к.б.н. С. Ильчуков,
н.с. отдела лесобиологических проблем Севера
Научные интересы: лесная экология, моделирование
Исследование динамики формирования пространственной структуры производного насаждения, т.е. характера размещения деревьев разных пород и возраста на вырубке, позволяет выявить механизмы формирования биогенетической, морфологической и функциональной структуры древостоев и законов их биологической устойчивости [4]. Воздействие комплекса абиотических и биотических факторов на фоне различной степени техногенной нарушенности лесного ценоза приводит к неоднородности естественного возобновления на лесосеке и образованию горизонтальной мозаичности как постоянного структурного элемента производного фитоценоза [1]. На вырубках происходит пространственное обособление локальных групп деревьев с определенными особенностями почвы, фитоклимата и фауны, объединенных внутри группы тесными конкурентными и приспособительными взаимодействиями и отличающихся по составу, структуре, строению, густоте, росту и развитию особей. В зависимости от цели и масштаба исследований лесоводы выделяют различные пространственные структуры древесного ценоза: лесная биогруппа, ценоячейка, ценоэлемент, синузия и биогенетическая парцелла. Анализ структурных образований коренных и производных насаждений дает неизмеримо большую информацию о природе изучаемого леса и ее подлинном разнообразии, чем метод суммарного описания типа леса с интерпретацией сведений о его растительности в виде различных усредненных индексов (средней высоты и диаметра, состава и полноты древостоя). Многочисленные исследования показали, что характер размещения древесных растений на вырубке зависит от этапов развития производного ценоза: в фазе заселения – неравномерное (мозаичное) размещение; в фазе смыкания крон – раздельно-групповое; в фазе дифференциации деревьев по классам роста с последующим самоизреживанием – сомкнуто-групповое (куртинное) и в фазе спелости и распада древостоя – равномерное (диффузное) размещение. Отмечено [3], что если в фазе заселения лесосеки основное влияние на размещение древесных растений оказывает пространственная гетерогенность экологических условий свежей вырубки, то после смыкания крон деревьев преобладающим становится фитоценотический фактор, который проявляется во взаимоограничении и конкуренции древесных растений в биогруппах за свет, воду и питательные вещества, в результате которой происходит отпад ослабленных экземпляров. Только в стадии спелого древостоя происходит стабилизация его ценотической структуры, характеризующаяся устойчивостью и консервативностью форм и внутренней среды. Изучение горизонтальной структуры древостоев проводили на постоянных пробных площадях (ППП), заложенных на территории Ляльского лесоэкологического стационара. Пробную площадь разбивали вешками на квадраты 5ґ5 м, для каждого древесного растения в пределах квадрата определяли координаты с точностью до 0.1 м и на графическом плане указывали его местонахождение. Для создания ретроспективных и перспективных планов насаждения использовали собственную оригинальную методику моделирования хода роста производных древостоев [2]. Для определения характера размещения древесных растений использовали индекс рассеяния (I), предложенный Р. Фишером с соавт. (Fisher, Tornton, Mackenzie, 1922; цит. по С.Н. Свалову [5]). I = (Sx2·nх – N2·n–1) n / N·(n–1), где x = 0, 1, 2, . . . . m деревьев на учетной площадке; nх = число учетных площадок с 0, 1, 2 . . . . m деревьев; n = общее количество заложенных на ППП учетных площадок; N = Sx·nх – общее число деревьев или подроста на ППП (при I меньше 1 – регулярный тип размещения растений; при I > 1 – групповой тип размещения растений). Ретроспективные, современные и прогнозные графические планы насаждения разбивали на квадратные учетные площадки, площадь которых определяли по формуле: S = 10000 м2·N-1 и проводили подсчет количества учетных единиц без деревьев, с 1, 2, 3 и большим числом древесных растений с последующим вычислением показателя индекса рассеяния. Составление графических ретроспективных, современных и перспективных планов размещения растущих деревьев на координатных пробных площадях и вычисление индекса рассеяния позволяет выявить распределение и характер их размещения в производных насаждениях разного происхождения, возраста и состава (см. таблицу). Данные о распределении лиственных деревьев в производных насаждениях показывают высокую динамичность их изменений во времени. Это связано как с биологией, так и экологией развития лиственных древесных растений. Так, на начальном этапе формирования производных насаждений на открытых участках лесосеки идет закономерное увеличение плотности лиственной поросли на единицу площади. Несмотря на небольшие размеры учетных площадок (0.3-0.4 кв. м), их количество с 3, 4 и более побегами достигает 12-16 % общего числа заложенных площадок (ППП 2-89, 3-89). Повторные перечетные данные на ППП 1-89 показывают, что до фазы смыкания крон идет дальнейшее увеличение плотности лиственной поросли (от 10.0 до 14.8 %) за счет появления нового, в основном березового, самосева. При наличии в составе вырубленного материнского древостоя большого количества березы образуется множество березовых парцелл из пневой поросли, что приводит к увеличению числа учетных площадок с 3, 4 и более деревьями (ППП 1-97). Аналогичная картина наблюдается при наличии в составе производного насаждения плотных биогрупп из 8-10 деревьев ивы древовидной (ППП 1-91). В чистых осинниках порослевого происхождения (ППП 1-90) учетных площадок с 3 и 4 деревьями немного, так как корнеотпрысковые осиновые побеги появляются на вырубке на некотором расстоянии друг от друга. Высокая светолюбивость лиственных пород приводит в дальнейшем к интенсивному отпаду в загущенных березовых, ивовых и осиновых парцеллах особей, отставших в росте и попавших под полог деревьев-лидеров биогрупп. Несмотря на то, что площадь питания одного растущего дерева в насаждениях за тридцатилетний период увеличивается в среднем в 2-6 раз вследствие интенсивного процесса дифференциации и самоизреживания, количество учетных площадок с 1 и 2 деревьями держится на постоянном уровне (см. таблицу). Сравнительный анализ динамики индекса рассеяния на различных этапах формирования производных лесных ценозов показывает, что характер размещения лиственных деревьев с возрастом закономерно меняется от группового к регулярному типу. Если в 20-летнем производном насаждении индекс рассеяния деревьев лиственных пород составил в среднем 1.92, то в 40-летнем – 1.08, 60-летнем – 0.78 и 80-летнем – 0.61. Такой быстрый переход от контагиозного к равномерному типу размещения также связан с интенсивной элиминацией отставших в росте деревьев. Вычисление индексов рассеяния отдельно для каждой породы позволяет выявить воздействие биологических особенностей их роста и развития на характер размещения по территории вырубки. Так, высокая светолюбивость осины приводит к довольно быстрому уменьшению индекса рассеяния: в среднем по насаждениям от 3.10 – в 20-летнем возрасте до 0.90 – в 80 лет. Особенно заметной эта динамика проявляется в чистых осинниках (ППП 1-91), где индекс рассеяния осиновых деревьев в возрасте 20 и 80 лет составил соответственно 3.60 и 0.43 (см. рисунок). Сравнительный анализ динамики индексов рассеяния березы также показывает, что в древостоях спелого возраста характер размещения деревьев стремится к равномерному типу: в среднем по насаждениям от 2.21 – в 20-летнем возрасте до 0.70 – в 80 лет. В чистых березняках (ППП 2-93) индекс рассеяния составил соответственно 2.70 и 0.62 (см. рисунок). Это свидетельствует о том, что в спелых лиственных насаждениях деревья осины и березы равномерно размещаются по площади, чтобы не было перекрытия кронами соседних деревьев. На распределение и тип размещения деревьев лиственных пород в формирующихся производных насаждениях влияет пирогенный фактор. Например, проведенный нами экспериментальный пал на 5-летней вырубке из-под ельника черничного (ППП 2-89) привел к появлению большого количества корнеотпрысковых осиновых и боковых ивовых побегов из спящих придаточных почек поврежденных растений. Через пять лет после пожара количество учетных площадок с тремя и более побегами здесь достигло 12.2 %, а без учета площади кострищ, на которых как правило возобновление лиственной поросли идет медленно, оно доходит до 15 % (см. таблицу). На беспаловом контрольном участке (ППП 3-89) количество таких площадок составляло 16.3 %, т.е. активизация порослевого возобновления после пожаров привела к быстрому восстановлению плотности лиственных биогрупп на пирогенных участках. Прогорание толстого мохового покрова и грубогумусной подстилки, характерной для еловых древостоев, при огневой очистке лесосеки от порубочных остатков приводит к выравниванию стартовых эдафических условий для естественного лиственного возобновления. Поэтому средний индекс рассеяния лиственных деревьев на паловых участках через 20 лет после рубки составляет 1.52, 40 лет – 0.92, 60 лет – 0.69 и через 80 лет – 0.56. В насаждениях беспалового происхождения средний индекс рассеяния составил соответственно 2.32, 1.25, 0.87 и 0.65. Это свидетельствует о более равномерном размещении лиственных деревьев в производных насаждениях палового происхождения. Обобщая материал о динамике распределения и типе размещения лиственных деревьев в формирующихся производных лиственных ценозах, можно сделать следующие выводы. 1. Вследствие высокой динамичности показателя индекса рассеяния в лиственных насаждениях изучение характера размещения деревьев лиственных пород необходимо проводить в ретроспективе и перспективе, так как полученные данные о современном расположении деревьев не отражают весь спектр возможных состояний насаждения. 2. Интенсивный отпад светолюбивых деревьев лиственных пород приводит к 3-кратному уменьшению за 60-летний период степени контагиозности их размещения и формированию производных насаждений с равномерным расположением древесных растений по площади. 3. Пожары на вырубках из-под ельников нивелируют стартовые эдафические условия для последующего естественного возобновления, поэтому степень контагиозности производных лиственных насаждений палового происхождения в среднем в 1.2 раза ниже, чем у древостоев, формирующихся на беспаловых участках. ЛИТЕРАТУРА 1. Грейг-Смит П. Количественная экология растений. М.: Мир, 1967. 360 с. 2. Ильчуков С.В. Методика моделирования хода роста производных насаждений. Сыктывкар, 1999. 24 с. – (Новые науч. методики / Коми научный центр УрО РАН; Вып. 54). 3. Ларин В.Б., Паутов Ю.А. Формирование хвойных молодняков на вырубках северо-востока европейской части СССР. Л.: Наука, 1989. 144 с. 4. Проскуряков М.А. Горизонтальная структура горных темнохвойных лесов. Алма-Ата: Наука, 1983. 215 с. 5. Свалов С.Н. Применение статистических методов в лесоводстве // Лесоведение и лесоводство, 1985. Т. 4. С. 1-164.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3433 посещений с 06.06.2001 |