CC BY
38
УДК 630*232+630*232.324.3
В. К. Гвоздев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (БГТУ);
А. П. Волкович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (БГТУ)
ДИНАМИКА РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ РАЗНОЙ ГУСТОТЫ ПОСАДКИ
Изучены особенности роста и продуцирования чистых лесных культур ели европейской разной густоты посадки. На основе сравнительного анализа таксационных показателей еловых насаждений с густотой посадки от 3,3 до 15,6 тыс. шт./га по вариантам опыта установлены закономерности изменения количества деревьев, среднего диаметра, полноты, запаса стволовой древесины в возрасте лесных культур 20 и 30 лет. Выявлено, что в связи с наступлением фазы активного роста и дифференциации деревьев наибольший отпад наблюдается в вариантах более густых лесных культур. В 30-летнем возрасте самыми продуктивными являются еловые куль-турфитоценозы редкой густоты посадки.
The features of growth and producing of pure wood cultures of a fur-tree werestudied in the European different density of landing are studied. On the basis of the comparative analysis таксационных indicators of fur-tree plantings with density of landing from 3,3 to 15,6 thousand piece / hectares by experience variants are established laws of changing of quantity of trees, average diameter, completeness, a stock of deckman wood at the age of 20 and 30 years. It is established that in connection with approach of a phase of active growth and differentiation of trees the greatest fallen is observed in variants of more dense wood cultures. At 30-year-old age the most productive are fur-tree forest species of rare density of landing.
Введение. Произрастая во многих растительных зонах, ель европейская является одной из главных лесообразующих пород в Европе и по занимаемой площади уступает только лиственнице, сосне и березе. В Республике Беларусь еловые насаждения произрастают на площади 669,9 тыс. га, что составляет 9,6% от покрытой лесом площади. Однако по территории республики еловые древостой размещены неравномерно. Так, в Витебском и Могилевском ГПЛХО ельники занимают 17,9% и 14,0% от покрытой лесом площади, в Минском и Гродненском - 13,1 и 10,3%, а на юге республики в Гомельском и Брестком ГПЛХО - всего 1,4 и 0,4% соответственно [1]. В целом за последние 20 лет наблюдается уменьшение площади еловых насаждений, что объясняется периодическим усыханием ельников, обусловленным особенностями флуктуации основных показателей климата (атмосферные осадки, температура и влажность воздуха). Амплитуда их отклонений от среднемноголетних показателей в отдельные годы достигает 2-5-кратных величин, что формирует в ельниках неустойчивый гидротермический режим (значительное понижение уровня грунтовых вод, уменьшение запасов доступной для растений влаги до критически низких величин) [2]. В связи с этим возникает необходимость дальнейшего изучения эколого-фитоцено-тических особенностей формирования еловых насаждений искусственного происхождения с целью выявления их устойчивости и продуктивности в зависимости от технологии создания лесных культур (густоты и схемы посадки, метода и способа создания, агротехнических и лесоводственных уходов и др.).
В статье излагаются результаты исследований по изучению особенностей роста чистых лесных культур ели европейской разной густоты посадки на стационарных пробных площадях.
Основная часть. Одним из основных лесо-культурных приемов, обусловливающим успешность роста и продуцирования искусственных насаждений различного целевого назначения, является густота посадки лесных культур. Она служит параметром строения искусственного насаждения и как в естественных древо-стоях программирует все последующие циклы роста и развития фитоценозов. Оптимальной густотой выращиваемых древостоев должно быть такое количество растений на единице площади, которое обеспечивало бы наличие сомкнутого полога в процессе всего времени роста для максимального использования солнечных лучей фотосинтезирующей поверхностью хвои и почвенного плодородия - корневыми системами [3].
Объектом исследований явились культуры ели европейской разной густоты посадки, созданные по интенсивной технологии в 1985 г. в Негорельском учебно-опытном лесхозе в условиях свежей субори (В2) после вырубки елово-осиново-березового насаждения. В результате проведения гранулометрического анализа почв установлено, что участок характеризуется почвой дерново-подзолистой контактно-оглеенной, песчаной, развивающейся на песке связном, сменяемом песком рыхлым, подстилаемом с глубины 1 м супесью рыхлой моренной. Здесь были проведены сплошная корчевка пней, выборка корней и последующая сплошная вспашка почвы плугами общего назначения. При вы-
162
1ББМ 1683-0377. Труды БГТУ. 2012. № 1. Лесное хозяйство
боре схемы опыта руководствовались следующими двумя положениями теории планирования эксперимента - количество повторностей и размещение вариантов опыта и их повторностей в натуре. При постановке полевого опыта всегда необходимо иметь повторность одноименных секций, основная роль которых состоит в способности улавливать и усреднять пестроту почвы участка, что значительно снижает экспериментальную ошибку, вследствие чего повышается точность опыта. В связи с этим заложен стационар в пяти вариантах опыта (различная густота посадки в трехкратной повторности методом латинского прямоугольника).
При размещении секций (размер 30^20 м) руководствовались методом рендомизации, в основу которого положен принцип случайного размещения повторностей по фону опыта. В итоге при таком размещении число секций в горизонтальных и двух вертикальных рядах одинаково и соответствует числу вариантов опыта. Каждый горизонтальный и два вертикальных ряда являются самостоятельным повторением опыта [4].
Лесные культуры ели европейской на секциях создавались вручную саженцами 4-летнего возраста, которые были выращены в кольцевом питомнике Негорельского учебно-опытного лесхоза. Пять вариантов опыта были приняты на основании рекомендаций ЛенНИИЛХ по созданию плантационных культур различного целевого назначения с густотой посадки от 3,3 до 15,6 тыс. шт./га.
Анализ особенностей формирования лесных культур ели европейской по четырем вариантам опыта проведен в возрасте 20 и 30 лет.
Следует отметить, что в 20-летнем возрасте прослеживается тенденция наступления активного периода изреживания насаждений в связи со смыканием крон в рядах и междурядьях. Но на
этой стадии отпад деревьев во всех вариантах густоты еще относительно небольшой и сохранность деревьев высокая - от 92 до 98% (табл. 1). Для этого периода характерны закономерности в формировании лесных культур разной густоты посадки, установленные другими исследователями [5, 6]. В частности, прослеживается четкая зависимость уменьшения среднего диаметра с увеличением густоты посадки. По сравнению с величиной среднего диаметра в лесных культурах средней густоты посадки (5 тыс. шт./га) в редких культурах этот показаетль выше на 20%, а в густых - ниже на 34%. Полнота древостоев на всех участках возрастает с увеличением густоты посадки культур и составляет от 0,96 в редких до 1,57 в густых культурах. Наибольшие запасы стволовой древесины характерны для вариантов более густых культур - 136-140 м3/га, что на 15% выше, чем в редких культурах. Более высокие показатели полноты и запасов древесины в вариантах густых культур следует объяснить высокой сохранностью деревьев, в том числе тонкомерных, отставших в росте (объем одного ствола в редких и густых культурах различается в 3,7 раза).
В 30-летнем возрасте лесных культур разной густоты посадки наблюдается обострение конкурентных внутривидовых отношений за свет, влагу и питательные вещества. Об этом убедительно свидетельствует показатель сохранности лесных культур, который варьирует в широких пределах - от 88% в культурах средней густоты до 34% - в густых культурах.
На секциях с густотой посадки 15,6 тыс. шт./га за десятилетний период произошел интенсивный отпад, количество деревьев уменьшилось более чем в 2,7 раза. Гистограммы распределения количества деревьев по ступеням толщины наглядно показывают диапазон изменения данного показателя (рисунок).
Вариант опыта Схема посадки, м, густота, шт./га Число деревьев, шт./га Сохранность, % Средние Бонитет Сумма площадей поперечного сечения, м2/га Полнота Запас стволовой древесины, м3/га Объем одного ствола, 3 ДМ
Д, см Я, м
1 3x1 3 300 3 241 98 9,2 ± 0,15 9,6 I 21,6 0,96 115 35,5
2 750 83 14,7 ± 0,29 13,9 I 44,0 1,47 323 117,5
2 2x1 5 000 4 719 94 7,7 ± 0,11 8,7 I 21,8 1,15 108 22,9
4 400 88 12,3 ± 0,23 12,4 I 46,6 1,70 319 72,5
3 1,5x1 6 700 6 364 95 7,3 ± 0,10 9,2 I 26,5 1,22 140 22,0
4 233 63 10,4 ± 0,16 10,7 II 33,6 1,37 198 46,8
4 0,8x0,8 15 600 14 375 92 5,1 ± 0,14 7,4 II 28,9 1,57 136 9,5
5 267 34 8,8 ± 0,16 9,6 II 27,7 1,06 143 27,2
Таблица 1
Лесоводственно-таксационная характеристика лесных культур ели европейской разной густоты посадки (в числителе приведены данные для культур 20-летнего возраста,
в знаменателе - для 30-летних)
Схема посадки 3 х 1
50 40 30 20 10 0
40 20 0
140
Схема посадки 2 х 1
I Опытное распределение 30 лет I Опытное распределение 20 лет - р-распределение 30 лет X Р-распределение 20 лет
■ Опытное распределение 30 лет ^^Я Опытное распределение 20 лет Я Р-распределение 30 лет X Р-распределение 20 лет
8 10 12 14 16 18 Ступени толщины, см
Схема посадки 1 ,5x1
20 22 24
Опытное распределение 30 лет Опытное распределение 20 лет Р-распределение 30 лет Р-распределение 20 лет
300
4 6 8 10 12 Ступени толщины, см
14
16
18
8 10 12 14 16 18 20 Ступени толщины, см
Схема посадки 0,8 х0,8
22 24
Опытное распределение 30 лет Опытное распределение 20 лет Р-распределение 30 лет Р-распределение 20 лет
4 6 8 10 12 Ступени толщины, см
14
16
Распределение деревьев по диаметру в еловых древостоях разной густоты посадки
4
6
4
6
2
2
По-прежнему более высокое количество деревьев наблюдается в вариантах с более высокой густотой посадки, однако наибольшее число деревьев в более высоких ступенях толщины сосредоточено в редких культурах. Аппроксимация распределения числа деревьев по ступеням толщины при помощи р-функции указывает на существенные различия по вариантам опыта в возрасте 20 и 30 лет, о чем свидетельствуют показатели ассиметрии и эксцесса (табл. 2).
Анализ таксационных показателей древо-стоев показывает, что в 30-летнем возрасте изменение среднего диаметра по вариантам опы-
та имеет ту же тенденцию, что и в возрасте 20 лет: этот показатель в 1,7 раза выше в редких культурах по сравнению с густыми. В связи с большим отпадом деревьев на данном возрастном этапе, в отличие от предыдущего, характерна более высокая полнота для культур средней густоты посадки (в густых культурах полнота ниже на 38%). Аналогичная тенденция характерна для результирующего показателя успешности роста культур - запаса стволовой древесины на единице площади. Этот показатель значительно выше в редких культурах и культурах средней густоты (5,0 тыс. шт./га).
Таблица 2
Статистические показатели лесных культур ели европейской различной густоты посадки (в числителе приведены данные для культур 20-летнего возраста, в знаменателе - для 30-летних)
Варианты опыта Схема посадки, м, густота, шт./га Средний диаметр, см Ошибка среднего, ± Медиана М Вариация V Стандартное отклонение ст Ассимет-рия As Эксцесс E Корел-ляция р-функции
1 3х1 9,2 0,15 9,3 22,0 1,98 -0,41 0,84 0,926
3 300 14,7 0,29 14,0 26,9 3,82 0,06 -0,27 0,931
2 2х1 7,7 0,11 7,4 24,4 1,82 0,24 -0,14 0,942
5 000 12,3 0,23 11,0 30,6 3,61 0,54 -0,11 0,882
3 1,5х1 7,3 0,10 7,0 27,9 1,95 0,05 -0,23 0,977
6 700 10,4 0,16 10,0 25,4 2,56 0,51 0,41 0,975
4 0,8х0,8 5,1 0,14 4,5 43,3 2,01 0,44 -0,34 0,947
15 600 8,8 0,16 8,0 34,3 2,86 0,72 0,01 0,974
164
!ББМ 1683-0377. Труды БГТУ. 2012. № 1. Лесное хозяйство
Запас стволовой древесины в редких культурах в 2,3 раза выше, чем в густых. Увеличилась амплитуда изменений по вариантам опыта объема одного ствола при сохранении тенденции его уменьшения с увеличением густоты - в культурах редких и густых данный показатель различается в 4,4 раза. Это говорит о том, что размерно-качественная характеристика древесного запаса по вариантам опыта существенно отличается.
Отдельно следует остановиться на вопросах интенсивности роста в высоту культур разной густоты посадки. В возрасте 20 лет во всех вариантах, за исключением густых культур, средние высоты мало различались и культуры росли по I классу бонитета. В возрасте 30 лет прослеживается четкая тенденция уменьшения средней высоты деревьев с увеличением густоты посадки. Вероятно, это объясняется относительно высокой сохранностью деревьев по вариантам опыта и недостатком почвенного и светового питания в густых культурах и средней густоты посадки (6,7 тыс. шт./га). Полученные нами результаты согласуются с результатами других исследователей, которые на опытных объектах с елью не получили подтверждения о том, что ускоренный рост по высоте наступает после смыкания крон, когда деревья ограничивают свой рост в толщину. По их мнению, редкое размещение деревьев скорее стимулирует рост в высоту [7].
Многие исследователи пришли к выводу, что в редких культурах конкурирующее влияние деревьев проявляется позже, чем в густых. С возрастом различие в густоте культур разной исходной густоты посадки в результате изре-живания сглаживается. По данным Н. С. Нестерова, почти полное выравнивание числа деревьев ели европейской разной первоначальной густоты произошло в 44 года [7]. Процесс из-реживания древостоев разной густоты приводит к постепенному выравниванию площади питания одного растения (табл. 3).
Таблица 3
Изменение площади питания одного растения с возрастом в лесных культурах ели, м2
Анализ динамики данного показателя демонстрирует, что спустя 26 лет после посадки площадь питания в редких культурах увеличилась на 20%, в культурах средней густоты - на 14-58%, а в густых - в 3 раза.
Заключение. Результаты исследований свидетельствуют о том, что в 30-летнем возрасте лесных культур ели европейской разной густоты посадки наблюдается обострение внутривидовых отношений, которые носят трансабиотический характер и проявляются в конкурентных отношениях между растениями за свет, влагу и питательные вещества. Анализ показателей роста и продуцирования лесных культур позволяет сделать вывод о том, что в лесных культурах наблюдается повышенный отпад деревьев в густых посадках. На этих участках наиболее низкий средний диаметр, полнота и запас стволовой древесины. Наиболее высокие показатели роста и продуцирования характерны для редких культур и культур средней густоты посадки (5,0 тыс. шт./га). Выявлены различные тенденции изменения сохранности, полноты и запаса стволовой древесины лесных культур разной густоты посадки в возрасте 20 и 30 лет.
Литература
1. Сведения о лесном фонде М-ва лесного хоз-ва Респ. Беларусь по состоянию на 1 января 2011 г. - Минск, 2011. - 30 с.
2. Сарнацкий, В. В. Ельники. Формирование, повышение продуктивности и устойчивость в условиях Беларуси / В. В. Сарнацкий. -Минск: Тэхналопя, 2009. - 333 с.
3. Лесные культуры и защитное лесоразведение / Г. И. Редько [и др.]. - СПб.: Темплан, 1999. - 419 с.
4. Бейли, Н. Статистические методы в биологии / Н. Бейли. - М.: Уир, 1973. - 319 с.
5. Редько, Г. И. Лесные культуры / Г. И. Редько, А. Р. Родин, И. В. Трещевский. - М.: Агро-промиздат, 1985. - 399 с.
6. Сироткин, Ю. Д. Лесные культуры / Ю. Д. Сироткин, А. Н. Праходский. - Минск: Выш. шк., 1988. - 238 с.
7. Мартынов, А. Н. Густота культур хвойных пород и ее значение / А. Н. Мартынов. -М.: Центральное бюро научно-технической информации, 1974. - 58 с.
Поступила 01.03.2012
Возраст культур Густота посадки, шт./га
3 300 5 000 6 700 15 600
4 года 3,03 2,00 1,49 0,64
20 лет 3,09 2,12 1,57 0,70
30 лет 3,64 2,27 2,36 1,90
