Наши журналы
Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТАРОВОЗРАСТНЫХ ПРИБАЛОЧНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС «КАМЕННОЙ СТЕПИ»

Научная статья
Вахтин А.И.
Вавин В.С.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.76.10.010
Выпуск: № 10 (76), 2018
Опубликована:
2018/10/17
PDF

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СТАРОВОЗРАСТНЫХ ПРИБАЛОЧНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС «КАМЕННОЙ СТЕПИ»

Научная статья

Вахтин А.И.1, Вавин В.С.2

1, 2 Каменно-Степное опытное лесничество, Воронежская область, Россия

* Корреспондирующий автор (ksolnauka[at]mail.ru)

Аннотация

Главными критериями устойчивости лесных насаждений к неблагоприятным природным и антропогенным воздействиям принято считать древостой, лесное насаждение и его структуру, индикаторами для древостоя  являются – параметрические показатели его продуктивности и роста высоту, по диаметру, запасу, макроструктуре древесины; индикаторами для лесного насаждения (помимо перечисленных) является – ярусность, состав, разновозрастность, биоразнообразие видов

В работе представлены результаты исследований старовозрастных прибалочных и стокорегулирующих лесных полос, на четырех участках, 2х участках семенного и 2-х участках порослевого происхождения,  на основе использования коэффициента напряженности роста (КОП).

Ключевые слова: защитное лесонасаждение, таксация, коэффициент напряженности роста, биологическая устойчивость, оценка жизненного состояния.

STUDY OF CURRENT STATE OF THE OLD-AGED RAVINE FOREST BELTS OF “STONE STEPPE”

Research article

Vakhtin A.I.1, Vavin V.S.2

Kamenno-Stepnoye Experimental Forest District, Voronezh region, Russia

* Corresponding author (ksolnauka[at]mail.ru)

Abstract

Forest stand and forest vegetation and its structure are considered the main criteria for the sustainability of forest plantations to adverse natural and anthropogenic influences. Indicators for forest stand include parametric indicators of its productivity and growth height, diameter, stock, macrostructure of wood while indicators for forest vegetation (other than those listed) are storeyed structure, composition, all-aged nature and biodiversity of species.

The paper presents the results of the studies of the old-aged ravine and flow regulating forest belts at four plots, two plots of seed and two plots of vegetative origin based on the use of the growth intensity factor (GIF).

Keywords: shelter forest, taxation, growth intensity factor, biological sustainability, assessment of vital status.

Опыт создания систем взаимодействующих защитных лесных насаждений на территории европейской части России показал, что противодействуя негативным климатическим явлениям в степной и лесостепной зоне лесные полосы преобразуют и стабилизируют экологическую обстановку данной местности, формированием агролесоландшафтов с высокой степенью саморегуляции, что в значительной мере повышает продуктивность сельскохозяйственных земель. Ярким примером этого является система защитных лесных полос, созданных в период работы «Особой Экспедиции» и ее последователями с 1893 по 1907 гг. За время своего существования этот рукотворный комплекс многократно доказывал свое преимущество перед степными агроландшафтами, своим влиянием на продуктивность пашни, высокой урожайностью сельскохозяйственных культур и многофункциональным влиянием на окружающую среду [1].

В настоящее время общая площадь лесных полос (по данным последней таксации 1992 г.) составляет 635,8 га, с площадью древостоя 538 га, произрастающих на землепользовании площадью 6214 га, принадлежащем Докучаевскому опытно-производственному хозяйству Воронежского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Наибольшая часть лесных полос приходится на первое отделение хозяйства с площадью 3095 га. Здесь находятся самые ценные объекты Каменной Степи: старовозрастные лесные полосы, опытные посадки Г.Ф. Морозова, Н.Н. Михайлова, Е.С. Павловского и других исследователей, общей площадью 398,2 га.

В лесных полосах столетнего возраста, созданных по древесному и древесно-кустарниковому типу смешения, рост древесных пород происходит по разному, и его параметры изменяются в зависимости от условий местопроизрастания, формирующихся на разных типах местности [2].

Главными критериями устойчивости лесных насаждений к неблагоприятным природным и антропогенным воздействиям принято считать древостой, лесное насаждение и его структуру, индикаторами для древостоя – параметрические показатели его продуктивности и роста в высоту, по диаметру, запасу, макроструктуре древесины; индикаторами для лесного насаждения (помимо перечисленных) – ярусность, состав, разновозрастность, биоразнообразие видов [3]. Дифференциация деревьев в процессе их индивидуального развития обусловлена как генетическими, так и адаптивно - экотопическими факторами. Известно, что формирование высокопродуктивных древостоев посредством рубок ухода обеспечивается за счет оставления лучших деревьев и устранения конкуренции со стороны ближайшего их окружения, улучшения освещенности, активизации микробиологических процессов в почве, оптимизации других факторов среды [4], [5].

 При проведении исследований нами изучалось состояние опытных старовозрастных прибалочных и стокорегулирующих лесных полос, подвергшихся жесткой засухе 2010 года, для получения исходных таксационных данных, которые будут использованы для анализа эффективности проведения рубок ухода новыми способами.

При этом решались следующие задачи:

  1. Осуществление рекогносцировочного обследования лесных полос и подбор участков для проведения детальной таксации древостоя.
  2. Проведение таксации лесных полос на выделенных участках для выявления роста древесных пород.
  3. По данным полученным в ходе проведения исследований, установить породный состав и таксационные характеристики древостоя.

После проведения исследований нами получены новые таксационные данные для оценки жизненного состояния старовозрастных прибалочных и стокорегулирующих лесных полос, при помощи которых можно объективно планировать интенсивность лесохозяйственных уходов в водоохранных лесных полосах на склонах.

С целью изучения состояния опытных старовозрастных прибалочных лесных полос нами были проведены исследования в старовозрастной прибалочной и стокорегулирующей лесной полосе №72 (прибалочная, неравнобокая лесная полоса, созданная в1907 году, площадью 3,26 га, состав 8Яо2Д, 1 класса бонитета), и лесной полосе №71– лесонасаждение на склоне балки Таловой, неоднородное по происхождению, состоянию и соотношению пород, по данным таксации 2002 года. На участке «А» - насаждение порослевого происхождения после рубки основного древостоя в 1933 году. Насаждение 3 бонитета, 1-2-й добротности, полнотой 0,8-0,9. Состав 5В1Яп1Ко1Д1Кт.

На участке «Б» - семенное насаждение 3 бонитета, полнотой 0,7. Состав 1-го яруса-5В3Ко2Яп+Б,Д,Гр.

Направление исследований обусловлено современным состоянием проблемы, возникшей после засушливых вегетационных периодов 2007-2010гг., после которых в защитных лесонасаждениях Каменной Степи, в древостоях (возраст от 45 до 116 лет) проявились признаки деградации насаждений: большое количество сухостоя деревьев 1 и 2 яруса и почти полное усыхание быстрорастущих пород (береза 80%-90%, тополь бальзамический 45%-100%).

Методология изучения базировалась на системном подходе и комплексных принципах оценки. При решении поставленных задач были использованы методы натурных исследований, которые включают в себя всестороннее и комплексное изучение процессов роста и развития древесных пород используемых для лесомелиоративных целей с применением информации из фундаментальных и прикладных разработок. В работе были использованы типовые и усовершенствованные методики, применяемые в таксации, экологии и агролесомелиорации, а так же приемы исследований при проведении опытов, описанные в научных отчетах, архивных материалах и опубликованных работах ФГБНУ «Каменно-Степное опытное лесничество» [8].

По материалам полевых наблюдений во время камеральной обработки рассчитывались следующие показатели: состав насаждения по ярусам, для каждого яруса отдельно определяются: число деревьев, полнота (абсолютная в м2/га и относительная  в долях единицы), запас стволовой древесины (по таблицам А.В. Тюрина, Ф.П. Моисеенко) [9], средние показатели яруса (высота и диаметр среднего дерева), бонитет (определяется по возрасту и высоте деревьев I яруса) и средний прирост по запасу древесины. Данные показатели вычислялись для деревьев I и II ярусов, которые потом объединялись и являлись таксационной характеристикой древостоя. Для сравнительного анализа роста древесных пород, на участках лесных полос, полученные данные были обработаны методом вариационной статистики.

Степень достоверности полученных результатов была обеспечена и подтверждена многолетними (2005-2014 гг.) и комплексными исследованиями с применением современных методов компьютерной обработки данных биометрических и натурных наблюдений. Основные результаты исследований были проведены по статистически достоверной оценке на 95% уровне значимости.

При проведении исследований нами были выбраны по два участка (контроли) в каждой лесной полосе, по одному участку в семенной секции, и по одному участку в секции порослевого происхождения, на которых произвели детальную таксацию древостоя с замером всех биометрических параметровдеревьев. Были рассчитаны все биометрические показатели древостоя (таблица 2). Определение жизненного состояния древостоя в целом и каждого дерева в отдельности проводилось по методике В.А.Алексеева [6].

Коэффициент напряженности роста (КОП) рассчитывался по формуле [7]:

31-10-2018 10-44-48         (1)

где: КОП – коэффициент напряженности роста, см/см2; Н – высота дерева, м; G1,3 – площадь поперечного сечения дерева на высоте 1,3 м/см2.

Диагностика жизненного состояния (таблица 1) указывает на конкурентоспособность дерева древостоя, его дальнейшее существование при проведении рубок ухода или выборку отмирающих особей [10]. Анализируя данные таблицы 1 мы видим, что показатель жизненного состояния в исследуемых лесных полосах колеблется в пределах от 68,3% до 74,5%, что соответствует категории состояния «ослабленные». Так же мы можем видеть, что среднее значение ОЖС семенных насаждений на 8% ниже чем порослевых. В результате проведения жизненной оценки состояния лесных полос по показателям: Ln, Lv, Dv мы можем отнести данные насаждения к категории «ослабленные».

 Используемый метод оценки жизненного состояния деревьев основывается на выявлении здоровых, ослабленных, сильно ослабленных деревьев, а также сухостоя не только по форме, состоянию, крупности и т.д. стволов деревьев, что не вызывает затруднений при таксации, но и на определении состояния ассимиляционного аппарата, характеристики которого (густота, ажурность, цвет листвы и т.д.) могут трактоваться разными людьми по разному [11]. Поэтому определение жизненного состояния деревьев используемым методом носит субъективный характер, зависящий от мнения конкретного исследователя. Для объективной оценка категории жизненного состояния деревьев целесообразно использовать дополнительные количественные показатели, которые должны быть технологичными, то есть легко и точно измеряемыми, а значения обуславливаться категориями состояния.

Анализируя данные таблицы 2, мы можем видеть, что защитные лесные насаждения растут и развиваются по низкому классу бонитета, чему способствовала саморегуляция древостоя (без проведения рубок  ухода), что приводит к смене породного состава насаждений. Мы видим, что на порослевых участках главная порода дуб, практически совсем выпала из состава древостоя. Доля участия дуба в породном составе насаждения первого яруса составляет всего 10%-20% , а во втором ярусе он отсутствует совсем. На семенных участках процент дуба в составе насаждения составляет в первом ярусе 30%-50%, во втором 20%-40%.

Анализируя полноту и запас древостоя, мы видим, что полосы перегущены, полнота составляет 0,8-1,1, хотя при этом запас древесины в некоторых полосах составляет 70%-80% от запаса нормального насаждения, что говорит о ненормальном развитии древостоя.

 

Таблица 1 – Данные значений показателя жизненного состояния и комплексного оценочного показателя (КОП) прибалочных полос «Каменной Степи»

№ л/п ОЖС,% Ln Lv Dv,% КОП,см/см2
Семенной
71 69,7 74,3 76,7 25,3 3,84
72 68,3 74,6 75,8 24,9 2,52
Порослевой
71 72,1 75,1 78,1 22,7 3,95
72 74,5 76,2 76,9 23,1 8,25
 

Таблица 2 – Таксационные показатели древостоя на опытных вариантах лесных полос

31-10-2018 10-47-42

Так же в наших исследованиях в качестве показателя оценки состояния древостоя был применен коэффициент напряженности роста (КОП), который является важным критерием оценки достаточности изреживания насаждения. Данные коэффициента напряженности роста, представленные в таблице 1 свидетельствуют, что его значения варьируют от 2,52 до 8,25, что не является превышением оптимальных значений для данного класса возраста древостоя, и не указывает на снижение биологической устойчивости данных насаждений. Хотя значение коэффициента напряженности роста в порослевой части лесной полосы №72 находится в «пограничной зоне», на верхнем пределе оптимальных значений КОП, что указывает на начальную стадию снижения устойчивости данного насаждения. Из этого мы можем сделать вывод, что с увеличением крупности деревьев происходит снижение коэффициента напряженности роста. Наибольшими его значениями, равными 8,25 см/см2 характеризуются порослевые участки лесной полосы №72 со средним диаметром насаждения 16,3см и средней высотой 16,5м, наименьшим семенные участки лесной полосы №72 со средним диаметром 33,8см и средней высотой 23 м, а так же со снижением коэффициента напряженности отмечается снижение доли «сильно ослабленных» и «отмирающих» деревьев и увеличение доли «здоровых» деревьев.

Исходя из полученных данных, мы можем сделать вывод, что при естественном формировании древостоя искусственно созданные защитные насаждения, созданные из дуба, ясеня и вяза теряют свою агроэкологическую эффективность, путем изменения конструкции самой лесной полосы. Происходит нежелательная смена пород. Появляется большое количество сухих деревьев, из состава насаждения выпадает главная порода – дуб, что ведет к снижению продолжительности жизни самого насаждения.

К настоящему времени состояние лесных полос можно оценить как «поврежденные» и «ослабленные», требующие незамедлительных санитарных рубок, с целью недопущения их окончательного распада и гибели. Это наглядно подтверждает необходимость своевременных рубок ухода в искусственно создаваемых лесных насаждениях.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Павловский Е.С. Развитие защитного лесоразведения в Каменной Степи в советское время// Лесные полосы Каменной Степи: сб. научных статей. Воронеж, 1967. С. 183-253.
  2. Вавин В.С. Создание долговечных защитных лесных насаждений в условиях юго-востока ЦЧП / Вавин В.С., Рымарь В.Т., Ахтямов А.Г. и др. // Воронеж, 2007.
  3. Степаненко И.И. Критерии и индикаторы роста, продуктивности лесных насаждений при их интенсивном выращивании / Лесной журнал. – 2015 ‒ № 4– С. 18-29.
  4. Bréda N. Effects of thinning on soil and tree water relations, transpiration and growth in an oak forest (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) / Bréda N., Granier A., Aussenac G. / Tree Physiol. – 1995 ‒ № 15 (5). – Р. 295-306. doi: 10.1093/treephys/15.5.295.
  5. Lagergrena F. Thinning effects on pine-spruce forest transpiration in central Sweden / Lagergrena F., Lankreijera H., Kučerab J. and others // Forest Ecology and Management. – 2008 – Vol. 255 – I. 7 – P. 2312–2323.doi:10.1016/j.foreco.2007.12.047.
  6. Алексеев В.А. Диагностика повреждений деревьев и древостоев при атмосферном загрязнении и оценка их жизненного состояния / Лесные экосистемы и атмосферное загрязнение. Ленинград: Наука, 1990 – С. 38-53.
  7. Густова А.И. Оценка гидрофизических характеристик древесины для обоснования лесоводственных уходов в защитном лесоразведении / Густова А.И., Терехина Д.К. // Аграрный вестник Урала. – 2007 ‒ № 5(41). – С. 55-59.
  8. Павловский Е.С. Развитие защитных лесных экосистем и методы их изучения / Павловский Е.С., Вавин В.С., Ахтямов А.Г. и др. // Воронеж: Кварта, 2014-76с.
  9. Моисеенко Ф.П. Ход роста и товарность семенных дубовых насаждений // Лесное хозяйство – 1964 - №4 - с.34-38.
  10. Алешичев А.Н. Оценка жизненного состояния и поврежденности искусственных насаждений на Райчихинском буроугольном месторождении / Вестник КрасГАУ. – 2011 ‒ № 6 – С. 74-78.
  11. Шевелина И.В. Таксационные особенности сосновых древостоев различных стадий рекреационной дигрессии / Шевелина И.В., Коростелев И.Ф., Плотникова О.А и др. // Лесной журнал. – 2010 ‒ №5. – С. 30-35.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Pavlovskii E.S. Razvitie zashchitnogo lesorazvedeniya v Kamennoi Stepi v sovetskoe vremya [Development of Protective Afforestation in Stone Steppe in Soviet Times] // Lesnyye polosy Kamennoy Stepi: sb. nauchnykh statey [Forest Belts of Stone Steppe: Coll. of scientific articles]. Voronezh, 1967. P. 183-253. [in Russian]
  2. Vavin V.S. Sozdanie dolgovechnykh zashchitnykh lesnykh nasazhdenii v usloviyakh yugo-vostoka TsChP [Creating Long-lasting Protective Forest Plantations in Southeast of Central Black Earth Belt] / Vavin V.S., Rymar V.T., Akhtyamov A.G. and others // Voronezh, 2007 [in Russian]
  3. Stepanenko I.I. Kriterii i indikatory rosta, produktivnosti lesnykh nasazhdenii pri ikh intensivnom vyrashchivanii [Criteria and Indicators of Growth, Productivity of Forest Plantations with their Intensive Cultivation] / Lesnoy zhurnal [Forest Journal]. - 2015 - No. 4– P. 18-29. [in Russian]
  4. Bréda N. Effects of thinning on soil and tree water relations, transpiration and growth in an oak forest (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) / Bréda N., Granier A., Aussenac G. / Tree Physiol. – 1995 ‒ № 15 (5). – Р. 295-306. doi: 10.1093/treephys/15.5.295.
  5. Lagergrena F. Thinning effects on pine-spruce forest transpiration in central Sweden / Lagergrena F., Lankreijera H., Kučerab J. and others // Forest Ecology and Management. – 2008 – Vol. 255 – I. 7 – P. 2312–2323.doi:10.1016/j.foreco.2007.12.047.
  6. Alekseev V.A. Diagnostika povrezhdenii dereviev i drevostoev pri atmosfernom zagryaznenii i otsenka ikh zhiznennogo sostoyaniya [Diagnostics of Damage to Trees and Tree Stands during Atmospheric Pollution and Assessment of their Vital Status] / Forest Ecosystems and Atmospheric Pollution. Leningrad: Nauka, 1990 - P. 38-53. [in Russian]
  7. Gustova A.I. Otsenka gidrofizicheskikh kharakteristik drevesiny dlia obosnovaniya lesovodstvennykh ukhodov v zashchitnom lesorazvedenii [Evaluation of Hydrophysical Characteristics of Wood Aimed at Jstifying Silvicultural Plantings in Protective Afforestation] / Gustova A.I., Terekhina D.K. // Agrarnyy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals]. – 2007 – No. 5 (41). – P. 55-59. [in Russian]
  8. Pavlovskii E.S. Razvitie zashchitnykh lesnykh ekosistem i metody ikh izucheniya [Development of Protective Forest Ecosystems and Methods for their Study] / Pavlovskii E.S., Vavin V.S., Akhtyamov A.G. and others // Voronezh: Quarta, 2014-76 p.
  9. Moiseenko F.P. Khod rosta i tovarnost semennykh dubovykh nasazhdenii [Course of Growth and Marketability of Seed Oak Plantations] // Lesnoye khoziaystvo [Forestry] 1964 – No.4 – p.34-38 [in Russian]
  10. Aleshichev A.N. Otsenka zhiznennogo sostoyaniya i povrezhdennosti iskusstvennykh nasazhdenii na Raichikhinskom burougolnom mestorozhdenii [Assessment of Vital Status and Damage to Artificial Plantations at the Raychikhinsky Brown Coalfield] / Herald of KrasSAU. – 2011 – No. 6 – P. 74-78. [in Russian]
  11. Shevelina I.V. Taksatsionnye osobennosti sosnovykh drevostoev razlichnykh stadii rekreatsionnoi digressii [Taxation Features of Pine Stands of Various Stages of Recreational Digression] / Shevelina I.V., Korostelev I.F., Plotnikova O.A. and others // Lesnoy zhurnal [Forest Journal]. – 2010 – No.5. – P. 30-35. [in Russian]