close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Факторы устойчивости хвойных бореальных лесов Среднего Приангарья к сукцессионным процессам

код для вставкиСкачать
Экология и мониторинг леса
ФАКТОРЫ УСТОЙЧИВОСТИ ХВОЙНЫХ БОРЕАЛЬНЫХ ЛЕСОВ
СРЕДНЕГО ПРИАНГАРЬЯ К СУКЦЕССИОННЫМ ПРОЦЕССАМ
И.Б. ВЕДЕРНИКОВ, асп. каф. лесоинженерного дела Братского ГУ,
Е.М. РУНОВА, проф. каф. лесоинженерного дела Братского ГУ, д-р с.-х. наук
В
ажным показателем при определении
экологической ценности участка леса является его принадлежность к тому или иному
типу леса и типу лесорастительных условий.
В районе исследования присутствует 15 типов лесов, свойственных хвойным лесам бореальной зоны. Если применять ландшафтный подход при выделении наиболее ценных
из них, то ценными будут ландшафты, представленные наименее распространенными
типами леса. С экологической точки зрения
необходима привязка либо к коренным породам, либо наоборот – к сукцессионным. Так,
выразить ценность участка леса можно через
функцию показателя лесорастительных условий, связывающую тип леса участка и его
сукцессионный возраст. Сукцессионный возраст определяется как возраст пионерных по-
iv_brsu@mail.ru; runova@rambler.ru
род, занимающих доминирующее положение
в основном древесном ярусе.
Сукцессионный процесс охватывает
большинство элементов биоценоза. При смене пород меняются не только породный состав
древостоя и видовое разнообразие животного
мира, но и живой напочвенный покров [1].
Каждому типу леса соответствует свое
видовое сочетание живого напочвенного покрова, который формируется при разложении
детрита. Качественные характеристики детрита (мертвого напочвенного покрова) определяются лиственным или хвойным опадом
произрастающих на участке древостоев, а
также другими отмершими частями деревьев (ветви, ствол, корни). Следовательно, как
лесорастительные условия могут определять
породный состав древостоя рассматриваемо-
Таблица 1
Распределение лесных земель в зависимости от наличия и характера древостоев
Древостои
Хвойные
Лиственные
Хвойно-лиственные
Отсутствуют
Болото
Вырубки
Гари
Границы окружные
Дороги
Зимники
Карьеры
Кордон
Линии электропередач
Озера
Пахотные земли
Просеки
Реки
Ручьи
Сенокосы
Прочие земли
Площади
га
%
8751,8
3,601297
1087,9
0,447662
204250,6
84,04752
28927,7
11,90352
В числе отсутствующих
21984,2
9,0463
3141,5
1,2927
266,5
0,1097
13,0
0,0053
1409,6
0,5800
157,8
0,0649
37,5
0,0154
6,6
0,0027
951,9
0,3917
111,0
0,0457
10,8
0,0044
165,9
0,0683
506,8
0,2085
98,3
0,0404
53,5
0,0220
9,0
0,0037
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2012
Частоты
(количество выделов)
573
75
8890
2184
628
170
12
53
318
29
15
1
42
30
2
371
159
337
9
5
127
Экология и мониторинг леса
го участка, так и древостой может определять
лесорастительные условия вокруг себя. В
условиях Среднего Приангарья большинство лесных биоценозов представлено устоявшимися на протяжении веков смешанными
хвойно-лиственными древостоями с преобладанием хвойных пород, определяющих
лесорастительные условия биотопов их произрастания. Распределение древостоев по характеру пород представлено в табл. 1.
Из данных таблицы видно, что 11,9 %
от площади рассматриваемых лесных земель
не покрыты древесной растительностью.
На покрытых лесом площадях преобладают
смешанные хвойно-лиственные насаждения,
занимающие 84 % – 204250,6 га лесопокрытой площади, менее 4 % от покрытой лесом
площади занимают чистые и смешанные
насаждения, состоящие из хвойных пород
– 8751,8 га, и около половины процента площади района исследования занимают чистые
и смешанные насаждения, состоящие из лиственных пород. Следовательно, можно сделать вывод о доминировании хвойных пород
в общем составе насаждений.
Как было отмечено, сукцессионный
возраст является одним из основных показателей, характеризующих состояние насаждения. Поскольку район исследования
представлен по большей части хвойными насаждениями, первой крупной стадией сукцессии является замена коренных хвойных пород лиственными. Это вполне закономерный
процесс для хвойных бореальных лесов при
массовом отпаде хвойных древостоев, впоследствии переходящий в лиственно-хвойную
стадию сукцессии после того, как лиственные
древостои достигают возраста распада основного полога. Таким образом, сукцессионный
возраст является показателем стабильности
гомеостатических функций хвойных лесов
бореальной зоны [2].
Хвойно-лиственные древостои ведут
борьбу за ресурсы в схожих экологических
условиях, следовательно, сукцессии между
хвойными породами деревьев, а также сукцессии между лиственными можно считать
нейтральными, смену лиственных пород
хвойными – положительной, а хвойно-лист-
128
венную сукцессию – отрицательной. Таким
образом, в случае смешанного хвойно-лиственного насаждения сукцессионный возраст
смены хвойных пород деревьев лиственными
обратно пропорционален стабильности лесной экосистемы. При достижении лиственным модальным древостоем возраста распада
полога стабильность системы восстанавливается, а при возрасте модального лиственного
древостоя, превышающем возраст распада
лиственного полога, образуется некоторый
«буфер устойчивости» модальных хвойных
древостоев, в какой-то степени определяющий переход части системы в состояние, характеризующееся наличием только хвойных
древостоев в составе чистых и смешанных
хвойных насаждений.
Возраст распада лиственного полога
зависит от различных природных факторов
среды, количественных и качественных характеристик ресурсов, потребляемых в процессе роста и развития (питательная среда,
наличие свободно усвояемой влаги, условий
существования микоризы и др.). Наиболее
информативным показателем достижения
тем или иным древостоем возраста распада
полога является прирост биомассы древесных растений. В момент снижения прироста
до нуля и перехода в отрицательные значения
можно судить о достижении пологом возраста распада. Показателем, характеризующим прирост биомассы, является изменение
запаса стволовой древесины с изменением
возраста дерева. На рис. 1 и 2 представлена
временная динамика запаса стволовой древесины основных сукцессионных (лиственных)
пород Среднего Приангарья.
Исходя из линий трендов на рисунках можно судить о близости возраста распада лиственного полога березовых (рис. 1)
и осиновых (рис. 2) модальных древостоев,
его значение лежит в пределах 120–130 лет.
Для более точной оценки возраста распада использованы тренды динамики запаса в
зависимости от возраста лиственных пород,
представленные полиномиальными уравнениями 4 степени. В табл. 2 сведены данные о
зависимости динамики запасов по породам в
зависимости от возраста.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2012
Экология и мониторинг леса
Таблица 2
Зависимость показателей лиственных модальных древостоев
в смешанных хвойно-лиственных насаждениях
Порода
Коэффициент корреляции между
возрастом (X) и запасом на 1 га
(Y), r (фактические данные)
Береза
0,6965
Осина
0,8484
Тренды (расчетная зависимость)
Коэффициент
Уравнение тренда
аппроксимации, R2
y = –0,0000002·x4 – 0,00006·x3 +
0,5007
+ 0,0108·x2 + 1,5709·x – 2,4288
y = –0,00000055·x4 – 0,000021·x3 +
0,7903
+ 0,0092·x2 + 3,2693·x – 11,928
Из таблицы следует, что фактические
данные достаточно тесно коррелируют между
собой внутри групп. Для березы коэффициент корреляции возраста и запаса стволовой
древесины на 1 га составляет приблизительно 0,7, для осины – почти 0,85, что свидетельствует о достаточно тесной связи этих
показателей для разных пород. Тренды, отражающие динамику запаса, аппроксимируют
данные с коэффициентом R2, равным 0,5 и 0,8
для березы и осины соответственно.
Таким образом, имеются основания
к применению трендовых зависимостей для
поиска возраста распада лиственного полога,
ему будет соответствовать значение возраста (x) при достижении показателя запаса (y)
максимального значения.
Методом подстановки найдены значения возраста распада лиственного полога
березовых и осиновых модальных древостоев в составе смешанных хвойно-лиственных
насаждений, они соответственно равны 123
и 126 лет при расчетных максимумах запаса
– 196,8 и 264,6 м3/га. Следовательно, возраст
распада принимается – 120 лет, т.е. 12 класс
возраста для мягколиственных пород.
При проектировании экологической
сети [3] в условиях эксплуатационных лесов
«сукцессионный» показатель является одной
из важных характеристик, влияющих на конечные параметры экологических коридоров в их
пространственном выделении. Поскольку общая площадь и протяженность экологической
сети определяется соотношением экономической и экологической ценности участков лесных земель, а показатель устойчивости участка леса к смене пород является частью общего
показателя экологической ценности, при уве-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2012
личении устойчивости к сукцессии будет возрастать и общий показатель ценности лесных
земель, следовательно, произойдет увеличение вероятности включения рассматриваемого
участка земли в экосеть. Показатель устойчивости хвойных насаждений к смене основных
лесообразующих пород на лиственные может
быть выражен следующим образом
Ci = Gi·((Aлi – Aлd) + 1) / (Aлd + 1), (1)
где Ci – показатель сукцессионной устойчивости (устойчивости к смене пород)
i-го участка земли;
Gi – показатель смешанности состава насаждения по отношению к наличию
хвойных и лиственных пород в составе насаждения i-го участка земли
(G = 0 – насаждения отсутствуют,
G = -1 – либо чистые или смешанные
лиственные насаждения, либо чистые
или смешанные хвойные насаждения,
G = +1 – смешанные хвойно-лиственные насаждения);
Aлi – возраст основного элемента лиственного полога главного либо ближайшего к нему яруса насаждения i-го
участка земли;
Ad – возраст распада лиственного полога. В числителе и знаменателе прибавляется единица для возможности
отличия устойчивого насаждения и
отсутствующего.
В табл. 3 представлены основные варианты сочетания расчетных характеристик (1),
в которых в относительном виде отражены
возможные результирующие значения показателя Ci в интервальном виде (табл. 3).
Из таблицы следует, если насаждение
присутствует, то показатель его сукцессион-
129
Запас стволовой
древесины, м3/га
Экология и мониторинг леса
Динамика запаса модальных древостоев березы
350
300
250
200
150
100
50
0
0
4
2
Запас стволовой
древесины, м3/га
80
100
120
140
160
Возраст, лет
Рис. 1. Динамика запаса модальных древостоев березы в смешанных хвойно-лиственных насаждениях
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
20
3
y = -0,0000002x - 0,00006x + 0,0108x + 1,5709x - 2,4288; R² = 0,5007
Запас березы
Тренд возрастной
динамики запаса
40
60
Динамика запаса модальных древостоев осины
y = 0,00000055x 4- 0,00021x 3+ 0,0092x 2+ 3,2693x - 11,928; R² = 0,7903
Запас осины
Тренд возрастной
динамики запаса
80
100
120
140
160
180
Возраст, лет
Рис. 2. Динамика запаса модальных древостоев осины в смешанных хвойно-лиственных насаждениях
Площадь, тыс. га/Частота, тыс. выделов
0
20
40
60
100
Частота, тыс. выделов
Площадь, тыс. га
10
1
0,1
0,01
0,001
-1 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Показатель сукцессионной устойчивости
1
Рис. 3. распределение площадей лесных земель Воробьевской дачи Эдучанского лесхоза Иркутской области в зависимости от показателя сукцессионной устойчивости насаждений
(частота и площади отражены в логарифмической шкале)
ной устойчивости может принимать значения
в интервале от нуля до единицы в зависимости
от возраста лиственного полога насаждения,
условия будут определять знак, под которым
окажутся значения. К условиям относится:
(Aлi–Aлd) – возраст лиственного полога (Aлi)
больше, меньше или равен возрасту его распада (Aлd); Gi отражает, прослеживается ли
130
смена коренных пород пионерными, если
насаждение присутствует (при положительной величине – смена пород есть, при отрицательной – нет) при отсутствии насаждения
(Gi = 0) – результирующее значение Ci обнуляется. Таким образом, Ci является оценочной величиной и отражает, как возрастные и
породные характеристики насаждения вли-
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2012
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
10
Размер файла
18 292 Кб
Теги
среднего, хвойные, сукцессионные, процесса, фактор, лесов, приангарья, устойчивость, бореальных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа