Диагностика роста и производительности деревьев в культурах ели европейской Смоленско-Московской возвышенности

Полный текст

Ранняя диагностика последующего роста деревьев в насаждении имеет значительный научный и практический интерес. В ряде работ по ранней диагностике роста деревьев указывается, что размеры сеянцев влияют на их последующий рост в лесных культурах (Мойко, Ковалев, 1977; Пигарев и др., 1987; Werner, 1987; Маркова, 1989; Коженкова, Захарова, 2015). Как правило, высоту сеянцев исследователи относят к наилучшим показателям для прогнозирования дальнейшей быстроты их роста. По данным М.Д. Мерзленко, Ю.Г. Гуртяченко (1990), в лесных культурах ели европейской максимальными годичными приростами в высоту обладали не самые крупные и тем более не самые мелкие, а растения средней высоты из общей выборки посадочного материала. К сожалению, до сих пор почти все исследования не выходят по длительности за рамки II класса возраста насаждений, т. е. 40-летнего возраста. Только в последнее время в работе М. В. Рогозина и Г. С. Разина (2012) установлены зависимости объемов стволов в 70–78-летних культурах ели от диаметров их стволиков в раннем возрасте. Вместе с тем высоты деревьев — это менее варьирующий показатель, чем их диаметры, которые в большей мере зависят от фитоценотической обстановки в насаждении (Миронов, 1977). Высота, по мнению E.G. Stahl (1985) и М.В. Рогозина (2010), является наилучшим из диагностических признаков при проведении отбора, а при использовании двух и более признаков в ходе ранней диагностики на продуктивность и быстроту роста точность прогнозирования существенно не увеличивается.

Целью исследований являлось обоснование использования показателя “высота деревьев в 10-летнем возрасте” для диагностики их последующего роста и производительности в лесных культурах ели европейской.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Объектами для исследования послужили 70-летние монокультуры ели, произрастающие в условиях коренных ельников-кисличников Смоленско-Московской возвышенности на территории пяти лесничеств: Дмитровского, Истринского, Волоколамского и Верейского. Густота посадки составляла 5–7 тыс. 2-летних сеянцев на 1 га. Насаждения не подвергались интенсивным рубкам ухода и санитарным рубкам. Полнота в 70 лет составляла 0.8–0.9. Класс бонитета первый.

Методическая работа начиналась с закладки в хорошо сохранившихся насаждениях ПП согласно ОСТ 56-69-83 (всего 8 ПП). После перечислительной таксации по способу пропорционально-ступенчатого представительства (Анучин, 1982) брались модельные деревья (всего взято 106 модельных деревьев из расчета 10% моделей от числа живых деревьев на каждой ПП). Каждое модельное дерево после раскряжевки подвергалось полному анализу древесного ствола, в результате чего рассчитывали основные исходные показатели: высоту дерева в 10-летнем возрасте; высоту, диаметр и объем ствола как показатели производительности в 70-летнем возрасте.

Объем ствола зависит не только от значений его диаметра, высоты и видового числа, но и от характера (формы) боковой поверхности ствола. Последняя в большей степени зависит от фитоценотической обстановки, которая может быть весьма разной на протяжении роста дерева. Это обстоятельство учтено нами путем расчета объемов стволов по сложной формуле срединных сечений двухметровых отрезков раскряжеванного ствола (Анучин, 1982).

В качестве исходного диагностического показателя была взята высота дерева в 10-летнем возрасте. В отличие от диаметра высота в лесных культурах ели — это более стабильный и менее варьирующий от фитоценотической обстановки показатель. Так, например, по нашим расчетам, на основании массовой перечислительной таксации в 70-летних лесных культурах ели региона исследований коэффициент вариации по диаметру составляет 29.2% при показателе точности опыта 1.6%, а по высоте — соответственно 11.9% и 1.3%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

На основании данных по 106 анализам древесных стволов выполнены зависимости высот, диаметров и объемов стволов 70-летних деревьев ели от их высот в возрасте 10 лет (рис. 1, 2, 3). При этом резонно возник вопрос: насколько использование высот, взятых из анализа древесных стволов, соответствует высотам произрастающих лесных культур 10-летнего возраста. Средняя высота в 10 лет по генеральной совокупности всех 106 модельных деревьев составила 2.9 м (коэффициент вариации равен 22.8%, точность опыта — 2.3%). Оказалось, что это значение средней высоты, рассчитанное на основании результатов анализов модельных деревьев, полностью соответствует средней высоте 10-летних лесных культур ели, произрастающих в условиях типичных ельников-кисличников с суглинистыми почвами, подстилаемыми тяжелыми покровными суглинками Смоленско-Московской возвышенности (Бородин, 1972; Мерзленко, Шестакова, 1992).

На рис. 1, 2, 3 нами выделены деревья-лидеры, средние деревья и деревья-аутсайдеры со значениями высот в возрасте 10 лет и соответствующими им значениями высот, диаметров и объемов стволов в возрасте 70 лет. Чтобы разграничить три ранговые группы (лидеры, средние деревья и аутсайдеры), по каждому из таксационных показателей (например, высота) брались максимальные и минимальные значения, диапазон их разницы принимался за 100%. Далее пропорционально из полученной разницы по 30% относили к лидерам и аутсайдерам, а 40% — к средним деревьям, т. е. ранговые группы в итоге выделялись не по численности деревьев, а по ранговым значениям величин конкретных таксационных показателей (Маслаков, 1984). Такой подход выразился в том, что в 10-летнем возрасте на долю деревьев-лидеров приходилось всего 16% из 106 моделей. В абсолютном выражении деревья-лидеры составили 17 экземпляров, средние — 56, аутсайдеры — 33.

 

Таблица. Переход деревьев из одной ранговой группы в другую по таксационным показателям в 70 лет в зависимости от исходного ранга высот в 10 лет (%)

Ранговые группы по высоте в 10 лет	Ранги в возрасте 70 лет
	аутсайдеры	средние	лидеры
По высоте модельных деревьев
Аутсайдеры	9	64	27
Средние	–	70	30
Лидеры	–	35	65
Совокупность всех ранговых групп	3	61	36
По диаметру модельных деревьев
Аутсайдеры	21	70	9
Средние	13	73	14
Лидеры	–	53	47
Совокупность всех ранговых групп	9	69	22
По объему модельных деревьев
Аутсайдеры	52	48	–
Средние	31	64	5
Лидеры	6	59	35
Совокупность всех ранговых групп	33	58	9

 

Рис. 1. Матрица изменения ранга по высоте дерева к 70 годам от исходного ранга по высоте в 10 лет.

 

Рис. 2. Матрица изменения ранга по диаметру дерева к 70 годам от исходного ранга по высоте в 10 лет.

 

Рис. 3. Матрица изменения ранга по объему ствола дерева к 70 годам от исходного ранга по высоте в 10 лет.

 

Далее пропорционально из полученной разницы по 30% относили к лидерам и аутсайдерам, а 40% — к средним деревьям, т. е. ранговые группы в итоге выделялись не по численности деревьев, а по ранговым значениям величин конкретных таксационных показателей (Маслаков, 1984). Такой подход выразился в том, что в 10-летнем возрасте на долю деревьев-лидеров приходилось всего 16% из 106 моделей. В абсолютном выражении деревья-лидеры составили 17 экземпляров, средние — 56, аутсайдеры — 33.

Используя данные анализов древесных стволов, рассчитали вероятность (%) перехода к 70-ти годам деревьев из одной ранговой группы в другую в зависимости от исходного ранга по высоте в 10 лет (табл.).

Из таблицы видно, что по всем трем таксационным показателям (высота, диаметр и объем ствола) наиболее стабильна численность в группе средних деревьев. Однако понятие “стабильность” весьма относительное, поскольку по высоте 30% средних деревьев перешло в ранг лидеров, по диаметру в лидеры перешло 14%, а 13% — в ранг деревьев-аутсайдеров. По объему ствола из числа средних деревьев 31% перешел в аутсайдеры, и только 5% оказалось в лидерах. При всем этом и по высоте, и по диаметру, и по объему ствола средние деревья в целом составляют большинство, т. е. наиболее стабильны на протяжении 70 лет.

Деревья-аутсайдеры способны к 70 годам по высоте и диаметру переходить не только в группу средних, но даже и в группу лидеров (это 27% из числа аутсайдеров по высоте и 9% по диаметру). Что касается деревьев-лидеров, то по показателям высоты, диаметра и объема ствола прослеживается четкая тенденция перехода части стволов в группу среднего ранга. Таким образом, с возрастом в лесных культурах ели часть лидеров способна терять свои позиции, а деревья-аутсайдеры, наоборот, могут повышать свое ранговое положение. При этом среднее положение деревьев в насаждении становится как бы центром такого взаимообразного процесса. Следует отметить, что особенность высоких и низких деревьев сближаться с течением времени со средними была зафиксирована ранее Г.Р. Эйтингеном (1962).

Как видно из таблицы, по объему ствола деревья, изначально являвшиеся аутсайдерами, к 70 годам не могут стать лидерами, а вот деревья, будучи лидерами в 10- летнем возрасте, к 70 годам только в 35% случаев сохраняют лидерство по объему стволовой древесины.

Высота как в жизни дерева-индивидуума, так и в жизни древесного сообщества в целом играет очень важную роль. Ее (высоту), как и способность во времени быстро наращивать энергию роста, надо признать важным эволюционным средством в борьбе за жизненное пространство и главное — за световое довольствие. При этом древесный организм в пользу роста по высоте снижает камбиальную деятельность по всей образующей ствола, поскольку, по мнению В.В. Миронова (1977), важнее рост в высоту, а не по диаметру.

Наличие в одновидовом и одновозрастном древостое деревьев с замедленным ростом в молодости и ускоренным в будущем и, наоборот, наличие растений с обратной спецификой роста — это свойство древесного сообщества сохранять в целом свое устойчивое жизненное состояние. Все это хорошо подкрепляется многовековой лесокультурной практикой: создание посадок исключительно из очень крупного посадочного материала приводит к сильной внутривидовой борьбе, расстройству и даже к ранней гибели искусственного насаждения.

Несколько иначе, чем с высотой и диаметром, обстоит дело с учетом итоговой динамики объемов деревьев разных ранговых групп, ибо объем ствола зависит не только от высоты, диаметра и видового числа дерева, но и от сбежистости и формы образующей ствола. Последние два фактора связаны с фитоценотической обстановкой и с генетической конституцией отдельных деревьев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для практики лесного хозяйства важно выделять деревья-лидеры и близкие к ним по признаку высоты средние деревья. Положительными являются своевременные рубки ухода по классическому низовому методу, т. е. приемы с вырубкой наиболее отстающих в росте деревьев. Из практики рубок ухода должны быть исключены верховой и комбинированный методы уходов, при которых вырубаются деревья-лидеры и лучшие экземпляры из числа средних деревьев, что уже давно подтверждено отрицательными результатами таких приемов на ряде экспериментальных объектов (Георгиевский, 1948; Мерзленко и др., 2008). Что касается средних деревьев, то они более стабильны по своему ранговому положению.

Таким образом, высоту в 10-летнем возрасте вполне можно рассматривать как диагностический признак, указывающий на перспективу повышенного роста и производительности деревьев в лесных культурах старших возрастов. При рубках ухода необходимо своевременно удалять из насаждений наиболее отстающие в росте деревья.

Об авторах

М. Д. Мерзленко

Институт лесоведения РАН

Email: bryntsev@mail.ru
Россия, ул. Советская, д. 21, с. Успенское, Московская обл., 143030

В. А. Брынцев

Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bryntsev@mail.ru
Россия, ул. Ботаническая, д. 4, Москва, 127276

А. А. Коженкова

Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН

Email: bryntsev@mail.ru
Россия, ул. Ботаническая, д. 4, Москва, 127276

Список литературы

Дополнительные файлы