Биологическая продуктивность лесных ландшафтов
оцессы дифференциации деревьев в
культурах освещены в работах В.П. Тимофеева (1959), П.С. Кондратьева
(1959), Г.Р. Эйтингена (1916) и многих других, но к сожалению в этих
работах не приводятся детальные характеристики биопродукционного процесса
культур различной густоты.
При комплексном использовании леса не только деловая древесина, но также
и тонкомерные стволы, ветви, хвоя-листья найдут применение как
растительная масса, содержащая большое количество биологически активных
веществ – витаминов, хлорофилла, микроэлементов, лекарственных
соединений. Все части дерева являются ценным сырьём для химической
промышленности; ветви идут на строительных материалов и могут быть
использованы в целлюлозно-бумажной промышленности. Сейчас лесоустроители
при таксации древостоев определяют не только запас стволовой древесины,
но вес всех частей дерева, так как очевидно, что в ближайшем будущем все
части деревьев будут использоваться в промышленности и сельском
хозяйстве.
2.2. Методика исследования биологической продуктивности культур сосны
Простота видового состава, строения, одновозрастность и равномерное
распределение деревьев в культуре сосны существенно упрощает и повышает
точность определения важнейших характеристик биопродукционного процесса
(общие запасы фитомассы и её фракционный состав, первичная продукция
веществ и т.д.). Объектом исследований в данном случае служит только 1-й
ярус, т.е. чистые одновозрастные ценопопуляции сосны, т.к. остальные
ярусы практически отсутствуют.
Методика сводится к следующему: на пробных площадях проводится сплошной
перечет деревьев по одноименным ступеням толщины. Измерение диаметров
стволов проводится в двух направлениях – север-юг, запад-восток.
Важнейшие характеристики продуктивности древостоев определялись методом
модельных деревьев. Модельные деревья отбирались пропорционально их
представленности в ступенях толщины и высот с учетом характера развития
крон. На каждой пробной площади было срублено по 20-30 модельных
деревьев.
Модельные деревья детально разделывались на основные фракции (хвоя
различных лет, живые и мёртвые сучья, древесина и т.д.) и был определён
сырой и абсолютно сухой вес различных фракций, после чего данные были
подвергнуты статистическому анализу.
Для получения дендрометрических показателей хвои и определения листового
индекса у четырёх модельных деревьев с 3-, 6-, 9-й (или 8-й) мутовок
брались навески хвои (10г) различного возраста. В каждой навеске
подсчитывали число хвоинок. Затем образцы высушивались при температуре 80-
85С до абсолютно сухого веса. Полученные данные использовались для
определения влажности хвои различного возраста в зависимости от её
размещения по вертикальному профилю древостоев и густоты стояния
деревьев. С этих же мутовок брали по 20 хвоинок каждого возраста для
определения площади хвои и листового индекса по методике А.Н. Челядиновой
(1941). Для определения влажности и абсолютно сухого веса древесины и
коры брались выпилы из стволов модельных деревьев на высоте ј, Ѕ, ѕ и 1,3
м от земли. Определялись также влажность однолетних побегов и ветвей
разной толщины живых и мертвых, а также влажность хвои по возрастам.
Таким образом, для каждого отдельного дерева был послойно в кроне
определён сырой и абсолютно сухой вес хвои (общий и по её возрастам),
древесины ствола и ветвей живых и отмерших по мутовкам и по возрастам.
Затем для модельных деревьев каждой площади были вычислены коэффициенты
уравнения связи массы стволов, а также массы кроны и её частей с
диаметром ствола на высоте 1,3 метра. Коэффициенты уравнений вычислялись
методом наименьших квадратов для двух вариантов: 1-й – в предположении,
что названные выше связи выражаются показательной функцией; 2-й – в
предположении, что связи выражаются уравнением параболы 2-го порядка.
Последующее сравнение этих вариантов показало, что экспериментальным
данным во всех случаях соответствует параболическая связь, так как она
обеспечивает меньшую сумму квадратов отклонений экспериментальных точек,
полученных в результате обработки модельных деревьев от кривой,
построенной по выведенному уравнению.
Используя полученные зависимости, массу отдельных частей крон (живых и
отмерших ветвей, хвои) и стволов для каждого насаждения вычисляли по
ступеням толщины и затем суммировали в общий итог. Полученные цифровые
данные позволяли с достаточной степенью точности рассчитывать фитомассу
различных фракций на единицу площади, а также построить диаграммы
вертикального распределения фитомассы на деревьях различных диаметров.
Для определения веса подземных частей на всех участках были заложены
траншеи глубиной 1,8 метра. Площадь траншей варьировала в пределах 4,6 -
6,8 м2, а число из оказалось недостаточным для определения фитомассы
корней с достаточной степенью точности. Учитывая, что 40% корней сосны
залегает в верхнем 30- сантиметровом слое почвы на каждом участке было
взято дополнительно по 10 монолитов, размерами 0,5*0,5*0,3 м. Монолиты
распределялись равномерно на пробных площадях. Статистический анализ
показал, что ошибка определения фитомассы корней составляла 5-10%.
Отпад деревьев (сухостой, снеголом) определялись в 3-, 6-, 10-, 15-, 18-
и 20-летнем возрасте культур путем сплошных перечетов.
Опад тоже был учтен путем закладки на каждом опытном участке 20 площадок
размером 5 м2. В дополнение к этим данным на экспериментальных участках
проводились наблюдения за транспирацией и фотосинтезом хвои, содержанием
влаги в почве.
2.3. Влияние густоты посадки на общий запас и фракционный состав
надземной фитомассы культур сосны.
При увеличении густоты посадки с 5 до 40 тыс. на 1 га наблюдается
неуклонное снижение среднего веса надземной массы одного дерева (см.
таблицу ниже). Наибольшее снижение фитомассы происходит при густоте 15 и
40 тыс. на 1 га, что хорошо согласуется с данными, полученными при
измерении высот, диаметров и объемов на этих участках. Так, например,
средний вес дерева при густоте 15 тыс. снижается в 2,5 раза, а при
густоте 40 тыс. в 6 раз по сравнению с весом при густоте посадки 5 тыс.
Интересно, что в диапазоне густот 15 и 30 тыс. наблюдается некоторое
замедление падения веса среднего дерева. Однако увеличение густоты
деревьев до 40 тыс. вызывает резкое падение среднего веса дерева.
Увеличение густоты деревьев сопровождается заметными сдвигами и в
фракционном составе фитомассы; вес стволовой древесины изменяется с
повышением густоты посадки меньше, чем фитомассы хвои сучьев. В целом
данные хорошо укладываются в рамки общей биологической зависимости
скорости роста и продукции органических веществ отдельных особей от
плотности видовых популяций в посевах и посадках.
Увеличение густоты растений приводит к снижению скорости роста и
продукции органических веществ у сосны, как следствие повышения
интенсивности конкуренции между ними за факторы роста.
Сырой вес стволов и всей надземной части дерева в 20- летних опытных
посадках культур сосны
|Показатель |Густота посадки, тыс/га |
| |5 |10 |15 |20 |30 |40 |
|Средний вес всей |42,2 |22,9 |16,7 |11,2 |9,0 |6,4 |
|надземной массы | | | | | | |
|дерева, кг | | | | | | |
|То же, в % |100 |68,5 |39,6 |26,5 |21,3 |15,1 |
|В том числе ствол, |32,0 |18,4 |13,9 |9,4 |7,3 |5,5 |
|кг | | | | | | |
|То же, в % |100 |54,4 |43,4 |29,4 |22,8 |17,0 |
|Вес всех деревьев |156,7 |173,8 |167,9 |160,3 |184,6 |136,6 |
|на 1 га, тонн | | | | | | |
|То же, в % |100 |110,9 |107,1 |102,3 |117,8 |87,1 |
|В том числе стволы,|119,0 |139,5 |138,0 |133,3 |151,4 |111,3 |
|тонн | | | | | | |
|То же, в % |100 |117,2 |116,0 |112,0 |127,2 |93,5 |
2.4. Общий запас надземной фитомассы деревьев культур сосны
Распределение общего сырого веса надземной части всего древостоя между
отдельными фракциями в одновозрастных культурах в зависимости от густоты
изменяется незначительно. Очень постоянна на всех участках
Доля хвои от всей надземной фитомассы и несильно изменяется доля ветвей,
увеличиваясь в более редких культурах (см.таблицу ниже)
Фракционный состав фитомассы надземных частей культур сосны разной
густоты в возрасте 20 лет
|Показатель |Густота посадки, тыс./га |
| |5 |10 |15 |20 |30 |40 |
|Вес стволов, т/га |119,0 |139,5 |138,0 |133,3 |151,4 |111,3 |
|% надземной части |75,9 |80,3 |82,2 |83,2 |82,0 |81,5 |
|Вес хвои, т/га |15,5 |15,2 |13,6 |13,3 |15,9 |11,5 |
|% надземной части |9,9 |8,7 |8,1 |8,3 |8,6 |8,4 |
|% веса стволов |13,0 |10,9 |9,8 |10,0 |10,5 |10,3 |
|Вес живых ветвей, |17,0 |14,3 |12,6 |10,6 |13,9 |9,6 |
|т/га | | | | | | |
|% надземной части |10,9 |8,2 |7,5 |6,6 |7,5 |7,0 |
|% веса стволов |14,3 |10,3 |9,1 |8,0 |9,2 |8,6 |
|Вес сухих ветвей, |5,2 |4,8 |3,7 |3,1 |3,4 |4,1 |
|т/га | | | | | | |
|% надземной части |3,3 |2,8 |2,2 |1,9 |1,8 |3,0 |
| |  скачать работу |
Биологическая продуктивность лесных ландшафтов |
