CC BY
14
УДК 630* 182.21:630*182.4:581.55 ЗАКОНОМЕРНОСТИ САМОРЕГУЛЯЦИИ ДРЕВОСТОЕВ ОЛЬХИ
СЕРОЙ
REGULARITIES OF SELF-REGULATION OF GRAY ALDER STANDS
Гульбе Я.И., Гульбе А.Я., Гульбе Т.А., Ермолова Л.С.
(Институт лесоведения РАН, с. Успенское, РФ) Gulbe Y.I., Gulbe A.Ya., Gulbe T.A., Ermolova L.S.
(Institute of Forest Science of Russian Academy of Sciences, Uspenskoe, Russia)
Установлено, что в ходе роста и развития древостоев ольхи серой средние масса фракций и объем ствола дерева изменяются по правилу -3/2, а средняя годичная продукция дерева - по закону постоянства урожая.
It is established that during growth and development of gray alder stands averages mass of fractions and averages volume of tree trunk vary by the rule -3/2, and average annual production of a tree vary according to the law of constancy of a harvest.
Ключевые слова: фитомасса, годичная продукция, правило -3/2, закон постоянства урожая, ольха серая
Ключевые слова: phytomass, annual production, the rule -3/2, the law of constancy of a harvest, gray alder
В середине прошлого века по результатам наблюдений в чистых одно-возрастных сомкнутых растительных сообществах было установлено, что в ходе их естественного изреживания вследствие конкуренции зависимость между средней массой растений и плотностью популяции описывается уравнением w=cdx или ln(w)=ln(c)+Kln(d), где w - средняя масса растения, c - константа, d - плотность популяции. При х= -1 (Kira et. al., 1953) зависимость получила название «закон постоянства конечного урожая», поскольку урожай сообщества из-за ограниченности доступных для роста растений ресурсов и полном использовании потенциала местообитания (экологической ниши) с какого-то времени не зависел от начальной густоты сообщества и оставался постоянным в широком диапазоне ее значений при снижении скорости роста и уменьшении размеров растений. При х= -3/2 (Yoda et. al., 1963) зависимость получила название «правило -3/2», а линия, отображающая эту зависимость в логарифмических координатах - линии изреживания. По мере роста и развития, средняя масса растения в самоизреживающейся популяции (если их плотность достаточно высока) достигает линии изреживания и затем следует вдоль нее. Наиболее отчетливо закономерность прослеживалась в популяциях деревьев и других долгоживущих видов (Бигон и др., 1989). Правило -3/2 из-за его универсальности и простоты привлекло внимание многих исследователей и стало предметом оживленной дискуссии. По мере накопления результатов наблюдений появились данные, отклоняющиеся от правила -3/2 и, по всей вероятности, свидетельствующие о более сложном характере зависимости между размером среднего дерева и густотой древостоев. Одной из причин отклонения могло стать то обстоятельство, что из-за трудоемкости определения массы всех фракций фито-массы дерева анализировалась только масса стволов или объем стволов.
Опубликованные по этому вопросу работы отечественных авторов (Кофман, 1982; Галицкий, 1998; Кузьмичев, 2013) имели теоретический характер. В них отмечалось, что «правило -3/2» представляет собой частный случай более сложной зависимости, при изучении которой необходимо учитывать еще целый ряд характеристик дерева и древостоя, условия местопроизрастания, и предлагались варианты моделей, описывающих эту зависимость. В Ленинградской области на основе анализа таблиц хода роста и данных таксации сосновых древостоев была установлена действенность «правила -3/2» и разработан метод определения их запаса по аэрофотоснимкам сверхвысокого разрешения (Алексеев и др., 2017). Оценка рассматриваемых эмпирических закономерностей по результатам определения биологической продуктивности древостоев в нашей стране не проводилась. Цель настоящей работы на примере ольхи серой описать зависимость средней массы, годичной продукции фракций и объема ствола дерева от густоты древостоев.
Исследования проводились на территории Большесельского и Угличского районов Ярославской области на базе Северной ЛОС ИЛАН РАН. Как принято при изучении хода роста древостоев и других лесоводственных исследованиях, анализировались данные, полученные не в одном сообществе, прослеженном во времени, а в возрастном ряду древостоев. Для анализа использовались данные о фитомассе, годичной продукции и запасе 21 сомкнутого древостоя ольхи серой, которые сформировались на бывших сельскохозяйственных угодьях в условиях неморально-кисличной группы типов леса и принадлежат к одному естественному ряду (Гульбе, 2012; Гульбе, 2009). Возраст рассматриваемых древостоев ольхи серой составлял от 3 до 50 лет. Средняя надземная масса фракции дерева (phi) определялась делением надземной массы этой фракции в древостое (Phi) на густоту (N), средняя годичная продукция фракции дерева (pi) - делением годичной продукции этой фракции в древостое (Pi) на густоту (N). Зависимость между средней массой надземной части (phm^), средней массой ствола (p^), объемом ствола (v) дерева и густотой древостоя (N) описывается уравнениями: ln(ph^)= 15,3074-1,48017 ln(N), R2=0,986; ^^^0=15,7141-1,54517 ln(N),R2=0,985; ln(v)=9,83849-1,55536 ln(N), R2=0,987.
Таким образом, в древостоях ольхи серой угловой коэффициент прямой отражающей взаимосвязь средней массы рассматриваемых фракций дерева и среднего объема его ствола с густотой соответствует «правилу -3/2». Наибольшие отклонения от теоретического наклона линии изреживания наблюдаются при аппроксимации среднего объема ствола, но они также незначительны.
Поскольку средние надземная масса, масса и объем ствола дерева определялись как среднеарифметические величины, то в результате преобразования выше приведенных уравнений можно получить уравнения для определения массы надземной части Phm^, массы стволов Ph^ и запаса (M) древостоя по его густоте:
Ph^=4445,37-N -0,480175, R2=0,986;
PhcTB=6676,46 N -0,54517, R2=0,888;
M=18741,5 N -0,555364, R2=0,905.
Эти уравнения могут использоваться при инвентаризации фитомассы и запаса лесов, в том числе с использованием дистанционных методов.
Зависимость между средней годичной продукцией надземной части дерева (pm^), стволов (pctu), листьев (p^ct) и густотой древостоя (N) описывается уравнениями:
ln(p^)=10,0674-1,09558 ln(N), R2=0,972;
ln(pra) )=9,84557-1,13636 ln(N), R2=0,957;
ln(pлист)=8,00428-1,02711 ln(N), R2=0,957.
Близость углового коэффициента полученных уравнений к -1 свидетельствует о том, что зависимость между годичной продукцией фракций и густотой древостоя подчиняется закону постоянства урожая и в древесных сообществах понятию «урожай» соответствует их годичная продукция, т.е. количество органического вещества, накопленного в течение вегетационного периода. Наибольшее отклонение от -1 наблюдается у фракции стволов, наименьшее - у фракции листьев. Прямая, отображающая изменение средней годичной продукции дерева с густотой, почти параллельна прямым, отображающим изменение с густотой средней годичной продукции отдельных фракций дерева.
Можно отметить, что зависимости от густоты средней надземной массы дерева, средних массы и объема ствола, содержащие в себе значительный объем омертвевших тканей соответствуют правилу -3/2. В тоже время зависимость от густоты древостоя средней годичной продукции фракций дерева сформированных в течение одного вегетационного периода соответствует закону постоянства урожая.
Для выявления области применения выявленных эмпирических закономерностей и объяснения механизма их действия в древостоях, оценки возможности использования густоты древостоев в качестве дешифровочно-го показателя при инвентаризации лесов дистанционными методами необходимо продолжить исследования зависимости средней надземной массы, массы и объема ствола дерева от густоты в древостоях других лесообра-зующих пород в различных условиях произрастания.
Список использованных источников
1. Алексеев А.С., Михайлова А.А., Черниховский Д.М., Березин В.И. Метод определения таксационных характеристик насаждений по аэрофотоснимкам сверхвысокого разрешения // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2017. № 2. С. 67-77.
2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества: В 2 т. М.: Мир, 1989. Т.1. 667 с.
3. Галицкий В.В. Модельный анализ правила -3/2 для сообществ растений // Доклады Академии наук. 1998. Т. 362. № 63. С. 840-843.
4. Гульбе А.Я. Процесс формирования молодняков древесных пород на залежи в южной тайге (на примере Ярославской области): дис. ... канд. биол. наук. Институт лесоведения РАН. М., 2009. 167 с.
5. Гульбе Я.И. Динамика биологической продуктивности южнотаёжных древостоев ольхи серой (на примере Ярославской области): дис. ... канд. биол. наук. Институт лесоведения РАН. М., 2012. 164 с.
6. Кофман Г.Б. Оценка продуктивности древостоев косвенными методами и пределы их применимости // Формирование и продуктивность лесных фитоценозов. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР. 1982. С. 128-137.
7. Кузьмичев В.В. Закономерности динамики древостоев: принципы и модели. -Новосибирск: Наука, 2013. 208 с.
8. Kira T., Ogawa H., Sakazaki N. Intraspecific competition among higher plants. I. Competition-yield-density interrelationship in regularly dispersed populations // Journal of the Institute of Polytechnics, Osaka City University. 1953. V. 4. No. 1. Series D. P. 1-16.
9. Yoda K., Kira T., Ogawa H., Hozumi K. Self-thinning in Overcrowded Pure Stands under Cultivated and Natural Conditions (Intraspecific Competition among Higher Plants XI) // Journal of Biology Osaka City University. 1963. V. 14. P. 107-129.
УДК 630
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИТОМАССЫ НАСАЖДЕНИЙ ТОПОЛЯ НЕВСКИЙ НА ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЛЯХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
STUDY OF THE PHYTOMASS OF THE PLANTS OF THE POPULUS NEWESIS ON THE PROVIDED GROUND OF THE LENINGRAD REGION
Данилов Д.А., Януш С.Ю. Иванов А.А.
(Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства "БЕЛОГОРКА", Ленинградская обл., РФ)
Danilov D. A., Janusz S. Yu., Ivanov A. A.
(Leningrad scientific research Institute of agriculture "BELOGORKA ", Leningrad region, Russia)
Рассмотрены вопросы методики определения плотности древесины рода Populus. Дан сравнительный анализ плотности древесины по категориям размерности деревьев тополя.
The problems of determining the density of wood of the genus Populus are considered. A comparative analysis of the density of wood by categories ofpoplar trees is given.
Ключевые слова: плотность древесины, конверсионные уравнения, насаждения тополя
Key words: wood density, conversion equations, poplar plantations
Качество древесины является одним из главных показателей селекционной ценности новых форм, сортов и гибридов [2]. Данный показатель основной из признаков, на который направляется селекционный процесс. При ведении селекционной работы интерес представляет, прежде всего, продуктивность и качество древесного сырья, так как другие значимые лесохозяй-ственные признаки также представляют интерес, изучаются совокупно с ожидаемой корреляцией продуктивности и качества. Параметры плотности древесины позволяют судить о прочности, усушке, механических свойствах, для прогнозирования свойств бумаги и древесно-стружечных плит и тепло-
