ПОКАЗАТЕЛИ КУЛЬТУР ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ ПРИ РАЗНОЙ ГУСТОТЕ ПОСАДКИ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 630.232.11

Хвойные бореальной зоны. 2022. Т. XL, № 1. С. 59-64 ПОКАЗАТЕЛИ КУЛЬТУР ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ ПРИ РАЗНОЙ ГУСТОТЕ ПОСАДКИ А. С. Тишков1, М. Д. Мерзленко1, П. Г. Мельник1, 2, Е. Г. Наумов3

1 Институт лесоведения РАН (ИЛАН РАН) Российская Федерация, 140030, Московская обл., Одинцовский р-н, с. Успенское, ул. Советская, д. 21

2МГТУ им. Н. Э. Баумана (Мытищинский филиал) Российская Федерация, 141005, Московская обл., г. Мытищи, ул. 1-я Институтская, 1

3ООО «НАРД»

Российская Федерация, 125167, г. Москва, ул. Пилота Нестерова, кор. 20, д. 9

E-mail: melnik_petr@bk.ru

Приведены результаты выращивания 42-летних опытных культур ели европейской (Picea abies (L.) Karst.) разной густоты посадки в Спасском участковом лесничестве Волоколамского филиала ГКУ «Мособллес» в северо-западном Подмосковье. Объект заложен 2-летними сеянцами по вспаханной почве весной 1976 г. рядами в направлении ССВ-ЮЮЗ. Диапазон густоты посадки составляет от 2,6 до 20,8 тыс. экз. на 1 га. Постоянной величиной (константой) на всех пяти секциях является шаг посадки (0,6 м), тогда как величина междурядий изменяется от 0,8 до 6,4 м. На период последнего исследования (2018 г.) объект уникален тем, что на всех секциях отсутствовали какие-либо рубки деревьев ели (даже не удалялись сухостойные экземпляры). Культуры на секции Д с размещением посадочных мест 6,4*0,6 м имеют самую высокую сохранность (72,3 %), тогда как при размещении 0,8*0,6м (секция А) она составила 11,7 %, что в 6,2раза меньше. Однако более объективное и разительное сравнение имеет абсолютный отпад: на секции А он составил 18,4 тыс. растений на 1 га, а на секции Д всего лишь 0,7 тыс. шт. Несмотря на перегущенность лесных культур на секциях А и Б, суммарная площадь проекций крон (с учётом их перекрытий) не превысила таковую в крайних вариантах (Г и Д), где кроны могли гораздо более свободно развиваться, достигая максимальных значений по средней площади проекции кроны одного дерева. В целом по лесоводственному эффекту наиболее успешным оказалось искусственное насаждение на секции В с густотой посадки 5,2 тыс. шт. сеянцев на 1 га и размещением посадочных мест 3,2*0,6 м.

Ключевые слова: Picea abies, густота посадки, динамика роста, естественное изреживание, лесово-дственный эффект.

Conifers of the boreal area. 2022, Vol. XL, No. 1, P. 59-64 INDICATORS OF EUROPEAN SPRUCE CROPS WITH DIFFERENT PLANTING DENSITY A. S. Tishkov1, M. D. Merzlenko1, P. G. Melnik1, 2, E. G. Naumov3

institute of Fоrеst Science Russian Academy of Sciences 21, Sovetskaya str., 140030, Uspenskoe, Moscow Region, Russian Federation

2BMSTU (Mytishchi branch) 1, 1st Institutskaya str., 141005, Mytishchi, Moscow reg., Russian Federation

3NARD ltd.

9/20 Pilota Nesterova str., 125167, Moscow, Russian Federation E-mail: melnik_petr@bk.ru

The cultivation results offorty-two years-old experimental crops of European spruce (Picea abies L.) with different planting density in the Spassky forestry district of the Volokolamsk branch of State treasury institution "Mosoblles" in the north-western suburbs are presented. The object was planted with 2-year-old seedlings on plowed soil in the spring of one thousand nine hundred and seventy six in rows in the direction of NNE-South-Southwest. The range of planting density is from 2.6 to 20.8 thousand individuals per 1 he. The planting step (0.6 m) is a constant value (constant) on all five sections, while the row spacing varies from 0.8 to 6.4 m sections, there were no felling of spruce trees (even dead specimens were not removed). Crops on section D with the placement of planting places 6.4*0.6 m have the highest preservation (72.3 %), while with the placement of 0.8*0.6 m (section A) it was 11.7 %, which is 6.2 times less. However, a more objective and striking comparison has an absolute mortality: in section A it amounted to 18.4 thousand plants per hectare, and in section D only 0.7 thousand plants. Despite the overcrowding of forest cultures in sections A and B, the total area of crown projections (taking into account their overlap) did not exceed that in the extreme variants (D and E), where the crowns could develop much more freely, reaching maximum values in the average area of the crown projection of one wood. In general, in terms of silvicultural effect, the most successful was

the artificial planting on section B with a planting density of 5.2 thousand pieces seedlings per 1 he and placement of planting places 3.2*0.6 m.

Keywords: Picea abies, forest plantation density, growth dynamics, natural thinning, silvicultural effect.

Изучение густоты посадки лесных культур на экспериментальных объектах исторически является классическим направлением в лесоводственных исследованиях [1; 4; 11]. Самые ранние опыты такого рода в России были начаты ещё в 1869-1877 гг. в Лесной опытной даче Петровской земледельческой академии (в настоящее время Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К. А. Тимирязева) профессором В. Т. Собичевским [9; 13]. К сожалению, опытные культуры ели дореволюционного периода и первой половины XX века не сохранились.

Все ранние эксперименты с посадками разной густоты создавались с квадратным размещением посадочных мест. Однако в производственных условиях прочно утвердилась рядовая посадка, где численность высаженных растений чётко фиксируется расстоянием между рядами и шагом посадки в рядах. При этом параметры размещения древесных растений по лесокуль-турной площади определяют весь ход ценотических взаимоотношений. Именно исходная численность древесных растений и их пространственное распределение внутри ценоза существенно влияют на качество, рост и продуктивность формирующегося насаждения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы - на основании более чем 40-летних регулярных исследований экспериментальных культур ели разной густоты, созданных рядовой посадкой, проанализировать особенности роста, сохранности и лесоводственного эффекта дендроценозов в зависимости от исходной численности древесных растений.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнялись на участке экспериментальных культур ели европейской (Picea abies (L.) Karst.), созданном институтом «Союзгипролесхоз» на территории Смоленско-Московской возвышенности (Волоколамский район, Московской области). До посадки лесокультурная площадь представляла собой старую пашню. По лесорастительным условиям участок соответствует влажной сложной субори (C3), т. е. коренным ельникам-кисличникам [6].

Посадка выполнена 2-летними сеянцами по вспаханной почве весной 1976 г. рядами в направлении ССВ-ЮЮЗ. Приживаемость культур осенью 1977 г. составила 95 %. В 1978 г. взамен не прижившихся сеянцев было сделано дополнение 4-летними саженцами (2+2) с комом земли. Агротехнических уходов не было. В 1979, 1982, 1989, 1992 и 1996 гг. проведено удаление естественно возобновившихся лиственных пород, представленных в основном ольхой серой (Alnus incana (L.) Moench).

Объект представляет собой компактный массив монокультур ели общей площадью 5 га, состоящий из пяти экспериментальных секций. Диапазон густоты посадки составляет от 2,6 до 20,8 тыс. экз. на 1 га.

Постоянной величиной (константой) на всех пяти секциях является шаг посадки (0,6 м), тогда как величина междурядий изменяется от 0,8 до 6,4 м. Таким образом, объект исследований определён следующей чистотой опыта: однородностью условий местопроизрастания, различными величинами междурядий и густотой посадки, отсутствием лиственных пород. На период последнего исследования (2018 г.) объект уникален тем, что на всех секциях отсутствовали какие-либо рубки деревьев ели (даже не удалялись сухостойные экземпляры).

В 2018 г. биологический возраст опытных культур ели составил 44 года, а календарный - 42 года. На всех секциях искусственные насаждения находились в фазе формирования стволов [12]. Для изучения состояния и особенностей роста ели европейской при разной густоте посадки на всех секциях был выполнен сплошной подеревный перечёт в соответствии с ОСТ 56-69-83 [10], с фиксацией у каждого дерева класса Крафта, а также проекции кроны вдоль и поперёк ряда. На пробных площадях площадь проекции кроны (8, м2) рассчитывали по формуле

£ = п-аЬ/4, (1)

где а и в соответственно диаметры проекций крон вдоль и поперек ряда.

Запас стволовой древесины (м3/га) рассчитывался по формуле

М = Н ■ Е • О, (2)

где Н - средняя высота насаждения, м; Е - видовое число; О - сумма площадей сечения, м2/га.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Каждая из пяти экспериментальных секций представляет собой модельную популяцию, где основу экологической ситуации насаждения составляет синэ-кологическая обстановка, определяемая численностью особей [3]. Именно численность особей, изначально зафиксированная густотой посадки и соответственным размещением посадочных мест, к 42-летнему возрасту лесных культур наложила существенный отпечаток на показатели их роста и продуктивности (табл. 1).

К 42-летнему возрасту по росту в высоту (21,5 м) и показателю среднего диаметра (17,4 см) явным лидером является секция В, хотя в 25-летнем возрасте по этим таксационным показателям лидировала секция Д. В целом по лесоводственному эффекту наиболее успешным оказалось искусственное насаждение на секции В с густотой посадки 5,2 тыс. шт. сеянцев на 1 га и размещением посадочных мест 3,2*0,6 м. Самые плохие показатели роста и производительности к 42 годам свойственны культурам ели с размещением 0,8*0,6 м, такие же результаты получены и в 63-летних экспериментальных культурах ели для условий свежей сложной субори (С2) в Щёлковском

учебно-опытном лесхозе на северо-западе Подмосковья [14]. Секция В имеет также и наибольший средний объём ствола, который достигает 0,30 м3.

Культуры на секции Д с размещением посадочных мест 6,4^0,6 м имеют самую высокую сохранность (72,3 %), тогда как при размещении 0,8*0,6 м (секция А) она составила 11,7 %, что в 6,2 раза меньше. Однако

более объективное и разительное сравнение имеет абсолютный отпад: на секции А он составил 18,4 тыс. растений на 1 га, а на секции Д всего лишь 0,7 тыс. шт.

Рис. 1 отражает динамику естественного изрежива-ния ели в культурах разной густоты посадки. Графическое изображение построено как на основании исследований 2018 г., так и ранее проведённых работ [5; 7; 12].

Таблица 1

Характеристика опытных культур ели 42-летнего возраста

Секция Густота посадки, тыс. шт./га Размещение посадочных мест, м*м Средние Густота стояния, шт./га Сохранность деревьев, % Сумма площадей сечений, м2/га Запас, м3/га Средний объём ствола, м3

Н, м Д, см

А 20,8 0,8*0,6 16,6 13,6 2430 11,7 39,3 361 0,149

Б 10,4 1,6*0,6 17,9 14,7 2293 22,0 42,2 406 0,177

В 5,2 3,2*0,6 21,5 17,4 1650 31,7 42,6 484 0,293

Г 3,5 4,8*0,6 19,6 16,7 1790 51,1 42,7 447 0,250

Д 2,6 6,4*0,6 18,0 16,8 1880 72,3 45,7 447 0,238

5 10 15 20 25 3(1 К 411

Возраст, :ет

Рис. 1. Динамика естественного изреживания культур ели, созданных при разной густоте посадки: 1 - 20,8; 2 - 10,4; 3 - 5,2; 4 - 3,5; 5 - 2,6 тыс. экз. на 1 га

4 в и. 16 га 24 гв зг 36

Ступень-толщины, см

Рис. 2. Распределение деревьев ели по ступеням толщины:

секция А - 20,8 тыс. экз. на 1 га, секция В - 5,2 тыс. экз. на 1 га, секция Д - 2,6 тыс. экз. на 1 га

Автоматически выровненные линии свидетельствуют о крайне интенсивном отпаде деревьев ели на секции А. Однако к началу III класса возраста динамика естественного отпада отразила два итога, а именно две группировки густоты стояния к 42-летнему возрасту лесных культур: секции А, Б и вторая группировка - три секции - В, Г, Д. Это наглядно видно и из конкретных цифр по густоте стояния (табл. 1), что является свидетельством двух тенденций в ростовых процессах. Так, в перегущенных культурах величины средних диаметров и средних высот резко отличаются от таковых показателей на секциях В, Г, Д. Как видно из рис. 2, пик численности согласно кривой распределения на секции А приходится на ступень толщины 12 (30,0 %), на секциях В и Д на 16 (28,8 % и 27,7 % соответственно), однако кривая распределения на этих секциях смещена в сторону больших значений ступеней толщины. Таким образом, насаждения ели в более редких по густоте культурах находили более благоприятные ценотические условия для реализации своего биологического потенциала.

Сравнительно высокая интенсивность конкурентных отношений между деревьями ели на экспериментальных

секциях проявляется в распределении деревьев по классам Крафта (табл. 2). На всех пяти секциях преобладают деревья I класса, однако максимального участия господствующие деревья достигают на секции В, тогда как на секциях А и Д угнетенные деревья IV и V классов представлены максимальным количеством и составляют, соответственно, 23,9 % и 22,6 % общего их числа (рис. 3).

Распределение деревьев ели по категориям состояния (табл. 3) показывает, что в насаждении на секции В деревьев первой категории состояния насчитывается больше, чем на других секциях - 32,2 %. Ослабленных деревьев (вторая категория) на секции А - 15,4 %, что на 4,2-6,1 % больше нежели на других секциях. Деревьев четвёртой, пятой и шестой категорий больше всего зафиксировано на секции Б - 55,6 %.

С увеличением густоты посадки снижается площадь проекции кроны дерева (табл. 4). Несмотря на перегущенность лесных культур на секциях А и Б, суммарная площадь проекций крон (с учётом их перекрытий) не превысила таковую в крайних вариантах (Г и Д), где кроны могли гораздо более свободно развиваться, достигая максимальных значений по средней площади проекции кроны одного дерева.

Таблица 2

Представленность деревьев ели по классам Крафта в 42-летних опытных культурах

Секция Представленность деревьев, %, по классам Крафта

I II III IV V

А 26,7 23,5 25,9 14,8 9,1

Б 29,9 27,9 25,9 11,3 5,0

В 31,5 26,4 27,3 10,0 4,8

Г 26,3 26,5 30,2 12,0 5,0

Д 32,3 21,7 23,4 15,3 7,3

Рис. 3. Представленность деревьев ели по классам Крафта:

секция А - 20,8 тыс. экз. на 1 га, секция В - 5,2 тыс. экз. на 1 га, секция Д - 2,6 тыс. экз. на 1 га

Таблица 3

Распределение деревьев ели по категориям санитарного состояния

Секция Категории санитарного состояния, %

1 2 3 4 5 6

А 26,1 15,4 11,8 1,8 0,5 44,4

Б 28,5 9,6 6,3 2,3 0,0 53,3

В 32,2 9,3 7,6 1,8 0,0 49,1

Г 31,4 11,2 9,0 2,7 0,0 45,7

Д 29,8 10,6 9,9 5,2 0,0 44,5

Таблица 4

Проективная характеристика крон

Секция Средняя величина проекций кроны Средняя площадь проекции кроны 2 одного дерева, м Суммарная площадь проекций крон всех деревьев на 1 га, м2 Площадь проекций крон, продуцирующая 1 м3 древесины, м2

вдоль ряда, м поперёк ряда, м

А 2,85±0,14 3,12±0,15 6,98 16961,4 46,98

Б 2,97±0,16 3,56±0,15 8,30 19031,9 46,88

В 3,05±0,15 3,91±0,11 9,36 15444,0 31,91

Г 3,47±0,11 4,02±0,12 10,95 19600,5 43,85

Д 2,98±0,26 4,34±0,13 10,15 19082,0 42,69

Согласно Н. С. Нестерову [8], периферическое развитие корневой системы дерева совпадает с проекцией его кроны. Это позволило А. С. Яблокову [15] сделать вывод, что величина площади питания дерева может быть выражена величиной площади проекции его кроны. Исходя из этих положений, можно утверждать, что, анализируя площадь проекции кроны дерева в зависимости от густоты лесных культур, следует говорить и об оптимальной величине площади питания искусственного насаждения. Поэтому для успешного продуцирования лесных культур должна быть сформирована оптимальная величина площади проекции кроны. В биологическом возрасте лесных культур, равном 44 года, надо говорить уже не об оптимальной густоте посадки, а об оптимальной густоте стояния, хотя на успешности роста лесокультур отражалась изначально в той или иной степени исходная густота посадки.

Лучшей густотой посадки и густотой стояния на настоящий момент надо считать у насаждения на секции В с густотой посадки 5,2 тыс. шт./га. Этот вывод сделан на основании расчёта площади проекции крон, которая продуцирует 1 м3 (табл. 4). Окончательный вывод об оптимальной густоте посадки можно будет сделать в фазе приспевания лесных культур. Необходимо отметить, что исследования 30-летних культур ели с разной густотой посадки в Негорельском учебно-опытном лесхозе Белорусского государственного технологического университета показали сходные результаты. Наиболее высокие показатели роста и продуцирования характерны для редких культур и культур средней густоты посадки (5,0 тыс. шт./га) [2].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований опытных культур ели разной густоты посадки получены таксационные характеристики на 5 экспериментальных секциях, выполнена санитарная оценка по категориям состояния, а также рассчитаны проективные характеристики крон на пробных площадях.

В целом, анализируя результаты экспериментальных посадок культур ели с изначально разной густотой посадки, можно прийти к выводу, что создавать культуры ели с густотой посадки свыше 10 тыс. экз. сеянцев на 1 га нецелесообразно. Наиболее приемлемой густотой посадки на основании роста, производительности, а также объёма ствола одного дерева, и, следовательно, выхода наиболее рентабельных сортиментов, следует считать густоту в диапазоне 3,5-5,2 тысячи 2-летних сеянцев на 1 га.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ

1. Георгиевский Н. А. Некоторые соображения о выращивании лесных культур // Лесное хозяйство, 1957. № 6. С. 40-43.

2. Гвоздев В. К., Волкович А. П. Динамика роста и продуктивности лесных культур ели европейской разной густоты посадки // Труды Белорусского государственного технологического университета. Лесное хозяйство. № 1. 2012. С. 161-164.

3. Марков М. В. Популяционная биология растений. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1986. 110 с.

4. Мартынов А. Н. Густота культур хвойных пород и её значение (обзор). М.: ЦБНТИлесхоз, 1974. 60 с.

5. Мерзленко М. Д., Мельник П. Г. Влияние густоты культур ели на их рост и производительность // Доклады ТСХА. Вып. 269. М.: Изд-во МСХА, 1998. С. 344-347.

6. Мерзленко М. Д., Мельник П. Г. Лесоводствен-ная экскурсия в леса Клинско-Дмитровской гряды. М.: МГУЛ, 2002. 93 с.

7. Мерзленко М. Д., Яковенко А. С. Особенности роста культур ели европейской при различном размещении посадочных мест // Лесоведение, 2003. № 1. С. 54-61.

8. Нестеров Н. С. Очерки по лесоведению. М.: Гослестехиздат, 1933. 247 с.

9. Нестеров Н. С. Лесная опытная дача в Петровском-Разумовском под Москвой. М.-Л.: Государственное издательство колхозной и совхозной литературы, 1935. 560 с.

10. ОСТ 56-69-83. Пробные площади лесоустроительные. Методы закладки. М., 1983. 59 с.

11. Писаренко А. И., Мерзленко М. Д. Основные подходы к решению вопросов густоты посадки лесных культур // Лесоведение, 1979. № 2. С. 49-55.

12. Писаренко А. И., Мерзленко М. Д. Создание искусственных лесов. М.: Агропромиздат, 1990. 270 с.

13. Тимофеев В. П. Природа и насаждения Лесной опытной дачи Тимирязевской сельскохозяйственной академии за 100 лет. М.: Лесная промышленность, 1965. 168 с.

14. Тишков А. С., Мерзленко М. Д., Мельник П. Г. Успешность роста и производительности культур ели, созданных разной густотой посадки // Леса Евразии -Сербские леса: Материалы XVIII Международной конференции молодых учёных, посвящённой академику, профессору Жарку Милетичу (1891-1968). Белград: Лесной факультет Белградского университета, 2019. С. 192-197.

15. Яблоков А. С. Культура лиственницы и уход за насаждениями. М.: Гослестехиздат, 1934. 128 с.

REFERENCES

1. Georgiyevskiy N. A. Nekotoryye soobrazheniya o vyrashchivanii lesnykh kul'tur // Lesnoye khozyaystvo, 1957. № 6. S. 40-43.

2. Gvozdev V. K., Volkovich A. P. Dinamika rosta i produktivnosti lesnykh kul'tur eli evropeyskoy raznoy gustoty posadki // Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Lesnoye khozyaystvo. № 1. 2012. S. 161-164.

3. Markov M. V. Populyatsionnaya biologiya rasteniy. Kazan': Izd-vo Kazanskogo un-ta, 1986. 110 s.

4. Martynov A. N. Gustota kul'tur khvoynykh porod i eye znacheniye (obzor). M.: TsBNTIleskhoz, 1974. 60 s.

5. Merzlenko M. D., Mel'nik P. G. Vliyaniye gustoty kul'tur eli na ikh rost i proizvoditel'nost' // Doklady TsKhA. Vyp. 269. M.: Izd-vo MSKhA, 1998. S. 344-347.

6. Merzlenko M. D., Mel'nik P. G. Lesovodstvennaya ekskursiya v lesa Klinsko-Dmitrovskoy gryady. M.: MGUL, 2002. 93 s.

7. Merzlenko M. D., Yakovenko A. S. Osobennosti rosta kul'tur eli evropeyskoy pri razlichnom razmeshchenii posadochnykh mest // Lesovedeniye, 2003. № 1. S. 54-61.

8. Nesterov N. S. Ocherki po lesovedeniyu. M.: Goslestekhizdat, 1933. 247 s.

9. Nesterov N. S. Lesnaya opytnaya dacha v Petrovs-kom-Razumovskom pod Moskvoy. M.-L.: Gosudarst-vennoye izdatel'stvo kolkhoznoy i sovkhoznoy literatury, 1935. 560 s.

10. OST 56-69-83. Probnyye ploshchadi lesoustroi-tel'nyye. Metody zakladki. M., 1983. 59 s.

11. Pisarenko A. I., Merzlenko M. D. Osnovnyye podkhody k resheniyu voprosov gustoty posadki lesnykh kul'tur // Lesovedeniye, 1979. № 2. S. 49-55.

12. Pisarenko A. I., Merzlenko M. D. Sozdaniye iskusstvennykh lesov. M.: Agropromizdat, 1990. 270 s.

13. Timofeyev V. P. Priroda i nasazhdeniya Lesnoy opytnoy dachi Timiryazevskoy sel'skokhozyaystvennoy akademii za 100 let. M.: Lesnaya promyshlennost', 1965. 168 s.

14. Tishkov A. S., Merzlenko M. D., Mel'nik P. G. Uspeshnost' rosta i proizvoditel'nosti kul'tur eli, sozdannykh raznoy gustotoy posadki // Lesa Evrazii -Serbskiye lesa: Materialy XVIII Mezhdunarodnoy konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoy akademiku, professoru Zharku Miletichu (1891-1968). Belgrad: Lesnoy fakul'tet Belgradskogo universiteta, 2019. S. 192-197.

15. Yablokov A. S. Kul'tura listvennitsy i ukhod za nasazhdeniyami. M.: Goslestekhizdat, 1934. 128 s.

© Тишков А. С., Мерзленко М. Д., Мельник П. Г., Наумов Е. Г., 2022

Поступила в редакцию 20.10.2021 Принята к печати 31.01.2022