875

Культуры эти в возрасте 77 лет имели запас 578 м3/га, сохранность 31% и полноту 1.2. В них для каждого из 5 классов Крафта отбирали по 6 моделей. Модели отбирали в возможно более плотном окружении, для чего вокруг них закладывали пробную площадь с радиусом 3.2 м, учитывая живые, сухие и валежные деревья. Всего было исследовано 60 моделей.

Самое удивительное оказалось то, что вероятности формирования желательных для нас крупных деревьев из толстых стволиков в раннем возрасте, в период от 7 до 20 лет, практически не повышаются. Они как бы «сидят» на одном уровне в 70-80%, и 100%-ная надежность прогноза лидеров по ним задерживается до возраста 40 лет (рис. 3.6).

Рис. 3.6 – Вероятности формирования крупных в 70–78 лет модельных деревьев ели из тонких (1), самых тонких (2), толстых (3) и самых толстых (4) стволиков при измерении их диаметра в возрасте 5–40 лет.

Такое явление было тем более необычно, что, несмотря на повышение автокорреляций с возрастом, соответствующего роста вероятностей не наблюдалось. Объяснить это явление можно, если полагать, что в этот период растения никак не могут определиться с лидерами. При этом от лидеров требуется не только скорость роста, но и толерантность к конкуренции. Отсюда следует, что для дерева «продуктивность по биомассе» и «конкурентная выносливость» совсем не одно и то же, и второе не всегда следует из первого, и толерантность к давлению соседей может не сочетаться с продуктивностью. По этой причине некоторые особи снижают рост, уступая место не самым продуктивным, но выносливым к конкуренции деревьям.

92

Данное явление показывает, насколько важны опережающие изреживания. Комфортные условия для каждого дерева стабилизируют ранговую структуру древостоя, что повышает производительность отдельных растений, а далее и древостоя в целом, что было показано выше для вероятностей формирования крупных стволов из тонких и толстых стволиков для сосны (см. рис. 3.4).

Обнаруженные явления доказывают, что конкуренция действует на деревья отрицательно, снижая соответствие рангов роста в молодом и старшем возрасте. Но в целом можно констатировать, что уже в самом раннем возрасте среди растений появляются лидеры и аутсайдеры и они сохраняют свои ранги роста вполне в духе закона Е. Л. Маслакова.

Таким образом, ретроспекция развития деревьев сосны и ели в их культурах в возрасте от 4 до 78 лет подтвердила открытый в молодняках ранговый закон роста Е.Л. Маслакова, причем при усилении конкуренции его действие ослабевает. В целом же, в 4–5-летнем возрасте надежность выявления лидеров достигает 68%, а в 7–10 лет 72–74%. При этом из мелких стволиков вероятность их формирования у сосны составляет всего 4%, у ели 3–7%.

Густота посадки влияет на лидеров и аутсайдеров по-разному. У сосны при сокращении расстояния между растениями в ряду с 0.75 до 0.6 м корреляции размеров стволов в 4 года и в 29-40 лет снижались с 0.60 до 0.40, при этом крупные стволики сохраняли вероятности формирования из них крупных стволов на близком уровне (62-68%), тогда как мелкие начинали формировать крупные стволы чаще в 6 раз (!), увеличивая их с 4 до 26%.

Все эти имеющие практическое значение для моделирования развития древостоя параметры раннего отбора показывают, как «работают» на будущее древостоя его члены-деревья. Однако критерии их отбора наталкиваются на нерешенный вопрос о том, как же они будут развиваться далее. Поэтому рассмотрим развитие древостоя в целом.

3.4. Полнота древостоя, ее стандарт и таблицы хода роста

Свозникновением сообщества деревьев – древостоя в нем появляются свойства, которых не было у его членов-деревьев. Прежде всего, это заполненность пространства деревьями. В биологии используют понятие «плотность популяции», в лесоводстве принят термин «полнота». В молодняках примерно до 20 лет ее определяют по сомкнутости полога. Если площадь крон занимает 50% площади, то полнота будет 0.5, если 100% – то 1.0. Но в старшем

93

возрасте сомкнутость уже мало пригодна для этого. Деревья, особенно в густых ценозах, при высотах более 13–15 м начинают сильно раскачиваться при ветре, между кронами возникает зазор, и чем старше древостой, тем он больше.

Поэтому еще в 19 веке начали использовать другой показатель – сумму поперечных сечений стволов на 1 га, измеряемых на высоте груди (1.3 м), который стали называть абсолютной полнотой. Он определяется достаточно точно при так называемом «перечете» примерно 200 деревьев по диаметру на пробных площадях. Сразу была поставлена задача – найти некие стандартные показатели полноты для разных условий, пород и возраста насаждений. Задача эта решалась, в упрощенном виде, следующим образом.

В одинаковых типах леса находили древостои в возрасте от 20 до 140 лет, стараясь подобрать их равномерно через промежутки в 15–20 лет. Выбирали самые продуктивные древостои из числа встреченных, где число отстающих в росте деревьев 4 и 5 классов Крафта было невелико, древостой имел близкое к нормальному распределение по классам диаметра и высокую полноту. По сути, такие древостои выглядели как самые лучшие для своего возраста. Подбирали 10–15 таких древостоев и далее строили график, где с линии тренда снимали значения абсолютной полноты и принимали их за 1.0, т.е. за стандарт (рис.3.7).

Например, для возраста 20 лет стандарт полноты будет 14 м2/га, для 40 лет – 39, для 60 лет – 52, далее он практически постоянен и равен 57 м2/га.

94

Подобную процедуру повторяли в других регионах и составляли так называемые «местные стандартные таблицы полноты и запаса». Применяя их, можно определять уже относительную полноту, поделив полученное в реальном древостое значение абсолютной полноты на ее стандарт для своего региона. Не вдаваясь в детали методики, которая совершенствовалась более 100 лет, заметим, что сейчас в качестве входа в эти стандартные таблицы используют не возраст и тип леса, а высоту древостоя, которая детерминирована и возрастом, и условиями.

Рассмотрим пример, когда относительная полнота равна 0.7. Здесь можно полагать, что жизненное пространство древостой использует на 70% и у него есть возможность заполнять его до 100%. Однако здесь кроется один важный момент. Если это молодняк, то у него все впереди, а если это приспевающее насаждение, то сможет ли оно заполнить его к возрасту спелости?

Но вернемся к графику. Точно такие же графики составляли для среднего диаметра, высоты, запаса и других показателей и далее, по выравненным для состояния полноты 1.0 данным, составляли таблицы их динамики (изменений с возрастом). Такие таблицы стали называть «таблицы хода роста» (ТХР). Их составляли многие выдающиеся таксаторы. Первые русские «Опытные таблицы запаса и прироста нормальных насаждений» опубликовал в 1846 г. Варгас де Бедемар (1846-1850). Подобные таблицы разработал и М.М. Орлов (1897), однако назвал их иначе: «Таблицы хода роста нормальных насаждений». В новом названии слова «ход роста» образовывали уже новое понятие, которое подразумевало «движение» роста, то есть его динамику. Отметим, что в таблицах Варгаса де Бедемара такого смысла не содержалось. Новое название сразу прижилось из-за широкой смысловой нагрузки, удобной аббревиатуры сокращения и авторитета М.М. Орлова – выдающегося таксатора и лесовода.

Однако концепцию таких ТХР можно представить как поиск статичных состояний, сочетающих в себе оптимальным образом два состояния древостоя: высокую полноту и наилучшие таксационные показатели. Эти состояния находили, закладывая некоторое число пробных площадей одномоментно, равномерно представляя их по классам возраста. Читая составленную таблицу, мы видим «как бы динамику» этих статичных состояний по классам возраста. Но эта квази-динамика не развитие, а лишь фиксация состояний – предельных для «нормальных» и неких средних состояний – для «модальных» ТХР. Выяснить, какими эти состояния будут через 10 лет, или какими они были ранее, составители таблиц не пытались, да и задачи такой не ставилось. В итоге сам процесс развития древостоев оказался не изучен. Поэтому не

95

случайно появились «хронолесоводство» (Битков, 2009), «плантационное лесоводство» и даже «нетрадиционное лесоводство» (Марченко И.С., Марченко С.И., 1998) , где есть весомые аргументы в обоснование новой парадигмы.

Эти «частные» лесоводства подтверждают общий характер развития наук вообще и то, что и в лесных науках начался кризис – появились альтернативные теории ухода и выращивания леса и сосуществуют противоборствующие научные школы. Далее происходит научная революция, старая парадигма исчезает и формируется новая (Кун, 2009).

Возвращаясь к методике определения стандарта полноты на рис. 3.7, которая показана здесь упрощенно, можно понять, почему так произошло. Дело в том, что изначально для составления ТХР подбирался статичный «возрастной ряд» древостоев, и судьбу каждого древостоя ни в прошлое, ни в будущее не прослеживали, и далее конструировали (моделировали) их «динамику». По сути, исследователям было совершенно неизвестно, какое положение на графиках, подобных рис. 3.7, занимала конкретная точка 10–20–

моделирования, которому посвящена отдельная монография (Рогозин, Разин, 2015), рассмотрим вопрос о типах роста древостоев и классах бонитета, где существуют серьезные трудности.

3.5. Классы бонитета и их устойчивость

Для классификации роста древостоев в разных условиях в 1911 г. М.М. Орловым были предложены классы добротности этих условий, названные «классами бонитета», с оценкой по косвенным показателям, по их действию на рост насаждений – по высоте древостоя в каком-либо возрасте. Подобные шкалы получили широчайшее распространение, и используется во множестве стран. Простота определения и возникающий при этом целостный образ насаждения с высокой, средней или низкой продуктивностью способствовали их популярности и признанию. При этом долгое время считалось, что бонитет устойчив, мало меняется в течение жизни древостоя и характеризует высоту древостоя в определенном возрасте и посредством этой высоты отражает условия местопроизрастания. Однако рост древостоев в одних и тех же условиях оказался весьма изменчив. Об этом сообщал еще Н.В. Третьяков (1937), ссылаясь на пример с ельниками, которые в 50 лет на трех участках

96

имели среднюю высоту 13, 16 и 19 м, а в возрасте спелости таксировалась одним и тем же классом бонитета.

Были свидетельства неустойчивости классов бонитета и в работах других исследователей (Лебков, 1965; Разин, 1965; Давидов, 1977; Кузьмичев, 1977), которые считали шкалу М.М. Орлова несовершенной. Тем не менее, их свидетельства и экспериментальные факты были подвергнуты сомнению (но не проверялись при этом собственными исследованиями) рядом влиятельных сторонников устойчивости классов бонитета. Так, в обзоре Н.Н. Свалова (1978) о причинах неустойчивости бонитетов упоминалось лишь вскользь. Повидимому, причиной ухода от анализа неудобных фактов было стремление использовать классы бонитета для составления в те годы огромного количества ТХР на всей территории бывшего СССР. Тем не менее, Н.Н. Свалов все-таки делает замечание, что изменения классов бонитета с возрастом показали несовершенство шкалы М.М. Орлова и ее пригодность для оценки роста древостоев только в статике, т.е. «здесь и сейчас», из чего вытекает вывод о ее непригодности для прогноза, причем как в будущее, так и в прошлое.

Рост насаждений наиболее точно изучается в длительных повторных наблюдениях. Сразу после публикации таких данных в капитальной работе коллектива авторов (Итоги…, 1964), представляющей собой итоги 100-летних наблюдений в лесной опытной даче Тимирязевской сельскохозяйственной академии (ТСХА), у 119 древостоев сосны были определены классы бонитета до десятых долей. Далее сравнили динамику классов бонитета и оказалось, что в течение 60 лет рост был стабилен (находился в пределах ±1.0 класса) лишь у 10% древостоев. В молодости его меняли более чем на 1 класс 84%, а ближе к спелости до 97% древостоев (табл. 3.2).

Таблица 3.2 – Изменения классов бонитета в 119 сосновых древостоях (% от числа древостоев) в лесной даче ТСХА (по Рогозин, Разин, 2015)

У других пород в той же лесной даче ТСХА изменения были такими же сильными, и поэтому был сделан совершенно категоричный вывод: реальные древостои по шкале бонитетов М.М. Орлова не растут (Разин, 1965). Позднее такой же вывод отстаивали и другие авторы (Давидов, 1977; Кузьмичев, 1977; Загреев, 1978; Верхунов, Черных, 2007).

Но тогда от чего же зависит тип их роста, который может быть быстрым, затем медленным, потом опять ускориться или вновь замедлиться? Лесная энциклопедия издания 1982 г. в статье «Типы роста» отсылает нас к климатическим причинам различий в типах роста северных и южных лесов, оставляя без ответа вопрос о причинах, из-за которых в одинаковых условиях древостои почему-то меняют свой рост и не сохраняют бонитет.

3.6.Три типа роста сосны в культурах М.К. Турского

Вданных 100-летних наблюдений в лесной даче ТСХА (Итоги…, 1964) очень кстати оказались три участка опытных культур сосны, заложенных известным лесоводом М.К. Турским еще в 1879 г. с очень разной начальной густотой, измерения в которых показаны ниже (табл. 3.3).

Вэтой таблице хорошо видно, как от начальной густоты культур зависит развитие буквально всех таксационных показателей: высоты, диаметра, полноты. Но самое главное, что резко различна их динамика, и развитие по полноте представляет собой совершенно разные линии, которые можно назвать «типами роста», хотя правильнее будет назвать их моделями или типами развития древостоев. Линии эти имеют точку перегиба (максимума значений),

иона наступает тем раньше, чем больше была начальная густота. Так, предел полноты в густых культурах был в 26 лет, в культурах средней густоты – в 34 года, а в самых редких посадках он появился только в 57 лет.

Относительная полнота этих культур достигала значений 1.2–1.3, что, вообще говоря, противоречит идее «полных» и «нормальных» древостоев, где ее значения не должны быть больше 1.0. Поэтому для культур разрабатывают специальные стандартные таблицы полноты.

Взначительной мере именно эти данные 100-летних наблюдений в лесной опытной даче Тимирязевской СХА позволили в 1960-е годы одному из внимательных читателей этого капитального труда Г.С. Разину определить вектор поиска причин, меняющих траектории развития полноты (рис. 3.8).

98

Таблица 3.3 – Данные таксации на постоянных пробных площадях Я1, Я2, Я3 в квартале 6 лесной опытной дачи Тимирязевской СХА в культурах сосны, созданных М.К. Турским в 1879 г. Посадка однолетними сеянцами, квадратная

(по Итоги..., 1964)

Примечания:

* – относительная полнота определена по ТХР полных древостоев лесных культур лесной опытной дачи ТСХА (Итоги…, 1964, с. 52); 41,1 – выделен максимум абсолютной и относительной полноты.

99