Биологическая продуктивность сосняков естественного и искусственного происхождения в Тургайском прогибе
Усольцев В.А., Ненашев Н.С., Терентьев В.В., Белоусов Е.В., Платонов И.В.
(УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)
A comparative analysis of biological productivity of natural and man-made pine stands according to age, edaphic and density sequences is carried out.
Спланирован пассивный эксперимент, в соответствии с которым в островных борах Тургайского прогиба заложена серия пробных площадей в естественных сосняках и культурах по возрастному, эдафическому и густотному градиентам (табл. 1-2). На каждой пробной площади взято по 9-10 модельных деревьев по ступеням толщины. Методики определения биопродуктивности надземной фитомассы и корней изложены ранее (Усольцев, 1988; Усольцев, Крепкий, 1994; Усольцев, Залесов, 2005). Общая масса корней и тонкой их фракции (<1 мм) рассчитана с использованием трехфакторных аллометрических уравнений (Усольцев, 1988). Годичная продукция корней NPP принята равной наличной массе тонких корней в предположении, что продолжительность жизни тонких корней равна 1 году (Молчанов,1954; Janssens et al., 2002). Фитомасса и первичная продукция сосны на 1 га рассчитана регрессионным (аллометрическим) методом по полному фракционному составу.
Установлены общие закономерности повышения фитомассы и первичной продукции сосняков с увеличением возраста, класса бонитета и густоты в исследованных диапазонах соответствующих показателей (табл. 3-4). В условиях сухой степи Тургайского прогиба подтверждена высокая доля тонких корней в общей их массе (60-80 %), ранее установленная у сосны на песках Саратовской области на уровне 71-95 % (Будаев, 1971). Доля NPP тонких корней (60-80 %) в общей NPP несколько выше аналогичного показателя для сосны в условиях Финляндии (60%) вследствие более жестких условий произрастания в степи (Helmisaari et al., 2002).
Таблица 1 – Таксационные показатели культур сосны по возрастному, эдафическому и густотному рядам по данным перечетов на пробных площадях
|
№ пробной площади |
Сос-тав |
Воз-раст, лет |
Средние |
Густота, тыс. экз. на 1га |
Площадь сечений, м2/га |
Запас, м3/га |
Класс бони-тета |
||||||||||
|
диа-метр, см |
высо-та, м |
||||||||||||||||
|
Возрастной ряд I класса бонитета, влажный бор |
|
|||||||||||||||||
|
1 |
10С |
10 |
3,3 |
4,0 |
18,87 |
16,1 |
52,3 |
I |
|
|||||||||
|
2 |
10С |
19 |
9,0 |
9,5 |
7,000 |
44,5 |
234 |
Ia |
|
|||||||||
|
3 |
10С |
23 |
11,0 |
10,2 |
3,830 |
36,4 |
203 |
I |
|
|||||||||
|
4 |
10С |
26 |
8,8 |
9,9 |
6,080 |
37,0 |
195 |
I |
|
|||||||||
|
Возрастной ряд II класса бонитета, свежий бор |
|
|||||||||||||||||
|
5 |
10С |
9 |
2,5 |
2,6 |
11,53 |
5,7 |
16,7 |
II |
|
|||||||||
|
6 |
10С |
13 |
4,4 |
4,3 |
9,200 |
14,0 |
43,3 |
II |
|
|||||||||
|
7 |
10С |
19 |
7,9 |
6,1 |
4,450 |
21,8 |
89,7 |
II |
|
|||||||||
|
8 |
10С |
22 |
7,4 |
8,1 |
4,860 |
20,9 |
125 |
II |
|
|||||||||
|
9 |
10С |
50 |
16,0 |
16,4 |
1,810 |
36,4 |
274 |
II |
|
|||||||||
|
Возрастной ряд III класса бонитета, сухой бор |
|
|||||||||||||||||
|
10 |
10С |
11 |
3,0 |
2,8 |
10,46 |
7,4 |
43,3 |
III |
|
|||||||||
|
11 |
10С |
14 |
3,8 |
3,3 |
9,730 |
11,0 |
33,0 |
III |
|
|||||||||
|
12 |
10С |
15 |
4,1 |
3,7 |
8,440 |
10,9 |
51,7 |
III |
|
|||||||||
|
13 |
10С |
25 |
7,0 |
7,5 |
8,640 |
33,3 |
177 |
III |
|
|||||||||
|
Эдафический ряд для возраста 22 года |
|
|||||||||||||||||
|
14 |
10С |
24 |
10,5 |
11,4 |
5,340 |
46,2 |
299 |
Iа |
|
|||||||||
|
15 |
10С |
22 |
10,8 |
9,3 |
3,850 |
35,3 |
191 |
I |
|
|||||||||
|
16 |
10С |
20 |
7,0 |
7,0 |
6,330 |
24,4 |
100 |
II |
|
|||||||||
|
17 |
10С |
21 |
7,7 |
5,5 |
3,240 |
15,1 |
55,2 |
III |
|
|||||||||
|
18 |
10С |
21 |
6,1 |
4,8 |
5,180 |
15,1 |
48,1 |
IV |
|
|||||||||
|
Густотный ряд для возраста 22 года, I класс бонитета |
|
|||||||||||||||||
|
19 |
10С |
22 |
12,0 |
10,2 |
2,610 |
29,5 |
108 |
I |
|
|||||||||
|
20 |
10С |
22 |
9,6 |
9,2 |
4,240 |
30,7 |
170 |
I |
|
|||||||||
|
21 |
10С |
22 |
9,4 |
9,3 |
5,210 |
36,2 |
178 |
I |
|
|||||||||
Таблица 2– Таксационные показатели естественных сосняков по возрастному, эдафическому и густотному рядам по данным перечетов на пробных площадях
|
№ пробной площади |
Сос-тав |
Воз-раст, лет |
Средние |
Густота, тыс. экз. на 1га |
Площадь сечений, м2/га |
Запас, м3/га |
Класс бони-тета |
||||||||||
|
диа-метр, см |
высо-та, м |
||||||||||||||||
|
Возрастной ряд II-III классов бонитета, свежий бор |
|
|||||||||||||||||
|
22 |
10С |
21 |
7,0 |
6,6 |
6,050 |
23,3 |
114 |
II |
|
|||||||||
|
23 |
10С |
32 |
5,1 |
7,6 |
19,91 |
40,7 |
196 |
III |
|
|||||||||
|
24 |
10С |
40 |
8,3 |
12,8 |
9,621 |
52,0 |
376 |
II |
|
|||||||||
|
25 |
10С |
110 |
22,0 |
21,4 |
1,350 |
51,3 |
427 |
III |
|
|||||||||
|
Эдафический ряд для возраста 40 лет |
|
|||||||||||||||||
|
26 |
10С |
40 |
17,0 |
17,8 |
2,271 |
51,5 |
432 |
Ia |
|
|||||||||
|
27 |
10С |
40 |
15,2 |
14,7 |
2,049 |
37,2 |
268 |
I |
|
|||||||||
|
28 |
10С |
40 |
12,6 |
13,8 |
3,197 |
39,9 |
248 |
II |
|
|||||||||
|
29 |
10С |
42 |
5,2 |
8,8 |
19,14 |
40,6 |
252 |
IV |
|
|||||||||
|
30 |
10С |
42 |
2,5 |
4,9 |
56,33 |
27,6 |
120 |
Va |
|
|||||||||
|
Густотный ряд для возраста 20 лет, IV класс бонитета |
|
|||||||||||||||||
|
31 |
10С |
20 |
3,3 |
3,3 |
12,29 |
10,5 |
31 |
IV |
|
|||||||||
|
32 |
10С |
20 |
3,6 |
4,3 |
19,76 |
20,1 |
68 |
IV |
|
|||||||||
|
33 |
10С |
20 |
3,0 |
2,8 |
44,43 |
31,4 |
126 |
IV |
|
|||||||||
Таблица 3 –Показатели фитомассы и первичной продукции в абсолютно сухом состоянии культур сосны по возрастному, эдафическому и густотному рядам на пробных площадях в Тургайском прогибе
|
№ пробной площади |
Фитомасса, т/га |
Первичная продукция NPP, т/га |
||||||||||||
Стволы |
Ветви |
Хвоя |
Корни |
Итого |
Стволы |
Ветви |
Хвоя |
Корни |
Итого |
|||||
|
Всего |
Кора |
Всего |
Кора |
|
|
|
|
|||||||
|
Возрастной ряд I класса бонитета, влажный бор |
||||||||||||||
|
1 |
17,5 |
3,63 |
3,56 |
5,97 |
24,9 |
51,9 |
3,57 |
0,44 |
0,98 |
0,38 |
19,4 |
24,3 |
||
|
2 |
81,3 |
11,4 |
13,8 |
12,8 |
74,4 |
182,3 |
2,23 |
0,11 |
2,78 |
3,71 |
53,6 |
62,3 |
||
|
3 |
65,1 |
9,12 |
10,8 |
13,4 |
63,4 |
152,7 |
1,55 |
0,08 |
1,51 |
4,65 |
45,8 |
53,5 |
||
|
4 |
69,3 |
10,2 |
6,36 |
5,77 |
53,2 |
134,6 |
0,19 |
0,06 |
0,93 |
1,71 |
37,4 |
40,2 |
||
|
Возрастной ряд II класса бонитета, свежий бор |
||||||||||||||
|
5 |
5,14 |
1,24 |
1,82 |
4,78 |
9,11 |
20,9 |
1,65 |
0,25 |
0,53 |
1,03 |
7,57 |
10,8 |
||
|
6 |
14,3 |
2,69 |
4,55 |
6,97 |
23,3 |
49,1 |
2,15 |
0,26 |
1,05 |
1,78 |
18,5 |
23,5 |
||
|
7 |
33,5 |
6,32 |
8,43 |
8,62 |
40,9 |
91,5 |
1,03 |
0,11 |
1,13 |
2,95 |
31,9 |
37,0 |
||
|
8 |
43,7 |
6,01 |
6,53 |
7,10 |
31,0 |
88,3 |
1,25 |
0,08 |
1,01 |
2,33 |
22,4 |
27,0 |
||
|
9 |
102,6 |
8,92 |
7,13 |
2,82 |
49,9 |
162,5 |
0,61 |
0,02 |
0,55 |
0,96 |
33,2 |
35,3 |
||
|
Возрастной ряд III класса бонитета, сухой бор |
||||||||||||||
|
10 |
6,37 |
1,65 |
3,58 |
4,92 |
12,2 |
27,1 |
1,01 |
0,16 |
0,60 |
1,15 |
10,1 |
12,9 |
||
|
11 |
10,3 |
2,54 |
2,27 |
6,15 |
18,3 |
37,0 |
1,04 |
0,16 |
0,71 |
1,50 |
14,9 |
18,2 |
||
|
12 |
18,7 |
5,22 |
6,02 |
7,28 |
18,0 |
50,0 |
4,04 |
1,16 |
0,49 |
1,95 |
14,5 |
21,0 |
||
|
13 |
62,9 |
10,6 |
6,14 |
6,14 |
46,9 |
122,1 |
1,13 |
0,08 |
0,96 |
1,51 |
34,0 |
37,6 |
||
|
Эдафический ряд для возраста 22 года |
||||||||||||||
|
14 |
105,0 |
11,7 |
18,7 |
13,7 |
72,7 |
210,1 |
2,27 |
0,11 |
4,97 |
4,31 |
50,9 |
62,5 |
||
|
15 |
63,6 |
7,40 |
12,7 |
10,9 |
64,4 |
151,6 |
1,57 |
0,10 |
1,90 |
3,83 |
47,5 |
54,8 |
||
|
16 |
34,0 |
5,75 |
5,80 |
6,11 |
38,5 |
84,4 |
0,95 |
0,07 |
0,94 |
1,84 |
28,6 |
32,3 |
||
|
17 |
19,0 |
3,88 |
6,41 |
5,35 |
28,2 |
59,0 |
0,60 |
0,07 |
0,80 |
1,94 |
22,3 |
25,6 |
||
|
18 |
18,6 |
3,61 |
4,62 |
4,33 |
25,5 |
53,1 |
0,45 |
0,05 |
0,55 |
1,40 |
20,2 |
22,6 |
||
|
Густотный ряд для возраста 22 года, I класс бонитета |
||||||||||||||
|
19 |
36,2 |
4,31 |
9,88 |
7,45 |
55,8 |
109,3 |
0,86 |
0,04 |
1,80 |
2,79 |
40,9 |
46,4 |
||
|
20 |
59,3 |
6,78 |
14,6 |
10,6 |
51,7 |
136,2 |
0,67 |
0,03 |
1,71 |
3,60 |
37,6 |
43,6 |
||
|
21 |
62,1 |
8,93 |
7,86 |
8,54 |
59,7 |
138,2 |
1,32 |
0,11 |
1,40 |
2,74 |
43,2 |
48,7 |
||
Таблица 4–Показатели фитомассы и первичной продукции в абсолютно сухом состоянии естественных сосняков по возрастному, эдафическому и густотному рядам на пробных площадях в Тургайском прогибе
|
№ пробной площади |
Фитомасса, т/га |
Первичная продукция NPP, т/га |
|||||||||||
Стволы |
Ветви |
Хвоя |
Корни |
Итого |
Стволы |
Ветви |
Хвоя |
Корни |
Итого |
||||
|
Всего |
Кора |
Всего |
Кора |
||||||||||
|
Возрастной ряд II-III классов бонитета, свежий бор |
|||||||||||||
|
22 |
39,4 |
7,74 |
5,39 |
4,93 |
37,2 |
86,9 |
6,10 |
0,550 |
0,798 |
1,62 |
27,9 |
36,4 |
|
|
23 |
78,6 |
13,8 |
3,55 |
6,11 |
41,5 |
129,8 |
10,76 |
1,220 |
0,448 |
1,74 |
28,5 |
41,4 |
|
|
24 |
155,2 |
18,0 |
5,85 |
3,57 |
54,3 |
218,9 |
13,19 |
0,779 |
0,524 |
1,15 |
35,2 |
50,1 |
|
|
25 |
207,0 |
15,6 |
11,8 |
4,59 |
58,7 |
282,1 |
7,95 |
0,041 |
0,387 |
0,81 |
37,1 |
46,2 |
|
|
Эдафический ряд для возраста 40 лет |
|||||||||||||
|
26 |
152,3 |
13,2 |
13,9 |
11,5 |
77,1 |
254,8 |
17,65 |
0,263 |
1,740 |
1,85 |
51,2 |
72,4 |
|
|
27 |
102,8 |
10,7 |
7,32 |
11,5 |
56,2 |
177,8 |
11,14 |
0,281 |
0,895 |
1,84 |
38,3 |
52,2 |
|
|
28 |
90,1 |
10,6 |
6,33 |
4,62 |
54,2 |
155,3 |
5,69 |
0,130 |
0,668 |
1,39 |
36,5 |
44,2 |
|
|
29 |
104,9 |
15,7 |
4,04 |
4,36 |
35,5 |
148,8 |
10,29 |
0,490 |
0,481 |
1,32 |
23,4 |
35,5 |
|
|
30 |
55,8 |
10,6 |
2,95 |
3,98 |
18,8 |
81,5 |
6,89 |
0,875 |
0,316 |
1,24 |
12,8 |
21,2 |
|
|
Густотный ряд для возраста 20 лет, IV класс бонитета |
|||||||||||||
|
31 |
11,9 |
2,93 |
1,86 |
3,39 |
13,8 |
31,0 |
3,94 |
0,713 |
0,741 |
1,23 |
10,9 |
16,8 |
|
|
32 |
25,5 |
5,63 |
4,62 |
8,1 |
24,8 |
63,0 |
1,45 |
0,273 |
1,172 |
2,15 |
18,8 |
23,6 |
|
|
33 |
48,7 |
10,6 |
4,79 |
7,17 |
41,7 |
102,4 |
10,74 |
1,040 |
0,766 |
2,04 |
33,8 |
47,3 |
|
Литература
1. Будаев Х.Р. Рост и формирование корневой системы сосны в зависимости от типов лесорастительных условий песков //Тр. Бурятского ин-та естеств. наук. Вып. 9. Улан-Удэ. 1971. С. 156-180.
2. Молчанов А.А. Изменение биологических, экологических и гидрологических факторов в различных типах дубового леса // Сообщ. Ин-та леса АН СССР. Вып. 2. 1954. С. 107- 157.
3. Усольцев В. А. Рост и структура фитомассы древостоев. Новосибирск: Наука, 1988. 253 с.
4. Усольцев В.А., Залесов С.В. Методы определения биологической продуктивности насаждений. Екатеринбург: УГЛТУ, 2005. 155 с.
5. Усольцев В.А., Крепкий И.С. Регрессионный анализ вертикально-фракционного распределения массы корней в сосняках Аман-Карагайского бора // Экология. 1994. № 2. С. 21-33.
6. Helmisaari H.-S. et al. Below- and aboveground biomass, production and nitrogen use in Scots pine stands in eastern Finland // Forest Ecol. Manage. 2002. Vol. 165. P. 317-326.
7. Janssens I.A. et al. The carbon cost of fine root turnover in a Scots pine forest // Forest Ecol. Manage. 2002. Vol. 168. P. 231-240.