Особенности пространственно-временной структуры соснового древостоя на южном склоне Восточного Саяна

УДК

630*181.1:630*228.8

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-5-34-47

Аннотация

Аннотация. Из-за относительно длительного развития и большой продолжительности жизни лесообразующих видов значительная часть выводов о динамике насаждений основана на данных, собранных косвенными методами сравнительного изучения, анализа сообществ, составляющих гипотетически временные или пространственные сукцессионные ряды, и нуждается в проверке и уточнении. Наиболее достоверные сведения о динамике древостоев могут быть получены на стационарных объектах – постоянных пробных площадях. Представлены результаты анализа материалов многолетнего мониторинга (1968–2012 гг.) соснового (Pinus sylvestris L.) древостоя в низкогорной части Восточного Саяна на южном склоне крутизной 7–8º. Использован метод периодических замеров морфометрических показателей закартированных на постоянной пробной площади деревьев. Показано, что сумма площадей сечения стволов деревьев на высоте 1,3 м и запасы древесины на нижнем, центральном и верхнем равновеликих участках пробной площади за весь период наблюдений отличались не более чем на 10 %. В то же время неоднородность экологических условий, имеющая место даже на небольшом отрезке пологого склона, сказывается на интенсивности самоизреживания насаждения. Уже в 42-летнем древостое отношение густоты на нижнем, центральном и верхнем участках составляло 1:1,5:2,1. Разница в густоте древостоя по склону со временем постепенно снижалась, но и во время его последнего учета оставалась около 30 %. За годы наблюдений на нижнем участке сохранилось 53 % сосен, на центральном – 47 %, на верхнем – всего 32 %. Вычисленный средний возраст усохших деревьев показал, что во всех группах естественных ступеней толщины наблюдалось более раннее отмирание сосен внизу склона с постепенным увеличением возраста усыхания вверх по склону. Деревья с бо́льшим диаметром ствола (первый учет) погибали позднее. Все это приводило к перестройке горизонтальной структуры насаждения, снижению среднего диаметра и среднего объема деревьев вверх по склону. Характерный для горных лесов клинальный тип размещения деревьев, влияющий на их морфологические показатели, необходимо учитывать при исследовании и моделировании лесных экосистем, а также при проведении лесохозяйственных мероприятий.

Благодарность: Автор признателен д-ру биол. наук, проф. В.В. Кузьмичеву за предоставленные архивные материалы, а также канд. физ.-мат. наук О.П. Секретенко и студентам Сибирского федерального университета А. Кравченко и Е. Мельниковой за помощь в получении новых данных в 2012 г.

---

Данная статья опубликована в режиме открытого доступа и распространяется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0) • Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов

Сведения об авторах

Н.Ф. Овчинникова, канд. биол. наук; ResearcherID: AAE-2105-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2417-3796
Институт леса им. В.Н. Сукачёва Сибирского отделения РАН – Красноярский научный центр СО РАН , Академгородок, 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; e-mail: nf@ksc.krasn.ru

Ключевые слова

древостой, сосна обыкновенная, постоянная пробная площадь, динамика роста и пространственной структуры, клинальное размещение, Восточный Саян

Для цитирования

Овчинникова Н.Ф. Особенности пространственно-временной структуры соснового древостоя на южном склоне Восточного Саяна // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 34–47. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-34-47

Литература

1. Анучин Н.П. Лесная таксация. М.: Лесн. пром-сть, 1982. 552 с. Anuchin N.P. Forest Inventory. Moscow, Lesnaya promyshlrnnost’ Publ., 1982. 552 p.
2. Вайс А.А. Динамика ростовых процессов в сосновом древостое: моногр. Красноярск: СибГТУ , 2007. 198 с. Weis A.A. Dynamics of Growth Processes in Pine Stands: Monograph. Krasnoyarsk, SibSTU Publ., 2007. 198 p.
3. Грабарник П.Я., Шанин В.Н., Чертов О.Г., Припутина И.В., Быховец С.С., Петропавловский Б.С., Фролов П.В., Зубкова Е.В., Шашков М.П., Фролова Г.Г. Моделирование динамики лесных экосистем как инструмент прогнозирования и управления лесами // Лесоведение. 2019. № 6. С. 488–500. Grabarnik P.Ya., Shanin V.N., Chertov O.G. Priputina I.V., Bykhovets S.S., Petropavlovskii B.S., Frolov P.V., Zubkova E.V., Shashkov M.P., Frolova G.G. Modelling of Forest Ecosystem Dynamics: An Instrument for Forest Prediction and Management. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2019, no. 6, pp. 488–500. DOI: https://doi.org/10.1134/S0024114819030033
4. Загреев В.В., Сухих В.И., Швиденко А.З., Гусев Н.Н., Мошкалев А.Г. Общесоюзные нормативы для таксации лесов. М.: Колос, 1992. 495 с. Zagreyev V.V., Sukhikh V.I., Shvidenko A.Z., Gusev N.N., Moshkalev A.G. All-Union Standards for Forest Inventory. Moscow, Kolos Publ., 1992. 495 p.
5. Ипатов В.С., Кирикова Л.А. Фитоценология. СПб.: СПбГУ , 1997. 316 с. Ipatov V.S., Kirikova L.A. Phytocenology. Saint Petersburg, SPbU Publ., 1997. 316 p.
6. Кузьмичев В.В. Закономерности динамики древостоев: принципы и модели: моногр. Новосибирск: Наука. 2013. 208 с. Kuz’michev V.V. Forest Stands Dynamics Regularities: Principles and Models. Novosibirsk, Nauka Publ., 2013. 208 p.
7. Мелехов И.С. Лесоводство. М.: МГУ Л, 2003. 320 с. Melekhov I.S. Forestry. Moscow, MGUL Publ., 2003. 320 p.
8. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971. 576 с. Mitropol’skiy A.K. Statistical Calculations Technique. Moscow, Nauka Publ., 1971. 576 p.
9. Морозов Г.Ф. Отрывочные заметки из лекций по Общему Лесоводству // Изв. вузов. Лесн. журн. 1918. Вып. 6-8. С. 154–184. Morozov G.F. Fragmentary Notes from the Lectures on General Forestry. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 1918, no. 6-8, pp. 154–184.
10. Овчинникова Н.Ф. Возобновительные процессы в производных лесах черневого пояса Западного Саяна: дис. … канд. биол. наук. Красноярск, 2005. 205 с. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=16053372. Ovchinnikova N.F. Recovery Processes in Secondary Forests in the Taiga Belt of Western Sayan: Cand. Biol. Sci. Diss. Krasnoyarsk, 2005. 205 p.
11. Овчинникова Н.Ф., Овчинников А.Е. Динамика структуры осинового древостоя в черневом поясе Западного Саяна // Лесоведение, 2016. № 6. С. 418–425. https://elibrary.ru/item.asp?id=27486991. Ovchinnikova N.F., Ovchinnikov A.E. Structural Dynamics of Aspen Stand in Dark Taiga Domain in Western Sayan. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 2016, no. 6, pp. 418–425.
12. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975. 740 с. Odum Yu. Fundamentals of Ecology. Moscow, Mir Publ., 1975. 740 p.
13. Рогозин М.В., Красильников П.А. Леса-долгожители вблизи города Перми и их структура // Антропогенная трансформация природной среды. 2017. Вып. 3. С. 165–168. Rogozin M.V., Krasilnikov P.A. Long-Winding Forests near the City of Permy and Their Structure). Antropogennaya transformatsiya prirodnoy sredy [Anthropogenic Transformation of Nature], 2017, iss. 3, pp. 165–168.
14. Рысин Л.П. Биогеоценологические аспекты изучения леса. М.: Т-во науч. изд. КМК , 2013. 290 с. Rysin L.P. Biogeocenology Aspects in Forest Studies. Moscow, Tovarishchestvo nauchnykh izdaniy KMK Publ., 2013. 290 p.
15. Свидетельство о государственной регистрации базы данных. Учеты деревьев на постоянных пробных площадях Красноярского края: № 2011620706, зарег. 30.09.2011 / Н.Ф. Овчинникова, А.Е. Овчинников. Ovchinnikova N.F., Ovchinnikov A.E. Database State Registration Certificate. Telling of Trees on the Permanent Sample Areas of Krasnoyarsk Krai: No. 2011620706. 2011.
16. Сеннов С.Н. О перспективах роста деревьев разного размера и методах рубок ухода // Лесн. хоз-во. 2002. № 4. С. 28–29. Sennov S.N. On the Growth Prospects of Trees of Different Sizes and Improvement Thinning Methods. Lesnoye khozyaystvo, 2002, no. 4, pp. 28–29.
17. Сукачев В.Н. Избр. тр.: в 3 т. / под ред. Е.М. Лавренко. Т. I: Основы лесной типологии и биогеоценологии. Л.: Наука, 1972. 418 с. Sukachev V.N. Selected Papers: In 3 Vol. Ed. by E.M. Lavrenko. Vol. I: Forest Typology and Biogeocenology Basics. Leningrad, Nauka Publ., 1972. 418 p.
18. Филенкова Н.В., Суховольский В.Г., Захаров Ю.В., Овчинникова Н.Ф. Кластерная модель ветроустойчивости деревьев с учетом ближайших соседей // Хвойные бореальной зоны. 2011. Т. 28, № 1-2. С. 91–97. Filenkova N.V., Sukhovolsky V.G., Zakharov Yu.V., Ovchinnikova N.F. Model of Trees Wind Stability with Effect of Interactions between Neighbours. Hvojnye boreal’noj [Conifers of the boreal area], vol. 28, no. 1-2, pp. 91–97.
19. Erfanifard Y., Nguyen H.H., Schmidt J.P., Rayburn A. Fine-Scale Intraspecific Interactions and Environmental Heterogeneity Drive the Spatial Structure in Old-Growth Stands of a Dioecious Plant. Forest Ecology and Management, 2018, vol. 425, pp. 92-99. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.05.041
20. Erfanifard Y., Stereńczak K. Intra- and Interspecific Interactions of Scots Pine and European Beech in Mixed Secondary Forests. Acta Oecologica, 2017, vol. 78, pp. 15–25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actao.2016.12.002
21. Erfanifard Y., Stereńczak K., Miścicki S. Management Strategies Alter Competitive Interactions and Structural Properties of Norway Spruce in Mixed Stands of Bialowieża Forest, Poland. Forest Ecology and Management, 2019, vol. 437, pp. 87–98. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.01.035
22. Illian J., Penttinen A., Stoyan H., Stoyan D. Statistical Analysis and Modelling of Spatial Point Patterns. Chichester, UK, Wiley, 2008. 560 p.
23. Perry G.L.W., Miller B.P., Enright N.J. A Comparison of Methods for the Statistical Analysis of Spatial Point Patterns in Plant Ecology. Plant Ecology, 2006, vol. 187, iss. 1, pp. 59–82. DOI: https://doi.org/10.1007/s11258-006-9133-4
24. Pretzsch H. Forest Dynamics, Growth and Yield. Berlin, Springer, 2009. 664 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-88307-4
25. Strimbu B.M., Petritan I.C., Montes C., Biris I.A. An Assessment of the O-Ring Methodology Using Virgin Stands of Mixed European Beech – Sessile Oak. Forest Ecology and Management, 2017, vol. 384, pp. 378–388. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2016.10.055
26. Xiang W., Liu S., Lei X., Frank S.C., Tian D., Wang G., Deng X. Secondary Forest Floristic Composition, Structure, and Spatial Pattern in Subtropical China. Journal of Forest Research, 2013, vol. 18, iss. 1, pp. 111–120. DOI: https://doi.org/10.1007/s10310-011-0329-7
27. Zhang Z.-H., Hu G., Zhu J.-D., Luo D.-H., Ni J. Spatial Patterns and Interspecific Associations of Dominant Tree Species in Two Old-Growth Karst Forests, SW China. Ecological Research, 2010, vol. 25, iss. 6, pp. 1151–1160. DOI: https://doi.org/10.1007/s11284-010-0740-0

Ссылка на английскую версию:

Spatiotemporal Structure Features of a Pine Stand on the South Slope of the Eastern Sayan Mountains

SPATIOTEMPORAL STRUCTURE FEATURES OF A PINE STAND ON THE SOUTH SLOPE OF THE EASTERN SAYAN MOUNTAINS

Natalya F. Ovchinnikova, Candidate of Biology; ResearcherID: AAE-2105-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2417-3796
V.N. Sukachev Institute of Forest of the Krasnoyarsk Science Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Akademgorodok 50/28, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation; e-mail: nf@ksc.krasn.ru

Abstract. Due to relatively long development and long life of forest-forming species most of the conclusions on stand dynamics are based on the data collected by indirect methods of comparative research and analysis of cenosis forming theoretically temporal and spatial succession sequences and need to be verified and clarified. The most reliable results on the stand dynamics can be received on stationary objects such as permanent sample areas. The article presents the analysis results of long-term monitoring (1968–2012) of a pine (Pinus sylvestris L.) stand in low-mountain Eastern Sayan on the south slope with a steepness of 7–8º. The intermittent test of morphometric indicators of trees mapped on the permanent sample area was used. It is shown that the sum of tree trunk cross-section areas at breast height (1.3 m) varied by no more than 10 % with timber reserves on the lower, central and upper equal sites of the sample area during the entire observation period. At the same time heterogeneity of ecological conditions, taking place even on a small section of a smooth slope, influences the plantation self-thinning intensity. In the 42-year-old stand density ratio at lower, central and upper sites was 1:1.5:2.1. Stand density difference along the slope had been decreasing gradually over time, although it remained around 30 % at the time of the last observation. Over the years of observation, 53, 47, and 32 % of pines on the lower, central, and upper sites, respectively, have survived. The calculated average age of the died trees showed that in all groups of natural diameter classes, there was an earlier die-off of pines at the bottom of the slope with an increase in dying age up to the slope. Trees with larger trunk diameter (first telling) died later. All this led to rearrangement of the horizontal structure of the plantation, a decrease in the average diameter and average volume of trees up to the slope. Typical for mountain forests clinal tree distribution, which affects their morphological indicators, is important to consider when studying and modeling forest ecosystems, as well as when implementing forest management measures.

For citation: Ovchinnikova N.F. Spatiotemporal Structure Features of a Pine Stand on the South Slope of the Eastern Sayan Mountains. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 34–47. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-34-47
Acknowledgements: The author is grateful to Doctor of Biology, Professor V.V. Kuzmichev for the provided archival materials and Candidate of Physics and Mathematics O.P. Sekretenko, and students of the Siberian Federal University A. Kravchenko and E. Melnikova for their help in obtaining new data in 2012.

Keywords: forest stand, Scots pine, permanent sample area, stand structure and growth dynamics, clinal tree distribution, Eastern Sayan.

---

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) license • The author declares that there is no conflict of interest