CC BY
50
Конкурентные отношения сосновых древостоев в рекреационных лесопарковых насаждениях г. Екатеринбурга*
С.А. Шавнин, д.б.н, профессор, В.А. Галако, к.с.-х.н, В.Э. Власенко, к.б.н., Ботанический сад УрО РАН
Количественная оценка взаимоотношений между деревьями, их роста или отпада в результате влияния факторов среды, техногенных или антропогенных факторов может быть проведена на основании определяемых индексов конкуренции [1],
характеризующих влияние размеров соседей (конкурентов) на модельные деревья. Для расчёта индексов конкуренции используется отношение таксационных показателей конкурента к таксационным показателям центрального дерева [2]. Как правило, в большинстве эмпирических индексов в качестве переменной используют диаметр на высоте груди, диаметр кроны дерева, реже — высоту
* Работа выполнена при финансовой поддержке программ интеграционных проектов Президиума УрО РАН (проект 12-И-4-2057).
дерева, ещё реже — объём ствола. В частности, большинством авторов было предложено в качестве индекса конкуренции использовать сумму отношений диаметров соседних (конкурирующих) деревьев к центральному дереву [3].
Уровень конкуренции деревьев в насаждении обусловлен плотностью центральных и количественных параметров конкурирующих деревьев [4]. Таким образом, индекс конкурентных отношений может выражаться следующим образом:
КК1= ХЦ.з, /Ц,..^
КК2 = ХЦ /И/ КК3 = ^ /ц^,
где КК1 — индекс конкурентных отношений по диаметру на высоте 1,3 м; КК2 — индекс конкурентных отношений по высоте;
КК3 — индекс конкурентных отношений по диаметру кроны;
ЕЦ^з — сумма диаметров на высоте 1,3 м (см) конкурирующих деревьев (см); ХИ — сумма высот конкурирующих деревьев (м);
ХЦвд — сумма диаметров крон конкурирующих деревьев (м);
Ц131 — диаметр на высоте 1,3 м центрального дерева (см);
И; — высота центрального дерева (м);
Цкр1 — диаметр кроны центрального дерева (м).
Материал и методы исследований. Исследования по обоснованию методов расчёта индексов конкурентных отношений базировались на материалах, полученных на постоянных пробных площадях (ППП), расположенных в насаждениях лесопарковой зоны г. Екатеринбурга. Насаждения представлены сосновыми древостоями V—VII классов возраста.
На ППП был проведён сплошной перечёт деревьев с их нумерацией, определением диаметров стволов на высоте 1,3 м в двух перпендикулярных направлениях. Кроме того, на пробных площадях замерены высоты всех деревьев с точностью до 0,1 м, проекции и протяжённость крон деревьев. Проведено картирование древостоя на ППП. Для определения возраста деревьев получены керны с помощью возрастного бурава. Всего было обследовано с этой целью 18 постоянных пробных площадей.
с
Рис. - Определение индекса конкурентных отношений (ППП 4): в кружке - номера деревьев; стрелками обозначены радиусы влияния крон
При проведении картирования на каждой ППП были определены оптимальные радиусы зон влияния для подобранных модельных деревьев на основании выделяемых зон роста дерева [5] и проведены замеры расстояний до центральных (модельных) деревьев по радиусам их влияния (рис. 1).
Результаты и их обсуждений. На основании полученных распределений деревьев в соответствии с 5-метровыми радиусами влияния определены индексы конкурентных отношений на ППП (табл. 1), а также их коэффициенты вариации. Всего было исследовано три варианта определения конкурентных отношений: по диаметру ствола на высоте груди, по высоте дерева и диаметру кроны деревьев. Статистический анализ показал, что все показатели конкуренции репрезентативны.
Результаты определения индекса конкурентных отношений, приведённые в таблице 1, позволили установить диапазон изменения показателей конкуренции в пределах от 2,61 до 6,89 для диаметров стволов на высоте 1,3 м и от 2,94 до 6,78 — для диаметров крон. Примерно равные значения показателей конкуренции свидетельствуют об идентичности определения индексов конкурентных отношений. В пределах пробных площадей коэффициент вариации индекса конкурентных отношений колеблется в пределах от 18 до 54% (табл. 1).
Данный показатель служит характеристикой пространственного размещения деревьев в насаждении, их жизненного состояния, а также показателем интенсивности рекреационной нагрузки на ППП [6]. Более чёткую картину по определению степени влияния нагрузок рекреационного и техно-
генного характера даёт фактор конкуренции крон (табл. 1). Жизненное состояние деревьев можно определить по среднему баллу повреждённости деревьев, росту степени дефолиации крон [7]. По приведённым шкалам сосновые древостои на ППП №7—9 можно охарактеризовать как слабоповреж-дённые, близкие к фоновым. Индекс жизненного состояния деревьев составляет — 2,1—2,4, дефолиация — до 30%, срок жизни хвои — 2,8 года. По результатам геоботанического картирования на данных ППП общая доля антропогенно нарушенных участков не превышает 5%. На пробных площадях № 10—12, 23 древостои сосны по данной шкале [8] можно охарактеризовать как средне и сильно ослабленные. Индекс жизненного состояния 3,0, дефолиации — более 40%, срок жизни хвои — 2 года. На этих пробных площадях, испытывающих антропогенное воздействие, нарушено в той или иной степени от 10 до 40% площади. Полученные выводы подтверждаются вычисленными индексами конкурентных отношений. Так, на ППП № 10—12, 23, испытывающих наиболее сильные рекреационные нагрузки, наиболее низкий показатель конкурентных отношений, составляющий 3,21—3,91, что свидетельствует о слабой конкуренции в древостое. На контрольных ППП № 7—9 конкуренция более сильная, показатель конкуренции находится в пределах 4,5—6,16.
На графиках (рис. 2, 3) можно проследить зависимость индексов конкурентных отношений от изменения значений таксационных показателей модельных и конкурирующих деревьев по диаметру ствола на высоте 1,3 м и диаметру кроны. С увеличением данных показателей индекс конкурентных отношений снижается, что характери-
1. Индексы конкурентных отношений сосновых древостоев в рекреационных
насаждениях г. Екатеринбурга
№ ШШ Число стволов, Ы/га Средний диаметр (Д1,зХ см Индекс конкурентных отношений по Д13 ствола Коэффициент вариации индекса конкурентных отношений по Д13 ствола, % Индекс конкурентных отношений по Д кроны Коэффициент вариации индекса конкурентных отношений по Д кроны, %
1 313 39,6±0,59 5,74±0,599 37,03 6,00±0,545 32,78
2 285 42,5±0,63 4,68±0,403 27,24 4,96±0,505 32,20
3 226 45,4±0,74 4,40±0,339 24,36 4,28±0,324 23,99
4 215 47,5±0,77 3,65±0,261 22,57 4,16±0,303 23,29
5 339 40,1±0,59 4,70±0,276 18,55 4,86±0,378 23,31
6 298 42,8±0,63 4,68±0,617 41,67 4,87±0,835 54,25
7 331 38,7±0,58 5,55±0,462 26,32 6,16±0,587 30,16
8 434 38,9±0,54 4,84±0,543 35,45 4,42±0,624 31,61
9 448 36,0±0,49 6,05±0,560 29,29 5,91±0,408 21,82
10 264 48,9±0,72 3,29±0,553 53,06 3,49±0,566 51,24
11 213 45,5±0,72 3,21±0,386 43,55 2,94±0,294 31,64
12 251 46,0±0,70 3,91±0,403 32,21 3,88±0,464 37,80
13 427 32,8±0,42 4,73±0,357 18,47 4,94±0,583 28,93
19 544 35,4±0,41 6,14±0,657 21,40 5,95±0,530 17,41
23 254 44,6±0,68 2,61±0,439 53,17 3,09±0,500 51,22
26 240 46,4±0,69 5,02±0,932 41,49 3,98±0,955 53,68
30 537 31,0±0,36 5,67±0,794 34,32 5,47±0,997 44,68
32 494 34,0±0,40 6,89±0,995 32,29 6,78±1,458 43,01
2. Модель индекса конкурентных отношений древостоев сосны в лесопарковых насаждениях г. Екатеринбурга
№ ППП
Уравнение регрессии индекса конкурентных отношений с Д13 ствола
Уравнение регрессии индекса конкурентных отношений с Д кроны дерева
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 19 23 26 30 32
ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК ИК
= 17,8568-0,4276Д13+ 0,0031 Д213 = 52,5414-2,0991 Д1'3+0,0227Д21'3 = 10,3695-0,2245Д/3+ 0,002Д211 = 0,5958+0,152Д13 - 0,0017Д213, = 3,8844+0,1001 Д13 - 0,002Д2/3 =28,8218-0,9977Д13+ 0,0092Д213 = 17,3811-0,4325Д13+0,0034Д213 =22,7206 -0,9432Д13+ 0,0116Д213 = 7,0555+0,1671 Д13'-0,0055Д213' = -1,9681+0,4224Д13- 0,0066Д2'13 = 12,2113-0,3119Д13+ 0,0023Д213 = -10,7108+0,8316ДД" 3-0, 0113Д2! 3 = -45,1452+3,0803Д^-0,0469^ = 75,9313-3,8027Д1 3+0 ,051Д21 3 ' = 5,6629+0,0088Д13 - 0,0016Д213 = 32,186-1,1Д13+0,0105Д213 = 89,402-4,6415Д13+ 0,063Д213 = 39,0529-1,7539Д13+ 0,0227Д213
-0,892±0,136 -0,078±0,052 -0,359±0,129 -0,491±0,147 -0,378±0,127 -0,785±0,219 -0,859±0,181 -0,729±0,242 -0,848±0,184 -0,585±0,187 -0,815±0,205 -0,414±0,198 -0,804±0,297 -0,760±0,251 -0,689±0,256 -0,633±0,155 -0,564±0,113 -0,849±0,205
ИК = 16,9176-1,5542Дкр+0,0275Д2кр ИК = 9,9896 -0,6132Дкр ИК = 8,0401-0,4616Дкр ИК=6,1845-0,2531 Дир ИК= 7,680-0,3801Дкр ИК=23,5817-ИК=20,6987-ИК = 13,7269-2,0201 Дкр+0,0979Д2кр ИК= 6,0183+0,6538Дкр-0,0915 Д2кр ИК =8,1437 ИК=6,0268
4,0083Д1ф+0,1998Д21 ■4,2057Дкр+0,2729Д2,
0,4934Дкр 0,3259Дкр ИК=6,5351-0,3541 Дкр ИК = 11,0178-1,9933Дкр+0,1336Д2ч ИК = 3,1710+2,4279Дкр-0,4480Д2кр ИК=4,4824+0,3361 Дкр-0,0748Д2кр ИК = 8,3977-ИК=44,9022
ИК = 14,2903-1,5688Дкр
0,1034Дкр-0,0786Д2кр -10,4373ДКр+0,6613Д2Кр
-0,839±0 -0,602±0 -0,480±0 -0,418±0 -0,522±0 -0,872±0 -0,757±0 -0,535±0 -0,788±0 -0,588±0 -0,782±0 -0,246±0 -0,789±0 -0,921±0 -0,597±0 -0,869±0 -0,713±0 -0,849±0
,1721 2834 3101 3212 3223 0846 ,2311 2987 1338 2861 2202 3378 3054 2785 2836 2859 3505 3054
зуется отрицательным значением коэффициента корреляции и уравнением регрессии параболы 1-го и 2-го порядка (табл. 2).
Полученные результаты исследований позволяют прогнозировать необходимую структуру древостоя, моделировать процесс изреживания насаждений при проведении хозяйственных мероприятий.
Литература
1. Касаткин А.С., Усольцев В.А., Семышев М.М. Классификация индексов конкуренции в древостоях // Лесное хозяйство и зелёное строительство в Западной Сибири: матер. IV Международного интернет-симпозиума, г. Томск. Томск, 2009. С. 108-113.
2. Сеннов С.Н. Итоги экспериментального изучения конкуренции в древостоях // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. СПб., 1993. С. 160-172.
3. Кузьмичев В.В., Миндеева Т.Н., Черкашин В.В. Оценка взаимодействия деревьев в лесных фитоценозах // Известия Сибирского отделения АН СССР. 1989. Вып. 3. С. 133-139.
4. Смольянова Л.П., Вайс А.А., Смольянов А.С. Определение объёма отдельного дерева с учётом индекса конкуренции // Вестник СибГТУ. Красноярск. 1999. № 2. С. 24-25.
5. Тябера А.П. Площадь роста дерева и её определение аналитическими способами // Лесной журнал. 1978. № 2. С. 12-16.
6. Бузыкин А.Н. и др. Анализ структуры древесных ценозов. Новосибирск: Наука. 1985. 93 с.
7. Санитарные правила в лесах России. М.: Наука, 1998. 16 с.
8. Методика организации и проведения работ по мониторингу лесов европейской части России по программе ICP-Forest (методика ЕЭК ООН). М., 1995. 42 с.
