AN EVALUATION OF THE DEADWOOD STOCK IN THE PINE STANDS OF THE MIDDLE SIBERIAN SUBFOREST REGION

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2023.132.75
Issue: № 6 (132), 2023
Suggested:
12.05.2023
Accepted:
19.05.2023
Published:
16.06.2023
722
5
XML
PDF

Abstract

This article presents an evaluation of deadwood reserves in pine stands in the subtaiga forest-steppe region of Central Siberia. It was established that in stands with high density (relative stand completeness above 1.0) and stand productivity (I-II quality class), the deadwood reserve varied from 1.80 to 14.83 m3/ha. Its fraction (deadwood) was about 2% of the stemwood stock. The deadwood reserve is represented mainly by the third and higher decomposition classes (representing 80% of the surveyed value). All this indicates that detritus wood degradation processes are quite intense. The mass of deadwood varied from 0.4 to 3.5 t/ha, and the carbon stock in dead wood ranged from 0.2 to 1.7 tC/ha.

1. Введение

Валеж это деревья в лесу упавшие на землю и их части: сучья, ветви

.

Ряд авторов считает, что детрит в сосновых насаждениях является критерием оценки санитарного состояния, экологической и пирологической харктеристик

. Следует отметить значительную роль грибов в процессах деструкции органического вещества и образования биомассы
. И.Н. Павлов с соавторами установили, что в хвойных ценозах на территории южной Сибири роль возбудителей корневых гнилей значительно недооценена
. Во многих случаях именно их воздействие на фоне неблагоприятных для древесных растений климатических аномалий является основным фактором ухудшения санитарного состояния лесов. В качестве основных причин активизации корневых патогенов следует считать: рост приземной температуры воздуха; увеличение количества и частоты осадков; рубка деревьев, способствующая распространению корневых гнилей; рост ветровой нагрузки на леса (вследствие изменения климата и увеличения площадей вырубок), содействующий развитию раневых гнилей; рост численности популяций стволовых вредителей; техногенное загрязнение, ведущее к общему снижению устойчивости хвойных лесов. Исследования, проведённые И.Н. Павловым с соавторами на территории изучаемого нами опытного объекта «Караульное», позволили получить вывод об определяющей роли корневой губки в куртинном усыхании сосняков на старопахотных землях
.

В своей статье по оценке запасов крупных древесных остатков С.А. Мошников, В.А. Ананьев, В.А. Матюшкин констатируют, что максимальное число стволов древесного детрита наблюдается во втором классе возраста (21–40 лет), затем интенсивность изреживания древостоя снижается

. Минимальное количество сухостоя и валежа отмечено в возрасте 100–140 лет. В насаждениях старшего возраста отмечается некоторое увеличение числа усохших деревьев, из-за вовлечения в отпад представителей более молодых поколений.

Е.В. Шорохова, Е.А. Капица, А.А. Кузнецов после проведения исследования установили, что скорость ксилолиза в условиях северной тайги зависит, прежде всего, от категории субстрата (ствол, корни, ветви)

. На биологическое разложение ветвей и стволовой части оказывает влияние древесная порода. На скорость ксилолиза корней и ветвей установленные факторы влияния не оказали.

Е.В. Шорохова, В.А. Соловьев изучили динамику углерода в лесном массиве. Объектами исследований являлись разновозрастные хвойные и смешанные эксплуатационные и защитные леса в Охтинском учебно-опытном лесхозе. При сравнении полученных показателей авторы сделали следующий вывод, что запасы углерода, заключенные, как в фитомассе древостоя, так и в КДО зависели от преобладающей в древостое породы и ее возраста

.

Происходит образование валежника при естественном отмирании деревьев, а также при ветровале, буреломе, снеголоме, ожеледи, повреждении насекомыми и грибными заболеваниями (рисунок 1).

Фотография валежника, следствие поражения корневой губкой

Рисунок 1 - Фотография валежника, следствие поражения корневой губкой

Примечание: квартал 49, выдел 2

2. Методы и принципы исследования

Учебно-опытный лесхоз Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева (СибГУ), расположен в центральной части Красноярского края на территории Емельяновского и административного района. В приенисейской части распространены сосновые насаждения, занимающие водораздельные хребты и склоны южных экспозиций. Согласно лесоустроительному районированию Красноярского края, разработанному лабораторией геоботаники института леса им. В.И. Сукачева СО РАН, территория лесхоза расположена в Чулымско-Кетском южно-таежном районе темнохвойных лесов.

Оценка запаса валежа производилась на основе «Методики определения запасов и массы древесного детрита на основе данных лесоустройства»

.

Полевые работы в намеченных для исследования таксационных выделах закладывали на 3-х и более временных круговых площадок радиусом R=12,6 м в типичных для выдела местах.

На площадках отдельно учитывался валеж по классам разложения:

1 класс полное покрытие корой, сучья крупные и мелкие, твёрдый, форма поперечного сечения круглая, под давлением древесина не прогибается;

2 класс кора начинает отслаиваться, сучья крупные и мелкие, внешняя часть древесины становится мягкой, форма поперечного сечения круглая, под давлением древесина не прогибается;

3 класс кора частично сохранилась, сучья крупные, значительная часть древесины сгнила, форма поперечного сечения круглая, под давлением древесина проседает, но не прогибается;

4 класс кора почти не сохранилась, крупных сучьев нет или они легко вынимаются, древесина мягкая насквозь, форма поперечного сечения деформирована, под давлением древесина проламывается;

5 класс кора отсутствует, древесина рассыпается, форма поперечного сечения сильно деформирована, наблюдается деструктуризация общего вида

.

Данные замеров записывались в специальную форму ведомости на закладку площадок. В учет включались детрит-валеж с диаметром у основания равным 10 см и более, длиной 1 м и более.

Измерения выполнялись следующим образом: для валежа диаметры у основания, посредине, у вершины, а также длина. В случае сильно разложившегося валежа, потерявшего круглую форму сечения, диаметры замеряются параллельно и перпендикулярно поверхности почвы, и оба заносятся в учетную карточку. В случае если ствол валежа попадает в площадку не полностью, учитывалась только его часть, расположенная в радиусе площадок.

Объем валежа рассчитывался по таблицам объемов или другими применяемыми в лесной таксации способами.

Для определения массы детрита применяли базисную плотность древесины р, являющуюся показателем степени разложения мёртвой древесины, которая вычисляется по формуле:

img
(1)

где Ма.с – масса древесины в абсолютно сухом состоянии, т*га-1;

V – объем древесины, м3*га-1.

Масса детрита определяли по формуле:

img
(2)

где М – масса детрита, т*га-1;

Vd – запас детрита, м3*га-1;

p – базисная плотность.

Оценка плотности валежа разных классов разложения определялась на основе данных в статье О.В. Трефиловой, Э.Ф. Ведровой, П.А. Оскорбина

.

3. Основные результаты и обсуждение

Таксационные характеристики сосновых насаждений, где проводилось изучение запасов валежа, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные таксационные показатели опытных сосняков

Квартал / выдел

Состав

А, лет

Нср, м

d ср, см

ƩG, м2/га

Р

М, м3/га

Бонитет

Тип леса

48/13

10С

105

23,7

27,2

21,9

0,61

235

1

С спос

49/2

10С

130

23,6

34,6

35,44

0,99

393

2

С спос

49/4

10С

150

24,3

33,6

35,36

0,98

425

2

С спос

49/7

10С

130

25,4

34,1

37,84

1,04

419

1

С осрт

49/9

10С

170

25,3

31,8

25,78

0,71

282

2

С осрт

49/12

10С

140

24

37,3

46,04

1,28

517

2

С осрт

49/24

10С

105

25,2

33,9

51,54

1,42

570

1

С осрт

49/28

10С

130

24,9

33,2

47,66

1,31

525

2

С прос

49/31

10С

130

26,3

35,7

52,95

1,44

643

1

С осрт

Примечание: А – возраст, лет; Нср – средняя высота, м; dср – средний диаметр, см; ƩG – сумма площадей поперечного сечения, м2/га; P – относительная полнота; М – запас стволовой древесины, м3/га

По составу древостои чистые. Возраст сосняков варьировал от 105 до 170 лет. Средняя высота от 23,6 до 26,3 м. Средний диаметр от 27,2 до 37,3 см. Сумма площади поперечного сечения от 21,9 до 52,95 м2/га. Значения сумм площадей поперечного сечения и относительных полнот указывают на высокую густоту исходных древостоев. Класс бонитета констатирует их высокую продуктивность (I-II). Запас менялся от 235 до 643 м3/га. Типологическая структура достаточно разнообразна, все сосняки относятся к разнотравной группе: сосняк осочково-разнотравный, сосняк спирейно-осочковый, сосняк прострелово-осочковый (остепненный). Основная часть лесных участков расположена на юго-восточных склонах различной крутизны.

Определение разряда выполнялось по данным для деревьев сухостоя, поскольку крупный валеж в большей мере являлся производным сухостоя. Результаты расчета представлены в таблице 2.

Запас валежа менялся от 1,80 до 14,83 м3/га.

Для визуализации соотношения запасов растущего леса и валежа построена гистограмма (рисунок 3).

Таблица 2 - Определение объема валежа (фрагмент)

К48 В13

Номер дерева, порода

Категория мертвой древесины

Класс разложения

Диаметр, см

Длина валежа, м

Объем, м3

 1,С

В

3

10

10

0,079

 2,С

В

3

9,7

10,5

0,077

 3,С

В

4

8,5

8

0,045

 4,С

В

3

11,4

11,6

0,118

Итого

-

-

-

-

0,320

 На 1га

-

-

-

-

1,795

К49 В2

 1,С

В

4

20,5

12,5

0,412

 2,С

В

4

10,5

10,4

0,090

 3,С

В

3

8,5

8,8

0,049

 4,С

В

4

15

11,5

0,203

 5,С

В

3

22

5,5

0,209

 6,С

В

4

25,5

13,2

0,674

 7,С

В

3

15,5

6,6

0,124

 8,С

В

3

22,4

10,4

0,409

Итого

-

-

-

-

2,173

 На 1га

-

-

-

-

12,197

Структурные особенности валежа по классам разложения представлены в виде круговой диаграммы (рисунок 2).

В сосновых насаждениях запас валежа представлен преимущественно 3-им классом разложения (45%). При этом доля 4 и 5 классов в сумме составляла (35%). Всё это указывает на то, что процессы деструкции в виде разложения древесины детрита идут достаточно интенсивно.

Для обобщения результатов данные по отдельным категориям древесных остатков (валеж) представлен в виде таблицы 3.

Структура запаса валежа по классам разложения

Рисунок 2 - Структура запаса валежа по классам разложения

Таблица 3 - Соотношение запасов растущей и мертвой древесины

Квартал / выдел

Запас растущего леса, м3/га

Запас валежа, м3/га

Соотношение запасов стволовой древесины и валежа, %

48/13

235

1,8

0,8

49/2

393

12,2

3,1

49/4

425

8,4

2,0

49/7

419

5,0

1,2

49/9

282

7,4

2,6

49/12

517

13,6

2,6

49/24

570

14,8

2,6

49/28

525

14,5

2,8

49/31

643

7,9

1,2

Из таблицы 3 и диаграммы (рисунок 3) видно, что общий запас крупных древесных остатков варьировал по отдельным участкам от 235 до 643 м3/га. В процентном соотношении от растущей части древостоя доля валежа менялась от 0,8 до 3,1%.

Результаты расчетов массы и запасы углерода валежа представлены в таблице 4. Строгой зависимости количества древесных остатков от таксационных показателей насаждений не установлено.

Соотношение запасов древостоя и валежа в сосняках

Рисунок 3 - Соотношение запасов древостоя и валежа в сосняках

Таблица 4 - Оценка массы и запаса углерода валежа

Квартал / выдел

Тип леса

Возраст, лет

Масса валежа, т/га

Запас углерода валежа, тС/га

48/13

С спос

105

0,4

0,2

49/2

С спос

130

2,9

1,4

49/4

С спос

150

2,0

1,0

49/7

С осрт

130

1,2

0,6

49/9

С осрт

170

1,7

0,9

49/12

С осрт

140

3,2

1,6

49/24

С осрт

105

3,5

1,7

49/28

С прос

130

3,4

1,7

49/31

С осрт

130

1,9

0,9

По данным сосняков Южной Карелии запас валежа увеличивается с возрастом, его величина зависит от таксационных показателей насаждения и составляет 1-23 м3/га, что в целом сопоставимо с нашими данными 1,8-14,8 м3/га

. В сосняках лишайникового типа леса Енисейской равнины запас валежа составлял 1-15,6 м3/га
. По данным ГИЛ для подтаёжно-лесостепного района Западной Сибири запас валежа для хвойных составляет 2,30±0,4 м3/га
. В сосняках Костромской области выявлены значительные запасы валежа 6,5-85,9 м3/га и депонированного в нём углерода 2,0-18,3 тС/га
.

В иностранной литературе также поднимаются вопросы о роли наземной древесины в биологических процессах лесных экосистем. В настоящее время актуальной проблемой управления древесными остатками (WD) и другими запасами валежной древесины является изучение масштаба стока углерода. При этом фрагментация и выветривание играют значительную роль в разложении древесной массы в интенсивно управляемых лесах

,
. Исследования старовозрастных лиственных насаждений в березнякях на плодородных минеральных почвах показало, что запас валежной древесины не связан с продуктивностью древостоя
. Изучение спелых и перестойных осиновых насаждений гемибореальной зоны показало изменение видового состава крупного древесного детрита в сторону увеличения доли лиственного валежника в старовозрастных древостоях
.

Информация из научных публикаций подтверждает важность оценки запасов валежной древесины в процессах минерализации и эмиссии углерода в лесных экосистемах. Данные наших исследований в целом соответствуют запасам детрита из других регионов.

4. Заключение

В результате проведенных исследований получены следующие основные выводы.

- Сосновые насаждения, где проводилось изучение крупного детрита, характеризуются высокой густотой (относительная полнота выше 1,0) и продуктивностью древостоев (I-II классы бонитета).

- Запас валежа менялся от 1,80 до 14,83 м3/га. Доля его составляла около 2% от запаса стволовой древесины.

- Общий запас древостоев варьировал по отдельным участкам от 235 до 643 м3/га, что в процентном соотношении составляет для крупного детрита долю от растущей части древостоя от 7,4 до 13,7 %.

- В сосновых насаждениях запас валежа представлен преимущественно 3-им и выше классами разложения (80%). Всё это указывает на то, что процессы деструкции в виде разложения древесины детрита идут достаточно интенсивно.

- Масса валежа менялась от 0,4 до 3,5 т/га.

- Запас углерода в валеже варьировал от 0,2 до 1,7 тС/га.

Article metrics

Views:722
Downloads:5
Views
Total:
Views:722