ФИТОСФЕРА И ПАРАМЕТРЫ ДЕРЕВЬЕВ В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ

№58-1,

Биологические науки

В статье представлены данные о взаимосвязи фитосферы и параметров деревьев в лесных экосистемах. Проанализированы выявленные аналитические корреляции между рассматриваемыми показателями и сделаны выводы.

Похожие материалы

Решение проблемы устойчивого и рационального лесопользования не возможно без понимания базовых основ устойчивого функционирования и продуктивности лесного фитоценоза в системе. [1-4]

Понятием, имеющим первостепенное значение для любого фитоценоза, является напряжённость фитогенного поля древостоя и отдельного дерева в нём.

Ведущая роль в организации лесного сообщества принадлежит древостою. Кроны деревьев длительное время регулируют перераспределение светового потока и осадков, определяют мощность листового опада, а их корни играют ведущую роль в конкуренции за почвенное питание. [2]

Исследуя системы взаимоотношений всех ярусов в лесных сообществах, приходится сталкиваться с необходимостью оценить влияние древостоя не только на напочвенный покров, но и выявить взаимовлияния деревьев друг на друга. Влияние деревьев друг на друга чаще всего проявляется в изменении их морфометрических характеристик, например, диаметра ствола, высоты дерева, высоты прикрепления кроны, ее диаметра и формы. Но если на первых двух параметрах основано подавляющее большинство работ по изучению древостоя, то анализу строения кроны уделено мало внимания. Хотя именно показатели строения кроны, будучи в большей степени динамическими, чем кумулятивными, по сравнению с диаметром ствола и высотой дерева, лучше отражают состояние дерева и мощность его ценотического воздействия. [2]

Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) является одной из лесообразующих пород и активно применяется с целью восстановления лесных площадей таёжной зоны.

В данном исследовании произведена оценка взаимодействия дерева и группы деревьев с кроновым пространством отдельного дерева и другими его морфометрическими показателями в искусственных лесных экосистемах. Обследования проводились в период с 2006 по 2016 гг.

В таёжной зоне на примере Вологодской области подобных исследований не обнаружено на основании анализа литературных источников. Кроме того, наши исследования охватывают объекты лесокультурного производства на территории тайги. Анализу подвергнуты параметры деревьев, оказывающие сильное влияние на конкурентные взаимодействия в фитоценозе за свет, влагу, почвенное питание, а также затронуты отдельные показатели, влияющие на качество древесины на корню.

У деревьев определяли высоту и диаметр ствола на высоте 1,3 м и у корневой шейки (0,1 м), протяжённость зоны ствола без сучьев, с сухими мёртвыми сучьями, высоту прикрепления кроны, вертикальную и горизонтальную проекцию кроны, радиусы кроны в разных направлениях, замерялись диаметры у основания сучков и живых ветвей электронным штангенциркулем марки ШПЦ - III – 400 с точностью 0,01 см. Всего было заложено 20 пробных площадей и обследовано 360 деревьев.

Выполненный объем исследований позволил с определенной степенью достоверности провести статистический анализ экспериментальных данных и сделать научно-обоснованные и достоверные выводы.

Для оценки интенсивности влияния древостоя использовали оригинальный показатель F — напряженность фитогенного поля [2]. Этот показатель основан на зависимости силы влияния дерева от его размеров и расстояния до точки воздействия. Такой подход активно применялся при оценке размеров дерева базировался преимущественно на использовании значений диаметра или окружности ствола. Но поскольку фитогенное поле деревьев формируется, прежде всего, за счет трансформации кроной условий среды, например, через накопление опада, изменение светового режима и количества поступающих осадков, то при расчете напряженности фитогенного поля посчитали необходимым учитывать морфометрические характеристики крон деревьев: диаметр кроны и высоту ее прикрепления. [2]

Обработку собранных материалов и расчетных данных проводили с помощью корреляционного и регрессионного анализа посредством Ms Excel.

Объекты исследований представлены фитоценозами сосны обыкновенной искусственного происхождения в возрасте 60 лет самой продуктивной и распространённой зеленомошной группы типов леса в зоне тайги Вологодской области.

Культуры созданы посадкой сеянцев и саженцев. Обработка почвы при создании культур заключалась, в основном, в измельчении и перемешивании подстилки и дернины с минеральными горизонтами на глубину до 15 см на площадках размером до 0,25 м2. Работы проводились вручную с использованием мотыг и лопат. Первоначальная густота исследованных культур составляла от 750 до 6250 шт./га.

Зеленомошная группа типов леса занимает низкие части пологих склонов и равнинные участки с ослабленным дренажем. Микрорельеф выражен слабо. Под пологом древостоя развивается подрост ели. В живом напочвенном покрове основной фон создает кислица, черника, брусника. Почвы на участках средне- и сильноподзолистые, а также подзолы, песчаные, супесчаные или легкосуглинистые, подстилаемые суглинками и глинами.

Ниже приведены результаты наших исследований (табл.1)

Таблица 1. Статистическая оценка индекса напряжённости фитогенного поля сосны обыкновенной в лесных культурах

Наименование статистического показателя

Значение статистического показателя

Среднее значение

2,2

Ошибка среднего значения

0,1

Коэффициент вариации

32,2

Минимум

0,7

Максимум

5,2

Точность опыта

4,5

Достоверность среднего значения

22

Следует отметить (табл. 1) среднюю изменчивость индекса напряжённости фитогенного поля деревьев в древостое, т.е. каждое дерево относительно от других особей по данному показателю отличается на 32,2 %. За пределами пробных площадей прогнозируемое значение индекса напряжённости фитогенного поля деревьев будет варьировать в 4,5%-ном диапазоне от среднего по выборке. Анализируемое среднее значение индекса является достоверным, так показатель достоверности более 3 (в нашем случае равен 22). Выборка средней однородности, среднее значение является доброкачественным и точным, ему можно доверять и делать объективные выводы.

При оценке взаимовлияния древостоя и морфометрических показателей отдельного дерева в лесных культурфитоценозах получены следующие взаимосвязи (табл. 2)

Таблица 2. Взаимосвязь (корреляционное отношение) индекса напряженности фитогенного поля древостоя и морфометрических параметров дерева

Морфометрический показатель дерева

Напряжённость фитогенного поля

Диаметр кроны дерева

0,87

Протяжённость кроны дерева по стволу

0,94

Диаметр ствола дерева на высоте 1,3 м

0,83

Высота дерева

0,82

Нами выявлены высокие корреляционные отношения между исследуемыми показателями, что говорит о сильном взаимодействии отдельных продукционных параметров дерева и индекса напряженности фитогенного поля древостоя.

Кроме того, нами выявлены отдельные корреляции индекса напряженности фитогенного поля древостоя и отдельных показателей качества древесины, которые имеют непосредственное отношение к формированию кронового пространства (табл. 3)

Следует заметить, что протяжённость зоны ствола с сухими (мёртвыми) сучьями и протяжённость зоны ствола без сучьев слабо коррелируют с напряженностью фитогенного поля древостоя. Данные показатели оказываются влияние на фитосанитарное состояние древостоя и качество древесины, и формируются из соотношения трёх зон: протяжённость кроны дерева по стволу, протяжённость зоны ствола с сухими (мёртвыми) сучьями и протяжённость зоны ствола без сучьев. У сосны очищение древесного ствола от сучьев происходит очень активно, так она является светолюбивой породой, и поэтому, нижние ветви, недополучая необходимое количество солнечной радиации, отмирают, гниют и отваливаются.

Диаметр у основания сучка является основным сортообразующим пороком древесины и получаемых из неё круглых лесоматериалов. [6] Данный показатель имеет среднюю корреляционную зависимость с напряженностью фитогенного поля древостоя. Данный факт говорит ещё и том, что, не только размеры кроны в поперечнике и вдоль ствола, но их толщина ветвей находится в значительном взаимодействии с биотопным пространством.

Таблица 3. Взаимосвязь (корреляционное отношение) индекса напряженности фитогенного поля древостоя и отдельных показателей качества дерева

Показатель качества и фитосанитарного состояния дерева

Напряжённость фитогенного поля

Протяжённость зоны ствола с сухими (мёртвыми) сучьями

0,29

Протяжённость зоны ствола без сучьев

0,25

Средний диаметр у основания сучка (ветви)

0,65

Максимальный диаметр у основания сучка (ветви)

0,63

В ходе проведённых исследований отмечено явное взаимное влияние между напряжённостью фитогенного поля и параметрическими характеристиками деревьев и древесных стволов.

Исследования особенностей фитогенных полей в культурфитоценозах pinus sylvestris представляют интерес:

  • для достоверного прогноза благоприятного сосуществования видов в насаждениях;
  • при практическом анализе взаимоотношений растений и определении границ ценотических систем.

Созданные модели фитогенного поля являются одним из важных методов систематизации и упорядочивания представлений о механизмах роста функционирования культурфитоценозов.

Список литературы

  1. Хамитова С.М. Особенности репродукции сосны кедровой сибирской в условиях интродукции (на примере Вологодской области) / диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Сев. (Арктический) федер. ун-т. Вологда, 2012
  2. Корнилов К.А., Лукашевич В.М. Возможные пути повышения эффективности государственной функции по контролю в области лесных отношений на примере республики Карелия //
  3. Электронный мультидисциплинарный научный журнал с порталом международных научно-практических конференций Интернетнаука. 2016. № 9. С. 83-94.
  4. Хамитова С.М., Хамитов Р.С. Влияние типа апофиза шишек сосны кедровой сибирской на формирование в них семян. // Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник. 2010. № 3. С. 134-135.
  5. Хамитова С.М. Особенности репродукции сосны кедровой сибирской в условиях интродукции / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова. Архангельск, 2012
  6. Тиходеева М.Ю., Лебедева В. Х., Ипатов В. С. Оценка влияния древостоя на развитие кроны дерева // Вестник санкт-петербургского университета. 2010. Сер. 3 Вып. 1. с. 15-21
  7. Авдеев Ю.М. Качество древесины в терминах сучковатости на примере лесных экосистем искусственного происхождения // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 10. С. 135-138.