Строение древостоев северотаежных сосняков

УДК

630*187:582.475:630*644.2:630*43:630*221.01(470.13-924.82)

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-2-86-105

Аннотация

На территории Республики Коми в условиях северной тайги сосняки, занимающие порядка 1,8 млн га, представлены преимущественно сфагновыми, зеленомошными и лишайниковыми типами. Исследования проведены на Зеленоборском лесном стационаре Института биологии Коми НЦ УрО РАН в сосняках зеленомошных и сфагновых типов, развивающихся на месте пожаров и сплошных рубок. При господстве соснового элемента в древесном ярусе в его составе часто присутствуют ель, лиственница, береза и осина. Древостои сосняков формируют три типа возрастной структуры: условно-одновозрастные; условно-разновозрастные, представленные одним поколением; ступенчато-разновозрастные, состоящие из 2-3 поколений сосны. Оставленные при рубке деревья и уборка порубочных остатков на лесосеке паловым методом способствуют формированию древостоев ступенчато-разновозрастного типа возрастной структуры. Коэффициенты вариации возраста деревьев в сосняках с одним поколением составляют 5,8…10,8 %, с 2-3 поколениями – 39,7…45,6 %. Количество поколений и тип возрастной структуры не оказывали влияния на изменяющиеся соответственно в пределах 25,2…49,5 % и 15,7…27,8 % диаметр и высоту деревьев в древостоях. В сосняках, развивающихся после пожаров, пик заселения сосной приходится на второе-третье десятилетие, а на вырубках максимум возобновления отмечен в первом-втором десятилетии после рубки. Амплитуда колебания возраста деревьев в условно-одновозрастных и условно-разновозрастных сосняках, сформированных на вырубках, изменяется от 16 до 33, в послепожарных древостоях – от 30 до 45 лет. В ступенчато-разновозрастных древостоях возраст деревьев колеблется от 120 до 167 лет, в поколениях – от 22 до 66 лет. Кривые, отражающие распределение деревьев по диаметру в древостоях сосняков имели левостороннее смещение, асимметрия представлена положительными значениями и изменялась от 0,05 до 1,03. Статистический анализ показал, что при схожем возрасте с сосной деревья сопутствующих в составе пород уступают в развитии как по диаметру, так и по высоте сосновому элементу. Выявлена тесная корреляционная связь между диаметром и высотой деревьев в древостоях. Взаимосвязь возраста с диаметром и высотой почти на всех изученных объектах изменяется от слабой до значительной. Установлено тесное соотношение между возрастом и диаметром деревьев в ступенчато-разновозрастных сосняках (R = 0,79…0,96). Отмечено, что с увеличением амплитуды колебания возраста деревьев усиливается корреляционная связь диаметра и возраста.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Пространственно-временная динамика структуры и продуктивности фитоценозов лесных и болотных экосистем на Европейском Северо-Востоке России», № ААА - А-А17-117122090014-8.

Сведения об авторах

И.Н. Кутявин, канд. с.-х. наук, науч. сотр.; ResearcherID:P-9829-2015,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7840-1934
А.В. Манов, канд. с.-х. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9089-2015,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5070-0078
А.Ф. Осипов, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9583-2015,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0618-9660
М.А. Кузнецов, канд. биол. наук, науч. сотр.; ResearcherID: P-9870-2015,
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6331-9578
Институт биологии Коми научный центр Уральского отделения РАН , ГС П-2, ул. Коммунистическая, д. 28, г. Сыктывкар, Россия, 167982; e-mail: ivan.kutyawin@yandex.ru, manov@ib.komisc.ru, osipov@ib.komisc.ru, kuznetsov_ma@ib.komisc.ru

Ключевые слова

северная тайга, сосняки, строение, структура, вырубки, пожары

Для цитирования

Кутявин И.Н., Манов А.В., Осипов А.Ф., Кузнецов М.А. Строение древостоев северотаежных сосняков // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 2. С. 86–105. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-86-105

Литература

1. Бахтин А.А., Соколов Н.Н. типы возрастной структуры заболоченных сосняков архангельской области // изв. вузов. Лесн. журн. 2015. № 4. с. 76–86. [Bakhtin A.A., Sokolov N.N. Types of Age Structure of Waterlogged Pine Forests in the Arkhangelsk Region. Lesnoy Zurnal [Russian Forestry Journal], 2015, no. 4, pp. 76–86]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2015.4.76: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/7da/bahtin_types_of_age_structure-.pdf

2. Березовская Ф.С., Кареев Г.П. моделирование динамики древостоев // сиб. лесн. журн. 2015. № 3. с. 7–19. [Berezovskaya F.S., Karev G.P. Modeling of Forest Dynamics. Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2015, no. 3, pp. 7–19] DOI: 10.15372/SJFS20150302

3. Бобкова К.С., Манов А.В., Осипов В.М., Осипов А.Ф., Кузнецов М.А., Торлопова Н.В., Федорков А.Л., Комаров А.С., Шанин В.Н., Гончарова Н.Н., Загирова С.В., Михайлов О.А., Мигловец М.Н. Углерод в лесных и болотных экосистемах особо охраняемых природных территорий Республики Коми. Сыктывкар, 2014. 201 с. [Bobkova K.S., Manov A.V., Osipov V.M., Osipov A.F., Kuznetsov M.A., Torlopova N.V., Fedorkov A.L., Komarov A.S., Shanin V.N., Goncharova N.N., Zagirova S.V., Mikhaylov O.A., Miglovets M.N. Carbon in Forest and Bog Ecosystems of Specially Protected Natural Areas of the Komi Republic. Syktyvkar, 2014. 201 p.].

4. Гусев И.И. Моделирование экосистем. Архангельск: Изд-во АГТУ , 2002. 112 с. [Gusev I.I. Ecosystem Modeling. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2002. 112 p.].

5. Демаков Ю.П. Структура и закономерности развития лесов Республики Марий Эл. Йошкар-Ола: Поволж. ГТУ , 2018. 432 с. [Demakov Y.P. The Structure and Patterns of Forest Development of the Mari El Republic. Yoshkar-Ola, Volga Tech Publ., 2018. 432 p.].

6. Ермоленко П.М. Сосновые леса Восточного Саяна. Красноярск: ИЛиД, 1987. 148 с. [Ermolenko P.M. Pine Forests of the Eastern Sayan. Krasnoyarsk, ILiD Publ., 1987. 148 p.].

7. Зябченко С.С. Сосновые леса Европейского Севера. Л.: Наука, 1984. 244 с. [Zyabchenko S.S. Pine Forests of the European North. Leningrad, Nauka Publ., 1984. 224 p.].

8. Комин Г.Е., Семечкин И.В. Возрастная структура древостоев и принципы ее типизации // Лесоведение. 1970. № 2. С. 24–33. [Komin G.E., Semechkin I.V. Age Structure of Forest Stands and Principles of Its Typing. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1970, no. 2, pp. 24–33].

9. Кузьмичев В.В. Закономерности динамики древостоев: принципы и модели. Новосибирск: Наука, 2013. 208 с. [Kuz’michev V.V. Patterns of the Dynamics of Forest Stands: Principles and Models. Novosibirsk, Nauka Publ., 2013. 208 p.].

10. Кутявин И.Н. Сосновые леса Северного Приуралья: строение, рост, продуктивность. Сыктывкар: ИБ Коми НЦ УрО РАН , 2018. 176 с. [Kutyavin I.N. Pine Forests of the Northern Cis-Urals: Structure, Growth, Productivity. Syktyvkar, IB FRC Komi SC UB RAS Publ., 2018. 176 p.]. DOI: 10.31140/book-2018-02

11. Левин В.И. Сосняки Европейского Севера (строение, рост и таксация древостоев). М.: Лесн. пром-сть, 1966. 152 с. [Levin V.I. Pine Forests of the European North (Structure, Growth, and Valuation of Stands). Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1966. 152 p.].

12. Лесотаксационный справочник для северо-востока европейской части Российской Федерации (нормативные материалы для Ненецкого автономного округ, Архангельской, Вологодской областей, Республики Коми) / отв. сост. Г.С. Войнов, Н.П. Чупров, С.В. Ярославцев. Архангельск: Правда Севера, 2012. 672 с. [Forest Valuation Handbook for the North-East Part of the Russian Federation (Official Materials for the Nenets Autonomous Okrug, Arkhangelsk and Vologda Regions and Komi Republic). Content by G.S. Voynov, N.P. Chuprov, S.V. Yaroslavtsev. Arkhangelsk, Pravda Severa Publ., 2012. 672 p.].

13. Листов А.А. Боры беломошники. М.: Агропромиздат, 1986. 181 с. [Listov A.A. Lichen Pine Forests. Moscow, Agropromizdat Publ., 1986. 181 p.].

14. Львов П.Н., Ипатов Л.Ф., Плохов А.А. Лесообразовательные процессы и их регулирование на европейском Севере. М.: Лесн. пром-сть, 1980. 112 с. [L’vov P.N., Ipatov L.F., Plokhov A.A. Forest-Forming Processes and Their Regulation in the European North. Moscow, Lesnya promyshlennost’ Publ., 1980. 112 p.].

15. Мелехов И.С. Рубки и возобновление леса на Севере. Архангельск: Арханг. кн. изд-во, 1960. 201 с. [Melekhov I.S. Felling and Reforestation in the North. Arkhangelsk, Arkhangel’skoye knizhnoye izdatel’stvo, 1960. 201 p.].

16. Общесоюзные нормативы для таксации лесов / под ред. В.В. Загреева, В.И. Сухих, А.З. Швиденко, Н.Н. Гусева, А.Г. Мошкалева. М.: Колос, 1992. 495 с. [All-Union Standards for Forest Inventory. Ed. by V.V. Zagreyev, V.I. Sukhikh, A.Z. Shvidenko, N.N. Gusev, A.G. Moshkalev. Moscow, Kolos Publ., 1992. 495 p.].

17. Республика Коми: энциклопедия. Т. 2. Сыктывкар: Коми книж. изд-во, 1999. 573 с. [Komi Republic: Encyclopedia. Vol. 2. Syktyvkar, Komi knizhnoye izdatel’stvo, 1999. 573 p.].

18. Рысин Л.П., Вакуров А.Д., Павлов В.Ф. Значение постоянных пробных площадей в лесоводственных исследованиях // Лесоведение. 1981. № 1. С. 60–66. [Rysin L.P., Vakurov A.D., Pavlov V.F. The Value of Permanent Trial Plots in Forestry Research. Lesovedenie [Russian Journal of Forest Science], 1981, no. 1, pp. 60–66].

19. Семенов Б.А., Цветков В.Ф., Чибисов Г.А., Елизаров Ф.П. Притундровые леса европейской части России (природа и ведение хозяйства). Архангельск: Пресс А, 1998. 334 с. [Semenov B.A., Tsvetkov V.F., Chibisov G.A., Elizarov F.P. Trans-Tundra Forests of the European Part of Russia (Nature and Management). Arkhangelsk, Press A Publ., 1998. 334 p.].

20. Стороженко В.Г. Устойчивые лесные сообщества. Теория и эксперимент. Тула: Гриф и Ко, 2007. 192 с. [Storozhenko V.G. Stable Forests Communities. The Theory and Experiment. Tula, Grif i K Publ., 2007. 192 p.].

21. Цветков В.Ф. Сосняки Кольской лесорастительной области и ведение хозяйства в них. Архангельск: АГТУ , 2002. 380 с. [Tsvetkov V.F. Pine Forests of the Kola Forest Region and Management in Them. Arkhangelsk, ASTU Publ., 2002. 380 p.].

22. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Краснер Ф., Онучин А.А. Переход к устойчивому управлению лесами России // Сиб. лесн. журн. 2017. № 6. С. 3–25. [Shvidenko A.Z., Schepaschenko D.G., Kraxner F., Onuchin A.A. Transition to Sustainable Forest Management in Russia: Theoretical and Methodological Backgrounds. Sibirskij Lesnoj Zurnal [Siberian Journal of Forest Science], 2017, no. 6, pp. 3–25]. DOI: 10.15372/SJFS20170601

23. Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии. Ч. I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Красноярск: Изд-во КрасГУ , 2000. 80 с. [Shiyatov S.G., Vaganov E.A., Kirdyanov A.V., Kruglov V.B., Mazepa V.S., Naurzbayev M.M., Khantemirov R.M. Methods of Dendrochronology. Part I. Fundamentals of Dendrochronology. Collection and Obtaining of Tree-Ring Information. Krasnoyarsk, KraSU Publ., 2000. 80 p.].

24. Del Río M., Pretzsch H., Alberdi I., Bielak B., Bravo F., Brunner A. et al. Characterization of the Structure, Dynamics, and Productivity of Mixed-Species Stands: Review and Perspectives. European Journal of Forest Research, 2016, vol. 135, iss. 1, pp. 23–49. DOI: 10.1007/s10342-015-0927-6

25. Engelmark O., Kullman L., Bergeron Y. Fire and Age Structure of Scots Pine and Norway Spruce in Northern Sweden during the Past 700 Years. New Phytologist, 1994, vol. 126, iss. 1, pp. 163–168. DOI: 10.1111/j.1469-8137.1994.tb07542.x

26. Garet J., Raulier F., Pothier D., Cumming S.G. Forest Age Class Structures as Indicators of Sustainability in Boreal Forest: Are We Measuring Them Correctly? Ecological Indicators, 2012, vol. 23, pp. 202–210. DOI: 10.1016/j.ecolind.2012.03.032

27. Kuuluvainen T., Mäki J., Karjalainen L., Lehtonen H. Tree Age Distributions in Old-Growth Forest Sites in Vienansalo Wilderness, Eastern Fennoscandia. Silva Fennica, 2002, vol. 36, no. 1, pp. 169–184. DOI: 10.14214/sf.556

28. Lilja S., Kuuluvainen T. Structure of Old Pinus sylvestris Dominated Forest Stands along a Geographic and Human Impact Gradient in Mid-Boreal Fennoscandia. Silva Fennica, 2005, vol. 39, no. 3, pp. 407–428. DOI: 10.14214/sf.377

29. Shanin V., Komarov A., Mäkipää R. Tree Species Composition Affects Productivity and Carbon Dynamics of Different Site Types in Boreal Forests. European Journal of Forest Research, 2014, vol. 133, iss. 2, pp. 273–286. DOI: 10.1007/s10342-013-0759-1

30. Steijlen I., Zackrisson O. Long-Term Regeneration Dynamics and Successional Trends in a Northern Swedish Coniferous Forest Stand. Canadian Journal of Botany, 1987, vol. 65, no. 5, pp. 839–848. DOI: 10.1139/b87-114

31. Stinson G., Kurz W.A., Smyth C.E., Neilson E.T., Dymond C.C., Metsaranta J.M., Boisvenue C., Rampley G.J., Li Q., White T.M., Blain D. An Inventory-Based Analysis of Canada’s Managed Forest Carbon Dynamics, 1990 to 2008. Global Change Biology, 2011, vol. 17, iss. 6, pp. 2227–2244. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2010.02369.x

32. Wallenius T. Forest Age Distribution and Traces of Past Fires in a Natural Boreal Landscape Dominated by Picea abies. Silva Fennica, 2002, vol. 36, no. 1, pp. 201–211. DOI: 10.14214/sf.558

Ссылка на английскую версию:

Stand Structure of Northern Taiga Pine Forests

STAND STRUCTURE OF NORTHERN TAIGA PINE FORESTS

Ivan N. Kutyavin, Candidate of Agriculture , Research Scientist; ResearcherID:P-9829-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7840-1934
Aleksey V. Manov, Candidate of Agriculture, Research Scientist; ResearcherID: P-9089-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5070-0078
Andrey F. Osipov, Candidate of Biology, Research Scientist; ResearcherID: P-9583-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0618-9660
Mikhail A. Kuznetsov, Candidate of Biology, Research Scientist; ResearcherID: P-9870-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6331-9578
Institute of Biology of Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, GSP-2, ul. Kommunisticheskaya, 28, Syktyvkar, 167982, Russian Federation; e-mail: kutjavin-ivan@rambler.ru, manov@ib.komisc.ru, osipov@ib.komisc.ru, kuznetsov_ma@ib.komisc.ru

Abstract. In Northern taiga conditions pine forests occupy about 1.8 mln ha of the territoryof the Komi Republic and are mainly represented by sphagnum, green-moss and lichen forest types. The studies were carried out at the Zelenoborsk Forest Station of the Institute of Biology of the Komi Scientific Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences in green-moss and sphagnum pine forests developing at the site of fires and clearcuts. Tree layer has a mix composition with the predominance of pine trees and admixture of spruce, birch, larch and aspen. Pine stands form three types of age structure: conventionally evenaged; conventionally uneven-aged, represented by one generation; and stepped uneven-aged, consisting of two or three generations of pine trees. Trees left behind during clearcut and felling residuals at the cutting area by the burn method contribute to the formation of stands of stepped uneven-aged age structure. The variation coefficients of tree age are 5.8–10.8 % in pine forests with one generation and 39.7–45.6 % in forests with two or three generations. The number of generations and the type of age structure had no effect on the diameter and height of trees in the stand, which varied respectively within 25.2–49.5 % and 15.7–27.8 %. In pine forests developing after fires, the peak of pine settlement occur in the second or third decade, while in cutting areas, the maximum renewal occurs in the first or second decade after clearcuts. The amplitude of tree age fluctuations varies from 16 to 33 years in conventionally even-aged and conventionally uneven-aged forests developed after clearcuts and from 30 to 45 years in post-fire stands. In stepped uneven-aged stands tree age fluctuations changes from 120 to 167 years, and from 22 to 66 years in generations. The curves showing the distribution of trees by diameter in stands of pine trees had a left-handed shift, the asymmetry is represented by positive values and varies from 0.05 to 1.03. Trees of associate species are inferior in development, both in diameter and in height to pine trees of similar age. A close correlation between the diameter and height of trees in the stands was revealed. The relationship of age with diameter and height of trees varies from weak to significant at almost all of the sites studied. A close correlation between age and diameter was found in stepped uneven-aged pine forests (R = 0.79–0.96). The correlation between diameter and age increase with an increase in tree age fluctuations amplitude.
For citation: Kutyavin I.N., Manov A.V., Osipov A.F., Kuznetsov M.A. Stand Structure of Northern Taiga Pine Forests. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 2, pp. 86–105. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-2-86-105
Funding: The work was carried out within the framework of the state assignment on the topic “Spatial-Temporal Dynamics of the Structure and Productivity of Forest Phytocenoses and Bog Ecosystems in the European North-East of Russia”, No. АААА -А17-117122090014-8.

Keywords: Northern taiga, pine forests, composition, structure, clearcuts, forest fires.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
The authors declare that there is no conflict of interest
Поступила 10.01.20 / Received on January 10, 2020