Оптимальные значения площади питания деревьев, густоты и суммы площадей сечений древостоев по накоплению фитомассы крон

Возраст, лет	Классы бонитета
	I			II			III		IV
	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2
20	1.40	7143	25.57	1.10	9090	23.00	0.85	11765	20.30	0.60	16667	17.10
30	3.65	2740	27.85	2.85	3509	25.21	2.10	4762	22.74	1.40	7143	19.63
40	6.40	1563	29.70	5.05	1980	27.00	3.80	2632	24.30	2.65	3774	21.15
50	9.40	1064	31.17	7.60	1315	28.30	5.85	1709	25.37	4.20	2381	22.25
60	12.95	772	32.24	10.40	961	29.32	8.00	1250	26.27	5.65	1770	23.00
70	16.80	595	32.94	13.50	741	29.97	10.40	961	26.85	7.50	1333	23.57
80	20.80	481	33.53	16.95	590	30.47	13.15	760	27.31	9.45	1058	24.09
90	25.00	400	33.97	20.40	490	30.82	15.90	629	27.67	11.75	851	24.30
100	29.50	339	31.19	24.05	416	31.17	19.00	526	27.95	14.00	714	24.50
110	34.00	294	34.39	28.00	357	31.37	22.10	452	28.13	16.25	615	24.65
120	38.85	257	34.47	32.00	313	31.50	25.40	393	28.27	19.0	526	24.75

Преимущество по запасам крон к менее густым древостоям в различных классах бонитета переходит в разные возрастные периоды: в первом классе бонитета в 15 – 20 лет, во втором в 20 – 25, в третьем в 25 – 30, в четвертом в 30 – 35 и в пятом в 40 – 45 лет. С увеличением возраста различия по запасам крон между древостоями с оптимальными и предельными густотами постепенно возрастают. В 120-летнем возрасте они уже достигают: в первом классе бонитета 15.1% (10 т в свежесрубленном состоянии), во втором 13.7% (8.10 т), в третьем 11.5% (6.37 т), в четвертом 10.1% (4.20 т) и в пятом 8.3% (3.67 т).

По данным Н.П. Гординой (1991), максимальное накопление фитомассы насаждений в средневозрастных сосняках наблюдается при полноте 0.58 – 0.61, а в приспевающих, спелых и перестойных – при полноте 0.60 – 0.63. Результаты наших исследований свидетельствуют, что оптимальная по наибольшим запасам крон полнота существенным образом зависит от условий местопроизрастания и возраста древостоев (табл. 74).

Таблица 74

Полнота, обеспечивающая наибольшее накопление фитомассы крон в исследуемых сосняках

Возраст, лет	Оптимальная полнота по классам бонитета
	I	II	III	IV	V
20	0.85	0.90	0.95	1.0	1.0
40	0.75	0.79	0.83	0.88	0.96
60	0.71	0.74	0.77	0.80	0.84
80	0.69	0.71	0.74	0.77	0.80
100	0.67	0.69	0.71	0.74	0.77
120	0.65	0.67	0.69	0.71	0.73

Полученные данные свидетельствуют об отсутствии универсальной полноты, обеспечивающей наиболее эффективное выполнение древостоями средозащитной роли на протяжении всего цикла их онтогенетического развития. В различных лесорастительных условиях и на разных возрастных этапах средоформирующие функции древостоев наилучшим образом реализуются при разных относительных полнотах.

Следует отметить, что трансформирующее влияние на окружающею среду оказывает не только полог древостоя, но и другие компоненты общей фитомассы насаждений (стволовая древесина, корни, подрост, подлеск, живой почвенный покров, опад и лесная подстилка). В насаждениях одного и того же типа леса и возраста соотношение указанных компонентов фитомассы определяется густотой и полнотой древостоя. Параметры древостоев оптимальные в отношении накопления фитомассы крон могут быть не оптимальными в отношении накопления других элементов общей фитомассы.

Разработанные нами таблицы (табл. 73 и табл. 74) отражают оптимальные таксационные показатели древостоев на различных этапах их роста только по накоплению запасов крон. Поэтому при оптимизации структуры защитных лесов полученные материалы следует рассматривать в качестве предварительных. Тем не менее, в лесах некоторых категорий защитности они вполне могут использоваться в качестве нормативов, имея в виду, что древесный полог насаждений оказывает наибольшее трансформирующее влияние на окружающее среду.

Изложенный в данном разделе методический подход может быть успешно применен при определении оптимальных по накоплению фитомассы ассимиляционного аппарата параметров древостоев. Подобные материалы важны при выявлении оптимальных насаждений с точки зрения оценки санитарно – гигиенической роли лесов. Общеизвестно, что интенсивность поглощения углекислоты и выделения кислорода тесно связана с интенсивностью фотосинтеза и массой ассимиляционного аппарата древостоев (Белов, 1964; Яновский и др., 1990; и др.).

При определении оптимальной густоты древостоев по накоплению максимальных запасов хвои (P_h) использовано уравнение (Нагимов, 2000):

lnP_h = - 25,7303 + 10,2276lnA – 0,8912ln²A – 1,9738lnS_p – 0,0829ln²S_p –

- 0,0111ln³S_p + 6,6522lnH₁₀₀ – 0,2929ln²H₁₀₀ + 0,0511lnAlnS_p –

- 1,3279lnAln H₁₀₀ + 0,2312lnS_pH₁₀₀ + 0,0680lnAlnS_pH₁₀₀,

R² = 0,877, Ϭ = 14,7%; (145)

Параметры древостоев, обеспечивающие максимальное накопление фитомассы хвои, рассчитаны на основе уравнений (144) и (145) и сведены в табл. 75. Анализируя эти данные, можно отметить, что изменение оптимальных значений густоты и полноты относительно запасов крон и хвои по классам бонитета имеет одинаковую направленность. В однородных условиях местопроизрастания при одинаковом возрасте древостоев максимальным запасам крон и хвои в большинстве случаев соответствуют различная густота: наибольшее количество хвои наблюдается при большем числе деревьев. Это объяснятся проявлением сдерживающего влияния густоты на процесс формирования ветвей на 10 – 15 лет раньше, чем на накопление ассимиляционного аппарата. С увеличением возраста древостоев отмеченные различия сглаживаются. Следует отметить, что различия в запасах хвои в древостоях с оптимальными и предельными густотами сравнительно небольшие. Так, в 120-летнем возрасте по массе хвои в свежесрубленном состоянии они составляют: в первом классе бонитета 10.3%, во втором 9.5%, в третьем 8.4%, в четвертом 6.9% и в пятом 6.2% .

В заключение обсуждения данного вопроса следует отметить, что оптимальное насаждение в защитных лесах, как и в эксплуатационных, необходимо формировать рубками ухода за лесом. Для этого необходимо разработать целевые программы проведения этого мероприятия с учетом лесорастительных условий. Это требует наличия определенных знаний, какими должны быть формируемые рубками ухода насаждения по структуре древостоев. В этом аспекте разработанные таблицы имеют важное значение. В лесах некоторых категорий защитности они вполне могут использоваться в качестве нормативов. Дальнейшие исследования оптимальной структуры древостоев в защитных лесах следует связать с комплексным изучением динамики всех компонентов и фракций фитомассы. Такие исследования при расширении возрастного интервала являются единственно правильными для обоснования возраста защитной спелости леса.

Выводы:

1. Предложенная нами относительно простая формула для определения площади питания деревьев позволяет распределить всю площадь древостоя между отдельными деревьями в соответствии с их размерами и особенностями пространственного окружения. Влияние пространственного окружения дерева на величину его площади питания опосредуется его высотой при фиксированном диаметре.

2. Размеры деревьев и их текущий прирост по основным таксационным показателям достоверно связаны с площадью питания. Площадь питания, определенная по предложенной формуле, соотносится с размерами деревьев и текущим их приростом заметно лучше, чем площадь питания, рассчитанная по широко применяемому в подобных исследованиях методу Штера.

3. Вопросы оптимизации структуры древостоев должны решаться только с учетом их целевого назначения, а также лесорастительного районирования и типологической дифференциации. В зависимости от этого критерии оптимальности структуры древостоев могут существенно меняться.

4. В лесах эксплуатационного назначения после наступления 20-летнего возраста оптимальными следует признать такие параметры древостоев, при которых они имеют максимальный текущий прирост по запасу древесины. Достаточно точное и объективное определение оптимальной густоты обеспечивает предлагаемый в данной работе метод, основанный на сравнении максимальных значений (а не средних) текущего прироста деревьев с их площадями питания и числом на 1 га. Оптимальное их количество из числа высших классов роста следует признать оптимальнойдля данных лесорастительных условий структурой чистых древостоев сосны.

5. Одним из ведущих принципов назначения рубок ухода в этих лесах следует считать максимальное приближение к возрасту главной рубки полноты и запаса древостоя к параметрам нормального леса. При этом использование разработанных нормативов позволит получитьвысокополнотный древостой при пониженной его густоте, то есть с повышенными эксплуатационными показателями.

6. В защитных лесах во многих случаях оптимальными по своей структуре являются древостои с максимальными запасами крон (хвои), так как древесный полог оказывает наибольшее трансформирующее влияние на окружающую среду. Здесь для определения оптимальных параметров древостоев вполне приемлем предложенный новый метод, который основан на использовании закономерностей формирования кроновой массы в зависимости от условий местопроизрастания, возраста и густоты древостоев.

7. Установленные оптимальные параметры древостоев по текущему приросту стволовой массы и запасам крон (хвои) позволяют определить оптимальную линию развития древостоев с учетом их целевого назначения и наиболее эффективный путь достижения поставленной лесоводственной цели.

Таблица 75

Оптимальные значения площади питания деревьев, густоты и суммы площадей сечений древостоев по накоплению фитомассы хвои

Возраст, лет	Классы бонитета
	I			II			III			IV
	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2	S, м2	N,шт.	,м2
20	1.10	9090	28.80	0.95	10526	24.00	0.75	13333	21.15	0.60	16667	17.10
30	2.40	4167	32.00	2.00	5000	28.10	1.60	6250	24.90	1.25	8000	21.45
40	4.75	2105	33.20	3.75	2667	29.65	2.88	3507	26.35	2.00	5000	23.00
50	7.70	1299	33.85	6.25	1600	30.30	4.80	2083	27.00	3.10	3225	23.75
60	11.20	893	34.20	9.25	1081	30.70	7.05	1418	27.40	5.00	2000	24.15
70	15.30	654	34.40	12.60	794	30.95	9.90	1010	27.60	7.00	1429	24.30
80	19.55	512	34.50	16.25	615	31.05	12.80	781	27.80	9.20	1087	24.40
90	24.00	417	34.55	19.95	501	31.15	15.85	631	27.90	11.65	858	24.45
100	28.85	347	34.52	24.00	417	31.25	19.00	526	28.05	13.95	717	24.55
110	33.85	295	34.50	28.00	358	31.35	22.10	452	28.18	16.25	615	24.65
120	38.85	257	34.47	32.00	313	31.45	25.40	393	28.30	19.00	526	24.75