЫ

Статистические показатели Возраст хвои, лет

1 2 3 4 5 6

Длина, мм

Среднее значение с ошибкой 31,14±1,44 34,71±1,43 32,57±0,78 34,14±1,52 40,86±1,79 36,17±2,26

Среднее квадратичное отклонение 3,82 3,77 2,07 4.02 4,74 5,53

Коэффициент изменений, % 12,2 10,8 6,36 11,77 11,60 15,29

Точность опыта, % 4,60 4,11 2,40 4,45 4,39 6,24

Достоверность среднего значения 21,70 24,34 41,63 22,48 22,80 16,02

Ширина, мм

Среднее значение с ошибкой 1,11±0,07 1,10±0,03 1,07±0,02 1,13±0,04 1,11±0,03 1,08±0,04

Среднее квадратичное отклонение 0,19 0,08 0,05 0,10 0,07 0,10

Коэффициент изменений, % 17,52 7,42 4,56 8,43 6,19 9,08

Точность опыта, % 6,62 2,81 1,72 3,19 2,34 3,71

Достоверные средние значения 15,11 35,64 58,10 31,39 42,72 26,99

Толщина, мм

Среднее значение с ошибкой 0,63±0,05 0,69±0,03 0,60±0,07 0,69±0,07 0,73±0,04 0,68±0,07

Среднее квадратичное отклонение 0,14 0,07 0,18 0,18 0,10 0,17

Коэффициент изменений, % 21,96 10,06 30,43 25,85 13,06 25,21

Точность опыта, % 8,30 3,80 11,50 9,77 4,94 10,29

Достоверность среднего значения 12,05 26,29 8,70 10,23 20,27 9,72

Таблица 3

ЗАВИСИМОСТЬ ПЛОЩАДИ И МАССЫ СРЕДНЕЙ ХВОИНКИ ОТ ДЛИНЫ

Параметр Показатели связи

Коэффициент корреляции Ошибка коэффициента корреляции Достоверность коэффициента корреляции Корреляционные отношения Ошибка корреляционных отношений Достоверность корреляционных отношений

Масса средней хвоинки 0,82 0,05 16,0 0,81 0,05 15,5

Площадь средней хвоинки 0,63 0,05 16,7 0,89 0,03 27,8

наиболее выражен этот процесс с 6-7-летнего возраста.

Масса средней хвоинки составляет 15,9 мг. Наиболее изменчивым признаком у хвои является ее длина. Она заметно варьирует от дерева к дереву. В среднем длина хвои коле-

блется от 31 до 41 мм (табл. 2). Толщина и ширина исключительно стабильны: ширина около 1 мм, а толщина несколько меньше 1 мм.

Определение массы средней хвоинки, ее площади очень важно с точки зрения получения в конечном итоге индекса листовой

поверхности в целом для древостоя. В то же время имеется весьма информативный показатель, на основании которого можно получать различные интересующие сведения по ассимиляционному аппарату. Таким показателем является длина хвои. Корреляционный анализ связи длины хвоинки с ее массой и площадью показал, что здесь существует тесная корреляционная связь (табл. 3). В отношении массы хвои коэффициент корреляции составляет 0,82, он достоверен и несколько выше корреляционного отношения, что свидетельствует о линейной форме связи. В отношении площади хвои корреляционное отношение существенно выше коэффициента корреляции (они составляют соответственно 0,89 и 0,63). И на первый взгляд связь криволинейная. Однако расчет показателя криволинейности свидетельствует, что связь все же ближе к линейной (показатель криво-линейности 0,36)

Зависимость массы хвоинки от длины выражается уравнением прямой (рис. 5). По

уравнению или с графика можно получить массу хвоинки по ее длине.

Важным показателем, от которого зависит поглощение солнечной энергии и продуктивность (соответственно и устойчивость), является индекс листовой поверхности или применительно к соснякам - индекс поверхности хвои. Для типичного для лесопарка сосняка - брусничника чистого по составу, со средним диаметром 18 см, и высотой 12 ми густотой 1012 шт/га индекс поверхности хвои составляет 5,3 га/га . Величина же листового индекса в средневозрастных сосняках Европейского Севера составляет 6-10 га/га и изменяется пропорционально продуктивности [7].

В результате исследования получены следующие основные выводы:

• сосновые насаждения лесопарка являются разновозрастными;

• по форме кроны преобладают деревья сосны с конической кроной;

• относительная высота деревьев сосны в лесопарке Ягры составляет 0,56; это значи-

Рис. 5. Зависимость массы хвоинки от ее длины

тельно меньше, чем в северотаежных лесах. Предельная продолжительность жизни хвои сосны составляет 7 лет. Однако существенное значение (по массе) для деревьев имеет хвоя 1-5-го года жизни;

• между длиной хвоинки, и ее массой и площадью поверхности существует тесная корреляционная связь;

• индекс поверхности хвои в сосняках брусничных составляет 5,3 га/га.

Список литературы

1. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах / Н.И. Базилевич, А.А. Титлянова, В.В. Смирнов и др. М., 1978.

2. Морозов Г.Ф. Учение о лесе. М.; Л., 1949. С. 110-115.

3. Соловьев В.М. Эколого-биологическое обоснование методов изучения и формирования древостоев лесных экосистем: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. СПб, 2006. С. 14-18.

4. Феклистов П.А., Соболев А.Н. О возможности применения таблиц хода роста древесных пород на Соловецких островах // Лесной журнал. 2008. № 4. С. 152-154.

5. Горышина Т.К. Экология растений. М., 1979.

6. Лесотаксационный справочник для северо-востока европейской части СССР. Архангельск, 1986.

7. Биопродукционный процесс в лесных экосистемах Севера / под ред. К.С. Бобковой, Э.П. Галенко. СПб., 2001.

Feklistov Pavel, Evdokimov Vladimir, Evdokimova Elizaveta, Fedyaev Alexandr, Samylov Dmitriy, Zubaha Svetlana

PECULIARITIES OF PINERY FOREST PARK «YAGRY»

The article presents the results of studying the condition of the pinery in the forest park of Yagry Island (Severodvinsk). The study results concerning the growth in height and diameter, size and shape of the crown, leaf area index as well as the assimilation apparatus state of the uneven-aged pinery are given.

Контактная информация: Феклистов Павел Александрович e-mail: [email protected] Самылов Дмитрий Евгеньевич e-mail: [email protected]

Рецензент - Беляев В.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры географии и геоэкологии Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова