Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Данчева А.В. 1 Залесов С.В. 2

---

1 Казахский научно-исследовательский институт лесного хозяйства и агролесомелиорации

2 Уральский государственный лесотехнический университет

В работе представлены результаты исследований влияния полноты древостоев на таксационные показатели крон деревьев в сосняках рекреационного назначения Казахского мелкосопочника (на примере Баянаульского государственного национального природного парка (ГНПП)). Объектом исследований являлись среднеполнотные и высокополнотные естественные и искусственные сосновые древостои II и IV классов возраста, произрастающие в сухих (тип леса С2) и свежих (тип леса С3) лесорастительных условиях. Установлено, что значение показателя жизненного состояния (ОЖС) исследуемых сосновых древостоев варьирует в пределах 67,0–76,0 %, что дает основание оценивать их как «ослабленные» или биологически неустойчивые. Наибольшим значением ОЖС, равным 75,7 %, характеризуются среднеполнотные древостои. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что средние значения протяженности (Lкр), диаметра (Dкр), площади (Sкр) и объема (Vкр) кроны деревьев в среднеполнотных древостоях в 1,6–6,4 раза превосходят аналогичные в высокополнотных древостоях. Установлена зависимость диаметра, площади и объема кроны от категорий жизненного состояния деревьев. С улучшением жизненного состояния деревьев отмечается увеличение значения рассматриваемых показателей. Экспериментально доказано, что в среднеполнотных древостоях диаметр (Dкр), площадь (Sкр) и объем (Vкр) крон деревьев превосходят аналогичные показатели в высокополнотных сосняках в 1,5–4,0 раза во всех категориях жизненного состояния. Полученные достоверные различия статистически доказаны. Найдена тесная взаимосвязь диаметра, площади и объема кроны деревьев сосны с показателем жизненного состояния, которая в естественных древостоях аппроксимируется уравнением полинома 2 и 3 степени. В среднеполнотных сосняках отмеченная взаимосвязь диаметра и площади кроны с показателем жизненного состояния носит линейный характер и подтверждается высоким коэффициентом аппроксимации (R2). В результате проведенных исследований установлено, что на таксационные характеристики кроны деревьев большое влияние оказывает полнота и густота древостоев. Диаметр, площадь и объем кроны деревьев в рекреационных сосняках II и IV классов возраста являются достоверными диагностическими показателями их жизненного состояния.

Статья в формате PDF

0 KB

рекреационные сосняки

полнота

показатель жизненного состояния

диаметр

площадь и объем кроны

1. Алексеев В.А. Диагностика повреждений деревьев и древостоев при атмосферном загрязнении и оценка их жизненного состояния // Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. – Л.: Наука, 1990. – С. 38– 53.

2. Бунькова Н.П., Залесов С.В., Зотеева Е.А., Магасумова А.Г. Основы фитомониторинга: учебное пособие. – 2-е изд., доп. и перераб. – Екатеринбург: УГЛТУ, 2011. – 88 с.

3. Данчева А.В., Залесов С.В. Экологический мониторинг лесных насаждений рекреационного назначения: учебное пособие. – Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. – 152 с.

4. Сальникова И.С. Изменчивость линейных размеров крон деревьев в сосновых древостоях Среднего Урала // Леса России и хозяйства в них. – 2014. – № 1(48). – С. 23–25.

5. Турчин Т.Я., Ермолова А.С. Биологическая устойчивость насаждений тополя белого в степном Придонье // Вестник АГАУ. – 2014. – № 8(118). – С. 59–64.

6. Шульга В.Д. Физические принципы биосферного климаксового лесоводства // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. – 2012. – № 2 (26). – С. 1–5.

В процессе роста древостоев конкурентные взаимоотношения между деревьями влияют в первую очередь на размеры кроны, а затем – на размеры стволов [4].

Отсутствие мер содействия формированию мощного ассимиляционного аппарата приводит к формированию у деревьев этиолированных чрезмерно полнодревесных стволов, небольших крон и крайне недостаточной площади питания [6]. Возможности постоянного наращивания площади питания и массы ассимиляционного аппарата и диаметра средних деревьев в насаждениях всех главных лесообразующих пород можно достичь с помощью своевременных уходов требуемой интенсивности.

Для малолесных стран, к числу которых относится Казахстан, лесные насаждения приобретают важное природоохранное, социальное и хозяйственное значение. Учитывая тот факт, что все леса в РК по целевому назначению являются защитными, первоочередной задачей становится не только сохранение, но и увеличение их биологического потенциала для успешного выполнения лесами их экологических функций. Биологическая продуктивность насаждений напрямую связана с состоянием древесного полога. Поэтому данные о состоянии крон деревьев в древостое имеют важное практическое значение для улучшения строения лесных насаждений по густоте, повышения динамики их роста и продуктивности и, следовательно, устойчивости лесной экосистемы к внешним факторам воздействия.

Материалы и методы исследований

Исследования проводились в сосняках Баянаульского государственного национального природного парка (ГНПП), расположенного в Павлодарской области Республики Казахстан на окраине Центрально-Казахстанского мелкосопочника. Заложено 5 пробных площадей (ПП) в Баянаульском лесничестве: в естественных сосняках – ПП-4Б (сухой тип лесорастительных условий (тип леса С2)), ПП-5Б (свежий тип лесорастительных условий (тип леса С3)); в искусственных сосняках – ПП-1Б и ПП-2Б (тип леса С3), ПП-3Б (тип леса С2). Все древостои ПП относятся к зоне туристической и рекреационной деятельности.

Закладка ПП проведена в соответствии с существующими методическими рекомендациями [2]. Для определения лесотаксационных параметров исследуемых сосновых древостоев применялся метод сплошных перечетов, традиционный для исследовательских работ на ПП [3].

Диаметр кроны определялся измерительной рулеткой по проекции кроны на поверхность почвы. Высота до первой живой ветви устанавливалась деревянным складным шестом с соответствующими делениями.

Анализ таксационных характеристик крон исследуемых древостоев на ПП проведен по данным замеров у 143 деревьев.

Определение жизненного состояния древостоя в целом и каждого дерева в отдельности проводилось по методике В.А. Алексеева [1]. При показателе 100–80 % жизненное состояние древостоя оценивалось как «здоровое», при 79–50 % древостой считается поврежденным (ослабленным), при 49–20 % – сильно поврежденным (сильно ослабленным), при 19 % и ниже – полностью разрушенным.

Площадь проекции кроны рассчитывалась по формуле

Sкр = πr2, (1)

где Sкр – площадь кроны, м2; π – число пи, равное 3,14; r – радиус кроны, см.

Объем кроны деревьев сосны вычислялся как объем геометрической фигуры, по формуле объема параболоида

(2)

где Vкр – объем кроны, м3; Sкр – площадь кроны, м2; Lкр – протяженность кроны, м.

Данные обработаны статистически с помощью компьютерной программы Excel.

Результаты исследований и их обсуждение

Основные таксационные характеристики исследуемых сосновых древостоев представлены в табл. 1.

Таблица 1

Таксационная характеристика сосновых древостоев в Баянаульском ГНПП

По данным табл. 1 объекты исследований представлены чистыми по составу одновозрастными сосняками. На момент закладки опытов возраст естественных древостоев составил 69 лет (IV класс возраста). Класс бонитета – V. Искусственные сосняки на ПП-2Б и 3Б относятся к II классу возраста, на ПП-1Б древостои характеризуются IV классом возраста. Класс бонитета искусственных древостоев – III-IV.

Исследуемые древостои относятся к высокополнотным со средним значением полноты 1,2. ПП-1Б заложена в среднеполнотных древостоях, значение полноты – 0,6. Необходимо отметить, что снижение полноты на ПП-1Б произошло по причине самовольной вырубки деревьев в конце 1990 – начале 2000-х годов.

Биологическая устойчивость насаждения определяется способностью сохранять жизнеспособность и структуру в условиях неблагоприятных антропогенных и природных воздействий [5]. В качестве критерия биологической устойчивости исследуемых сосняков нами был использован показатель жизненного состояния [1].

Согласно полученным данным (табл. 2) значение показателя жизненного состояния (ОЖС) исследуемых сосновых древостоев варьирует в пределах 67,0–76,0 %, что дает основание оценивать их как «ослабленные» или биологически неустойчивые. Наибольшим значением ОЖС, равным 75,7 %, характеризуется среднеполнотный древостой на ПП-1Б.

Таблица 2

Среднестатистические данные таксационных показателей крон деревьев в сосняках Баянаульского ГНПП

Необходимо отметить, что деревья сосны на ПП-1Б характеризуются хорошо развитой кроной, особенностью которой является ее ажурность и эстетичность восприятия древостоя в целом. Данный факт весьма важен для данных насаждений, являющихся по своему назначению рекреационными. Визуальная оценка декоративных качеств кроны деревьев сосны в среднеполнотном древостое на ПП-1Б подтверждается полученными в результате проведенных исследований их таксационными характеристиками.

Приведенные в табл. 2 данные значений основных показателей кроны деревьев в исследуемых сосновых древостоях свидетельствуют, что наибольшей протяженностью (Lкр), диаметром (Dкр), площадью (Sкр) и объемом (Vкр) кроны характеризуются среднеполнотные древостои на ПП-1Б, средние значения рассматриваемых показателей которых в 1,6–6,4 раза превосходят аналогичные в высокополнотных древостоях. При проведении сравнительного анализа необходимо учесть тот факт, что значение показателя густоты произрастания на ПП-1Б составляет 583 шт./га, что в 3,6–4,8 раза меньше, в сравнении с данным показателем на ПП-2Б, 3Б, 4Б, 5Б. Также значительные различия между сравниваемыми ПП отмечаются в среднем диаметре древостоя, значения которого на ПП-1Б в 1,3–1,6 раза превышают аналогичный показатель на других ПП, при этом значительных различий в высоте древостоя не наблюдается.

Различия рассматриваемых показателей (Lкр, Dкр, Sкр, Vкр) между ПП-1Б и ПП-2Б, 3Б, 4Б, 5Б статистически доказаны (tфакт = 3,8–7,1 при t0,05 = 2,00).

Следует отметить, что достоверных различий в значениях Lкр, Dкр, Sкр и Vкр в сравниваемых по типам лесорастительных условий в высокополнотных естественных (ПП-4Б и 5Б) и искусственных (ПП-2Б и 3Б) сосновых древостоях не наблюдается, что подтверждается рассчитанным t-критерием Стьюдента (tфакт = 0,0–1,7 при t0,05 = 2,00).

В результате проведенного сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что на такие показатели, как протяженность (Lкр), диаметр (Dкр), площадь (Sкр) и объем (Vкр) кроны деревьев сосны в исследуемых сосняках, большое влияние оказывает полнота древостоев и густота произрастания.

Для более полного анализа влияния густоты и полноты древостоев на параметры кроны нами было проведено распределение значений показателей кроны (Dкр, Sкр, Vкр) деревьев сосны на ПП по категориям жизненного состояния (табл. 3 и 4).

Данные табл. 3 свидетельствуют, что на всех обследованных ПП отмечается зависимость диаметра кроны (Dкр) от категории жизненного состояния дерева. С улучшением жизненного состояния деревьев отмечается увеличение значений диаметров их крон. Различия средних значений диаметра кроны (Dкр) достоверны при сравнении всех категорий жизненного состояния на каждой ПП (tфакт = 3,1–24,4 при t0,05 = 2,06–2,13).

Значения Dкр деревьев в среднеполнотных сосновых древостоях на ППП-1Б, во всех рассматриваемых категориях жизненного состояния, превышают данный показатель в высокополнотных сосняках на ПП-2Б, 3Б, 4Б и 5Б в среднем в 1,3–1,6 раза. Полученные существенные различия в значениях диаметра кроны деревьев всех категорий состояния на ПП-1Б и ПП-2Б, 3Б, 4Б, 5Б достоверны и подтверждаются рассчитанным t-критерием Стьюдента (tфакт = 3,2–22,6 при t0,05 = 2,06–4,30).

Как было отмечено ранее, достоверных различий в значениях показателей кроны деревьев, в высокополнотных естественных (ПП-4Б и 5Б) и искусственных (ПП-2Б и 3Б) сосновых древостоях не наблюдается, поэтому для более точного анализа нами были сгруппированы данные показателей кроны вышеуказанных ПП.

В результате проведенного анализа данных выявлена взаимосвязь диаметра кроны деревьев с показателем жизненного состояния (рис. 1), которая в высокополнотных естественных и искусственных сосновых древостоях аппроксимируется уравнением полинома 2 степени. В среднеполнотных искусственных сосняках взаимосвязь диаметра кроны деревьев с показателем жизненного состояния носит линейную зависимость, которая подтверждается достаточно высоким коэффициентом аппроксимации R2 = 0,9247.

Таблица 3

Средние значения диаметра кроны (Dкр) деревьев сосны на ПП по категориям жизненного состояния, см

Рис. 1. Взаимосвязь диаметра кроны (Dкр) с показателем жизненного состояния в сосняках Баянаульского ГНПП

Распределение значений показателей площади (Sкр) и объема (Vкр) кроны деревьев сосны на ПП по категориям жизненного состояния, представленное в табл. 4, свидетельствует о существующей зависимости данных показателей от категорий жизненного состояния деревьев. Различия значений диаметра площади (Sкр) и объема (Vкр) кроны достоверны при сравнении всех категорий жизненного состояния между собой на каждой ПП (tфакт = 3,1–11,4 при t0,05 = 2,06–2,13).

Значения Sкр и Vкр в среднеполнотных сосновых древостоях на ППП-1Б, во всех рассматриваемых категориях жизненного состояния, превышают данный показатель в высокополнотных сосняках на ПП-2Б, 3Б,4Б и 5Б в среднем в 2–4 раза. Полученные существенные различия в значении площади кроны деревьев в каждой из категорий состояния между ПП-1Б и ПП-2Б, 3Б, 4Б, 5Б достоверны и подтверждаются рассчитанным t-критерием Стьюдента (tфакт = 3,3–10,0 при t0,05 = 2,06–4,30). Достоверные различия в значениях объема кроны статистически доказаны только при сравнении «здоровых» и «ослабленных» деревьев между ПП-1Б и ПП-2Б, 3Б, 4Б, 5Б (tфакт = 3,5–5,6 при t0,05 = 2,06–4,30).

В результате проведенного анализа данных установлена взаимосвязь площади кроны (Sкр) деревьев с показателем жизненного состояния (рис. 2), которая в высокополнотных естественных и искусственных сосновых древостоях аппроксимируется уравнением полинома 2 степени. В среднеполнотных искусственных сосняках взаимосвязь диаметра кроны деревьев с показателем жизненного состояния носит линейную зависимость, которая подтверждается достаточно высоким коэффициентом аппроксимации R2 = 0,9303.

Таблица 4

Показатели площади (Sкр) и объема кроны (Vкр) деревьев сосны на ПП по категориям жизненного состояния, м2/м3

Примечание. В числителе – площадь кроны; в знаменателе – объем кроны.

Рис. 2. Взаимосвязь площади кроны (Sкр) с показателем жизненного состояния в сосняках Баянаульского ГНПП

Рис. 3. Взаимосвязь объема кроны (Vкр) с показателем жизненного состояния в сосняках Баянаульского ГНПП

Выявленная взаимосвязь объема кроны (Vкр) деревьев с показателем жизненного состояния (рис. 3), в среднеполнотных искусственных и высокополнотных естественных и искусственных сосняках описывается уравнением полинома 2 степени с высокими значениями коэффициента аппроксимации (R2).

Выводы

1. По значению показателя жизненного состояния (ОЖС) исследуемые сосновые древостои относятся к категории «ослабленные» и оцениваются как биологически неустойчивые. Наибольшим значением ОЖС характеризуется среднеполнотный древостой.

2. На протяженность, диаметр, площадь и объем кроны деревьев сосны в исследуемых сосняках большое влияние оказывают полнота древостоев и густота произрастания. Со снижением последних отмечается увеличение рассматриваемых параметров кроны.

3. Статистически доказана зависимость диаметра, площади и объема кроны от категорий жизненного состояния деревьев. С улучшением жизненного состояния деревьев отмечается увеличение значения диаметра их кроны.

4. Взаимосвязь рассматриваемых показателей крон деревьев в высокополнотных древостоях может быть описана уравнением полиноминальной функции. В среднеполнотных сосняках данная взаимосвязь носит прямолинейный характер и подтверждается высоким коэффициентом аппроксимации.

5. Диаметр, площадь и объем кроны деревьев в рекреационных сосняках II и IV классов возраста являются достоверными диагностическими показателями их жизненного состояния.

6. Одним из эффективных способов снижения полноты древостоев с сохранением санитарно-гигиенических и ландшафтных характеристик насаждений рекреационного назначения являются ландшафтные рубки, актуальность проведения которых в исследуемых сосняках не вызывает сомнения, поскольку применяемые на сегодняшний день сплошные санитарные рубки в сосняках Баянаульского ГНПП не решают задач повышения их биологической и пожарной устойчивости, а также рекреационной привлекательности.

Библиографическая ссылка