875

3.7. Константные показатели

На пробных площадях с повторными наблюдениями удалось выяснить, что буквально все таксационные показатели меняются. Однако все-таки был найден показатель, который не изменялся начиная с возраста 50 лет. Им оказался средний сбег ствола деревьев в древостое, причем его значения сильнейшим образом зависели от начальной густоты (рис. 3.10).

Рис. 3.10 – Сбег ствола с высоты 1.3 м в еловых древостоях с начальной густотой: 1 – 1.0; 2 – 1.3; 3 – 1.65; 4 – 2.9; 5 – 5.1; 6 – 7.9; 7 – 14 тыс. шт./га.

Можно сказать и так, что сбег ствола буквально записывает на себя историю густоты древостоя. В густых ценозах он мал (1.0–1.2 см/м), а в редких увеличивается до 1.3–1.4 см/м. Была найдена и вторая биологическая константа, но о ней несколько позже.

По сбегу ствола можно восстановить историю развития густоты древостоя, а из нескольких древостоев, имеющих близкий сбег ствола и возраст от 50 до 120 лет, вполне можно составить цепочку данных, образующих так называемый «естественный ряд» развития насаждений. Его останется лишь дополнить древостоями младше 50 лет, где густоту можно восстановить.

В современном понимании этот ряд можно назвать моделью их развития. Эта идея оказалась очень плодотворной и была реализована в 1977 г. при моделировании хода роста одноярусных ельников Г.С. Разиным. Она повторно опубликована в 2015 г. (Рогозин, Разин, 2015).

101

Рис. 3.11. – Динамика числа деревьев (шт./га) при начальной густоте древостоев, тыс. шт./га: 1 – 62.0; 2 – 32.0; 3 – 20.0; 4 – 10.0; 5 – 5.1; 6 – 2.9; 7 – 1.6; 8 – 1.3; 9 – 1.0.

Так, на рис. 3.11 видно, что чем больше начальная густота, тем интенсивнее она снижается (на графике ряд линий начинаются с 45–60 лет, так как их значения ранее были очень высоки). На следующем рисунке (рис. 3.12) видно, как происходит достижение пределов по сумме проекций крон, с ее максимумом в 15 лет в самой густой модели, причем достижение этих пределов предваряет изменения по многим другим показателям, показанным далее.

Для рисунка 3.15 отметим особо, что различие в начальной густоте приводит к резким различиям в суммарных объемах крон в 2–3 раза, что повышает в такое же число раз мощность фотосинтезирующего аппарата. Следствием этого является увеличение запасов древесины.

102

Рис. 3.13 – Сомкнутость полога при начальной густоте древостоев, тыс. шт./га:

1 – 62.0; 2 – 32.0; 3 – 20.0; 4 – 10.0; 5 – 5.1; 6 – 2.9; 7 – 1.6; 8 – 1.3; 9 – 1.0.

103

Рис. 3.15 – Объем крон деревьев при начальной густоте, тыс. шт./га: 1 – 62.0; 2

– 32.0; 3 – 20.0; 4 – 10.0; 5 – 5.1; 6 – 2.9; 7 – 1.6; 8 – 1.3; 9 – 1.0.

104

3.9. Закон развития одноярусных древостоев Г.С. Разина

Вышеописанные закономерности можно интегрировать в один общий закон развития одноярусных древостоев: «в одинаковых условиях пределы развития древостоев определяет их начальная густота; при ее изменчивости примерно от 0.5–0.7 до 200 тыс. шт./га чем она больше, тем раньше древостой достигает своих пределов по показателям сомкнутости, полноте, запасу и долговечности по сравнению с древостоями с меньшей начальной густотой; чем она меньше, тем позднее древостой лидирует по указанным параметрам и дольше сохраняет свое лидерство по ним».

Данный закон подтверждается при плантационном выращивании лесов (Рябоконь, 1990; Плантационное…, 2007), но сами древостои недостаточно регулируют свою густоту. Поэтому только опережающие разреживания «переместят» их развитие на более производительные модели. Отметим, что знаменитая Линдуловская роща лиственницы вблизи Санкт-Петербурга была создана с начальной густотой всего лишь 540 растений на 1 га, и запасы древесины в ней в 260 лет достигли 1090 м3/га (Мерзленко, Бабич, 2011).

Высокие запасы древесины могут быть получены после ухода за лесом на старых пашнях, занимающих ныне громадные площади (рис. 3.16).

Рис. 3.16 – Лес на старой пашне с минимальной начальной густотой. Максимум сомкнутости и прироста наступят в нем после 45 лет.

105

3.10.Прогресс и регресс в развитии древостоя

Всоответствии с законом Г.С. Разина в динамике ряда таксационных показателей четко выделяется фаза прогресса и регресса, в особенности в текущем приросте. Кульминацию развития насаждения обычно связывают с его максимумом. На графиках текущие приросты в моделях выглядят как пересекающиеся кривые, и каждая имеет свой максимум. Причем как в моделях естественных древостоев, так и в культурах они совпадают и наблюдаются в густых моделях в 25 лет, а в редких только в 30–40 лет (рис. 3.17, 3.18).

Рис. 3.17 – Текущий прирост по запасу в моделях еловых древостоев в типах условий местопроизрастания С2–С3 с начальной густотой: 1 – 1.0; 3 – 1.65; 4 – 2.9; 5 – 5.1; 7 – 14 тыс. шт./га.

Рис. 3.18 – Текущий прирост по запасу в моделях культур ели в типах условий местопроизрастания В3–С3 с начальной густотой в 10 лет: 1 – 3.6; 2 – 4.8; 3 –

6.0; 4 – 8.5 тыс. шт./га.

106

Важно отметить, что максимум прироста возникает за 15 лет до возраста стабилизации сбега. И если древостой достиг максимума прироста, то «переместить» его развитие на более производительную линию какими-либо разреживаниями почти невозможно. Эта инерция прироста появляется из-за уже сформировавшегося ценотического статуса деревьев, а также вполне определенного генома ценоза – преобладания правых или левых форм (Голиков, 2014), о которых мы расскажем далее специально.

Кроме того, каждая модель имеет свои частоты деревьев по классам Крафта, и они отражает адаптацию ценоза именно для нее. Эта адаптация, скорее всего, вполне завершается на пике прироста. В самом деле, деревья имеют инерцию в своем развитии, и если их ранги определены, то надежда «изменить» их, а тем более «переместить» их развитие на более производительную линию во время кульминации прироста вмешательством разреживаниями почти наверняка невозможно, так как меняется всего лишь одно условие в развитии дерева – увеличивается лишь площадь его питания. Пик прироста наиболее критичен, так как деревья стремятся сохранить свою численность и адаптируются к перегущению формированием малообъемных крон с потерей части фотосинтезирующего аппарата. Теряют его деревья всех рангов, сокращая кроны. Поэтому «фаза чащи» уже неэффективна для изменения прироста.

По-видимому, именно в этот период С.Н. Сенновым (1984) и были проведены рубки ухода на большом количестве опытных участков, в результате наблюдения за которыми в течение 60 лет было получено парадоксальное заключение о «невозможности повышения производительности средневозрастных древостоев регулированием их густоты» (Сеннов, 1999, 2005). Заключение это совершенно не согласуется с современными результатами плантационного выращивания леса, где регулирование густоты начинается в 9–13 лет, и ее снижение значимо увеличивает прирост культур (Плантационное..., 2007; Большакова, 2007).

Отсюда следует важнейшее практическое правило, своего рода модель поведения хозяйствующего субъекта-человека: рубки ухода в молодняках должны быть завершены за 15–20 лет до кульминации текущего прироста. Для ельников это возраст 25 лет в густых моделях (начальная густота от 5 тыс. шт./га), и 30–35 лет – в редких (начальная густота менее 3 тыс. шт./га).

107

Ниже показаны линии динамики полноты в моделях выращивания культур ели с разным режимом рубок ухода: без рубок, с рубкой в 40 лет и с тремя рубками в 25, 35 и 45 лет (рис. 3.20).

Из этих линий следует, что при начальной густоте 3.6 тыс. шт./га они мало влияют на линию развития полноты далее. Однако если их начинать в 25 лет и проводить регулярно, то максимум полноты будет достигнут и сохранится до 100 лет. В этом возрасте будет накапливаться и самая крупномерная древесина.

3.11. Формула оптимальной густоты Г. С. Разина*

Освоить эту формулу полезно магистрантам для моделирования развития древостоев. Идея оптимизации густоты основана на поиске ее величин, обеспечивающих максимальный прирост. Однако этот метод оказался сложен, и получили распространение более простые формулы с использованием средней и верхней высоты, диаметра древостоя, а в молодняках – параметров крон хорошо развитых деревьев (Нагимов, 2000). Было желательно их как-то объединить, и это удалось в специальной формуле Г.С. Разину.

108

Формула Г.С. Разина (Разин, 1989) составлена после анализа 19 моделей развития естественных и искусственных ельников в типичных условиях С2–С3, но применима и для других пород – сосны, лиственницы, березы, липы. Наиболее точно формула работает в диапазоне начальной густоты от 3 до 20 тыс. шт./га. В формуле использованы три показателя: верхняя высота, средний диаметр и средняя высота в виде их отношения (сбега ствола). Причем сбег ствола использован в формуле дважды. По ней определяется оптимальная густота, обеспечивающая прогресс ценоза на 10–20 лет при допущении, что увеличение площади питания у деревьев увеличивает их прирост. На формулу получено авторское свидетельство на изобретение (Разин Г.С. Способ формирования одноярусных древостоев. а. с. SU 1464970 А1.15.03.1989. Бюлл. Госкомизобретений СССР. 1989. № 10):

где Nопт – оптимальная густота, шт./га;

К – упрощенный сбег ствола, равный К = Дср, / Нср, см/м; Нгосп – средняя высота господствующих деревьев, м (1–2 классы Крафта или

примерно 107–110% от средней высоты).

По Nопт можно определить, сколько «лишних» деревьев в древостое, вычитая из фактического числа живых растений их число по формуле. Проверка формулы показала ее более высокую точность в сравнении с расчетами со снижением полноты до 0.65–0.7. Формула особенно понравилась студентам, которые при наличии ведомости перечета, Дср и Нср уже через 15 минут получали число удаляемых стволов, выборку по запасу и отпускной диаметр для рубок ухода. Формула универсальна, но применима только в фазе прогресса, что в условиях высших классов бонитета у ели происходит до 40 лет; после этого допустима лишь уборка отмирающих деревьев.

Насколько формула будет адекватна для сосняков – сказать трудно, так как сосна светолюбива, и крона у нее формируется иначе, чем у ели. Это справедливо и для других пород, и точную оптимальную густоту для них еще только предстоит установить.

В целом формула реализует тезис о том, что с увеличением площади питания дерева его размеры должны возрастать. Однако с проверкой этого, казалось бы, логически безупречного положения дело обстоит совсем не безупречно. Казалось бы, деревья должны нас «слушаться» и увеличивать

109