CC BY
32
УДК 630.5:582.632 С.Г. Жильцова
Западно-Сибирский филиал Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Новосибирск
АНАЛИЗ ВОЗРАСТНОЙ СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ БОЛОТНЫХ БЕРЕЗНЯКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТРАДИЦИОННЫХ СТАТИСТИК И ФУНКЦИИ ВЕЙБУЛЛА
Приведен сравнительный анализ использования традиционных статистических показателей и функции Вейбулла при оценке возрастной структуры древостоев. Определено, что древостои березы пушистой, произрастающие в болотных местообитаниях имеют характер относительно разновозрастных.
S.G. Zhil'tsova
West-Siberian Branch of V. N. Sukachev Institute
of Forest Siberian Branch the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk
AGE STRUCTURE ANALYSIS OF MIRE BIRCH FOREST STAND BY TRADITIONAL STATISTICS AND WEIBULL FUNCTIONS
The comparative analysis of use of traditional statistics and Weibull function is resulted at an estimation of age structure of forest stands. It is certain, that stands of pubescent birch, growing in bog sites have concerning uneven-age character.
Характерной чертой как монопородных, так и смешанных древостоев, не вовлеченных в хозяйственное использование, является их разновозрастность (Ткаченко 1952: цит. по Комин, Семечкин, 1970; Комин, 1963; Комин, Семечкин, 1970; Соколов, 1988; Чупров, 1988). Болотные березняки, как правило, произрастающие в труднодоступных местообитаниях в той или иной мере избыточно увлажненных, редко подвергаются антропогенному воздействию, и сохраняют первозданный вид с возрастной структурой древостоя, присущей девственным насаждениям. К тому же, учитывая весьма специфическое сочетание разнообразных действующих факторов экологического фона в условиях длительного и постоянного избыточного увлажнения, следует ожидать в возрастной структуре древостоев болотных березняков наличия специфических черт, тесно связанных с характером водно-минерального питания местообитаний и локальных условий дренированности.
Исследование возрастной структуры древостоев выполнено в болотных березняках, произрастающих на болотных массивах евтрофного и мезотрофного типов водно-минерального питания, располагающихся в северной части междуречья Оби и Томи на территории Томской области
(табл.1). Отбор образцов древесины для определения возраста отдельных деревьев производился на временных пробных площадях по общепринятым в лесоведении методикам. Анализ структуры древостоя предполагалось произвести на основе статистических показателей эмпирических распределений. Однако обнаруженная неоднородность полученных натурных данных побудила применить для анализа эмпирических распределений, помимо традиционных статистических показателей, функцию Вейбулла:
^х) = а*(с/Ь)*((х/Ь)((>1) *ехр((-1)*(х/Ь)с), х > а, Ь > 0, с > О, где а - нормирующий множитель; в - параметр масштаба (соответствует среднему значению эмпирического распределения); с - параметр формы (характеризует высоту поднятия кривой и ее форму) (Ганина, 1984).
Таблица 1 Краткая таксационная характеристика древостоев пробных площадей
Название болотного массива, тип леса, тип водно-минерального питания Состав древостоя Средний диаметр, см Средняя высота, м Средний возраст, лет Полнота а и £ п а 00 Класс бонитета
Болото Долинное, березняк лабазниково-вейниковый, евтрофный 10Б+С, ед. К 20,6 18,0 78 0,9 184,4 III
Болото Большое Жуковское, березняк крапивно-лабазниково-вейниковый евтрофный 10Б+Е, ед. К 20,8 16,8 69 0,80 178,6 III
Болото Большое Еловочное, березняк крапивно-лабазниковый, евтрофный 10Б, ед. К, С, Е 20,8 16,4 65 0,81 151,7 III
Болото Большое Еловочное, березняк осоково-кустарничково-сфагновый, мезотрофный 8Б2С 11,5 12,0 56 0,74 77,3 III
В распределении по возрасту в древостое березы пушистой, произрастающем на пробной площади «болото Долинное», положительный коэффициент асимметрии (табл. 2) указывает на наличие удлиненного правостороннего шлейфа, что свидетельствует в пользу существования в данном древостое значительной доли старовозрастных деревьев (в данном случае более 90 лет). Данному распределению свойственна значительная островершинность, из чего также следует, что имеет место доминирование деревьев, возраст которых находится в пределах 70-100 лет. Таким образом, статистические показатели данного распределения указывают на присутствие в древостое деревьев, относящихся к нескольким возрастным группам, при безусловном преобладании старовозрастных. Полученные в результате выравнивания данного распределения (функция Вейбулла, R2=0,956) коэффициенты (табл. 3) указывают на значительные правостороннюю асимметрию (с=14,42) и островершинность выравнивающей кривой (в=84,15), что также свидетельствует о наличии подавляющего большинства деревьев
березы, возраст которых колеблется в пределах от 70 до 100 лет, при значительной доле присутствия деревьев, возрасты которых приходятся на интервал 30-70 лет.
Таблица 2 Основные статистические показатели эмпирических распределений
деревьев березы пушистой по возрасту
Основные статистики Название болотного массива, тип условий водно-минерального питания, тип леса
Долинное, евтрофное, березняк лабазниково- вейниковый Большое Жуковское, евтрофное, березняк крапивно- лабазниково- вейниковый Большое Еловочное, евтрофное, березняк крапивно- лабазниковый Большое Еловочное, мезотрофное, березняк осоковосфагново-кустарничковый
среднее, М 77,36±1,18 71,52±2,53 63,53±1,79 67,70±3,92
медиана, Ме 78,0 69,0 61,0 63,0
дисперсия, S2 51,14 147,53 137,68 153,57
стандартное отклонение, а 7,15 12,15 11,73 12,39
асимметрия, As 1,26±0,39 0,24±0,48 0,72±0,36 0,46±0,69
эксцесс, Ех 5,33±0,76 -1,44±0,93 -0,19±0,71 -0,40±1,33
Распределение деревьев березы по возрасту на пробной площади «болото Большое Жуковское», где средний возраст древостоя составляет 69 лет, характеризуется незначительными асимметрией и эксцессом, однако его нельзя квалифицировать как близкое к нормальному (табл. 2). Судя по коэффициентам уравнений функции выравнивания (функция Вейбулла, R2=0,793), данному распределению характерны существенная правосторонняя асимметрия (с=4,894) и несколько меньшая, чем в предыдущем случае (пр. пл. 2) (табл. 3), но, тем не менее, значительная высота подъема кривой (в=77,18). Таким образом, распределению свойственно наличие левостороннего шлейфа, что свидетельствует о наличии в данном древостое деревьев разных возрастных групп при большой доле деревьев березы младших и средних возрастных групп (до 60 лет).
В древостое на пробной площади «болото Большое Еловочное, евтрофное», где средний возраст составляет 65 лет, распределение по возрастам также достаточно неоднородно, имеет незначительные эксцесс и асимметрию. Однако его среднее значение и медиана не равны (табл. 2). Коэффициенты уравнений функции выравнивания (функции Вейбулла, R2=0,684) (табл. 3) указывают на небольшую высоту подъема выравнивающей кривой (в=68,43) и некоторое отличие распределения от нормального (с=4,401). Таким образом, как и в предыдущем случае (пр. пл. 11), в древостое отмечается присутствие почти равных долей как молодых, так и старовозрастных деревьев. Кроме того,
наблюдается явное доминирование деревьев двух возрастных групп - 60 и 90 лет, что позволяет сделать заключение о достаточно выраженной разновозрастности древостоя на данной пробной площади.
Таблица 3 Коэффициенты уравнений функции Вейбулла для распределений
деревьев березы пушистой по возрасту
Название болотного массива, тип условий водноминерального питания, тип леса Параметры уравнений
а в с А2 R2
Долинное, евтрофное, березняк лабазниково-вейниковый 834,03 84,15 14,42 76,45 0,956
Большое Жуковское, евтрофное, березняк крапивно-лабазниково-вейниковый 1049,7 77,18 4,894 114,7 0,793
Большое Еловочное, евтрофное, березняк крапивно-лабазниковый 1018,2 68,43 4,401 231,9 0,684
Большое Еловочное, мезотрофное, березняк осоково-сфагново-кустарничковый 840,02 60,46 7,317 166,4 0,771
Средний возраст древостоя, произрастающего на пробной площади «болото Большое Еловочное, мезотрофное» составляет 58 лет. Несмотря на незначительные асимметрию и эксцесс (табл. 2), распределение также нельзя считать близким к нормальному, так как коэффициенты функции выравнивания данного распределения (функция Вейбулла, R2=0,771) (табл. 3) указывают на наличие правосторонней асимметрии (с=7,317) и значительную высоту подъема выравнивающей кривой. Следовательно, для данного древостоя характерна значительная разновозрастность при доминировании средневозрастных деревьев и присутствии значительной доли деревьев младших возрастных групп.
Использование функции Вейбулла позволяет более подробно охарактеризовать распределение деревьев по возрасту в болотных древостоях березы пушистой. Очевидно, что древостои имеют характер относительно разновозрастных (по: Комин, 1963) и характер их разновозрастности
сохраняется, хотя особенности возобновительного процесса в болотных березняках (Ефремов, Жильцова, 2003), без сомнения, накладывают отпечаток на сочетание определенных возрастных стадий в развитии древостоев (Фалалеев, 1964; Ипатов, 1969, 1970), что обеспечивает наличие в древостоях нескольких поколений деревьев с резко контрастными различиями в структуре рассматриваемых древостоев по толщине и высоте стволов. необходимый экологический фон для серьезных различий в истории роста и развития отдельных деревьев березы пушистой обеспечивает гидроморфизм местообитаний, что, наряду со сложностью возрастного строения, приводит к
формированию структурно сложных древостоев с характерными особенностями развития.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Комин, Г.Е. Влияние циклических колебаний климата на рост и возрастную структуру девственных насаждений заболоченных лесов [Текст] / Г.Е. Комин // Изд. СО АН СССР, сер. биол.-мед. н. - 1963. - № 12. - вып. 3. - С. 16-24.
2. Комин, Г.Е., Семечкин, И.В. Возрастная структура древостоев и принципы ее типизации [Текст] / Г.Е. Комин // Лесоведение. - 1970. - № 2. - С. 24-33.
3. Соколов, Н.Н. Возрастное строение заболоченных сосняков Европейского Севера [Текст] / Н.Н. Соколов // Лесная таксация и лесоустройство. Межвуз. сб. научн. тр. Красноярск: КПИ. - 1988. - С. 93-100.
4. Чупров, Н.П. Зональные особенности возрастной структуры березовоеловых древостоев Европейского Севера [Текст] / Н.П Чупров // Лесоведение. -1988. - № 3. - С. 11-20.
5. Ганина, Н.В. Распределение деревьев по диаметру с помощью функции Вейбулла [Текст] / Н.В. Ганина //Лесоведение. - 1984. - № 2. - С. 65-70.
6. Ефремов, С.П., Жильцова, С.Г Оценка возобновительного процесса в болотных березняках междуречья Оби и Томи [Текст]/ С.П. Ефремов// Вестник ТГУ - 2003. - № 7. - С. 97-105.
7. Фалалеев, Э.Н. Пихтовые леса Сибири и их использование [Текст] / Э.Н. Фалалеев. - М.: Лесн. пром-сть. - 1964. - 167с.
8. Ипатов, В.С. Дифференциация древостоя II. Выявление деформаций у кривых распределения деревьев по толщине [Текст] / В.С. Ипатов // Вестник ЛГУ - 1969. - № 15. - С. 43-53.
9. Ипатов, В.С. Дифференциация древостоя [Текст] / В.С. Ипатов // Вестник ЛГУ - 1970. - вып. 1. - № 3. - С. 66-77.
© С.Г. Жильцова, 2011
