ТАКСАЦИОННО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ НАСАЖДЕНИЙ БЕРЕЗЫ КУСТАРНИКОВОЙ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕ-СИБИРСКОГО ПЛОСКОГОРНО-ТАЁЖНОГО РАЙОНА Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ, ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 630*566:630*561 DOI: 10.53374/1993-0135-2024-1-7-12

Хвойные бореальной зоны. 2024. Т. XLII, № 1. С. 7-12

ТАКСАЦИОННО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ НАСАЖДЕНИЙ БЕРЕЗЫ КУСТАРНИКОВОЙ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕ-СИБИРСКОГО ПЛОСКОГОРНО-ТАЁЖНОГО РАЙОНА

А. А. Вайс, А. А. Андронова, В. В. Попова

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31

E-mail: vais6365@mail.ru

Береза кустарниковая или Ерник (Betula fruticosa) произрастает по долинам рек на избыточно переувлажненных участках. Научный интерес к данному растению обусловлен отсутствием информации о таксационных закономерностях произрастания и роста данного растения в условиях Сибири. Объект исследования -береза кустарниковая произрастает в Байкитском районе, территория Средне-Сибирского плоскогорья. На основе данных таксационных материалов лесоустройства Байкитского лесничества отобрано 95 выделов с произрастанием березы кустарниковой. Все участки характеризовались чистым составом. Качество условий произрастания - V класс бонитета. Березняк до 10 лет характеризовался таволго-багульниковым типом леса, осочково-сфагновый тип наблюдался в березняках 15-20 лет, а багульнико-сфагновый тип леса характерен для 30-их березняков. Ерники таволго-багульникового типа леса имели полноту 0,4-0,5. Березняк осочково-сфагнового типа характеризовался большим разнообразием полнот (0,5-1,0) с преобладанием высокополнот-ных зарослей. Кустарник багульнико-сфагнового типа развивается в полнотах 0,4-0,5. На основе эмпирических формул получена табличная форма показателей высот и диаметров, а также значений прироста по возрастам березы кустарниковой в условиях Средне-Сибирского плоскогорья. Можно констатировать, что условия местопроизрастания определяют долговечность и размерные параметры ерников. Максимальные параметры ерника характеризуют критические условия существования древесного растения: возраст - 30 лет; высота - 5 м; диаметр - 4 см: полнота - 1,0. Текущий прирост ерников по высоте и диаметру превышает средний прирост, что указывает на устойчивый рост берёзы кустарниковой в районе исследований. Отсутствие старших возрастных групп березняков обусловлено процессами изменения климатических условий (таяние мерзлоты), что вызывает гибель зарослей.

Возрастная, типологическая и размерная структура березняков кустарниковых в значительной степени зависит от условий местопроизрастания и климатических характеристик территории.

Ключевые слова: Betula fruticosa, таксационные особенности, тип леса, высота, диаметр, развитие.

Conifers of the boreal area. 2024, Vol. XLII, No. 1, P. 7-12

TAXATION AND FORESTRY FEATURES OF THE GROWTH AND DEVELOPMENT OF PLANTATIONS OF SHRUB BIRCH UNDER CONDITIONS OF THE CENTRAL SIBERIAN PLANO-MOUNTAIN-TAIGA REGION

A. A. Vais, A. A. Andronova, V. V. Popova

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: vais6365@mail.ru

Shrub birch or Yernik (Betulafruticosa) grows along river valleys in excessively waterlogged areas. Scientific interest in this plant is due to the lack of information on taxation patterns of vegetation and growth of this plant in Siberia. Shrub birch growing in the Baikit region, the territory of the Central Siberian Plateau is the object of the study. Based on the taxation data of the forest inventory of the Baikitsky forestry, 95 sections with the growth of birch shrub were selected. All plots were characterized by a clean composition. The quality of the growing conditions is V bonitet class. A birch forest up to 10 years old was characterized by a meadowsweet-ledum forest type, a sedge-sphagnum type was observed in birch forests of 15-20 years old and a rosemary-sphagnum forest type is characteristic of 30 years old birch forests. Yerniki of meadowsweet-ledum forest type had a density of 0.4-0.5. The birch forest of the sedge-

sphagnum type was characterized by a wide variety of density (0.5-1.0) with a predominance of high-density thickets. Shrub of rosemary-sphagnum type develops in fullness of 0.4-0.5. On the basis of empirical formulas, a tabular form of indicators of heights and diameters, as well as the values of growth by age of shrub birch in the conditions of the Central Siberian Plateau, was obtained. It can be stated that the conditions of the place of growth determine the longevity and dimensional parameters of Shrub birch. The maximum parameters of Shrub birch characterize the critical conditions for the existence of a woody plant: age - 30 years; height - 5 m; diameter - 4 cm: fullness - 1.0. The current growth of Shrub birch in height and diameter exceeds the average growth, which indicates a steady growth of shrub birch in the study area. The absence of older age groups of birch forests is due to the processes of changing climatic conditions (permafrost thawing), which causes the death of thickets.

The age, typological and size structure of shrub birch forests depends largely on the habitat conditions and climatic characteristics of the territory.

Keywords: Betula fruticosa, taxation features, forest type, height, diameter, development.

ВВЕДЕНИЕ

Береза кустарниковая или Ерник (БеШа fruticosa) (рис. 1) произрастает по долинам рек на избыточно переувлажненных участках.

Стандартная высота кустарника 0,75-2,5 м. На участках по берегам рек деревца могут составлять и большую высоту, диаметр стволика 2-5 см [1].

Научный интерес к данному растению обусловлен отсутствием информации о таксационных закономерностях произрастания и роста данного растения в условиях Сибири. При этом ботанические особенности кустарника представлены в литературе в достаточной мере [2; 3; 4; 5].

Целью исследования является изучение особенностей развития и роста берёзы кустарниковой на основе таксационных показателей зарослей ерника по данным материалов лесоустройства.

ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ

Объект исследования береза кустарниковая произрастает в Байкитском районе. Он расположен в пределах Средне-Сибирского плоскогорья. Границами являются водоразделы р. Подкаменной Тунгуски и Ангары.

Территория имеет пересеченный характер: с перепадами высот, с многочисленными сопками, ущельями. Формирование растительного покрова концентрируется по высотным отметкам и экспозициям склонов. На территории преимущественно произрастают лиственничные и сосновые насаждения, а также смешанные темнохвойные и лиственничные массивы. В напочвенном покрове доминируют зеленые мхи и лишайники. В многочисленных котловинах располагаются торфяные болота со слаборазвитой древесной растительностью.

Среднегодовая температура воздуха составляет 6,5°. Среднегодовое количество осадков 526 мм. Продолжительность безморозного периода 69 дней [6]. Период вегетации 100 дней.

Характерная особенность почв района заключается в мерзлотном состоянии. В результате в равнинных условиях наблюдается постоянная и высокая влажность. В нижних горизонтах наблюдаются признаки оглеения. Самыми распространенными почвами на территории Байкитского района являются дерново-карбонатные, таежные торфянисто-перегнойные, буро-таежные иллювиально-гумусовые и буро-таежные почвы. Леса занимают около 70 % всей площади [7].

В северных районах, условиях лесотундры произрастает карликовая форма березы (Betula nana L.). Редукция роста и формирования скелетных ветвей позволяет этому растению достаточно длительный период развиваться в суровых условиях низких температур, а также активно вегетативно размножаться [8].

Рис. 1. Заросль березы кустарниковой

По наблюдениям Полозовой Т. Г. [9] карликовая береза может образовывать как густой подлесок в лиственничном редколесье, так и формировать доминирующие заросли в за торфованных долинах п. Таймыр.

Сэкулич И. Р. [10] изучила эколого-биологические особенности и жизненную стратегию Betula fruticosa Pall. в зависимости от эколого-ценотических условий на территории Витимского плоскогорья.

В монографии «Береза: вопросы изменчивости» А. В. Ветчинникова [11] отмечала, что в условиях Финноскандинавии сформировались уникальные формы березы с наследственными изменениями в текстуре древесины (карельская береза Betula pendula Roth var. carelia) и форме листовой пластинки (далекарлийская береза Betula pendula Roth var. dalecarlica). В более поздней публикации автор констатирует, что карельскую березу необходимо считать самостоятельным таксономическим видом [12].

Анализ литературы позволяет утверждать, что та или иная форма березы обусловлена уникальными и абсолютно индивидуальными условиями произрастания, которые обусловлены комплексом климатических и почвенных условий.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

На основе данных таксационных материалов лесоустройства Байкитского лесничества (2010 года) отобрано 95 выделов с произрастанием березы кустарниковой. Все участки характеризовались чистым составом. Качество условий произрастания V класс бонитета. При этом следует отметить, что типологическая структура ерников соответствовала возрастной структуре. Березняк до 10 лет характеризовался таволго-багульниковым типом леса, осочково-сфагновый тип наблюдался в березняках 15-20 лет, а багульнико-сфагновый тип леса характерен для 30-их березняков. Ерники таволго-багульникового типа леса имели полноту 0,4-0,5. Березняк осочково-сфагнового типа характеризовался большим разнообразием полнот (0,5-1,0) с преобладанием высокополнотных зарослей. Кустарник багульнико-сфагнового типа имеет полноту 0,4-0,5. Размерные показатели ерников соответствовали их возрастной структуре (до 10 лет - средняя высота 1 м, до 20 лет - 2 м и у 30 летних березняков высота 4-5 м, при диаметре 2-4 см). Запас всех насаждений составлял 10 м3/га.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Средние показатели таксационных показателей ерников по учитываемому спектру таксационных показателей представлен в табл. 1.

С учётом размерных показателей берёзы учитываемое число таксационных показателей по материалам лесоустройства ограниченно. В связи с этим в дальнейшем анализировались четыре количественных показателя: возраст, средняя высота, средний диаметр

и полнота. Запас и бонитет ерников имел одинаковые значения, соответственно 10 м3/га и V3 класс бонитета. Ряд признаков являлись качественными и характеризовали общие условия роста: тип леса и описание почвенных условий.

Средние показатели берёзы кустарниковой следующие: возраст - 16 лет; высота - 1,9 м; диаметр -2,6 см: полнота - 0,66. Максимальные параметры ерника характеризуют критические условия существования древесного растения: возраст - 30 лет; высота -5 м; диаметр - 4 см: полнота - 1,0. Варьирование признаков большое по шкале М. Л. Дворецкого (более 25 %). Точность опыта указывает на репрезентативность данных, кроме диаметра, из-за ограниченности данных (фиксировался диаметр только с возраста 20 лет) (табл. 1).

Как констатировалось ранее, существует определённая связь между типологической и возрастной структурой ерников. Исходя из этого, проанализированы материалы лесоустройства для установления условий произрастания березы кустарниковой различного возраста (табл. 2).

Процесс развития ерников указывает на возрастную приуроченность типологической структуры березняков, что возможно связано с климатическими изменениями. Лесовозобновление происходит на влажных почвах (ерник таволго-багульниковый), но мере роста интенсивно происходит процесс таяния мерзлотных почв и березняки развиваются на мокрых почвах (ерник багульниково-сфагновый) (табл. 2). Обводнение корневой системы возможно и приводит к гибели древесных растений.

Таблица 1

Статистический анализ массива данных таксационных показателей березняков

Таксационные показатели Хср±тх а Минимум Максимум V, % Р, %

Возраст, лет 16±1 5 10 30 29,6 3,0

Высота, м 1,9±0,07 0,67 1 5 36,1 3,7

Диаметр, см 2,6±0,31 0,97 2 4 37,2 11,8

Полнота 0,66±0,020 0,191 0,4 1,0 28,9 3,0

Примечание: Хср - среднее значение; а - стандартное отклонение; тх - основная ошибка; V - коэффициент варьирования, %; Р - точность опыта, %. Оценки получены при уровне доверительной вероятности 95,4 %.

Таблица 2

Возрастные особенности ерников различных типов леса

Класс возраста Таксационная характеристика Особенности насаждения

Ерник таволго-багульниковый

До 10 лет По составу березовые насаждения чистые. Подлесок: шиповник редкий. Почва: болотно-глеевая, сильносуглинистая, влажная. Бонитет насаждений: Vа С3

Ерник осочково-сфагновый

11-20 лет По составу березовые насаждения чистые. Подлесок: шиповник средней густоты. Почва: торфяно-глеевая, тяжелый суглинок, влажная. Бонитет насаждений: Vа С3

Ерник багульниково-сфагновый

21-30 лет По составу березовые насаждения чистые. Подлесок отсутствует. Почва: торфяно-болотная, среднесуглинистая, мокрая. Бонитет насаждений: Vа С3

Особенности размещения ерников: в прибрежных полосах, на открытом месте, участки с наличием единичных деревьев.

В дальнейшем изучались связи роста высот и диаметров березняков с возрастом с целью понимания размерных и приростных показателей зарослей. На основе исходных данных построены две диаграммы: связь высоты и возраста (рис. 2); высоты и полноты (рис. 3). Максимальная вариация высот наблюдалась при минимальных полнотах (0,4-0,5). Возрастающий тренд характерен для связи средних высот и возраста ерника.

Зависимости средних высот (Н) и средних диаметров ф) от возраста (А) аппроксимировались следующими уравнениями:

Н = 0,6213 * ехр(0,0663 * А),

А = 10-30 лет, R2 = 0,76, (1)

D = 0,15 * А-1, А = 20-30 лет, R2 = 0,64. (2)

В дальнейшем с помощью статистического анализа получены основные статистики по трем возрастным периодам: до 10, 11-20, 21-30 лет и типам леса (табл. 3).

Из-за низкой точности фиксации размерных показателей ерников и незначительной величины параметров, полный перечень статистик получен только в ерниках 21-30 лет (табл. 3). Достоверные статистики определены только для средней высоты.

На основе формул (1), (2) составлена табличная форма показателей высот и диаметров, а также значений прироста по возрастам березы кустарниковой в условиях Средне-Сибирского плоскогорья (табл. 4). Все расчёты среднего и текущего прироста выполнены на основе стандартных таксационных формул [12].

6

5

4

§

,ат 3

о

с

л В 2

1

0

10 15 20 25

Возраст, лет

30

35

Рис. 2. Связь средней высоты и возраста ерника

5

л и

1

0

0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

Полнота

Рис. 3. Связь средней высоты и полноты ерника Таблица 3

Статистические показатели ерников кустарниковых

Таксационные Статистический показатель

показатели Хср а тх V, % Р, %

Ерник таволго-багульникового типа леса (до 10 лет)

Средняя высота, м 1,0 - - - -

Средний диаметр, см - - - - -

Запас, м3/га 10 - - - -

Ерник осочково-сфагнового типа леса (11-20 лет)

Средняя высота, м 2,0 - - - -

Средний диаметр, см - - - - -

Запас, м3/га 10 - - - -

Ерник багульниково-сфагнового типа леса (21-30 лет)

Средняя высота, м 4,3 0,5 0,25 11,6 5,8

Средний диаметр, см 3,5 1,0 0,5 28,6 14,3

Запас, м3/га 10 - - - -

Примечание. Оценки получены при уровне доверительной вероятности 95,4 %.

Хвойные бореальной зоны. XLII, № 1, 2024

Таблица 4

Высота, диаметр, прирост по возрастным периодам березы кустарниковой в условиях Средне-Сибирского плоскогорья

Возраст, лет Высота, м Прирост в высоту, м Диаметр, см Прирост по диаметру, см

средний текущий средний текущий

10 1,2 0,12 - - - 0,15

11 1,3 0,12 0,08 - -

12 1,4 0,11 0,09 - -

13 1,5 0,11 0,09 - -

14 1,6 0,11 0,11 - -

15 1,7 0,11 0,11 - -

16 1,8 0,11 0,12 - -

17 1,9 0,11 0,12 - -

18 2,1 0,11 0,13 - -

19 2,2 0,12 0,14 - -

20 2,3 0,12 0,15 2,0 0,10

21 2,5 0,12 0,16 2,2 0,10

22 2,7 0,12 0,17 2,3 0,10

23 2,9 0,12 0,18 2,5 0,11

24 3,1 0,13 0,20 2,6 0,11

25 3,3 0,13 0,21 2,8 0,11

26 3,5 0,13 0,22 2,9 0,11

27 3,7 0,14 0,24 3,1 0,11

28 4,0 0,14 0,26 3,2 0,11

29 4,3 0,15 0,27 3,4 0,12

30 4,5 0,15 0,29 3,5 0,12

Данные свидетельствуют о превышении текущего над средним приростом. По высоте эта закономерность начинается с 16 лет, по диаметру с момента наблюдений, то есть с 20 лет. Результаты указывают на то, что отсутствие зарослей старше 30 лет обусловлено не естественными процессами старения берёзы кустарниковой, а обусловлено изменениями условий произрастания, когда таяние мерзлоты вызывает обводнение корневой системы и гибель растений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований получен ряд выводов.

- Можно констатировать, что условия местопроизрастания определяют долговечность и размерные параметры ерников.

- Максимальные параметры ерника характеризуют критические условия существования древесного растения: возраст - 30 лет; высота - 5 м; диаметр - 4 см: полнота - 1,0.

- В условиях Средне-Сибирского плоскогорья ерник таволго-болотникового типа леса на болотно-глеевых почвах ограничен возрастом 10 лет, средней высотой 1,2 м и средним диаметром 0,5 см; березняк осочково-сфагнового типа леса на торфяно-глеевых почвах характеризуется предельным возрастом до 20 лет, средней высотой 2,3 м и средним диаметром 2,0 см; ерник багульниково-сфагнового типа леса на торфяно-болотных почвах имеет максимальный возраст 30 лет, среднюю высоту 4,5 м, средний диаметр 3,5 см.

- Текущий прирост ерников по высоте и диаметру превышает средний прирост, что указывает на устойчивый рост берёзы кустарниковой в районе исследований.

- Отсутствие старших возрастных групп березняков, по нашему мнению, обусловлено процессами изменения климатических условий (таяние мерзлоты), что вызывает гибель зарослей.

Возрастная, типологическая и размерная структура березняков кустарниковых в условиях таёжной зоны Средне-Сибирского плоскогорья в значительной степени зависит от условий местопроизрастания и климатических характеристик территории.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ

1. Соколов С. Я. Деревья и кустарники СССР. Дикорастущие, культивированные и перспективные для интродукции. М-Л. : АН СССР, 1951. Т. II. 612 с.

2. Ермаков В. И. Механизмы адаптации березы и условиям Севера. Л. : Наука, 1986. 144 с.

3. Лесная энциклопедия Береза. М. : Советская энциклопедия, 1985. Т. 1. С. 68-73.

4. Яблоков А. С. Селекция древесных пород. М. : Сельхозиздат, 1962. 487 с.

5. Чубанов К. Д. Изучение форм березы бородавчатой и пушистой Северной части БССР : автореф. дис. ... канд. биол. наук. Минск, 1969. 35 с.

6. Elib.kspu.ru>get/18632.

7. Келлер В. А. Принципы организации хозяйства в лесах юга Эвенкии : автореф. дис. ... канд. сельс. наук: 06.03.02. Красноярск, 2007. 20 с.

8. Лосик Г. И. Особенности развития карликовой березы (Betula nana L.) в лесотундре Таймыра // Биологические ресурсы Крайнего Севера: изучение и использование : сб. науч. тр. С-П. : СПГУАП, 2010. С. 77-86.

9. Сэкулич И. Р. Эколого-биологические особенности, ценотическая роль и жизненная стратегия Betula friticosa Pall на Витимском плоскогорье : авто-

реф. дис. ... канд. биол. наук по спец. 03.00.16. Улан-Удэ, 2000. 22 с.

10. Ветчинникова Л. В. Береза: вопросы изменчивости. М. : Наука, 2004. 183 с.

11. Ветчинникова Л. В., Титов А. Ф. Карельская береза: разновидность или самостоятельный вид // ИВУЗ. Лесной журнал. 2020. № 1. С. 26-48.

12. Анучин Н. П. Лесная таксация : учебник для вузов. М. : Лесн. пром-ть, 1982. 550 с.

REFERENCES

1. Sokolov S. Ya. Trees and shrubs of the USSR. Wild, cultivated and promising for introduction. Moscow : USSR Academy of Sciences, 1951. Vol. II. 612 p.

2. Ermakov V. I. Mechanisms of adaptation of birch and conditions of the North. L. : Nauka, 1986. 144 p.

3. Forest encyclopedia Birch. M. : Soviet Encyclopedia, 1985. Vol. 1. Pp. 68-73.

4. Yablokov A. S. Selection of tree species. M. : Agricultural Publishing house, 1962. 487 p.

5. Chubanov K. D. Studying the forms of birch warty and fluffy in the Northern part of the BSSR : abstract. diss. cand. biol. sciences. Minsk, 1969. 35 p.

6. Elib.kspu.ru>get/18632.

7. Keller V. A. Principles of the organization of the economy in the forests of the south of Evenkia: abstract. dissert. cand. rural sciences: 06.03.02. Krasnoyarsk, 2007. 20 p.

8. Losik G. I. Features of the development of dwarf birch (Betula nana L.) in the Taimyr forest tundra // Biological resources of the Far North: study and use : collection of scientific tr. S.P. : SPSUAP, 2010. Pp. 77-86.

9. Sekulich I. R. Ecological and biological features, cenotic role and life strategy of Betula friticosa Pall on the Vitim plateau : abstract. for the degree of uch. art. cand. biol. sciences on spec. 03.00.16. Ulan-Ude, 2000. 22 p.

10. Vetchinnikova L. V. Birch: questions of variability. M. : Nauka, 2004. 183 p.

11. Vetchinnikova L. V., Titov A. F. Karelian birch: a variety or an independent species // Forest Journal. 2020. No. 1. Pp. 26-48.

12. Anuchin N. P. Lesnaya taksaciya: uchebnik dlya vuzov. M. : Lesn. prom-t', 1982. 550 s.

© Вайс А. А., Андронова А. А., Попова В. В., 2024

Поступила в редакцию 10.02.2023 Принята к печати 22.01.2024