Исследования роста деревьев и древостоев в различных лесорастительных условиях имеют большое значение и для теории, и для практики лесного хозяйства. Их результаты – это та информационная основа, которая определяет уровень лесооценочных, лесохозяйственных и лесоустроительных работ. Только зная общие закономерности и региональные особенности роста деревьев и древостоев можно решать вопросы рационального лесопользования и повышения продуктивности лесов [3].
Наши исследования проводились на территории Ракитовского (сухая степь) и Лебяжинского лесничеств (засушливая степь), расположенных на юго-западе Алтайского края. В жестких климатических условиях степной зоны лесовосстановление может быть обеспечено, прежде всего, созданием лесных культур. Для повышения эффективности этого мероприятия необходимо обобщить имеющийся опыт выращивания искусственных насаждений, изучить их рост, выявить преимущества и недостатки способов и схем создания лесных культур.
Цель работы – изучение влияния лесорастительных условий и способа создания лесных культур на рост деревьев и древостоев сосны в степной зоне Алтайского края.
В основу исследований положен метод пробных площадей (ПП), заложенных в соответствии с ОСТ 56–69–83. На ПП определялись способы и схемы создания культур. Перечет деревьев производился с распределением их по классам Крафта и категориям технической годности. Отбор модельных деревьев проводился по принципу средней модели. Таксационные показатели модельных деревьев и древостоев на ПП устанавливались в соответствии с общепринятыми в лесной таксации методами и инструкциями. Для средних модельных деревьев выполнен полный анализ хода роста ствола.
Во время полевых работ для изучения хода роста деревьев и древостоев был заложен ряд ПП, из которых для дальнейшего анализа отобрано по две наиболее характерные ПП в двух типах леса: сухой бор и свежий бор. В каждом типе леса ПП охвачены искусственные древостои, созданные посевом и посадкой. Все исследованные культуры относятся к категории высокополнотных. Относительная полнота древостоев по ПП варьирует от 1,0 до 1,1. Возраст их колеблется от 60 до 67 лет. По классу бонитета в сухой степи сформировались слабопродуктивные древостои, а в засушливой – высокопродуктивные.
Экспериментальной основой настоящих исследований послужили данные полного анализа хода роста средних модельных деревьев по трем таксационным показателям: диаметру, высоте и объему. Возрастная динамика диаметра и высоты этих деревьев в определенной степени характеризует ход роста исследуемых древостоев по указанным показателям.
При изучении роста деревьев и древостоев центральное место занимает правильный подбор уравнений, описывающих изменение таксационных показателей деревьев с увеличением их возраста. Многие исследователи [1, 2] признают, что кривые, передающие возрастную динамику деревьев по высоте, диаметру и некоторым другим показателям, должны исходить из начала координат, характеризоваться в определенном возрасте точкой перегиба и иметь асимптоту параллельную оси возраста. Этим условиям в значительной мере отвечает уравнение, предложенное Ф. Корсунем [1]:
Y = ax(b + clgx) ,
где Y – таксационный показатель дерева (высота, диаметр, объем); x – возраст дерева; а, b, с – параметры уравнения, которые находятся по фактическим данным обмеров стволов.
В наших исследованиях уравнение Ф. Корсуня обеспечило вполне хорошие результаты. Полученные средствами программы Statistica 10.0 статистические показатели уравнения для всех модельных деревьев представлены в табл. 1.
Таблица 1
Статистические показатели уравнения Ф. Корсуня для модельных деревьев степной зоны Алтайского края
|
Показатель |
Коэффициенты уравнения |
Коэффициент детерминации |
Уравнение |
||
|
a |
b |
c |
|||
|
M-1 (посев, сухая степь) |
|||||
|
D |
0,002560 |
3,714054 |
-0,413545 |
0,96 |
D=0,002560*x(3,714054+ (-0,413545)*lgx)) |
|
H |
0,005666 |
3,496576 |
-0,403247 |
0,98 |
Н=0,005666*x(3,496576+ (-0,403247)*lgx)) |
|
V |
0,000063 |
1,475874 |
0,037287 |
0,96 |
V=0,000063*x(1,475874+ (0,037287*lgx)) |
|
M-2 (посадка, сухая степь) |
|||||
|
D |
0,00641 |
3,487691 |
-0,38982 |
0,97 |
D=0,00641*x(3,487691+(-0,38982)*Lgx)) |
|
H |
0,002346 |
3,119248 |
-0,245188 |
0,95 |
H=0,002346*x(3,119248+(-0,245188)*Lgx)) |
|
M |
0,101376 |
0,101376 |
0,101376 |
0,98 |
V=0,000433*x(0,971995+(0,101376*Lgx)) |
|
M-3 (посев, засушливая степь) |
|||||
|
D |
0,006053 |
2,939790 |
-0,244356 |
0,98 |
D=0,006053*x(2,939790+(-0,244356 )*lgx)) |
|
H |
0,040266 |
2,027544 |
-0,122321 |
0,99 |
Н=0,040266*x(2,027544+(-0,122321)*lgx)) |
|
V |
0,000289 |
0,340198 |
0,314621 |
0,99 |
V=0,000289*x(0,340198+ (0,314621*lgx)) |
|
M-4 (посадка, засушливая степь) |
|||||
|
D |
0,027356 |
2,307210 |
-0,176035 |
0,99 |
D=0,027356*x(2,307210+ (-0,176035)*lgx)) |
|
H |
0,047407 |
2,230844 |
-0,169711 |
0,99 |
Н=0,047407*x(2,230844+ (-0,169711)*lgx)) |
|
V |
0,001077 |
-0,076987 |
0,360486 |
0,99 |
V=0,001077*x(-0,076987+ (0,360486)*lgx)) |
Коэффициенты детерминации всех разработанных уравнений свидетельствуют, что они вполне корректно передают характер исследуемых зависимостей.
Лесные насаждения по своему происхождению, структуре, породному составу, запасу древесины, росту и развитию – неоднородны, что обусловлено влиянием природных и антропогенных факторов. Сравнение роста и развития средних деревьев показывает, какие из исследуемых древостоев используют природный ресурс на высоком уровне, а какие нет.
Полученные формулы позволяют рассчитать статистически выровненные значения для данных моделей (табл. 2).
По данным табл. 2 можно сделать вывод о том, что культуры сосны в различных лесорастительных условиях (сухой и засушливой степи), созданные посадкой, характеризуются наилучшими таксационными показателями, по сравнению с посевом, независимо от уровня влагообеспечения.
Таблица 2
Сравнительная характеристика таксационных показателей модельных деревьев по способу создания культур сосны
|
А, лет |
Сухая степь (М-1 и М-2) |
Засушливая степь (М-3 и М-4) |
||||||||||
|
Диаметр, см |
Высота, м |
Объем, м3 |
Диаметр, см |
Высота, м |
Объем, м3 |
|||||||
|
посев |
посадка |
посев |
посадка |
посев |
посадка |
посев |
пос-ка |
посев |
пос-ка |
посев |
пос-ка |
|
|
15 |
2,9 |
4,6 |
3,8 |
1,8 |
0,004 |
0,013 |
2,9 |
3,9 |
4,0 |
5,7 |
0,007 |
0,012 |
|
20 |
4,3 |
6,7 |
5,4 |
3,0 |
0,007 |
0,020 |
4,5 |
5,7 |
5,8 |
8,3 |
0,014 |
0,022 |
|
25 |
5,5 |
8,5 |
6,7 |
4,2 |
0,011 |
0,028 |
6,2 |
7,4 |
7,7 |
10,7 |
0,023 |
0,035 |
|
30 |
6,6 |
10,0 |
7,8 |
5,6 |
0,015 |
0,038 |
7,9 |
9,1 |
9,7 |
13,1 |
0,035 |
0,054 |
|
35 |
7,5 |
11,3 |
8,7 |
6,9 |
0,019 |
0,049 |
9,5 |
10,8 |
11,6 |
15,4 |
0,052 |
0,078 |
|
40 |
8,2 |
12,3 |
9,4 |
8,3 |
0,024 |
0,062 |
11,2 |
12,4 |
13,5 |
17,7 |
0,073 |
0,109 |
|
45 |
8,8 |
13,2 |
9,9 |
9,6 |
0,030 |
0,076 |
12,7 |
13,9 |
15,4 |
19,8 |
0,101 |
0,149 |
|
50 |
9,3 |
13,9 |
10,3 |
11,0 |
0,036 |
0,092 |
14,2 |
15,4 |
17,2 |
21,8 |
0,135 |
0,198 |
|
55 |
9,7 |
14,4 |
10,6 |
12,3 |
0,042 |
0,108 |
15,6 |
16,8 |
19,1 |
23,7 |
0,177 |
0,258 |
|
60 |
10,0 |
14,8 |
10,8 |
13,5 |
0,049 |
0,127 |
17,0 |
18,1 |
20,9 |
25,5 |
0,227 |
0,331 |
Рассчитанные через уравнение Корсуня, значения позволяют построить аппроксимирующие функции (рисунок) и проследить динамику увеличения объема стволов средних моделей. Это дает наглядное представление о процессах роста и развития деревьев в разных условиях. Анализ динамики изменения объемов стволов с возрастом позволяет оценить рост и развитие дерева в различные периоды его жизни, как для отдельного дерева, так и для целого насаждения, произрастающего в данных лесорастительных условиях, а так же степень воздействия различных факторов на данные таксационные показатели. Интенсивность прироста стволов по объему начинает резко возрастать во влажных условиях после 25 лет.
Темпы роста в сухих условиях сохраняются на протяжении всего исследуемого периода. В пределах одного типа леса четко прослеживается отставание в росте посевов от посадок. При этом в сухой степи культуры сосны существенно отстают от культур того же возраста, произрастающих в засушливой степи, независимо от способа их создания.
Рис.1. Динамика изменения объема ствола модельных деревьев с возрастом
Заключение
1. Уравнение Ф. Корсуня в данном исследовании обеспечивает достаточный уровень аппроксимации.
2. В пределах одного типа леса изменение таксационных показателей модельных деревьев разного способа создания имеет общую закономерность.
3. Сосновые древостои, созданные посадкой, имеют более высокие темпы роста и накапливают больший запас в сравнении с посевами, поэтому посадка является более предпочтительным способом создания лесных культур.