Использование многофакторного анализа данных в оценке состояния предварительного и последующего возобновления сосняков после выборочных рубок. C. 33-51

УДК

630*231:630*17:582.475.4

DOI:

10.37482/0536-1036-2024-1-33-51

Аннотация

Проведены исследования количественных и качественных характеристик возобновления после 1-го приема экспериментальной выборочной рубки интенсивностью 20–50 % в сосняках северной части Красноярской лесостепи. Часть насаждений за 5–10 лет до рубки пройдена низовым пожаром. Цель работы – обобщенный анализ состояния возобновления с учетом типа леса, густоты древостоя и воздействия огня до рубки, нарушенности почвенного и состояния живого напочвенного покровов, микроклиматических условий на вырубках. Использованы метод главных компонент, а также корреляционный и дисперсионный анализ по отдельным признакам. Показаны преимущества многомерного анализа данных методом главных компонент для получения более полной информации по вкладу и совместному влиянию разных экологических факторов на возобновление сосны на вырубках. Доля объясняемой дисперсии учтенных показателей составляет 87 %. Наиболее значимыми для возобновления сосны были тип леса (вырубки) и воздействие огня, на 2-м месте по значению – густота древостоя до рубки и интенсивность рубки. Из опосредованных ими факторов важными оказались освещенность и влажность почвы. Исходя из характеристик 4 главных компонент, установлены 2 варианта сочетания основных факторов для лучшего возобновления насаждений: 1) большая первоначальная густота спелых древостоев, а также умеренное развитие мхов и злаков в живом напочвенном покрове позволяют выбрать любую интенсивность рубки (в исследуемых пределах), желательно в сочетании с предварительным выжиганием части подстилки (либо частичной минерализацией почвы) за 5 лет до рубки умеренно-высокой и высокой интенсивности; 2) при меньшей исходной густоте древостоев и значительном развитии живого напочвенного покрова необходимы предварительное выжигание части подстилки либо минерализация почвы и выбор меньшей интенсивности 1-го приема рубки (до 20 %). Анализ изменчивости линейных приростов высотно-возрастных групп подроста подтвердил выводы, сделанные по результатам анализа количества и качества возобновления, показал различия в реакции разных групп подроста на изменение микроклиматических условий на вырубках. Отмечено сходство северной лесостепи с южной тайгой по условиям возобновления сосны. Результаты исследования могут быть использованы для уточнения требований к рубкам и достижения лучшего возобновления сосняков.

Сведения об авторах

Д.А. Семенякин¹, канд. биол. наук, мл. науч. сотр.;
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2102-0516
И.В. Тихонова^2*, канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; ResearcherID: V-3735-2017,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6929-9491

¹Институт леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН – обособленное подразделение Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН», Академгородок, д. 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; denis8880@inbox.ru
²Западно-Сибирское отделение Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН – филиал Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН», ул. Жуковского, д. 100/1, г. Новосибирск, Россия, 630082; selection@ksc.krasn.ru*

Ключевые слова

экологическое лесоведение, возобновление сосняков, комплексный анализ возобновления сосняков, северная лесостепь, рубки ухода, рубки переформирования

Для цитирования

Семенякин Д.А., Тихонова И.В. Использование многофакторного анализа данных в оценке состояния предварительного и последующего возобновления сосняков после выборочных рубок // Изв. вузов. Лесн. журн. 2024. № 1. С. 33–51. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-1-33-51

Литература

1. Алесенков Ю.М. Особенности лесовозобновительного процесса после рубок леса в Северном Зауралье // Аграр. вестн. Урала. 2008. № 12(54). С. 77‒81.
2. Башегуров К.А., Залесова Е.С., Толстиков А.Ю., Усов М.В. Последствия группово-выборочных рубок в сосняках ленточных боров Алтая // Успехи соврем. естествознания. 2019. № 9. С. 13‒18.
3. Бобров Р.В. Несплошные рубки в лесах РСФСР // Лесн. хоз-во. 1977. № 2. С. 34–37.
4. Бугаева К.С., Оскорбин П.А. Послепожарная динамика лесных насаждений в Красноярской лесостепи // Лесоведение. 2008. № 4. С. 28‒33.
5. Бузыкин А.И., Иванов В.В. Экологически безопасное лесопользование в бассейне озера Байкал // Актуал. проблемы лесн. комплекса. 2007. № 17. С. 106‒109.
6. Бузыкин А.И., Пшеничникова Л.С. Возобновление и рост хвойных на вырубках южно-таежных лесов Среднего Приангарья // География и природ. ресурсы. 1997. № 3. С. 124–133.
7. Верхунов П.М. Генезис и возрастное строение современных сосновых лесов Сибири // Лесоводственные исследования в лесах Сибири: сб. ст. / отв. ред. канд. с.-х. наук Н.П. Поликарпов; АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т леса и древесины им. В.Н. Сукачева. Красноярск, 1970. Вып. 2. С. 7‒58.
8. Видякин А.И. Естественное возобновление сосны при проведении постепенных рубок в подзоне хвойно-широколиственных лесов Вятско-Камского междуречья // Аграр. вестн. Урала. 2012. № 11-1(103). С. 56‒57.
9. Денисов А.К. Естественному возобновлению – глубокий анализ и содействие // Лесн. хоз-во. 1984. № 11. С. 21‒23.
10. Ефимов В.М., Ковалева В.Ю. Многомерный анализ биологических данных. Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2007. 75 с.
11. Жила С.В., Иванова Г.А., Иванов В.А., Цветков П.А. Лесовозобновление после пожаров разной интенсивности в сосняках Средней Сибири // Сиб. лесн. журн. 2019. № 6. С. 53–62. https://doi.org/10.15372/SJFS20190606
12. Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 240 с.
13. Иванов В.В., Кузьмичев В.В., Оскорбин П.А. Изменение структуры темнохвойных древостоев при выборочных рубках // Лесн. таксация и лесоустройство. 2005. № 2. С. 39‒44. (In Russ.).
14. Ишутин Я.Н., Ключников М.В., Бушков Н.Т., Ильичев Ю.Н., Тараканов В.В., Маскаев В.Н. Применение генетически улучшенного посадочного материала при облесении вырубок в горельниках Приобских боров // Хвойные бореал. зоны. 2007. Т. 24, № 2-3. С. 187‒192.
15. Ковалева Н.М., Собачкин Р.С., Екимова Е.Ю. Динамика нижних ярусов растительности после экспериментальных пожаров в сосновых древостоях // Сиб. лесн. журн. 2018. № 2. С. 61–70. http://dx.doi.org/10.15372/SJFS20180206
16. Колесников Б.П., Санникова Н.С., Санников С.Н. Влияние низового пожара на структуру древостоя и возобновление древесных пород в сосняках черничном и бруснично-черничном // Горение и пожары в лесу: материалы координац. совещ., Красноярск, 18–22 мая 1971 г. Красноярск: Ин-т леса и древесины им. В.Н. Сукачева СО АН CССР, 1973. С. 301‒321.
17. Маслаков Е.Л. Эколого-ценотические факторы возобновления и формирования (организации) насаждений сосны: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Свердловск, 1981. 50 с.
18. Мелехов И.С. Лесоводство 3-е изд., испр. и доп. М.: МГУЛ, 2005. 324 с.
19. Морозов Г.Ф. О лесоводственных устоях (копия статьи Морозов Г.Ф. О лесоводственных устоях. M.: Гослесбумиздат, 1962. 28 с.) // Лесоводственные устои / сост. Ю.П. Дорошин и др. М., 2006. С. 64–88.
20. Мякушко В.К., Вольвач Ф.В., Плюта П.Г. Экология сосновых лесов. Киев: Урожай, 1989. 248 с.
21. Обыдёнников В.И., Волков С.Н., Коротков С.А. Эколого-географические аспекты лесоводственных систем // Лесн. вестн. 2016. № 2. С. 6‒16.
22. Онучин А.А., Иванов В.В., Евдокименко М.Д., Борисов А.Н., Петренко А.Е. Практические рекомендации по применению рубок обновления и переформирования в лесах бассейна озера Байкал Республики Бурятия. Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2016. 25 с.
23. Побединский А.В. Изучение лесовосстановительных процессов: метод. указ. / АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т леса и древесины. 2-е изд., доп. и перераб. M.: Наука, 1966. 64 с.
24. Рогозин М.В., Разин Г.С. Развитие древостоев. Модели, законы, гипотезы. Пермь: ПГНИУ, 2015. 249 с. Режим доступа: https://elis.psu.ru/node/299089 (дата обращения: 14.12.23).
25. Санников С.Н., Санникова Н.С., Петрова И.В. Естественное лесовозобновление в Западной Сибири. Екатеринбург: УрО РАН, 2004. 199 с.
26. Седых В.Н. Лесообразовательный процесс. Новосибирск: Наука, 2009. 164 с.
27. Смирнов В.Е. Полувековой опыт лесовосстановления в ленточных борах Казахстана и Алтая / под ред. Л.Н. Грибанова. Алма-Ата: Кайнар, 1966. 131 с. (Тр. Казах. науч.-исслед. ин-та лесн. хоз-ва / М-во сел. хоз-ва Казах. ССР; Т. 5, вып. 3).
28. Софронов М.А. Лесообразовательный процесс в лесах на холодных почвах и его связь с пожарами // Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера: тез. докл. Всесоюз. науч. конф., Архангельск, 26–28 нояб. 1991 г. Архангельск, 1991. С. 169‒171.
29. Тихонова И.В., Экарт А.К., Кравченко А.Н., Тихонова Н.А., Семенякин Д.А. Влияние рубок разной интенсивности на генетическое разнообразие подроста сосны в северной лесостепи Средней Сибири // Лесоведение. 2021. № 4. С. 379‒392. https://doi.org/10.31857/S0024114821040094
30. Чижов Б.Е., Харлов И.Ю., Козинец В.А., Агафонов Е.Ю. Зонально-типологические особенности естественного возобновления сосняков Западной Сибири // Лесн. вестн. 2011. № 3. С. 25‒29.
31. Шутов И.В. Деградация лесного хозяйства России. СПб.: СПбНИИЛХ, 2006. 97 с.
32. Bergeron Y., Leduc A., Harvey B., Gauthier S. Natural Fire Regime: a Guide for Sustainable Forest Management of the Canadian Boreal Forest. Silva Fennica, 2002, vol. 36, pp. 81–95. (In Russ.). https://doi.org/10.14214/sf.553
33. Bose A.K., Harvey B.D., Brais S., Beaudet M., Leduc A. Constraints to Partial Cutting in the Boreal Forest of Canada in the Context of Natural Disturbance-Based Management: A Review. Forestry, 2014, vol. 87, pp. 11–28. https://doi.org/10.1093/forestry/cpt047
34. Danilin I.M., Tselitan I.A. Dynamics of Forest Ecosystems Regenerated on Burned and Harvested Areas in Mountain Regions of Siberia: Characteristics of Biological Diversity, Structure and Productivity. Sibirskij Lesnoj Zhurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2016, no. 6, pp. 60–72. https://doi.org/10.15372/SJFS20160606
35. Drever C.R., Peterson G., Messier C., Bergeron Y., Flannigan M. Can Forest Management Based on Natural Disturbances Maintain Ecological Resilience? Canadian Journal of Forest Research, 2006, vol. 36, pp. 2285–2299. https://doi.org/10.1139/x06-132
36. Drössler L., Fahlvik N., Wysocka N.K., Hjelm K., Kuehne C. Natural Regeneration in a Multi-Layered Pinus sylvestris – Picea abies Forest after Target Diameter Harvest and Soil Scarification. Forests, 2017, vol. 8. 35 p. https://doi.org/10.3390/f8020035
37. Franklin J.F., Forman T.T. Creating Landscape Patterns by Forest Cutting: Ecological Consequences and Principles. Landscape Ecology, 1987, vol. 1, pp. 5–18. https://doi.org/10.1007/BF02275261
38. Kooch Y., Jalilvand H., Bahmanyar M.A., Pormajidian M.R. The Use of Principal Component Analysis in Studying Physical, Chemical and Biological Soil Properties in Southern Caspian Forests (North of Iran). Pakistan Journal of Biological Sciences, 2008, vol. 11, pp. 366‒372. https://doi.org/10.3923/pjbs.2008.366.372
39. Kuuluvainen T. Forest Management and Biodiversity Conservation Based on Natural Ecosystem Dynamics in Northern Europe: The Complexity Challenge, AMBIO. A Journal of the Human Environment, 2009, vol. 38, no. 6, pp. 309‒315. https://doi.org/10.1579/08-A-490.1
40. Maleki K., Allogo F.N., Lafleur B. Natural Regeneration Following Partial and Clear-Cut Harvesting in Mature Aspen-Jack Pine Stands in Eastern Canada. Forests, 2020, vol. 11. 741 p. https://doi.org/10.3390/f11070741
41. Moreno-Fernández D., Cañellas I., Barbeito I., Sánchez-González M., Ledo A. Alternative Approaches to Assessing the Natural Regeneration of Scots Pine in a Mediterranean Forest. Annals of Forest Science, 2015, vol. 72, pp. 569–583. https://doi.org/10.1007/s13595-015-0479-4
42. Picchio R., Mederski P.S., Tavankar F. How and How Much Do Harvesting Activities Affect Forest Soil, Regeneration and Stands? Current Forestry Reports, 2020, vol. 6, pp. 115–126. https://doi.org/10.1007/s40725-020-00113-8
43. Sukhbaatar G., Nachin B., Purevragchaa B., Ganbaatar B., Mookhor Kh., Tseveen B., Gradel A. Which Selective Logging Intensity is Most Suitable for the Maintenance of Soil Properties and the Promotion of Natural Regeneration in Highly Continental Scots Pine Forests? Results 19 Years after Harvest Operations in Mongolia. Forests, 2019, vol. 141, no. 10. 22 p. https://doi.org/10.3390/f10020141
44. Van Wagner C.E. Age-Class Distribution and the Forest Fire Cycle. Canadian Journal of Forest Research, 1978, vol. 8, pp. 220–227. https://doi.org/10.1139/x78-034
45. Wetzel S., Burgess D. Understorey Environment and Vegetation Response after Partial Cutting and Site Preparation in Pinus strobus L. Stands. Forest Ecology and Management, 2001, vol. 151, pp. 43‒59. https://doi.org/10.1016/S0378-1127(00)00695-2
46. Wienk C.L., Sieg C.H., McPherson G.R. Evaluating the Role of Cutting Treatments, Fire and Soil Seed Banks in an Experimental Framework in Ponderosa Pine Forests of the Black Hills, South Dakota. Forest Ecology and Management, 2004, vol. 192, pp. 375–393. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2004.02.004