Динамика рядов распределения числа стволов по толщине
Ряды распределения, характеризующие размеры деревьев по толщине, аппроксимировали функцией Вейбулла (Третьякова, 2005).
Сравнение выровненных рядов распределения для отдельных древесных пород показало, что динамика рядов распределения числа стволов по толщине сосны и кедра является сходной, хотя кедр из-за своих биологических особенностей несколько отстает от сосны.
А 1 3 2
Б 1 3 2
Рисунок 3. Ряды распределения числа стволов по толщине в 15 (1), 25 (2), 35 (3) лет: А-сосна; Б-ель.
При анализе рядов в культурах ели видно, что в 15−летнем возрасте основное число стволов относится к меньшим ступеням толщины (рис. 3). Это объясняется большей теневыносливостью этой породы. В изучаемых культурах в возрасте 15 лет в основном завершается концентрация деревьев в небольших ступенях толщины. В низкогустотных культурах этот возраст является началом накопления тонкомера (Каплунов, 1989). Аналогичные результаты динамики изменчивости диаметра с возрастом и густотой представлены в работах В.Я. Каплунова (1989), В.В. Кузьмичева (1977), С.Н. Свалова (1982).
Глава 6. Динамика накопления фитомассы
Определение конверсионных коэффициентов
Для получения конверсионных коэффициентов в первую очередь были использованы данные измерений модельных деревьев в насаждениях сосны, кедра. Для остальных пород определение веса фракций фитомассы проведено 1-2 раза, поэтому при составлении таблиц его динамики использованы также, как отмечалось ранее, средние конверсионные коэффициенты, выведенные на основании опубликованных данных (Усольцев, 2001).
Динамика фракций фитомассы
Полученные посредствам конверсионных уравнений запасы фракций были аппроксимированы в зависимости от тесноты связи с независимыми переменными (возраст, запас). Оказалось, что в насаждениях сосны и кедра связь веса ветвей с запасом была тесней, чем с возрастом.
Выровненные значения абсолютно сухого веса фитомассы сучьев и хвои сосны и кедра в зависимости от возраста приводятся на рисунках 4, 5.
А В
Рисунок 4. Динамика накопления фитомассы ветвей:А-сосна; В- кедр.
Наблюдается некоторая стабилизация веса сучьев с возрастом и выравнивание их массы на контрольных и секциях с уходом. Для массы хвои получился локальный максимум, который упомянут в работе В.А. Усольцева (2003), причем в культурах сосны при раннем изреживании этот максимум повторяется и на секциях с уходом, а в культурах кедра отсутствует, поскольку изреживание проведено вблизи точки максимума количества хвои (рис. 5).
В А
Рисунок 5. Динамика накопления фитомассы хвои: А-сосна, В- кедр.
Депонирование углерода в надземной фитомассе
С использованием общепринятых допущений, что один килограмм сухой массы стволов и ветвей содержит 0,5 кг, а хвои или листьев – 0,45 кг углерода (Исаев и др., 1997), подсчитали количество углерода, который депонируется в надземной фитомассе.
Получили, что для всех пород, за исключением кедра, наибольшая доля депонирования углерода приходится на ствол (75-89%), ветви (10-20%) и хвою (листву) (4-11%) (Kuzmichev, Pshenichnikova, Tretyakova, 2005)
Запасы углерода в надземной фитомассе колеблются от 30 (береза) до 66 (сосна) т./га (в среднем – 48 т./га), а с отпадом и опадом на поверхность почвы поступило от 25 (ель) до 48 (береза) т./га (в среднем – 36 т./га) (Третьякова и др., 2003).
Соотношение отпада и опада в древостоях
Количество отпада деревьев и их запас получены по разнице числа деревьев в разные годы. Для определения опада сучьев использовали динамику длины кроны. Изменения с возрастом высоты начала крон показывают количество мутовок (лет), для которых возможен отпад. Наблюдениями на опытном участке установлено, что продолжительность жизни хвои ели - 6 лет, сосны и кедра – 4 года. Было принято, что ежегодно 1/6 часть хвои для ели и 1/4 для сосны и кедра идет в опад. Это позволило определить ориентировочные оценки веса опада сучьев и хвои (листвы) за изучаемый период.
Получили, что масса опада хвои (листвы) в 4-10 раз превосходит опад сучьев, при этом наибольшее суммарное его количество свойственно березе и лиственнице, среднее положение занимают осина и сосна, а меньше всего наблюдается опада у кедра и ели. Это связано с их медленным ростом в молодом возрасте.
Предельная продуктивность культур
Изучение суммарного объема крон
Исследователь A. Shimizu (1989) в своей работе отмечает стабилизацию суммарного объема крон на единице площади со временем. Для проверки этой теории на контрольных секциях была прослежена динамика этого показателя.
Рисунок 6. Динамика суммарного объема крон.
Из рисунка 6 видно, что на начальном этапе роста (до 10 лет) на контрольных секциях суммарный объем крон в насаждениях сосны и ели практически одинаковый, но в связи с тем, что у сосны естественное изреживание начинается раньше, накопление суммарного объема крон замедляется в молодом возрасте. Стабилизации объема крон на исследуемый период (35 лет) не отмечается ни для одной породы.
Определение предельной продуктивности по «правилу 3/2»
Для определения предельной продуктивности по «правилу 3/2», построили зависимости объема среднего дерева от числа стволов на единицу площади (Tadaki,1959). Наиболее близки к предельной линии лиственница и сосна. То же самое подтверждается при анализе линии естественного изреживания по соотношению среднего диаметра деревьев и числа стволов.
ВЫВОДЫ:
1. Темпы прохождения стадий роста в древостоях различных видов отличаются и тесно связаны с их биологическими свойствами (влияние конкуренции на рост деревьев начинается в возрасте 14 лет для - ели, 13 - для кедра, 12 - для сосны). В культурах ели отмечается самая большая концентрация тонкомерных стволов.
2. Посадка перегущенных культур в условиях подтайги не приводит к разрушению древостоев: величина протяженности крон во всех породах выше критической величины (20%), показатель относительной высоты (H/D) начинает снижаться, не превышая 150.
3. Происходящие после рубок ухода изменения в строении и приросте древостоев кратковременны и обратимы. При некотором превышении средних высот и диаметров древостоев на секциях с рубкой ухода запасы практически сравнялись. В культурах сосны в тридцать пять лет запас древостоев составляет около 300 кбм на одном гектаре, ели – около 200, кедра – около 170.
4. Густые культуры сосны, ели и кедра в процессе естественного отбора до 35 лет потеряли от половины до двух третьих первоначальной численности, растут медленно, что позволяет надеяться на формирование более долговечных древостоев по сравнению со сформировавшимися из редких посадок.
5. Наиболее быстрыми темпами накопления фитомассы обладают сосновые насаждения, но более длительное консервирование углерода обеспечат кедровые.
6. За период наблюдения масса опада в несколько раз превышает массу отпада (в 2 раза - у сосны, в 12 раз – у ели, березы).
7. Предельного состояния продуктивности не достигла ни одна порода. Наиболее близки к достижению максимальной продуктивности сосна и лиственница.
Список публикаций по теме диссертации:
Третьякова В.А. Динамика естественного отпада в культурах древесных пород на Кемчугском плато // Исследование компонентов лесных экосистем Сибири: матер. конференции молодых ученых.- Красноярск, 2003.- вып. 4.-С. 58-60.
Третьякова В.А. Развитие крон в насаждениях сосны, ели и кедра // Исследование компонентов лесных экосистем Сибири: матер. конференции молодых ученых.- Красноярск, 2004.- вып. 5.-С. 60-64.
Кузьмичев В.В., Пшеничникова Л.С., Третьякова В.А. Влияние рубок ухода на рост культур кедра // Кедровые леса Западной Сибири: Программа и тезисы Научно-практической конф., 31 окт.-1 нояб. 2002 г. –Томск, 2002.-С. 25.
Третьякова В.А., Иванова Т.В. Оценка продуцирования кислорода культурами разных пород // Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края: 8-я межрегиональная научно-методическая конф., 22 апр. 2003 г.- Красноярск, 2003.- С. 139-140
Кузьмичев В.В., Пшеничникова Л.С., Третьякова В.А. Влияние рубок ухода на рост культур // Проблемы кедра: экология, современное состояние, использование и восстановление кедровых лесов Сибири.- 2003.- вып.7.- С. 102-104.
Кузьмичев В.В., Пшеничникова Л.С., Третьякова В.А. Динамика 35-летних культур сосны, ели и кедра // Актуальные проблемы лесного комплекса.- Брянск, 2004.- №9.- С.22-24.
Кузьмичев В.В., Пшеничникова Л.С., Третьякова В.А. Рост густых культур сосны, ели и кедра на Кемчугской возвышенности // Ботанические исследования в Сибири.- Красноярск.- 2004.- вып. 12.- С.88-94
Третьякова В.А. Связи параметров ствола и кроны в культурах различных пород // Ботанические исследования в Сибири.- Красноярск.-2004.- вып. 12.-С.174-179.
Третьякова В.А., Кузьмичев В.В. Рост крон в густых культурах сосны, ели и кедра / В.А. Третьякова, В.В. Кузьмичев // Структурно-функциональная организация и динамика лесов: матер. Всероссийской конференции, 1-3 сентября 2004 г. - Красноярск, 2004.- С.367-369.
Третьякова В.А. Динамика распределения деревьев по диаметрам в густых культурах сосны, ели и кедра // Лесоведение.- 2005.- №5.- С. 72-74.
Kuzmichev V.V., Pshenichnikova L.S., Tretyakova V.A. Productivity of six tree species plantations for three decades in the Siberian afforestation experiment // Tree species effects on soils: Implications for Global Change: IV. Earth and environmental sciences.-Vol. 55.-2005.-C. 269-279.
УОП ИЛ СО РАН заказ № 185, тир. 100