Для проверки данного утверждения был исследован темп роста лиственничных насаждений (различной полноты, типов леса и качества условий произрастания) Сибири, на основе таблиц хода роста [4].

Формула определения темпа роста имеет следующий вид:

К=Т_А+Δ/Т_А, (1)

где К – коэффициент темпа роста за период Δ, лет;

Т_А+Δ – таксационный показатель с учетом периода роста Δ;

Т_А – таксационный показатель в данный момент времени (таблица).

Период, за который изучался темп роста, составил 10 лет.

Первоначально все многообразие линий было нанесено на одну диаграмму (темп роста по диаметру). Кривые изменялись с возрастом по экспоненциальной функции. Наиболее сильно вариабельность темпа роста выражена в молодом возрасте (30 лет – 1,25-1,74), постепенно убывая и составляя незначительную величину к возрасту спелости (100 лет -1,01-1,10; 110 лет – 1,01-1,06). Абсолютно очевидно, что существенное различие в темпе роста наблюдалось в молодом возрасте насаждений, что связано с различием условий формирования будущего насаждения (произрастание под пологом, на открытом пространстве, в окнах и т.д.).

Для более детального исследования было выполнено сравнение темпов роста модальных и нормальных лиственничных насаждений Западных Саян по высоте, диаметру и запасу (рисунок 1).

Различие в темпах роста между модальными и нормальными насаждениями выражены: в возрасте до 90 лет в темпе роста по высоте; в возрасте до 90 лет в темпе роста по диаметру; в возрасте до 100 лет в темпе роста по запасу.

Чтобы нивелировать влияние полноты на темп роста, отдельно были исследованы линии только лиственничных нормальных насаждений (Кузнецко-Алтае-Саянский горночерневой лесохозяйственный район, Восточно-Саянский горнотаежный лесохозяйственный район и Забайкальский горнотаежный лесохозяйственный район). В результате наблюдалась аналогичная предыдущей закономерность, связанная с различием в темпах роста до возраста спелости (в 110 лет темп роста по высоте составил незначительную величину 1,02-1,03; в 110 лет темп роста по диаметру составил 1,03-1,06; в 90 лет темп роста по запасу составил 1,03-1,10).

Таким образом, установлено, что различия в темпах роста основных таксационных показателей лиственничных насаждений (по высоте, по диаметру и запасу) выражены до возраста спелости (100 лет) вне зависимости от полноты, типа леса, качества условий произрастания насаждений. Объяснить это можно различием условием формирования насаждений, которые необходимо учитывать при составлении таблиц хода роста. До возраста 100 лет необходимо использовать различные коэффициенты темпов роста в зависимости от особенностей произрастания, после 100 лет можно вычислять средние параметры темпов роста. Полученные результаты можно применять для актуализации показателей насаждений, проектирования хозяйственных работ и выполнения мониторинговых исследований.

а) по высоте

б) по диаметру

в) по запасу

Рисунок 1 – Темп роста модальных и нормальных лиственничных насаждений

Возраст древостоя — это возрастной интервал, применяемый для характеристики возрастной структуры древостоя в зависимости от породы. Позволяет оценить состояние объекта с учетом времени.

Класс товарности – показатель качества древесного запаса приспевающих, спелых и перестойных древостоев. Определяется по проценту выхода деловой древесины от общего запаса древостоя или количества деловых деревьев от общего их числа в древостое. Позволяет оценить состояние объекта с учетом состояния деревьев [1].

Для общей оценки ключевых местообитаний была определена следующая формула:

О = О_А+ О_КТ + О_АН, (1)

где О – итоговая оценка ключевых местообитаний;

О_А – оценка с учетом возраста древостоя;

О_КТ – оценка с учетом класса товарности;

О_АН – оценка с учетом антропогенной нагрузки.

По формуле (1) мы выполнили общую оценку ключевых местообитаний для каждого участка леса, результаты занесены в таблицу 3.

Нами была проведена оценка древостоев для признака возраст по 3х-балльной системе:

0 – нарушенный древостой; 1 – молодой древостой; 2 – спелый, приспевающий древостой низких классов бонитета III класс и ниже; 3 –спелый, приспевающий древостой высоких классов бонитета I ,II.

В таблице 1 приведена шкала баллов для оценки ключевых местообитаний по классам товарности.

Преобладающей породой является сосна, как в чистых, так и

Таблица 1 – Шкала баллов для оценки ключевых местообитаний по классам товарности

смешанных древостоях. Класс товарности 1,2. По возрасту данные насаждения относятся к спелым и приспевающим древостоям.

Оценка местообитаний по антропогенному воздействию: высокая антропогенная нагрузка – 1 балл; средняя антропогенная нагрузка – 2 балла; низкая антропогена нагрузка – 3 балла.

Общее состояние местообитаний: возраст – 3 балла; класса товарности – 4 балла; антропогенная нагрузка – 3 балла. Исходя из общей суммы баллов – 10 баллов была составлена шкала оценки состояния ключевых местообитаний (таблица 2).

Таблица 2 – Шкала оценки состояния ключевых местообитаний

По результатам выполненной оценки, можно сделать вывод, что выделенные на территории Караульного лесничества Учебно-опытного лесхоза СибГТУ ключевые местообитания находятся в удовлетворительном состоянии (таблица 3). Для сохранения данных участков леса рекомендуется снизить антропогенную нагрузку, предусмотреть меры защиты в целях сохранения биоразнообразия.

Таблица 3 – Ключевые местообитания

В.В. Загреев [1] отмечал, указывая на недостатки стандартной таблицы ЦНИИЛХа, что «… отстаивая идею о необходимости унификации методов учета древесины, не следует забывать, что при разработке единых нормативных измерителей не должны игнорироваться биологические особенности древесных пород, различая в динамике их роста и закономерные связи между отдельными таксационными показателями». Исходя из выше представленного тезиса, автор предложил методику по определению сумм площадей сечений и запасов насаждений при полноте 1,0 с учетом классов бонитета [1].

На основе всеобщих таблиц хода роста лиственничных древостоев [2] и методики В.В. Загреева [1] были составлены стандартные таблицы по определению производительности лиственничных древостоев на бонитетной основе.

Входом в таблицу являются класс бонитета (Ia-III) и средняя высота, выходными переменными – видовая высота видовая высота (НF), сумма площадей поперечных сечений (ΣG_1,0) и запас (М_1,0).

Для определения видовой высоты использовали данные таблиц хода роста:

НF = , (1).

Затем строили диаграммы связи по классам бонитета: HF=f(H) и ΣG_1.0=f(H). Выравнивание кривых производилось с помощью полиномов 1-3-го порядка с коэффициентами детерминации (R²=0,989-1,0). Итоговый запас вычисляли по аппроксимированным значениям видовой высоты и суммы площадей поперечных сечений:

М_1,0 = ΣG_1.0* НF , (2).

В результате норматив для лиственничных насаждений имел следующий вид (таблица).

Таблица – Общий норматив определения видовых высот, сумм площадей поперечных сечений и запасов лиственничных насаждений на бонитетной основе (Ia-Va классы)

Данные таблицы показывают, что различия в показателях наблюдаются между всеми классами бонитета.

Таким образом, целесообразно стандартную таблицу для лиственничных насаждений дифференцировать по классам бонитета.

Современные исследования в области лесовозобновления и образования насаждений включают в себя следующие научные направления:

- зарастание земель травянистой и древесной растительностью;

- процессы естественного возобновления на различных территориях;

- влияние рубок на процессы восстановления;

- лесовозобновление на аридных землях;

- биотические и абиотические факторы влияния на возобновление;

- восстановление насаждений на сукцессионной основе;

- теоретические вопросы лесовозобновления.

Все представленные направления относятся к классическим разделам. Но при этом средства изучения возобновления меняются: широко привлекаются спутниковые съемки, используются методы лазерного зондирования.

Теоретические вопросы лесовозобновления. Puettmann Klaus J., Ammer Christian [1] указывают на то, что частные владельцы леса все чаще обращают внимание на экосистемную парадигму развития лесного хозяйства. Необходимо учитывать огромное число факторов, переходя от изучения структуры (оптимального числа деревьев) к многоцелевому хозяйствованию Schlicht Robert, Iwasa Yoh [2] используют два метода при моделировании пространственно-временных параметров. Первый метод выделяет направленность волн возобновления, исходя из расчетов времени, прошедшего после местного нарушения. Второй метод оценивает характер лесной растительности, отмечая относительную долю участков с высокой и низкой растительностью на многоступенчатых пространственных шкалах. Хороший результат дает сочетание обоих методов. Jacobsen Jette Bredahl [3] сформулировал проблему последовательного выбора естественного или искусственного возобновления с помощью количественных вычислений. Sader Steven A., Legaard Kasey R. [4] пришли к выводу, что включение данных о наземном растительном покрове в прошлом позволяет сохранить эту информацию и одновременно описать видовой состав вырубленных и восстановляющихся насаждений. Цветков В.Ф. [5] изучил проблемы лесовозобновления на Европейском севере России. Richardson David M. и другие [6] поднимают вопросы, связанные с интродукцией экзотических хвойных в условиях Южной Америке. Острота этой проблемы неуклонно и быстро возрастает во многих регионах континента.

Восстановление насаждений на сукцессионной основе. Jonasova Magda, Matejkova Ivona [7] изучали методы исследования динамики древесных организмов.

Биотические и абиотические факторы влияния на возобновление. А.Я. Зюсько, К.В. Смирнов [9] определили влияние копытных животных (косуль, лосей) на лесовозобновление в зависимости от типа угодий. Предложены нормы оптимальной численности животных. С.Ю. Гришин [10] и другие изучили поражение елового леса под воздействием раскаленной пирокластической волны на вулкане центральной Камчатки. Описаны параметры волны, факторы и масштабы поражения, а также особенности начавшегося восстановления растительности. Bouchard Mathieu и другие [11] исследовали лесные площади размером более 3 млн. га в бореальных лесах Восточного Квебека после ветровалов. Прогноз ветровалов, приводящих к смене поколений, затруднителен, так как приходиться прогнозировать случайные явления исключительно по силе ветровалов.

Лесовозобновление на аридных землях. Malagnoux M., Sene E.H., Atzmon N. [12] утверждают, что в аридных странах с острой конкуренцией за воду деревья надо сажать только тогда и там, когда это необходимо и где возможно. Главным лимитирующим фактором для деревьев является вододоступность. Предпосылками возврата деревьев являются устранение причин их исчезновения, использование естественного лесовозобновления через введение охранного режима на аридных землях, улучшение водного баланса через рационализацию водоулавливания и водосберегающие технологии, а также природоохранную и управленческую политику.

Влияние рубок на процессы восстановления. Е.М. Лаптева, А.А. Дымов [13] после изучения почвы отмечают, что в процессе естественного лесовозобновления на участках сплошных концентрированных рубок в таежной зоне европейского северо-востока максимальные изменения происходят на первых этапах сукцессии растительного покрова. А.П. Смирнов [14] приводит результаты 15-летних исследований динамики восстановительных процессов в осушенных сосняках, пройденных опытными рубками по регулированию возрастной структуры. Среди сосняков сфагновой группы типов леса предпочтительнее осушение древостоев разновозрастных, с достаточным количеством молодняка и подроста предварительного возобновления по сравнению с одновозрастными спелыми лесами, где подроста мало. В.А. Помазнюк, А.С. Залесов [15] отмечают, что при наличии под пологом производных березовых древостоев второго яруса или благонадежного подроста из ели и пихты в количестве 3-4 тыс.шт/га можно обеспечить переформирование насаждений в хвойные при соблюдении лесоводственных требований к проведению лесосечных работ. Изреживание или удаление лиственного полога оказывает положительное влияние на прирост деревьев ели по высоте в возрасте до 60 лет. Э.Н. Валендик, В.Ю. Рыбников, В.Д. Перевозникова [16] изучили лесовозобновление на вырубках в темнохвойных лесах после контролируемых выжиганий. Е.М. Рунова, В.А. Савченкова [17] провели изучение особенностей микроклимата в зависимости от типа вырубки. Для всех условий местопроизрастания характерно наличие естественного возобновления леса, но различной численности и качественного состояния в условиях Среднего Приангарья. А.В. Тибуков [18] изучил особенности формирования биогрупп и одиночно растущих деревьев ели на вырубках. Показано, что количественные характеристики в основном совпадают, но параметры, влияющие на качество древесины, различаются. В.А. Закамский [19] предложил новый метод проведения рубок ухода, когда за счет сохранения семенных деревьев, лесных природных комплексов, создания мозаичности и периодического наблюдения формируются естественные молодняки сложной структуры, наиболее устойчивые к антропогенному воздействию и способствующие сохранению флоры и фауны.

Процессы естественного возобновления на различных территориях. Н.И. Стародубцева [20] на примере Джабык-Карагайского бора (Челябинская область) выявила степень влияния травяно-кустарничкового яруса и лесной подстилки на успешность лесовозобновления в различных типах земель. Holonec Liviu и другие [21] предложили заготавливать здоровые спелые деревья ценных пород на стадии их максимального роста, в период после опадения семян. Mascaro Joseph и другие [22] установили, что местные виды растений не способны заселить леса с доминированием экзотов на Гавайях.

Зарастание земель травянистой и древесной растительностью. О.В. Рыжков, Г.А. Рыжкова [23] изучили процессы зарастания деревьями и кустарниками участков Центрально-Черноземского заповедника. Н.Т. Спицына, Е.Г. Будилина [24] представили результаты процессов лесовосстановления на вырубках разной давности в сосняках Уоянского лесхоза в сравнении с лесообразовательным процессом под пологом леса. Э.А. Курбанов и другие [25] на основе спутниковых снимков оценили динамику зарастания сельскохозяйственных земель лесной растительностью. А.Н. Алешичев [26] исследовал результаты формирования насаждений на нарушенных землях в Селемджинском районе. Отличия наблюдаются в средневозрастных и приспевающих насаждений при возобновлении леса. Г.С. Вараксин, А.А. Вайс, Е.М. Байкалов [27] выявили три возможных варианта зарастания древесной и кустарниковой растительностью залежных земель в лесостепной зоне Красноярского края.

Таким образом современные исследования в области лесовозобновления направлены как на территориальное увеличение, так и на использование современных спутниковых изображений.