CC BY
31
УДК 630*23:630*5
В.И. Шошин, А.В. Биржов, М.Ю. Смирнова
Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Шошин Владимир Иванович родился в 1950 г., окончил в 1973 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесоводства, лесных культур и почвоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 100 печатных работ в области искусственного лесовосстановления, лесного хозяйства и экологии. E-mail: mail@bgita.ru
Биржов Андрей Владимирович родился в 1984 г., окончил в 2006 г. Брянскую государственную инженерно-технологическую академию, ассистент кафедры лесоводства, лесных культур и почвоведения БГИТА. Имеет 5 печатных работ в области изучения биологической продуктивности и фитомассы насаждений. E-mail: mail@bgita.ru
Смирнова Марина Юрьевна родилась в 1953 г., окончила в 1975 г. Брянский технологический институт, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесоводства, лесных культур и почвоведения Брянской государственной инженерно-технологической академии. Имеет более 50 печатных работ в области искусственного лесовосстановления, рекультивации, интродукции. E-mail: mail@bgita.ru
РОСТ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В ФАЗЕ ЧАЩИ РАЙОНА ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ (СМЕШАННЫХ) ЛЕСОВ
Представлены результаты исследований роста, вертикальной структуры и фракционного состава фитомассы сосновых насаждений в фазе чащи. Исследован вопрос о влиянии технологии подготовки лесокультурной площади на рост и биологическую продуктивность сосны обыкновенной.
Ключевые слова: биологическая продуктивность, фитомасса, культуры сосны, фаза чащи, раскорчевка, вертикальная структура, фракционный состав.
а
В соответствии с приказом Министерства сельского хозяйства РФ № 37 от 04.02.2009 г. «Об утверждении перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации» Брянская область входит в район хвойно-широколиственных (смешанных) лесов европейской части РФ. На долю сосновых культур приходится 35 % площади всех сосняков [7]. Максимальная отдача кислорода и поглощение углерода происходят в насаждениях сосны 15____25 лет [1], т. е. в
фазах чащи и жердняка. Биологическая продуктивность искусственных формаций сосны в этих фазах в Брянской области не исследована.
Определение запаса фитомассы проведено по методикам В.А. Усоль-
цева [4, 5], А.И. Уткина [6], М.Г. Се-мечкиной [3] с некоторыми дополнениями. На каждом участке отбирали по 11-12 модельных деревьев методом пропорционально-ступенчатого представительства. В период с 15 июля по 20 августа модельные деревья спиливали на уровне корневой шейки. Учитывали фитомассу всех фракций в абс. сухом состоянии. Экспериментальный материал обрабатывали регрессионным методом с использованием алло-метрической функции по рекомендациям [4]. Расчеты выполняли при помощи средств электронной таблицы Excel. Лесоводственно-таксационные и почвенные изыскания проводили по общепринятым методикам.
Таблица 1
Биометрические характеристики лесных культур (осень 2007 г.)
Средние показатели
№ ПП Схема посадки растений, м Сохранность культур, % Диаметр, см Высота, м Площадь сечения, м2/га Запас, м3/га Класс бонитета
1 2,5x0,75 42,2 8,9 8,9 14,1 76 1а
2 2,5x0,75 52,6 10,7 9,5 25,0 137 1б
3 2,5x0,6 50,0 8,4 8,5 18,5 96 1а
В качестве модельных объектов были отобраны три участка культур сосны обыкновенной, созданных в 1992 г. в Карачевском лесничестве Брянской области.
На двух участках (пробные площади (ПП) № 1 и 2) подготовка ле-сокультурной площади включала сплошную корчевку пней трактором Т-130 в агрегате с МП-5А и складирование пней в валы шириной 10 м. Ширина раскорчеванных полос была 15 м (ПП № 2) и 20 м (ПП № 1). На третьем участке (ПП № 3) подготовка лесо-культурной площади заключалась только в уборке порубочных остатков.
Почву под закладку лесных культур обрабатывали плугами ПШ-1 (ПП № 1, 2) и ПКЛ-70 (ПП № 3). Посадка культур выполнена весной 1992 г. двухлетними сеянцами сосны сажалкой СЛ-2 (ПП № 1, 2) и машиной ЛМД-81 (ПП № 3). Ширина междурядий везде была 2,5 м, шаг посадки 0,75 м (ПП № 1, 2) и 0,6 м (ПП № 3). На момент исследований чистые лесные культуры сосны достигли 15-летнего возраста, полностью сомкнулись в рядах и междурядьях и вступили в фазу чащи.
Почвенными разрезами были вскрыты почвы: слабоподзолистая песчаная на двучленных отложениях флювиогляциальных песков (ФГП) и кварцево-глауконитовых песков (КГП) с фосфоритами (ПП № 1), слабоподзолистая песчаная на двучленных отложениях ФГП и КГП с гнездами опоки
(ПП № 2), среднедерново-средне-подзолистая песчаная на двучленных отложениях ФГП и смеси КГП с меловым рухляком (ПП № 3).
Почвы всех исследуемых объектов соответствуют суборевому типу лесорастительных условий. Корчевка пней привела к обеднению гумусом верхнего 50-сантиметрового слоя почвы в 2,26 (ПП № 1) и 1,66 (ПП № 2) раза. Аналогичное явление отмечается и по запасам азота.
По мере возрастания средних диаметров объекты расположились следующим образом: лесные культуры без раскорчевки, корчевка полосами шириной 20 и 15 м (табл. 1). Относительная полнота исследуемых насаждений была в пределах 0,7.. .1,0, а росли они по 1а и 1б (ширина корчевки 15 м) классам бонитета.
По основным таксационным показателям и сохранности (42.52 %) можно с уверенностью утверждать, что полосная корчевка пней не привела к ухудшению роста сосны, что отмечалось в других регионах [2]. Это явление мы объясняем близким расположением к поверхности кварцево-глауконитовых песков, обеспечивающих сосну элементами питания.
Одинаковый возраст, близкие лесоводственно-таксационные характеристики и экологические условия роста насаждений позволили нам сформировать единую выборку в объеме 35 деревьев. Статистическая обработка фитомассы различных фракций
Таблица 2
Распределение фитомассы по секциям
Положение Фитомасса, кг
№ ПП Ствол Крона Итого
секции, м в коре Скелет Хвоя Всего
1 0.1 1.2 2,18 1,80 - - - 2,18 1,80
2.3 1,46 - - - 1,46
3.4 1,15 0,33 0,03 0,36 1,51
4.5 0,89 0,66 0,12 0,78 1,67
5.6 0,65 0,84 0,20 1,04 1,69
6.7 0,44 0,90 0,24 1,14 1,58
7.8 0,28 0,82 0,25 1,07 1,35
8.8,9 0,16 0,66 0,22 0,88 1,04
Итого - 9,01 4,21 1,06 5,27 14,28
2 0.1 1.2 2.3 2,96 2,48 2,04 - - - 2,96 2,48 2,04
3.4 1,65 - - - 1,65
4.5 1,28 0,64 0,11 0,75 2,03
5.6 0,97 0,83 0,42 1,25 2,22
6.7 0,69 0,88 0,60 1,48 2,17
7.8 0,45 0,80 0,64 1,44 1,89
8.9 0,24 0,60 0,54 1,14 1,38
9.9,5 0,16 0,45 0,44 0,89 1,05
Итого — 12,92 4,20 2,75 6,95 19,87
3 0.1 2,06 - - - 2,06
1.2 1,68 - - - 1,68
2.3 1,34 0,07 0,05 0,12 1,46
3.4 1,04 0,26 0,23 0,49 1,53
4.5 0,78 0,43 0,45 0,88 1,66
5.6 0,56 0,49 0,56 1,05 1,61
6.7 0,37 0,49 0,58 1,07 1,44
7.8 0,22 0,41 0,50 0,91 1,13
8.8,5 0,16 0,34 0,42 0,76 0,92
Итого - 8,21 2,49 2,79 5,28 13,49
дерева показала, что наименьшую вариабельность имеют фракции ствол (74,1 %), древесина ствола (74,7 %), кора ствола (80,0 %), наибольшую хвоя 3-го года (122,1 %) и скелет кроны (114,3 %). Отдельные фракции фи-томассы на уровне дерева варьируют в 1,9-3,0 раза больше, чем деревья по диаметру.
В процентном отношении древесина ствола от общей массы дерева составляла 59, кора ствола - 6, скелет кроны - 22, хвоя - 13 %.
Регрессионный анализ связей отдельных фракций фитомассы дерева
с диаметром на высоте 1,3 м показал, что для всех трех исследуемых насаждений коэффициент детерминации (Я2) равен 0,82...0,98, стандартная ошибка ^Е) 0,1.3,8 кг. Более высокие показатели Я2 и SE характерны для фито-массы всего дерева и тех фракций, на которые приходится основная часть его массы.
Распределение основных фракций фитомассы сосны по расчетным слоям полога для среднего дерева приведено в табл. 2.
Материалы таблицы свидетельствуют о том, что в лесных культурах
Таблица 3
Независимые коэффициенты уравнений регрессии и коэффициенты детерминации (Л2) интегральных кривых накопления фитомассы
№ ПП Фракция фитомассы Коэффициенты
а Ь с Я2
1 Ствол -1,311 22,284 4,355 0,999
Скелет кроны 0,142 17,447 - 65,505 0,999
Хвоя 1,468 1,399 - 27,508 0,998
Все дерево -0,141 12,262 3,123 0,999
2 Ствол -1,178 21,152 4,049 0,999
Скелет кроны -0,634 27,914 - 108,820 0,999
Хвоя 1,050 6,072 - 53,355 0,998
Все дерево -0,118 11,215 4,309 0,999
3 Ствол -1,380 22,756 4,764 0,999
Скелет кроны 0,858 7,994 - 30,489 0,998
Хвоя 1,262 3,561 - 21,991 0,998
Все дерево -0,134 12,543 2,705 0,999
началось интенсивное отмирание сучьев в нижней части кроны, причем наиболее активно в лесных культурах, которые закладывались с корчевкой пней. Если на контрольном варианте у среднего дерева скелет живой кроны начинается с 2 м, то в двух других случаях с 3.4 м. Максимальное развитие скелета кроны приходится на
высоту 6.7 м (участки с раскорчевкой) и 5.7 м (ПП № 3), хвои - соответственно 7.8 м (ПП № 1, 2) и 6.7 м (вариант без раскорчевки). Сумма фитомассы фракций ствола, скелета кроны и хвои по вертикальному профилю имеет максимальные значения на пробной площади № 2 (ширина раскорчевки 15 м).
Таблица 4
Запас фитомассы древесного яруса сосновых культур, т/га
Фракция фитомассы Продуцирующая площадь Вся занимаемая площадь
ПП № 1 ПП № 2 ПП № 3 ПП № 1 ПП № 2 ПП № 3
Древесина ствола 18,04 32,86 24,05 12,03 19,72 24,05
Кора ствола 2,19 2,09 2,46 1,46 1,26 2,46
Скелет кроны 7,94 9,63 5,96 5,30 5,77 5,96
Хвоя 1-го года 1,57 3,89 5,07 1,05 2,33 5,07
« 2-го « 0,97 2,50 1,96 0,64 1,50 1,96
« 3-го « 0,26 0,50 0,11 0,17 0,30 0,11
Всего хвои 2,80 6,89 7,14 1,86 4,13 7,14
Итого 30,97 51,47 39,61 20,65 30,88 39,61
Распределение фитомассы по высоте дерева хорошо описывается уравнением полинома 2-го порядка (табл. 3) вида у = ах + Ьх + с (см. рисунок).
Учитывая, что при полосной раскорчевке часть площади приходится на валы складирования пней, фито-
массу культур рассчитывали отдельно по продуцирующей и общей лесокуль-турной площади насаждений (табл. 4).
По продуцирующей площади запасы фитомассы культур сосны отличаются в 1,3 (ПП № 2, корчевка полосой 15 м) и 0,78 раза (ПП № 1,
100
-О в4 s" 80
S 60
M
40
2
t 20
©
0
4 * s * s /
,<y /
_ 1 y r S S .
S У 2
г л * S ~
5 6 7 Высота ствола, м а
10
§1 I
I
100
80 60 40 20
4 s / z'
A
'S' y
г". //
5 6 7 8 Высота ствола, м б
10
4 5 6 7 Высота ствола, м
4 5 6 7 Высота ствола, м
Формирование фитомассы фракций среднего дерева в вертикальной плоскости: а - хвоя; б - скелет кроны; в -ствол; г - все дерево; 1, 2, 3 - соответственно ПП № 1, 2, 3
корчевка полосой 20 м), а с учетом наличия валов соответственно в 0,78 и 0,52 раза. Наибольший запас фитомас-сы на продуцирующей площади составил 51,5 т/га (ПП № 2), а по общей площади насаждения - 39,6 т/га (ПП № 3). В запасе общей фитомассы на ствол приходится 13,5.26,5, скелет кроны 5,3.6,0, хвою 1,9.7,1 т/га.
Выводы
1. Подготовка лесокультурной площади корчевкой пней полосами 15.20 м на свежих вырубках в субо-ревых ТЛУ при близком залегании кварцево-глауконитовых песков не приводит к значительному изменению почвенно-экологических условий роста сосны. Различия по высоте и диаметру не превышают 10 %.
2. Запас древесной фитомассы лесных культур на продуцирующей лесокультурной площади достигает 51, на всей технологической площади -40 т/га. В результате уменьшения доли продуцирующей площади корчевка пней полосами 15.20 м к фазе чащи приводит к снижению запаса общей фитомассы на 22.48 %.
3. Очищение стволов от сучьев наиболее интенсивно идет на участках лесных культур сосны с корчевкой пней. В фазе чащи на первые 3 м от поверхности почвы приходится 60 % фитомассы стволовой части дерева. Основная фитомасса скелета кроны при средней высоте деревьев 8,5. 9,5 м сосредоточена на отрезке 4.7 м с долей хвои 41.67 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Леса России: информ. бюл. / Федер. агентство лесн. хоз-ва. 2008. № 3. С. 6.
2. Проказин Н.Е. Эколого-лесоводственная оценка почвенного покрова вырубок // Лесохозяйств. информ. 2008. № 6-7. С. 18-21.
3. Семечкина М.Г. Структура фитомассы сосняков. Новосибирск: Наука, 1978. 165 с.
4. Усольцев В.А., Залесов С.В. Методы определения биологической продуктивности насаждений: моногр. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2005. 147 с.
5. Усольцев В.А. Моделирование структуры и динамики фитомассы древостоев. Красноярск: Изд-во Красноярск. ун-та, 1985. 192 с.
6. Уткин А.И., Ермолова Л.С. Биологическая продуктивность культур сосны обыкновенной в Ульяновском Поволжье // Лесоведение. 1979.№ 3. С. 3-15.
7. Шматов В.А. Динамика породного состава лесов и созданных лесных культур Брянской области (1860-2002 гг.) // Лесн. хоз-во. 2005. № 1. С. 28-29.
V.I. Shoshin, A. V. Birzhov, M. Yu. Smirnova Bryansk State Academy of Engineering and Technology
Growth and Biological Productivity of Common Pine in Thicket Stage of Coniferous-Broad-leaved (Mixed) Forests
The investigation results are presented related to growth, vertical structure and fractional phyto-mass composition of pine stands in the thicket stage. The effect of the site preparation technology on the growth and biological productivity of the common pine is studied.
Keywords: biological productivity, phytomass, common pine, thicket stage, stubbing, vertical structure, fractional composition.
