CC BY
25
УДК 630*5
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЛЕСНЫХ МАССИВОВ В КРАСНОЯРСКО-АЧИНСКО-КАНСКОМ ЛЕСОСТЕПНОМ РАЙОНЕ
М.Н. Ефремова, С.Л. Шевелев
ФБГОУ ВО «Сибирский государственный технологический университет» 660049 Красноярск, пр. Мира, 82; e-mail: [email protected]
В работе анализируются особенности формирования лесных массивов в лесостепной зоне Средней Сибири. Объектом изучения явился лесной массив с преобладанием березовых древостоев, который находится в пределах Шалинского участкового лесничества Манского лесничества Красноярского края. Выбранный лесной массив типичен для Красноярско-Ачинско-Канского лесостепного района, как по природным и климатическим условиям, так и по характеру антропогенного воздействия на древостои. В основу исследования положены данные натурной таксации 1212 таксационных выделов.
В настоящей работе проведен анализ закономерностей строения лесного массива по возрасту, относительным полнотам, запасам, средним диаметрам и средним высотам, а также определен характер изменчивости таксационных признаков березовых древостоев.
На первом этапе работы была проведена статистическая обработка рядов средних таксационных признаков березовых древостоев. Затем анализировалась возрастная структура березовых древостоев по группам возраста, оказалось, что преобладают средневозрастные насаждения как по количеству выделов (52,5 %), так и по площади (54,2 %). Полученный результат можно объяснить наличием значительного хозяйственного воздействия на спелые березовые древостои в прошлом.
Далее была построена математическая модель ряда распределения древостоев березы в лесном массиве по относительной полноте. При анализе характера распределения было установлено, что оно соответствует критериям нормальности, и мода ряда равна 0,6.
Также оказалось, что структура лесного массива по средним высотам, средним диаметрам и запасам аппроксимируется функцией Гаусса.
На завершающем этапе работы были вычислены коэффициенты вариации средних таксационных показателей березовых древостоев, что показало на наличие наибольшей изменчивости у молодняков. По классификации предложенной Н. Grossman по величине коэффициента вариации запаса преобладающих березовых древостоев (39,4 %), исследуемый лесной массив был отнесен к категории «однородные».
Ключевые слова: лесной массив, закономерности строения, средний диаметр, средняя высота, запас
The paper analyzes the features of the formation of forest massifs in the forest-steppe zone of Middle Siberia. The object of the study was the forest massif with a predominance of birch stands, which is within the Shalinsky district forestry Mansky forestry of the Krasnoyarsk region. Selected forest massif typical for Krasnoyarsk-Achinsk-Kansk forest-steppe area, as for natural and climatic conditions, and the character of anthropogenic impact on stands. The research is based on data from forest inventory 1212 subcompartments.
In this paper, an analysis of laws of the structure of forest massif by the age, the relative stand densities, the growing stocks, the average diameters and average heights, and also determines the character of the variability of forest inventory signs birch stands.
In the first stage of work was carried out statistical processing of the series of average forest inventory signs of birch stands. Then analyzed the age structure of birch stands by age groups, it was found that middle-aged stands dominate both the number of subcompartments (52,5 %) and area (54,2 %). This result can be explained by the presence of a significant economic impact on a ripe birch stands in the past.
Next was constructed a mathematical model of the series of distribution birch stands in a forest massif by the relative stand density. In analyzing of character of the distribution it was determined that it meets the criteria of normality, and moda a series equal to 0,6.
It was also found that the structure of the forest massif by the average heights, average diameters and growing stocks approximated by a Gaussian function.
At the final stage of the work were calculated coefficients of variation of average forest inventory signs birch stands, which showed the presence of the greatest variability in young stands. According to the classification offered by N. Grossman on the value of the coefficient of variation of growing stock the prevailing birch stands (39,4 %), the studied forest massif was classified as "homogeneous".
Keywords: forest massif, laws of the structure, average diameter, average height, growing stock
ВВЕДЕНИЕ
Лесной массив - структурная единица леса - является основным объектом ведения лесного хозяйства. Формирование лесных массивов обусловлено многими природными и антропогенными факторами регла-
ментирующими ход лесообразовательного процесса. В их числе климат, орографические особенности региона, богатство и влажность почв, характер смешения пород, темпы распада перестойных древостоев, особенности формирования молодняков, особенно-
сти смены лиственных пород хвоиными, частота и характер возникновения экзогенных явлений, хозяйственная деятельность человека и т. д.
Особенности формирования лесных массивов рассмотрены в работах: В.Ф. Лебкова (1965), Н.М. Глазова (1976), И.С. Мелехова (1985), Н.Н. Гусева и др. (1993).
Следует отметить, что термин «лесной массив» разные исследователи понимали не одинаково.
В настоящей работе лесной массив рассматривается с позиций, изложенных в работах С.Л. Шевелева, И.И. Красикова (2008, 2009, 2013).
«Лесной массив - биологическая лесная система, сформировавшаяся в определенных географических условиях, соответствующая отдельным элементам ландшафта, занимающая целостную территорию с естественными границами, которой присущи опосредованные орографическими, почвенными, погод-но-климатическими и другими факторами структуры биоценозов».
Структуру этой лесной системы определяет взаимообусловленность отдельных ее частей и закономерности динамики слагающих ее древостоев. Особенности роста и развития березняков рассмотрены в работах А.В. Тюрина (1931), В.К. Попова (1975), Л.М. Морозова (1975, 1978), В.В. Кузьмичева и Л.М. Морозова (1977), В.Н. Игошина и В.В. Кузьмичева (2008а, 2008б), В.Н. Игошина и А.Г. Неповинных (2008) и др.
В работах ряда авторов (Grossman, 1963; Глазов, 1976; Мошкалев, 1982; Красиков, Шевелев, 2013;) указывается на наличие математического единства в распределении древостоев в массивах леса. По характеру структуры массива можно судить об особенностях формирования древостоев на достаточно продолжительном временном отрезке, в том числе о характере антропогенного вмешательства и стихийных явлениях (пожарах, вспышках размножения эн-томовредителей и т. п.).
Целью работы явился анализ структуры лесного массива с преобладанием березовых насаждений в Красноярско-Ачинско-Канском лесостепном районе, оценка степени антропогенного воздействия на дре-востои и их продуктивность.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Объект исследования - лесной массив с абсолютным преобладанием березовых древостоев, расположенный на территории Манского лесничества Красноярского края (Шалинское участковое лесничество). Эта территория, в соответствии со схемой лесорастительного районирования, разработанной лабораторией лесной типологии Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, входит в состав Краснояр-ско-Ачинско-Канского лесостепного района. Данный лесной массив типичен для этого лесорастительного региона, как по своим лесорастительным условиям, так и по степени антропогенного воздействия на дре-востои.
Для района исследования характерен относительно равнинный рельеф, отсутствие населенных пунктов. Дорожная сеть слабо развита и представлена грунтовыми лесохозяйственными дорогами. Речная сеть сформирована ручьями и мелкими реками.
В исследуемом лесном массиве преобладают дре-востои травяной группы типов леса (98,7 %).
В основу работы положены материалы лесоустройства, выполненного ФГУП "Восточно-Сибирское государственное лесоустроительное предприятие". Всего использованы данные натурной таксации 1212 таксационных выделов.
Методической основой исследования явились разработки, изложенные в трудах Н.М. Глазова (1976), А.Г. Мошкалева (1982), И.И. Красикова, С.Л. Шевелева (2008, 2009, 2013).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Результаты статистической обработки совокупных рядов средних таксационных показателей древосто-ев березы в массиве приведены в таблице 1. Они не только характеризуют рассматриваемую совокупность и изменчивость признаков в ней, но и говорят о достаточной достоверности средних величин, о чем свидетельствуют значения стандартных ошибок и точности опыта. Древостои сформированы в относительно благоприятных условиях произрастания - класс бонитета 2,2.
Таблица 1 - Статистические показатели рядов средних таксационных признаков березовых древостоев в лесном массиве
го
s s о т- fD ч й X -с и Ii X Ei
Статистические показатели rf 5 О Оч н о ü я н" ä а Ь о р х й X
m о С о м а
m о го
17,4 17,3 51 0,59 2,2 110
0,2 0,3 0,8 0,01 0,02 1,8
19,0 18,0 55 0,60 2,0 110
Мода 21,0 20,0 60 0,60 2,0 110
Стандартное °т- 6,9 20,5 0,13 0,4 43,4 клонение
Дисперсия вы-
Среднее
Стандартная
ошибка
Медиана
26,1 47,1 418,3 0,02 0,1 1880,3
0,9 -0,8 -0,8 0,83 1,1 -0,4
-1,1 -0,3 -0,3 0,29 1,7 -0,3
2,0 1,0 5 0,30 1,0 10
борки
Эксцесс Асимметричность
Минимум
Максимум 25,0 28,0 100 1,00 3,0 220
К°эффициент 29,3 39,7 40,1 22,2 17,5 39,4 варьирования, %
Точшсть (шыта, 0,9 0,7 1,6 %_
Определяющим фактором роста и развития дре-востоев, а, следовательно, и формирования лесного массива является возраст.
Оказалось, что основную массу березняков в массиве представляют средневозрастные древостои. На
их долю приходится 52,5 % по количеству древостоев и 54,2 % по их площади. Достаточно значительный «вес» в совокупности имеет категория, куда вошли две возрастные группы - приспевающие, а также спелые и перестойные древостои. Они занимают 37,2 % покрытой лесом площади и составляют 42,3 % от общего числа древостоев. Доля молодняков незначительна - менее 10 %, они, как правило, имеют чистый состав, который с возрастом приобретает смешанный характер.
Характер соотношения древостоев различных возрастов в лесном массиве говорит о том, что он испытал значительное антропогенное хозяйственное воздействие. Действительно в 80-90-е годы прошлого века, в спелых березовых древостоях массива велись интенсивные рубки, что нашло отражение в особенностях его возрастной структуры.
Для оценки особенностей структуры лесного массива по другим характеристикам был проведен анализ распределения средних значений основных таксационных показателей древостоев. В их число вошли средние высота, диаметр, запас и относительная полнота.
Рядом исследований (Глазов, 1976; Красиков, Шевелев 2008, 2009, 2013) доказано, что устойчиво формирующиеся или мало нарушенные лесные массивы характеризуются нормальным распределением перечисленных выше таксационных признаков древосто-ев.
Полученные распределения могут использоваться для достаточно обоснованных прогнозов динамики лесного массива и его товарной структуры (Мошка-лев, 1982).
На рисунке 1 показано распределение числа древостоев по относительной полноте. Ряд соответствует нормальному и отображается уравнением вида:
у = (а + Ь*х) / (1 + с*х + d*xл2), (1)
где а = 1,076; Ь = -0,085; с = -3,327; d = 2,840.
Адекватность его соответствует коэффициенту детерминации который равен - 0,999, при стандартной ошибке уравнения равной - 0,907.
Рисунок 1 - Характер распределения березовых древостоев по относительным полнотам
Можно утверждать, что основная масса древостоев модальны (38,9 %), мода ряда равна 0,6 (таблица 1).
Структура лесного массива по средним высотам, средним диаметрам и запасам также с высокой степенью адекватности аппроксимируется функцией Гаусса:
y=a*exp((-(b-x)A2)/(2*cA2)), (2)
Коэффициенты уравнений и показатели адекватности приведены в таблице 2. При этом древостои в массиве были поделены на две однородные группы: молодняки и средневозрастные; и приспевающие, спелые и перестойные.
Таблица 2 - Коэффициенты уравнений и показатели адекватности
Ряд
Возрастная группа
Коэффициенты уравнений
Коэффициент Стандартная c_детерминации (г2) ошибка (S)
Средние высоты
Средние диаметры
Запасы
молодняки и средневозрастные приспевающие, спелые и перестойные молодняки и средневозрастные приспевающие, спелые и перестойные молодняки и средневозрастные приспевающие, спелые и перестойные_
37,544 16,927 4,149 0,951 5,536
61,792 22,124 1,300 0,999 0,004
29,313 11,037 5,840 0,868 7,621
51,836 22,335 3,132 0,988 5,412
34,839 103,017 48,230 0,952 5,584
47,154 150,909 34,024 0,999 0,694
Анализ рядов распределения средних высот дре-востоев показал, что в группе молодняков и средневозрастных максимум ряда приходится на высоты 16-20 м, у приспевающих, спелых и перестойных на 22 м.
Максимальное количество древостоев молодня-ков и средневозрастных (34,6 %) имеют средний диаметр 8 см, у приспевающих, спелых и перестойных
максимум лежит в пределах 20-24 см. На него приходится 84,5 % стволов.
Максимумы в рядах запасов составляют 80 м3 (36,0 %) и 160 м3 (45,6 %) соответственно.
Определенный интерес представляет изменчивость средних таксационных показателей древосто-ев в лесном массиве. Немецкий исследователь Н. Grossman (1963) определял изменчивостью таксаци-
онных признаков, а особенно запаса, степень нару-шенности лесного массива.
В таблице 3 показаны коэффициенты вариации средних таксационных показателей древостоев.
Таблица 3 - Коэффициенты изменчивости средних таксационных показателей
Коэффициенты вариации, %
Возрастная группа полнота
средняя высота средний диаметр запас средний возраст относительная
молодняки 72,6 69,4 74,5 64,4 21,3
средневозрастные 22,2 31,0 36,0 29,8 20,3
приспевающие 4,7 10,5 23,0 7,2 18,5
спелые и перестойные 3,8 9,5 22,3 9,4 19,4
Содержание таблицы говорит, что наибольшая изменчивость свойственна молоднякам, в других возрастных группах отмечается относительная стабильность коэффициентов вариации, а наименьшая изменчивость свойственна спелым и перестойным древостоям.
По классификации Н. Grossman (1963) анализ величины коэффициента варьирования запаса древо-стоев в целом (39,4 %; таблица 1) позволяет отнести анализируемый лесной массив к категории «однородные» (коэффициент изменчивости от 36 до 55 %).
Хотя следует помнить, что данная классификация разработана для древостоев Германии, где применяются интенсивные формы ведения лесного хозяйства и, следовательно, высока изменчивость запасов дре-востоев в массивах, и она не вполне применима при оценке лесных массивов в Средней Сибири.
Для практики лесного дела определенный интерес представляют данные, отражающие количественные характеристики запасов древостоев, имеющих различные диаметры. В таблице 4 приведены запасы древостоев березы.
Таблица 4 - Запасы древостоев березы в лесном массиве, имеющих различные средние диаметры
Группа относительных полнот Запасы 16 Средний диаметр, см 20 24 28 Итого
м3 210 3 320 6 870 2 510 12 910
0,3 - 0,5
% 0,6 9,7 20,0 7,3 -
м3 580 10 560 7 980 1 660 20 780
0,6 - 0,8
% 1,7 30,8 23,3 4,8 -
м3 190 440 - - 630
0,8 >
% 0,6 1,3 - - -
Итого, м3 980 14 320 14 850 4 170 34 320
Итого, % 2,9 41,7 43,2 12,2 100
Максимальная доля запасов - 84,9 %, приходится на древостои со средними диаметрами 20-24 см. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Подводя итог сказанному выше можно констатировать, что в результате выполнения работы установлены некоторые особенности структуры лесного массива, с преобладанием березовых древостоев, типичного для Красноярско-Ачинско-Канского лесостепного района.
На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:
- сочетание древостоев с различными таксационными характеристиками в лесном массиве не случайно, а подчинено нормальному распределению;
- характер возрастной структуры лесного массива свидетельствует о значительном хозяйственном воздействии;
- изменчивость средних таксационных показателей опосредована возрастом древостоев; запас имеет сильную изменчивость на стадии молодняка (74,5 %), в средневозрастных древостоях вариация запасов соответствует - 36,0 %, для групп приспевающих, спе-
лых и перестойных древостоев изменчивость запаса снижается (23,0-22,3 %);
- установлено, что максимальную долю запаса (84,9 %) в лесном массиве имеют древостои со средними диаметрами 20-24 см;
- можно считать, что на данном временном этапе происходит устойчивое формирование лесного массива.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Глазов, Н.М. Статистический метод в таксации и лесоустройстве / Н.М. Глазов. - М.: Лесная промышленность, 1976. - 144 с. Гусев, Н.Н. Терминологический словарь по специальности «Лесоустройство и лесоинвентаризация» / Н.Н. Гусев [и др.]. - М.: ВНИИЦ лесресурс, 1993. - 80 с. Игошин, В.Н. Анализ динамики средних высот порослевых березняков лесостепи за период с 1897 по 2006 гг. / В.Н. Игошин, В.В. Кузьмичёв // Лесная таксация и лесоустройство: междунар. науч.-практ. журн. - Красноярск: СибГТУ, 2008а. - № 2 (40). - С. 37-38.
Игошин, В.Н. Рост порослевых березняков в Барабинской лесостепи / В.Н. Игошин, В.В. Кузьмичёв // Хвойные бореальной зоны. - Красноярск: СибГТУ, 2008б. - Т.
XXV. - № 1-2. - С. 147-149.
Игошин, В.Н. Сравнительная оценка зависимости высоты от диаметра в сосновых и березовых древостоях лесостепи / В.Н. Игошин, А.Г. Неповинных // Лесная таксация и лесоустройство: междунар. науч.-практ. журн. - Красноярск: СибГТУ, 2008. - № 2 (40). - С. 38-41.
Красиков, И.И. Некоторые закономерности строения лесных массивов Каа-Хемского округа горно-таежных лесов Республики Тыва / И.И. Красиков, С.Л. Шевелёв // Хвойные бореальной зоны. - Красноярск: СибГТУ, 2008. - Т. XXV. - № 1-2. - С. 84-87.
Красиков, И.И. Структура лесных массивов в Республике Тыва / И.И. Красиков, С.Л. Шевелёв // Хвой-
ные бореальной зоны. - Красноярск: СибГТУ, 2009. - Т.
XXVI. - № 2. - С. 266-267.
Красиков, И.И. Структура лесных массивов в Республике Тыва / И.И. Красиков, С.Л. Шевелев. - Красноярск: СибГТУ, 2013. - 119 с.
Кузьмичев, В.В. Распределение деревьев по ступеням толщины в березняках Обь-Иртышского междуречья / В.В. Кузьмичев, Л.М. Морозов // Лесная таксация и лесоустройство: межвузов. сб. науч. тр. - Красноярск: СТИ, 1977. - Вып. 6. - С. 58-63.
Лебков, В.Ф. Изменчивость таксационных признаков внутри выделов и ее влияние на точность таксации лесного фонда при лесоустройстве / В.Ф. Лебков // Пути совер-
шенствования инвентаризации лесов Сибири и Дальнего Востока. - М.: Наука, 1965. - С. 5-40.
Мелехов, И.С. Лес / И.С. Мелехов // Лесная энциклопедия. - Т. 1. - М.: Советская энциклопедия, 1985. - С. 503-508.
Морозов, Л.М. Основы организации хозяйства в таежных березняках Обь-Иртышского междуречья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.03.02 / Л.М. Морозов. - Красноярск, 1978. - 24 с.
Морозов, Л.М. Таксация стволовой древесины в березняках средней и южной тайги Обь-Иртышского междуречья / Л.М. Морозов // Лесная таксация и лесоустройство: межвузов. сб. науч. тр. - Красноярск: СТИ, 1975 г. -Вып. 4. - С. 96-103.
Мошкалев, А.Г. Таксация товарной структуры древостоев / А.Г. Мошкалев [и др.]. -М.: Лесная промышленность, 1982. - 160 с.
Попов, В.К. Ход роста березовых насаждений лесостепи / В.К. Попов // Лесная таксация и лесоустройство: межвузов. сб. науч. тр. - Красноярск: СТИ, 1975 г - Вып. 4. - С. 58-64.
Тюрин, А.В. Таблицы сбега и объема стволов березы по бонитетам / А.В. Тюрин // Массовые таблицы для сосны, ели, дуба, березы и осины по классам бонитета. - М.; Л.: Сельколхозгиз, 1931. - С. 405-496.
Grossman, H. Versuche zur Rationalisierung der Met ho-dik von Holzvarrotsinventuren auf mathematisch - statistischer Grundlage / H. Grossman, G. Wolff // «Arch. Fur Ferstwesen» 12, 1963. - S. 77-101.
Поступила в редакцию 10.06.16 Принята к печати 29.12.16
