ВЛИЯНИЕ КОНКУРЕНЦИИ НА РАЗМЕРЫ ДЕРЕВЬЕВ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕЙ СИБИРИ
Вайс А.А. (СибГТУ, г.Красноярск, РФ)
In given clause results of an estimation of influence of a competition on growth of trees in various plantings a taiga zone are resulted. On a degree of dependence of diameter of a tree from a competition, tree species can be arranged in the following sequence: a birch, an aspen, a pine.
В основе создания моделей имитации роста лежит целый ряд методов количественного определения конкурентного давления на растущие деревья в древостое. Некоторые авторы [1,2] предлагают классифицировать показатели, которые учитывают пространственную неоднородность размещения деревьев на следующие категории:
а) Коэффициенты, определяющие количество перекрытий гипотетических «зон влияния» между соседними деревьями.
б) Полигоны площадей роста, измеряющие площадь, потенциально находящуюся в распоряжении каждого дерева.
в) Коэффициенты, ограничивающие относительные диаметры и расстояния между конкурентами и деревом, испытывающим это влияние.
Все вышеперечисленные показатели взаимосвязаны друг с другом, несмотря на разницу в методах расчета. Различие коэффициента детерминации между темпом роста и показателями конкуренции с использованием различных методов меняются в пределах 2-5%. Поэтому при использовании того или иного метода оценки и имитации ростовых процессов надо исходить из тех задач, которые стоят перед исследователем. При проведении хозяйственных мероприятий необходимо учитывать трудоемкость методов сбора полевого материала. При научных исследованиях использовать условия роста деревьев (классы крон, диаметры, высоты, расстояния между деревьями, «зоны влияния», асимметричность крон и её длину и так далее), чтобы затем наиболее точно имитировать процессы роста и отпада в ценозе.
Установлено, что уровень конкуренции для данного условного дерева обуславливается плотностью соседних деревьев и количественными параметрами соседних деревьев. Для расчета индекса конкуренции в практических целях используют следующие формулы:
CII = 
,
(1)
где 
- сумма диаметров
крон ближайших конкурентов, см;
D0 – диаметр кроны, испытывающего влияние дерева, см.
CIII = 
,
(2)
где 
- сумма диаметров
ближайших конкурентов, см;
D0 – диаметр, испытывающего влияние дерева, см.
Эти коэффициенты могут быть быстро рассчитаны в полевых условиях, и не требуют картирования положений стволов.
Обоснование и апробация методов расчета индексов конкуренции произведена в сосновых древостоях Караульного лесничества учебно-опытного лесхоза, Казачинского лесхоза Красноярского края; Среднеобских борах Новосибирской области; кедрачах Абазинского лесхоза Хакасской АО и различных древостоях (сосновые, березовые и осиновые) Карымского лесхоза Читинской области.
В сосняке разнотравном Казачинского лесхоза использовали четыре коэффициента конкуренции. Для оценки связи между индексами конкуренции и морфологическими признаками (диаметром на высоте груди (d1.3), высотой (Н), приростом за 10 лет (R)) была рассчитана корреляционная матрица. Наиболее высокий уровень связи наблюдался между приростом деревьев за 10 лет и индексом конкуренции по высоте (r=0,433, прямая, умеренная); слабое взаимовлияние с коэффициентом конкуренции по кроне (r=0,347, прямая, умеренная); умеренная связь с количественным коэффициентом конкуренции (СII) (r=-0,334, обратная, умеренная).
Для Среднеобских боров и кедровых древостоев Абазинского лесхоза были рассчитаны индексы конкуренции (CIII) и на основе анализа рядов распределения были установлены уровни конкуренции древостоев. В кедровых древостоях вычисления индексов производилось по диаметру крон. Связь между диаметром на высоте груди и индексом менялась от –0,489 до –0,694 (умеренно-значительная). Теснота связи между высотой и коэффициентом конкуренции находилась в пределах –0,296 –0,748 (слабо-высокая). Корреляционный анализ показывал наличие слабой связи между индексом конкуренции (СII) и диаметром ствола в разновозрастном кедраче (154 лет) r=0,171, что объясняется густотой и размещением деревьев на этой пробе. В условно-одновозрастных кедрачах наблюдалась умеренная связь r=-0,438 и r=-0,333.
Исследование конкуренции в разновозрастных древостоях Карымского лесхоза Иркутской области показало следующее. Для изучения конкуренции был использован метод закладки круговых координатных площадок произвольного размера. В каждом выделе учету подвергалось около 50 деревьев. На основе полученных коэффициентов и обмеров установлена связь между линейными показателями деревьев и уровнем конкуренции (CIII). Зависимость размеров дерева (диаметр на высоте груди и диаметр кроны) от индекса конкуренции характеризовалась в сосновых древостоях – значительной теснотой, в березовых она менялась от высокой до очень высокой, а в осиновых древостоях связь значительная.
На конкурентные взаимоотношения, безусловно, оказывает влияние возрастная структура [3]. В целом зависимость между индексом конкуренции (CIII) и диаметром стволов на высоте 1,3 метра характеризовалась разнообразной теснотой связи от слабой до высокой. Зависело это от характеристики конкретного древостоя. Связь обратная, и это указывает на уменьшение размеров деревьев с увеличением конкурентного веса.
Общая гистограмма индексов конкуренции имела ясно выраженный пик (среднеарифметическое значение), а сами ряды распределений правую асимметрию и высокое значение эксцесса. Средние значение индекса конкуренции менялись в пределах 5,6 – 8,4 (Среднеобские боры). Коэффициенты конкуренции по уровню воздействия были разделены на 5 классов:
I класс – индекс конкуренции 0-5;
II класс – индекс конкуренции 5,1-10,0;
III класс – индекс конкуренции 10,1-15,0;
IV класс – индекс конкуренции 15,1-20,0;
V класс – индекс конкуренции 20,1 и выше.
В Среднеобских борах преобладают деревья, испытывающие конкуренцию с уровнем 0-10,0 (89,0%). Аналогичный анализ был выполнен для кедрачей Абазинского лесхоза. Гистограммы индексов на пробах условно-одновозрастных древостоев показал, что распределение соответствует критериям нормального вида. Асимметрия и эксцесс не превышали 1,0, а конкурентные взаимоотношения между растениями имели выраженный значительный размах варьирования и величину эксцесса. Среднее значение индексов конкуренции по пробным площадям имели небольшие различия (5,7-7,3), что указывает на равномерность плотности размещения деревьев. Деревья были разбиты на три группы (расчет выполнен по СI):
I класс – индекс конкуренции 0-4.0;
II класс – индекс конкуренции 4,1-8,0;
III класс – индекс конкуренции 8,1 и выше.
На первые два класса (0-8,0) приходится от 73,5 до 86,4% деревьев. Сильный конкурентный вес испытывают деревья среднего возраста 134 года, затем 137 лет и наименьшее социальное давление у деревьев кедра среднего возраста 154 года.
В приспевающих сосновых древостоях среднее значение конкурентного веса менялось в интервале (6,0-6,4), березовых насаждениях (6,2-8,1), а осиновых выделах – 5,3 (данные по Карымскому лесхозу).
На следующем этапе стояла задача установить наиболее эффективные методы расчета индексов конкуренции. Статистический анализ показал, что все показатели конкуренции являются репрезентативными. Изменчивость индексов менялась в широком диапазоне от 23% до 91%. Наиболее тесная обратная связь наблюдалась между диаметром деревьев на высоте груди d13 и индексом конкуренции (СII).
Регрессионные зависимости выражались следующими линейными уравнениями:
d1.3=39,78-5,084*CII , (R=-0,740) – Учебно-опытный лесхоз (сосна);
d1.3=36,108-1,823*CIII , (R=-0,623) – Казачинский лесхоз (сосна);
d1,3=32,50-1,49*CIII , (R= -0,57) – Карымский лесхоз (сосна);
d1,3=27,29-1,71*CIII , (R= -0,91) - Карымский лесхоз (береза);
d1,3=26,34-1,32*CIII , (R= -0,68) – Карымский лесхоз (осина).
Оценка уравнения свидетельствовала о достоверности коэффициентов регрессии, стандартная ошибка моделей варьировала от 4,0 до 5,6 см. Критерий Фишера указывал на достоверность уравнений при уровне надежности 95,4%.
Полученные в ходе исследований результаты дают возможность провести некоторый анализ.
а) Рядом исследований установлено, что использование простых коэффициентов конкуренции, включающих размеры конкурента и расстояния между деревьями, имеют тот же эффект в прогнозе роста растущего дерева, что и более сложные подходы к оценке пространственной неоднородности.
б) Корреляция между конкуренцией и диаметром оптимальна в широких пределах радиусов конкуренции. Этот тезис был нами использован путем включения в число конкурентов только ближайших соседей с минимизацией как полевой, так и камеральной обработки.
в) В пределах насаждения корреляция индекса конкуренции – диаметр сильно варьирует между породами и тесно связан с теневыносливостью пород.
г) По степени зависимости диаметра дерева от конкуренции, древесные породы можно расположить в следующей последовательности: береза, осина, сосна. Лиственные породы в большей степени, по сравнению с хвойными, подвержены влиянию конкурентного давления. Эти деревья требуют более значительного пространства для роста. Сосна является более теневыносливой породой, и условия роста у нее могут быть более разнообразными.
Литература
1. Opiee, J-E. Predictability of individual tree growth using various definitions of competing basal area / Opiee J-E // Forest Sci. – 1971. – v. 17. - №3. – p. 364-372.
2. Monserud, R.A. Plot edge bias in forest stand growth simulation models / Monserud R.A., Ek A.R. // Can. J. Forest. Res. – 1974. – v.4. – p. 419-423.
3. Вайс, А.А. Возрастная и пространственная структура кедровых насаждений Абазинского лесхоза / А.А. Вайс, Г.К. Субочев // Лесная таксация и лесоустройство: междун. науч.-практ. ж. – Красноярск: СибГТУ, 2001. – с. 14-16.