УДК 630* 182.21:630*182.4

Динамика биологической продуктивности молодняка ольхи серой на залежи

 

DYNAMICS OF BIOLOGICAL PRODUCTIVITY OF YOUNG STAND OF alder ON abandoned farmland

 

Гульбе Я.И., Гульбе А.Я., Гульбе Т.А., Ермолова Л.С.

(Институт лесоведения РАН, с. Успенское, РФ)

Gulbe Y.I., Gulbe A.Ya., Gulbe T.A., Ermolova L.S. (Institute of Forest Science of Russian Academy of Sciences, Uspenskoe, Russia)

 

По материалам стационарных исследований выявлены закономерности динамики биологической продуктивности молодняка ольхи серой на залежи в подзоне южной тайги Европейской территории России.

According to the materials of stationary studies, the regularities of the dynamics of biological productivity of young stand of alder on abandoned farmland were identified in the subzone of the southern taiga of European Russia.

 

Ключевые слова: биологическая продуктивность, молодняки ольхи серой, южная тайга

Key words: biological productivity, young stands of alder, southern taiga

 

Зарастание древесно-кустарниковой растительностью неиспользуемых сельскохозяйственных угодий в подзоне южной тайги Европейской части России привело к значительному увеличению площади мягколиственных лесов, в том числе сероольшаников. Для оценки сырьевого значения и средообразующей роли формирующихся насаждений ольхи серой (Alnus incana (L.) Moench) необходимо определить их биологическую продуктивность и основные тенденции ее динамики. Познание в полном объеме продукционного процесса возможно лишь при организации непрерывных исследований на объектах постоянного мониторинга в течение более или менее длительных отрезков времени. Для изучения продукционного процесса в сероольшаниках на стационаре «Городище» Северной ЛОС Института лесоведения РАН (Угличский р-н, Ярославской обл., 57°42´ с.ш., 38°34´ в.д.) в дополнение к учетам фитомассы и годичной продукции на временных пробных площадях (Гульбе и др., 2008) были организованы исследования на постоянных объектах. Эти работы включали в себя ежегодные таксационные инвентаризации и периодические определения продукционных показателей.

Возраст сероольшаника в годы проведения учетов надземной фитомассы и годичной продукции составил 10 и 13 лет. Запас, прирост по объему, надземная фитомасса и годичная продукции древостоя определялись по модельным деревьям, которые отбирались в соответствии с распределением особей по ступеням толщины. Взятие модельных деревьев проводилось в августе до наступления периода листопада, когда рост особей завершился. Число моделей в 10-летнем возрасте составило 10 экземпляров, в 13-летнем – 7 экземпляров. Модельные деревья обрабатывались по принятой методике (Биологическая продуктивность лесов Поволжья, 1982). При анализе модельных деревьев выделялись следующие фракции: ствол (включая вершинный побег), многолетние ветви, побеги текущего года, листья, сухие многолетние ветви. Образцы для определения содержания абсолютно сухого вещества в сырой навеске высушивали при температуре 105°C до постоянной массы.

Данные об объеме, массе и годичной продукции модельных деревьев по фракциям (или их группам) выравнивались методом наименьших квадратов по регрессионным моделям. В качестве независимой переменной использовались диаметр дерева на высоте груди (d1,32, см2) или произведение квадрата диаметра дерева на высоте груди на высоту дерева (d1,32h, см2·м). Для оценки степени аппроксимации исходных данных конкретным уравнением и выбора уравнения для расчета биопродукционных показателей древостоя на пробной площади использовали коэффициент детерминации (R2). При расчете массы и годичной продукции древостоя выровненные значения массы и годичной продукции деревьев по ступеням диаметра умножались на число деревьев этой ступени на пробной площади и пересчитывались на единицу площади (1 га).

По полученным значениям массы (Ph) и годичной продукции (P) фракций были рассчитаны следующие биопродукционные показатели древостоя:

1) среднепериодическая годичная нетто-продукция (изменение массы) фракции растущей части древостоя (ΔPh);

2) годичный прирост мортмассы фракции или масса фитодетрита (суммарная масса отпада и опада древостоя (MD).

Динамика показателей биологической продуктивности, включая нетто-продукцию и прирост мортмассы, определялась для функционально однородных групп фракций: ствол, скелет крон (многолетние ветви и побеги текущего года), листья на момент взятия модельных деревьев.

 

Таблица 1 Таксационная характеристика сероольхового молодняка

Состав

A, лет

H, м

D, см

N, тыс.∙

экз.∙га-1

G,

м2∙га-1

M,

м3∙га-1

Z,

м3∙га-1год-1

10Олс

10

9,8

5,6

9,20

22,9

123

21,5

 

11-13*

0,80

087

-1,62

0,0

10,0

19,4

10Олс

13

12,2

8,2

4,34

22,9

153

19,4

Примечание: A, H, D – соответственно средние возраст, высота и диаметр древостоя; N – число растущих деревьев; G – сумма площадей сечений стволов; M – запас стволовой древесины, Z – текущий среднепериодический прирост, * − среднепериодические значения соответствующих показателей в интервале между учетами фитомассы и годичной продукции.

 

В рассматриваемый возрастной период в молодняке ольхи происходит интенсивное изреживание древостоя (таблица 1). С увеличением возраста с 10 до 13 лет количество особей сократилось в 2,1 раза (с 9,2 тыс. экз.·га-1 до 4,34 тыс. экз.·га-1). В это же время при неизменной сумме площадей сечений стволов увеличились средняя высота, средний диаметр и запас древостоя. Это свидетельствует о том, что на рассматриваемом временном отрезке запас древостоя при постоянном видовом числе вырос за счет увеличения его средней высоты. Среднепериодический текущий прирост ольшаника составил 19,4 м3 га-1год-1, изменение запаса 10,0 мга-1 год-1, отпад 9,4 м3 га-1год-1. На компенсацию отпада в этот возрастой период расходуется 48% годичного прироста стволов, 52% его идет на увеличение запаса.

Надземная годичная продукция молодняка в возрастном интервале 10-13 лет (таблица 2) снижается с максимального для подзоны южной тайги значения до величины характерной для инвариантного периода (Уткин и др., 1988). Если годичная продукция (масса) листьев сохраняется на уровне максимально возможных для сероольшаников в районе исследований значений (3-3,5 т·га-1·год-1), годичная продукция скелета крон убывает незначительно, то годичная продукция стволов уменьшилась на 2,65 т·га-1·год-1 (26,6%). Фракционная структура годичной продукции близка к структуре характерной для инвариантного периода, но доля скелета крон на несколько процентов ниже.

 

Таблица 2 – Динамика биологической продуктивности молодняка ольхи серой

ПП

Возраст,

лет

Показатель

Единица

измерения

Фракции

ствол

скелет

крон

древесные

органы

листья

крона

итого

ОГ-3

10

P

т∙га-1∙год-1

9,95

2,49

12,44

3,52

6,01

15,96

%

62,3

15,6

77,9

22,1

37,7

100,0

Ph

т∙га-1

43,55

6,58

50,13

3,52

10,1

53,65

%

81,1

12,3

93,4

6,6

18,9

100,0

11-13*

P

т∙га-1∙год-1

7,30

2,3

9,60

3,27

5,57

12,87

%

56,7

17,9

74,6

25,4

43,3

100,0

∆Ph

т∙га-1∙год-1

4,22

0,41

4,63

-0,16

0,25

4,47

%

94,4

9,2

103,6

-3,6

5,6

100,0

MD

т∙га-1∙год-1

3,08

1,89

4,97

3,43

5,32

8,40

%

36,7

22,5

59,2

40,8

63,3

100,0

13

P

т∙га-1∙год-1

7,30

2,10

9,40

3,03

5,13

12,43

%

58,7

16,9

75,6

24,4

41,3

100,0

Ph

т∙га-1

56,21

7,80

64,01

3,03

10,83

67,04

%

83,8

11,7

95,5

4,5

16,2

100,0

Примечание: * - среднепериодические значения в интервале между учетами фитомассы и годичной продукции.

 

Рассматриваемый сероольшаник по величине фитомассы относится к высокопроизводительным лесным сообществам. С увеличением возраста с 10 до 13 лет его надземная фитомасса увеличилась примерно на 17 т·га-1. Увеличение фитомассы надземной части древостоя сопровождается увеличением доли стволов и некоторым снижением представительства скелета крон и листьев.

Нетто-продукция надземной фитомассы сероольшаника в возрастном интервале 10-13 лет составляет 4,47 т га-1 год-1 с абсолютным преобладанием (примерно 95%) фракции стволов.

Прирост мортмассы (отпад+отпад) в рассматриваемый возрастной период равен 8,40 т·га-1·год-1. Доля древесных фракций в его структуре составляет 59%, листьев 41%.

Суммарная масса отпада и опада составляет 65,3% годичной продукции. На компенсацию отпада и опада расходуется около 52% продукции древесных фракций, при этом для фракции стволов эта величина составляет 42,2%, а для фракции скелета крон достигает 82,2%.

Полученные результаты исследований восполняют недостаток информации о росте и продукционном процессе молодых древостоев ольхи на залежи в подзоне южной тайги. Сероольшаник на залежи характеризуется высокой массой надземной части и годичной продукцией и относится к высокопродуктивным лесным фитоценозам. Молодняк характеризуется интенсивными обменными процессами: сток органического вещества в мортмассу составляет более 2/3 годичной продукции, а суммарный опад и отпад древесных фракций более половины годичной продукции этих фракций.

Выявленные закономерности продукционного процесса могут использоваться в качестве основы для определения роли формирующихся молодняков в углеродном цикле региона, разработки системы лесохозяйственных мероприятий, направленных на выращивание высокопродуктивных древостоев на залежи.

Список использованных источников

1.    Биологическая продуктивность лесов Поволжья [Текст].  М.: Наука, 1982.  284 с.

2.    Уткин, А.И. Продукционная инвариантность древостоев [Текст]/ А.И. Уткин, С.Г. Рождественский, Я.И. Гульбе, Н.Ф. Каплина // Лесоведение. 1988. № 2. С. 12-23.

3.    Гульбе, А.Я. Надземная фитомасса и годичная продукция древостоев ольхи серой на брошенной пашне в подзоне южной тайги (Ярославская область) / А.Я. Гульбе, Я.И. Гульбе, Т.А. Гульбе // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2008. №21. С.25-29.

 

Работа выполнена при частичной поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН

«Биоразнообразие природных систем. Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга» НУБ I.21П.