CC BY
53
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
MsAccess созданы соответствующие запросы. Результаты вычислений записываются в базу данных, а также могут экспортироваться в MsExcel для вывода на печать.
В результате работы созданного программного обеспечения формируются следующие документы:
- тематические карты поврежденных лесных участков как на уровне лесного хозяйства, так и на уровне лесничеств;
- ведомости распределения площадей и запасов поврежденных лесных участков по типам повреждений;
- поквартальные и повыдельные ведомости оценки площадей и запасов деловой древесины на поврежденных лесных участках по группам пород;
- поквартальные и повыдельные ведомости оценки площадей и запасов деловой древесины на поврежденных лесных участках с распределением по древесным породам.
Опытная проверка разработанной технологии и программного комплекса проводилась на поврежденных участках лесных насаждений Червенского и Березинского лесхозов на основе использования материалов космической съемки системы ALOS. Следует отметить, что отклонения по выходу отдельных категорий деловой древесины достигают 15-25 % по сравнению с данными, полученными лесхозами в результате разработок ветровальных и буреломных лесосек. Таким образом, разработанную технологию и
программный комплекс можно использовать для обнаружения ветровальных и буреломных лесных насаждений, очагов их массовых усыханий, оперативного создания плановокартографических материалов, а также проведения предварительной ресурсной оценки поврежденных лесных насаждений.
Библиографический список
1. Цай, С.С. Оценка текущих изменений в лесном фонде на основе разновременных материалов космической съемки / С.С. Цай, М.А. Ильючик, С.В. Ковалевский // Труды БГТУ - Сер. Лесное хоз-во. - 2010. - Вып. XVIII. - С. 8-10.
2. Ильючик, М.А. Предварительная ресурсная оценка поврежденных лесных насаждений на основе данных дистанционного зондирования и ГИС-тех-нологий / М.А. Ильючик, С.С. Цай // Труды БГТУ
- Сер. Лесн. хоз-во. - Минск, 2011. - № 1 (139) -С. 26-29.
3. Кравцов, С.Л. Обработка изображений дистанционного зондирования Земли (анализ методов) / С.Л. Кравцов. - Минск: ОИПИ НАН Беларуси, 2008. - 256 с.
4. Лурье, И.К. Теория и практика цифровой обработки изображений / И.К. Лурье, А.Г. Косиков // Дистанционное зондирование и географические информационные системы. - М.: Научный мир, 2003. - 168 с.
5. Пушкин, А.А. Автоматизация тематического дешифрирования земель лесного фонда по материалам космической съемки / А.А. Пушкин // Труды БГТУ - Сер. Лесн. хоз-во. - Минск, 2011. - № 1 (139) - С. 48-52.
6. Нормативные материалы для таксации лесов Белорусской ССР / под общ. ред. В. Ф. Багинского.
- М.: ЦБНТИ, 1984. - 308 с.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ КУЛЬТУР СОСНЫ НА СУГЛИНИСТЫХ ПОЧВАХ В ЦЕНТРЕ РУССКОЙ РАВНИНЫ
М.В. РУБЦОВ, проф., зав. лабораторией Института лесоведения РАН, д-р с.-х. наук, Ю.Б. ГЛАЗУНОВ, научный сотрудник Института лесоведения РАН, канд. с.-х. наук, Д.К. НИКОЛАЕВ, научный сотрудник Института лесоведения РАН
Создание культур сосны в типичных для ели условиях произрастания имеет давнюю историю. Такие культуры во второй половине XIX в. создавал выдающийся лесовод К.Ф. Тюрмер в Поречье (Можайской р-н, Московской обл.). Они создаются и в насто-
ящее время. Целесообразность производства культур сосны в типичных для ели условиях произрастания связана с решением ряда задач: обоснованием главной породы, состава и структуры древостоя, возможности использования естественного возобновления пород
64
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
для формирования оптимального состава насаждений. В сущности, первые две задачи были решены многолетними исследованиями культур К.Ф. Тюрмера, которые проводятся в Поречье с 1969 г. по настоящее время [1, 2]. Установлено, что в условиях С3 по устойчивости культуры сосны превосходят культуры ели. Созданные чистые еловые культуры имели неудовлетворительное состояние к 80-100 гг., в то время как культуры с преобладанием в составе сосны сохранились до 150-летнего возраста, имеют нормальное состояние и высокую производительность, класс бонитета 1а и полноту 0,8. Оптимальный состав таких культур в 80 лет - 7-8С 2-3Е. В 120-130-летних сосново-еловых культурах со 2-м ярусом ели запас древостоя достигал 645 м3та-1 [2].
Смешанные и сложные насаждения имеют большую производительность по сравнению с чистыми одноярусными. Они более устойчивы к воздействию неблагоприятных факторов среды, для них характерно большее видовое разнообразие растительности и фауны [3, 4]. В древостоях сосны (Pirns silvestris L.) ель (Picea abies L.), формируя 2-й ярус, не только повышает общий запас, но также выполняет функцию «подгона» для сосны и способствует очищению ее от сучьев. Преимущества смешанных сосново-еловых насаждений перед чистыми настолько очевидны, что, начиная со второй половины XIX века, производились опыты по созданию подпологовых культур ели и других теневыносливых пород в чистых сосняках. Эти опыты показали, что в высокопроизводительных условиях произрастания создание 2-го яруса ели, запас которого к возрасту спелости сосняка был тем больше, чем меньше была разница в возрасте между ними [5-7], является экономически выгодным.
В высокопроизводительных условиях произрастания ель восстанавливается под пологом культур сосны. Естественное восстановление сосны не происходит. Основным лимитирующим фактором среды является свет. Конкуренцией за этот ресурс обусловлена восстановительно-возрастная динамика популяции ели в культурах сосны и последующее изменение структуры древостоя в целом. Относительно высокое плодородие почвы позво-
ляет совместно произрастать светолюбивым и теневыносливым древесным видам. Ель осваивает в основном подпологовое пространство, образуя 2-й ярус в древостое. При этом под пологом древостоя освещенность может быть очень мала [6-8]. Однако для нормального роста ели в возрасте 7-8 лет достаточно 10-15 %, а в большем возрасте - 20-30 % полной освещенности открытого пространства [5, 6, 8, 9].
Естественное возобновление ели обусловлено освещенностью, изменяющейся в фазы возрастного развития культур сосны, а также динамикой сомкнутости популяции ели в период ее формирования. Фаза смыкания культур завершается в 10-летнем возрасте. Высокая сомкнутость полога сохраняется примерно до 15-20 летнего возраста сосняка. В этот период может появляться большое количество всходов ели. Однако значительная часть их отмирает под пологом сомкнутого древостоя. В фазе изреживания культур повышается освещенность под пологом сосняка, что способствует возобновлению ели [10, 11].
Вопросу целесообразности использования естественного восстановления популяции ели для создания сосново-еловых дре-востоев не уделялось должного внимания. Во многом это обусловлено слабой изученностью восстановительно-возрастной динамики ели под пологом культур сосны.
Цель нашей работы - изучить естественное восстановление популяции ели под пологом культур сосны (65-85 лет) в типичных для ели условиях произрастания.
Исследования проводились в Порецком лесничестве Можайского района Московской области в культурах сосны, созданных в 1924 и 1937 гг., на 2-х постоянных пробных площадях (ПП) 1ГЛ и 2Н площадью 0,63 и 0,54 га соответственно. Культуры созданы рядовой посадкой сеянцев сосны с расстояниями между рядами 2 м и между сеянцами 1 м. Густота посадки - 5 тыс. экз.та-1. Почвы на объектах среднеподзолистые среднесуглинистые. Коренной тип леса - ельник кисличный, условия произрастания - С3. На каждой ПП были выполнены по 2 перечета с интервалом в 10 лет. Биологический возраст сосны на момент проведения этих перечетов составлял 64 и 74 г. - на ПП 2Н и 74 и
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
65
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
Таблица 1
Таксационные характеристики насаждений на пробных площадях
№ ПП A сосны, лет Ярус Состав, % N, экз.та-1 D, см H, м M, м3та-1
2Н 64 1 97С 609 27,9 27,1 491
3Е 13 32,6 26,7 13
ед. Б 2 38,2 27,0 3
2 98Е 867 10,7 10,8 44
2Б 20 11,2 16,0 1
Пдр 100Е 1623 3,6 3,4 2
74 1 96С 485 30,9 30,7 526
3Е 11 30,0 34,8 15
1Б 2 31,6 39,8 4
2 99Е 769 14,7 13,3 91
1Б 11 14,0 18,5 1
Пдр 100Е 463 3,8 3,9 1
1ГЛ 74 1 91С 539 27,9 27,4 438
9Б 34 37,3 25,6 41
ед. Е 3 30,4 26,3 3
2 92Е 1121 10,8 11,1 61
8Б 16 23,1 17,5 5
Пдр 100Е 816 5,1 3,9 1
84 1 95С 446 35,2 31,7 543
5Б 16 46,4 27,0 31
ед. Е 2 39,8 32,2 4
2 93Е 918 13,6 15,9 125
7Б 15 29,0 22,6 10
933 135
Пдр 100Е 137 5,7 4,2 0
84 г - на 1111 1ГЛ. При перечетах у всех деревьев измеряли диаметр, высоту, протяженность крон и картировали их взаимное расположение. Деревья ели учитывали с высоты 0,1 м, у деревьев высотой меньше 1,5 м измеряли диаметр у шейки корня. На ПП 1ГЛ при первом перечете измеряли проекции крон, рассчитывали объемы пространства, занятого кронами деревьев. Для ретроспективного изучения восстановления еловой популяции на пробных площадях была установлена возрастная структура ели. На каждой ПП выделяли участки площадью около 0,2 га, где бурением у основания ствола (строго в сердцевину) определяли возраст каждой ели. Площадь этих участков определялась таким образом, чтобы на каждом из них было не менее 200 деревьев ели. На ПП 1ГЛ в возрасте культур 74 года были взяты среднее модельное дерево сосны и 22 модельных дерева ели для изучения хода роста.
В древостое выделены ярусы (подъярусы) с использованием нормативов высоты,
принятых в лесной таксации. Ко 2-му ярусу относили деревья, высота которых составляла 25-80 % средней высоты 1-го яруса древостоя, образованного в основном (91-97 %) сосной. К подросту относили деревья, имеющие меньшую высоту, чем деревья 2-го яруса, но не ниже 0,1 м.
Первый ярус древостоев представлен высокополнотным (0,8) сосняком 1а класса бонитета с примесью березы (Betula pendula Roth.) и ели (табл. 1). В составе 1-го яруса встречается (2-3 %) ель предварительной генерации. Возраст ее в год создания культур сосны был равен 2-6 годам. Во 2-м ярусе и подросте - ель, возобновившаяся под пологом сосняков. Преобладает ель, образующая
2-й ярус в древостоях. Доля ее в общей численности популяции ели составляет 62 и 87 % соответственно в 74-х и 84-летних сосняках на ПП 2Н и 1ГЛ. В культурах сосны этого возраста стволовой запас 2-го яруса ели составляет 13-22 % от запаса 1-го яруса древостоя.
66
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
Таблица 2
Амплитуда высоты деревьев в возрастных группах ели
Возрастные группы ели, лет ММ 2Н, возраст сосны - 74 года 1111 1ГЛ, возраст сосны - 84 года
число деревьев, % высота ели, м число деревьев, % высота ели, м
экстремаль- ная амплитуда средняя экстремаль- ная амплитуда средняя
11-15 0,5 1,2 0,0 1,2 0,0
16-20 0,5 0,8 0,0 0,8 0,5 1,2 0,0 0,2
21-25 0,0 - - - 0,5 2,1 0,0 2,1
26-30 1,0 0,8-2,9 2,1 1,8 2,4 1,1—2,5 1,4 2,0
31-35 3,4 1,3-4,3 3,0 2,9 1,4 1,2—3,5 2,3 2,2
36-40 2,9 1,3-15,4 14,1 6,8 1,9 3,5-6,9 3,4 5,3
41-45 8,3 2,8-16,7 13,9 6,1 2,9 1,2-16,7 15,5 7,4
46-50 15,2 2,1-20,9 18,8 9,4 8,7 4,6-17,2 12,6 9,2
51-55 23,0 4,9-20,1 15,2 11,6 22,7 6,1-20,7 14,6 13,2
56-60 19,2 4,4-18,2 13,8 12,5 31,4 7,1-23,8 16,7 14,2
61-65 12,3 6,1-20,7 14,6 14,1 20,4 7,8-24,2 16,4 15,4
66-70 8,8 9,4-22,2 12,8 15,3 5,3 13,1-21,8 8,7 16,3
71-75 3,9 16,7-21,0 4,3 19,0 1,4 12,1-18,0 5,9 14,6
76-80 (1,0)* (18,6-25,1) (6,5) (21,9) 0,5 18,1 0,0 18,1
Итого 100 0,8-25,1 24,3 11,4 100 1,1-24,2 23,1 13,0
Примечание:* в скобках ель предварительной генерации
По лесоустроительным материалам прежних ревизионных периодов установлено, что в культурах сосны проводились рубки ухода: в возрасте культур 24 года - на 1111 2Н, в возрасте 39 лет - на 1111 1ГЛ, с выборкой по запасу первого яруса 15 %. Отметим, что в зоне относительно интенсивного лесного хозяйства рубки ухода проводились практически во всех лесных культурах.
В анализе возрастной структуры еловой популяции использовали распределение численности деревьев по биологическому (Ае) и относительному (Аое) возрасту ели. Лоследний равен разнице между возрастом сосны (Ас) и возрастом особи ели, сохранившейся на момент учета деревьев на 1Ш. Указатель Аое позволяет в ретроспективе установить возраст культур сосны, в которых появилась ель. Этот возраст (Аое) определяет период возобновления ели (ИВ) с года создания лесных культур до появления всходов.
В 74-х и 84-летних сосняках в популяции ели преобладают особи в возрасте соответственно 46-65 лет (70 %) и 51-65 лет (75 %) (табл. 2). Шриод возобновления их (с года создания культур сосны) равен 9-28 и 19-23 годам. На обеих 1Ш ель, появившаяся в
первые 10 лет после создания культур, представлена незначительно. Также незначительно (до 10 %) представлена ель, появившаяся в культурах старше 35 лет.
В распределении численности ели по периодам возобновления четко выражен пик: в 74-летних культурах он соответствует 22 годам, а в 84-летних - 30 годам (рис. 1). В сохранившейся на момент перечета деревьев еловой популяции значительно преобладает ель, появившаяся до рубок ухода: на 11 2Н - 75 % и 1ГЛ - 90 %. На 11 2Н уход был проведен в 24-летних культурах, что способствовало возобновлению ели: около 25 % численности сохранившейся популяции представлено елью, появившейся после прореживания, чем обусловлено постепенное снижение численности (рис. 1). На 1Ш 1ГЛ прореживание было проведено в 39-летних культурах, то есть после наиболее интенсивного естественного из-реживания сосняка. Ель, появившаяся после этой рубки, представлена незначительно: около 10 % в общей численности сохранившейся популяции. Отмеченные особенности возрастной структуры ели определяют очень большой диапазон ее возраста (10-80 лет), который обусловлен разным периодом возобновления
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
67
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
ПВ, лет
Рис. 1. Распределение численности ели по периодам возобновления (ПВ) в 74-х (1111 2Н) и 84летних (1111 1ГЛ) культурах сосны. Отрицательными значениями ПВ обозначена ель предварительного возобновления
ели в процессе формирования древостоя. Это определяется пространственной и временной неравномерностью изреживания популяций сосны и ели, а также участием березы в составе древостоя. В результате локально создаются микроусловия, в которых ель находится в разных стадиях развития: возобновления, формирования подроста или второго яруса. Этим обусловлена гетерогенность пространственной и вертикальной структур древостоя.
За 10-летний период между двумя перечетами на 1111 отмечено значительное снижение численности ели (табл. 1). В целом отпад деревьев ели составлял 1,26 тыс.экз.та-1, или 50 % - на 1111 2Н и 0,88 тыс.экз.та-1, или 45 % - на 11 1ГЛ. Лри этом значительно преобладающая часть отмерших деревьев была сосредоточена в подросте - соответственно 92 % и 77 %. Более интенсивный отпад ели за 10-летний период на 11 2Н обусловлен большой плотностью популяции ели в начале этого периода (2,5 тыс.экз.та-1) и преобладанием в ней (65 %) подроста.
Наиболее интенсивный отпад деревьев в подросте происходит в период формирования 2-го яруса в древостое. В связи с этим был проведен анализ выживаемости ели за последний 10-летний период на 11 в зависимости от относительной высоты ее (H ). Она определялась отношением абсолютной высоты деревьев
к средней высоте ели во 2-м ярусе древостоя. С увеличением Hotn выживаемость ели повышается (рис. 2). Так, при Hotn меньше 0,4 (ей соответствовала высота 6 м - на 11 2Н и 7,5 м - на 11 1ГЛ) за последний 10-летний период выживаемость ели была меньше 50 %. При Hotn больше 0,7 выживаемость ели за этот период превышала 90 %. Гибель отдельных лидирующих деревьев, как правило, была обусловлена падением (ветровалом) деревьев сосны. Некоторый всплеск выживаемости ели с относительной высотой 0,1-0,2 на 1Ш 1ГЛ обусловлен возобновлением ели следующей генерации, возраст которой составлял 16-35 лет. Однако выживаемость этой ели была ниже 50 %. В 70-
80-летних культурах сосны создаются условия для появления ели следующей генерации. Размещение ее имеет куртинный характер.
На рост ели влияет период возобновления ее (ЛВ) под пологом культур сосны. Характер этого влияния отражает ход роста модельных деревьев, взятых в 74-летних культурах сосны на 11 1ГЛ. Модельные деревья были сгруппированы по ИВ: 5 лет, 25, 35 и 45 лет с года создания культур. Ель с 18 5 лет в популяции представлена незначительно. Она появилась в период смыкания культур сосны, до массового возобновления ели. Этим обусловлен наиболее интенсивный рост ели с периодом возобновления 5 лет. В 74-летнем со-
68
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
'otn
Рис. 2. Выживаемость деревьев ели за последний 10-летний период в связи с их относительной высотой (H) в 74-х (ПП 2Н) и 84-летних (ПП 1ГЛ) культурах сосны
сняке ее высота составляла 21 м и была на 6,4 м (23 %) меньше средней высоты сосны в 1-м ярусе древостоя (рис. 3). Максимальный текущий прирост у ели с ПВ 5 лет был в 45-50летнем возрасте (табл. 3). Возраст сосны (Ac) в этот период - 50-55 лет. Ель с периодом возобновления 25 лет, как правило, лидирует во
2-м ярусе древостоя. Ее высота в 74-летнем сосняке составляла 12,7 м и была на 8,3 м (40 %) меньше высоты ели с ПВ 5 лет. Максимальный прирост в высоту ели с ПВ 25 лет был в 45-50 лет в 70-74-летнем сосняке. На рост ели с периодом возобновления 35 лет оказывает влияние полог сосны и ели, появившейся раньше. Максимальный прирост ели с ПВ 35 лет меньше и наступает раньше (в 30-35 лет), чем у ели с периодом возобновления 5 и 25 лет. В 74-летних культурах высота ели с ПВ 35 лет составляла 8,5 м, что на 4,2 м (33 %) меньше высоты ели с ПВ 25 лет. Ель, появившаяся через 45 лет после создания культур сосны, оказывается в худших световых условиях, так как затеняется многими деревьями ели, возобновившимися раньше. Этим определяется очень слабый рост ели с ПВ 45 лет в течение длительного периода. Максимальный прирост этой ели очень мал (4 см-год-1) и наступает уже в 15-20 лет (табл. 3). Высота ее в 74-летнем сосняке достигала в среднем всего 1,2 м и была на 7,3 м
(86 %) меньше высоты ели с ПВ 35 лет (рис.
3). Отметим, что здесь мы приводим средние данные по отдельным модельным деревьям, чтобы показать характер влияния ПВ ели на ее рост. Естественно, что рост ели характеризуется одинаковым периодом возобновления, но в разных локальных условиях освещенности может изменяться. Это особенно характерно для ели, подселившейся в период наиболее интенсивного изреживания культур сосны в 20-45-летнем возрасте.
Популяция ели характеризуется значительной дифференциацией высоты деревьев. В 74-х (ПП 2Н) и 84-летних (ПП 1ГЛ) культурах сосны амплитуда высоты ели равна соответственно 24 и 23 м при средней высоте 11 и 13 м (табл. 2). Наибольшая дифференциация деревьев по высоте отмечена в возрастном диапазоне ели 35-70 лет, в котором амплитуда высоты составляла 19,5 м (ПП 2Н). Период возобновления этой ели составлял 15-40 лет. На высотное распределение ели оказало влияние изреживание, проведенное в 24-летнем сосняке, после которого подселилась ель. В 84-летних культурах, где уход был проведен с опозданием (в 39 лет), высотное распределение ели имело следующие особенности. Наибольшая дифференциация деревьев по высоте была в возрастном диапазоне 40-65 лет, в котором амплитуда высоты состав-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 1/2014
69
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
Таблица 3
Текущий среднепериодический прирост в высоту (Zh) ели с разным периодом ее возобновления (ПВ) под пологом 74-летних культур сосны (по модельным деревьям)
Ac, лет Zh (смтод-1), при ПВ, лет Ac, лет Zh (смтод-1), при ПВ, лет
5 25 35 45 5 25 35 45
10 4,0 - - - 45 31,8 18,6 6,2 -
15 4,6 - - - 50 34,9 22,5 13,9 2,4
20 6,9 - - - 55 34,7 25,6 21,1 3,6
25 10,3 - - - 60 31,2 28,1 25,4 4,4
30 14,8 1,1 - - 65 25,7 30,0 25,6 4,7
35 20,4 7,7 - - 70 19,6 31,4 25,4 3,3
40 26,5 13,7 2,0 - 74 14,1 32,3 24,0 2,5
Примечание: * Ac - возраст сосны
Возраст сосны, лет
Рис. 3. Совместный рост в высоту культур сосны (1) и ели, с периодом возобновления 5 лет (2), 25 (3), 35 (4) и 45 (5) лет после создания культур (по модельным деревьям)
ляла 23 м. Период возобновления этой ели равен примерно 20-45 годам. В этот период в дре-востоях сосны и ели происходило интенсивное естественное изреживание. Как в 74-х, так и в 84-летних культурах сосны в высотном распределении ели по 5-летним возрастным группам
отмечена следующая закономерность (табл. 2). В широком возрастном диапазоне ели в каждой
5-летней группе имеются деревья с одинаковой высотой. Так, в 74-летних культурах сосны в возрастном диапазоне ели 35-65 лет деревья с высотой 6-15 м представлены во всех 5-летних
70
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
группах. Аналогичное отмечено и в 84-летних культурах сосны: в возрастном диапазоне ели 40-65 лет деревья с высотой 7-16 м представлены во всех 5-летних группах. При этом период возобновления ели изменялся в пределах 20-45 лет. Таким образом, ель, возобновившаяся под пологом 20-45-летних сосняков и сохранившаяся в 84-летних культурах сосны, может иметь одинаковую высоту при разном возрасте деревьев. Объясняется это тем, что рост каждой особи ели существенно определяется локальными условиями (прежде всего, световым режимом), в которых дерево произрастает. Ель, появившаяся раньше, но в худших условиях, растет медленнее, чем ель, появившаяся позже в лучших условиях. Приведенные данные объясняют относительно невысокую тесноту связи высоты с возрастом ели (г2 = 0,46-0,49).
Режим затенения, создаваемый деревьями, определяется размерами и структурой их крон. В 74-летних культурах сосны на ПП 1ГЛ был рассчитан объем пространства, занятого кронами (Vk). Расчет производили по формуле конуса, основание которого равно площади проекции кроны, а высота - ее протяженности. Значение Vk в зависимости от высоты деревьев определяется функцией Vk = (0,815+0,079Л1,5)2, г2 = 0,70. В популяции ели наиболее представлены деревья, имеющие высоту 4-12 м. Однако максимальный суммарный объем пространства, занятого кронами, имеют деревья высотой 10-16 м. В целом, 30 % наиболее высоких деревьев ели имели суммарный Vk около 71 %. Эти деревья лучше освещены и, вместе с тем, их кроны создают максимальное затенение деревьев, имеющих меньшую высоту.
Для определения степени затенения деревьев на различной высоте был рассчитан суммарный Vk ели для слоев толщиной 1 м на различной высоте от поверхности почвы и относительный объем пространства, занятого кронами, для каждого слоя (Vkotn, %) равный отношению Vk к объему слоя. Под пологом 74-летних культур сосны кроны ели наиболее плотно размещены на высоте от 4 до 8 м от поверхности почвы. На этой высоте значения V, составляют
k
от 21 до 32 % от объема каждого слоя толщиной 1 м. В относительном выражении наибольшая представленность крон деревьев ели наблюда-
ется на высоте, равной 0,4-0,7 средней высоты деревьев ели второго яруса (рис. 4). Здесь расположены основания крон значительной части лидирующих деревьев ели, которые имеют наибольшие значения V •
k
Условия освещенности под пологом в значительной степени определяются наклонным падением солнечного света [12, 13]. В районе исследований максимальная высота стояния солнца над горизонтом равна 57,7° в астрономический полдень в день летнего солнцестояния. При этом площадь тени, которую отбрасывает крона дерева, может более чем в 2 раза превышать площадь проекции кроны. На ПП 1ГЛ расчетная площадь тени составила в среднем 1,45 от площади проекции крон деревьев при максимальной высоте стояния солнца. В другое время это соотношение увеличивается пропорционально уменьшению угла стояния солнца над горизонтом. Таким образом, на высоте, равной 0,4-0,7 средней высоты второго яруса ели, образуется экран, под который прямой солнечный свет почти не проникает. Деревья, имеющие меньшую высоту, освещаются преимущественно рассеянным и диффузным светом, прошедшим через кроны сосны и лидирующих деревьев ели. По данным Ю.Л. Цельникер, подросту ели для выживания в течение длительного периода достаточно 5-7 % освещенности от
Рис. 4. Распределение объема пространства (Vkotn), занятого кронами ели, по относительной высоте деревьев (Hon) под пологом 74-летних культур сосны (ПП 1ГЛ). Линией отмечена H 0,4, соответствующая 50 % выживаемости ели за 10летний период между перечетами деревьев
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
71
ЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО И ТАКСАЦИЯ ЛЕСА
уровня открытого пространства. Даже при освещенности 1-2 % продолжительность жизни скелетных ветвей 1-го и 2-го порядка может достигать 13-15 лет [9, 14]. Однако такой освещенности не хватает для нормального роста дерева, вследствие чего большая часть отставших в росте елей обречена на постепенное отмирание. Вероятность выжить и вырасти для таких деревьев появляется только в результате изменения локальных условий освещенности, вызванных гибелью сосны или относительно высоких деревьев ели во 2-м ярусе древостоя.
Выводы
1. В культурах сосны, созданных в условиях C3, успешно восстанавливается ель. Формирование ее популяции обусловлено в основном елью, возобновившейся в период интенсивного изреживания древостоя сосны в возрасте 20-40 лет.
2. Ускорить восстановление ели можно своевременным проведением рубок ухода в культурах сосны. Их первый прием целесообразно проводить в 15-20-летних сосняках, что будет способствовать повышению роста сосны и возобновлению ели.
3. Выживаемость и рост ели определяются периодом ее возобновления с года создания культур и локальными условиями, в основном световым режимом, которые создаются в результате неоднородного изрежи-вания полога сосны и ели.
4. Под пологом культур сосны световой режим существенно обусловлен объемом пространства, занятого кронами ели. В 70-80летних культурах насыщенность этого пространства кронами елей особенно велика на относительной высоте, равной 0,4-0,7 средней высоты ели во втором ярусе древостоя.
5. При нормальном развитии процесса восстановления еловой популяции под пологом
80-летних культур сосны формируется 2-й еловый ярус, стволовой запас которого составляет 20-25 % от запаса 1-го яруса. В типичных для ели условиях произрастания (С3) по устойчивости и производительности сосново-еловые насаждения превосходят чистые культуры ели.
6. Целесообразность использования естественного восстановления ели для созда-
ния сосново-еловых насаждений в условиях С3 должна обосновываться с учетом целевого назначения лесов, установленных возрастов рубки, возможности создания культур и проведения рубок ухода в соответствии с установленными правилами.
Библиографический список
1. Рубцов, М.В. Лесные культуры К.Ф Тюрмера / М.В. Рубцов, М.Д. Мерзленко. - М: ЦБНТИлес-хоз, 1975. - 42 с.
2. Рубцов, М.В. Уникальный лесокультурный опыт Поречья / М.В. Рубцов, Д.К. Николаев, Ю.Б. Глазунов.
- М.: ВНИИЦлесресурс, 1997. - Вып. 9. - 42 с.
3. Носова, Л.М. Особенности видового и структурного разнообразия искусственных насаждений сосны на суглинистых дерново-подзолистых почвах / Л.М. Носова // Известия АН. Серия биологическая. - 2001. - № 4. - С. 492-498.
4. Тимофеев, В.П. Второй ярус как условие повышения устойчивости и продуктивности сосновых насаждений / В.П. Тимофеев // Лесное хозяйство, 1974. - № 2.
5. Великотный, А.А. Рост и формирование елового яруса под пологом сосновых древостоев / А.А. Великотный // Повышение продуктивности лесов ле-соводственными приемами: кн., 1977. - С. 94-111.
6. Градецкас, А.И. Повышение продуктивности сосновых насаждений / А.И. Градецкас // Лесное хоз-во. - 1970. - № 1. - С. 22-29.
7. Градецкас, А.И. Создание второго яруса из ели и других теневыносливых пород в сосняках / А.И. Градецкас // Тр. ЛитНИИЛХ. Вильнюс, 1970. - Т. 13. - С. 5-21.
8. Алексеев, В.А. Световой режим леса / В.А. Алексеев. - Л.: Наука, 1975. - 228 с.
9. Цельникер, Ю.Л. Физиологические основы теневыносливости древесных растений / Ю.Л. Цельникер. - М.: Наука, 1978. - 215 с.
10. Николаев, Д.К. Динамика возобновления ели в культурах сосны / Д.К. Николаев, А.И. Гурцев, М.В. Рубцов // Лесоведение. - 1997. № 6. - С. 30-36.
11. Рубцов, М.В. Формирование естественных ельников под пологом культур сосны на суглинистых почвах / М.В. Рубцов, Ю.Б. Глазунов, Ю.Г. Львов // Лесоведение. - 1999. № 3. - С. 30-37.
12. Лебедев, С.В. Динамическая модель разновозрастного многовидового лесного ценоза: моделирование светового режима под пологом / С.В. Лебедев, С.И. Чумаченко // Науч. труды МГУЛ, 2002. - Вып. 318. - С. 111-118.
13. Николаев, Д.К. Влияние неоднородности верхнего полога культур сосны на пространственную структуру подроста ели / Д.К. Николаев // Лесоведение.
- 2001. - № 3. - С. 31-37.
14. Цельникер, Ю.Л. Влияние интенсивности света на параметры структуры кроны ели / Ю.Л. Цельникер // Лесоведение. - 1995. - № 5. - С. 73-78.
72
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2014
