По данным [1], в первые годы после рубок ухода (в частности, прореживания и проходных) наступает стабилизация обмена веществ у оставшейся части древостоя. Первоначально значительная часть накопленных веществ расходуется на рост и развитие ослабленных ранее корневых систем деревьев. Вследствие этого, независимо от интенсивности изреживания, прирост по диаметру в течение первых трех – четырех лет остается пониженным. На пятый год его значение увеличивается в 1,2–1,3 раз, а на седьмой – в 2,2 раза. В связи с этим оценку качества проведенной рубки рекомендуют выполнять не ранее чем через 5 лет.

В [2; 3, с. 73] рекомендуется оценивать качество проведенной рубки ухода по относительному приросту деревьев. Сравнивая значения идеального и фактического относительных приростов по диаметру дерева на высоте 1,3 м можно определить качество рубок ухода. Отрицательное значение разности между идеальным и фактическим относительными приростами указывает на ухудшение условий произрастания. Чем больше значение разности, тем больше отстает дерево в росте. Положительное значение разности свидетельствует о благополучном росте дерева. Если процент отрицательной разности превышает 10%, то необходимо проводить мероприятия по уходу путем рубки деревьев из биогруппы. Рубке подлежит 10–20% деревьев с отрицательными значениями разности.

Этот способ подходит для идентификации текущего состояния деревьев в биогруппе. Вместе с тем важно анализировать взаимовлияние деревьев по соотношению площадей произрастания в биогруппе [3, с. 31; 4; 5].

Снижение процента площади произрастания лучшего дерева после рубки свидетельствует о неправильном отборе деревьев в рубку, то есть в процессе лесосечных работ из числа окружения были вырублены деревья с меньшим, чем у лучшего дерева, процентом площади произрастания. Проведенная рубка не ухудшит условия произрастания лучшего дерева, но замедлит его рост по диаметру на несколько лет. Процентный рост площади произрастания лучшего дерева означает рубку конкурентного или мешающего дерева, занимающего значительную часть площади биогруппы [6; 7]. При этом скачкообразные модификации ширины годичного кольца дерева после рубки не влияют на общую тенденцию изменения его площади произрастания. Площадь либо уменьшается, либо увеличивается. В связи с этим необходимо анализировать условия роста деревьев по подобию происходящих в них процессов.

Оценить реакцию деревьев на изменение условий окружающей среды и формирование конкуренции возможно по проценту сходства изменчивости (или коэффициенту синхронности) годичных колец и соответствующему ему уровню синхронности [8, с. 17]

, (1)

где S – коэффициент синхронности, %; n⁺ – количество совпавших по направлению годичных отрезков двух хронологий; (n – 1) – количество интервалов сравниваемых хронологий.

Высокий (79–89 %), очень высокий (90–100 %) и средний (68–78 %) уровни синхронности будут свидетельствовать о возможной конкуренции между деревьями, если при этом площади произрастания ежегодно увеличиваются. При низком (57–67 %) уровне сходства конкуренция отсутствует.

Экспериментальные исследования были проведены в Кокшамарском и Таирском лесничествах Кокшайского лесхоза Республики Марий Эл на участках, однородных по таксационным показателям и параметрам рубок ухода: сосново-березовые насаждения с небольшими примесями ели и осины; тип лесорастительных условий – А2; тип леса – сосняк зеленомошниковый; полнота – 0,8; крутизна склонов в пределах от 0 до 10º; интенсивность рубки 30% (согласно лесорубочным билетам).

Выбор ценных деревьев определен требованиями, регламентирующими сохранение на корню лучших деревьев при проведении рубок ухода [9]. Визуальный отбор ценных деревьев осуществлялся по следующим признакам:

а) принадлежность первому ярусу древостоя;

б) диаметр дерева на высоте 1,3 м устанавливается в соответствие со средним диаметром исследуемой породы на пробной площади;

в) наличие расположенных рядом пней;

д) отсутствие кривизны ствола;

е) отсутствие эксцентричности кроны;

ж) отсутствие сбежистости;

и) очищенность ствола от живых сучьев на протяжении не менее 4,0 м;

к) принадлежность II или III классу роста для деревьев хвойных пород.

Количество соседних деревьев изменялось от 4 до 12. Всего было изучено 96 биогрупп деревьев, из них 28 биогрупп находились в Таирском лесничестве, остальные – в Кокшамарском лесничестве (рисунок 1).

Из всех деревьев биогруппы были извлечены керны, по которым с применением ГИС измерена ширина каждого годичного кольца. Наибольший интерес представляли годичные кольца, образованные с года, предшествующего году рубки и до момента исследования. В качестве примера в таблице 1 приведены значения радиального прироста деревьев биогруппе, расположенной в 41 выделе 52 квартала Кокшамарского лесничества (рисунок 1).

Таблица 1 – Радиальный прирост деревьев в биогруппе

По данным таблицы 1 видно, что через 5 лет после рубки наибольший прирост по радиусу (4,454 мм) наблюдался у дерева № 1. Лучшее дерево отставало от него в росте на 2,244 мм. На восьмой год центральное дерево адаптировалось к новым условиям, о чем свидетельствует увеличение прироста до 6,482 мм. У деревьев № 27, 37, 51, 1 прирост уменьшился на 97 %, 24 %, 71 %, 54 %, у деревьев № 13, 44 – увеличился на 65 % , 2 % соответственно.

При расчете процента площади произрастания деревьев в биогруппе [6], несмотря на волнообразные изменения радиального прироста деревьев, наблюдается тенденция либо к уменьшению значения площади, либо к увеличению (таблица 2).

Таблица 2 – Расчет процента площади произрастания деревьев до и после рубки

По данным табл. 2 видно, что через год после рубки ухода (проходная) процент площади произрастания лучшего дерева биогруппы уменьшился приблизительно на 3%. В течение шести лет развивалась конкурентная борьба за господствующее положение между деревьями в новой биогруппе. На седьмой год площадь произрастания лучшего дерева достигла процента занимаемой им площади в биогруппе до рубки, то есть 29,38 % (до рубки – 29,08 %). Площади произрастания деревьев № 40 и 1 стабильно увеличиваются, начиная с момента рубки. У остальных деревьев биогруппы площадь уменьшается. Подобный характер изменения свидетельствует о создании благоприятных условий для роста и развития деревьев № 40 и 1, а также о возможной конкуренции.

В биогруппах расчет коэффициента синхронности позволит оценить условия произрастания лучшего дерева посредством выявления конкурирующих особей из числа его окружения (таблица 3).

Таблица 3 – Коэффициент синхронности деревьев в биогруппе между хронологиями «лучшее дерево – соседнее дерево»

По данным таблицы 3 видно, что через 5 лет после рубки высокая синхронность наблюдается между деревьями № 40 и 1, равная 80 %. При этом площади произрастания данных деревьев (таблица 2) имеют наибольшие значения – 28,46 м² и 15,33 м². У деревьев № 27 и 51 низкий уровень синхронности с лучшим деревом, у остальных деревьев синхронность отсутствует. На 8 год после рубки синхронность между деревьями уменьшилась до низкого уровня. Это свидетельствует о том, что конкуренция между лучшим деревом и соседними деревьями низкая или отсутствует, а также о правильности отбора дерева № 0 в рубку. Подобные уровни синхронности наблюдались в 73 биогруппах. В остальных 23 уровень синхронности был высоким (79–89 %) или очень высоким (90–100 %).

Отсутствие конкуренции в хронологиях «лучшее дерево – соседнее дерево» не является показателем наличия конкуренции между соседними деревьями биогруппы (таблица 4). При парном сравнении хронологий соседних деревьев, например, «1–13» и «13–27», оказалось, что коэффициент синхронности в обоих случаях равен 75 % и соответствует среднему уровню. В первой паре деревьев лидером является дерево № 1, так как процент его площадь произрастания больше (таблица 2), чем у дерева № 13. Во втором случае – дерево № 27.

Таблица 4 – Коэффициент синхронности деревьев в биогруппе между хронологиями «соседнее дерево – соседнее дерево»

В остальных парах деревьев уровень синхронности низкий («44–51») или отсутствует («27–37», «37–44», «51–1»), что свидетельствует об отсутствии сильной конкуренции между указанными деревьями.

Сравнительный анализ процента площади произрастания деревьев и уровней синхронности между ними показал наличие слабой конкуренции в биогруппе, позволяющее сделать заключение о правильности отбора дерева № 0 в рубку.

Таким образом, перед проведением лесохозяйственных мероприятий, в частности рубок ухода (прореживания и проходной), возможна оценка состояния лучшего дерева и биогруппы в целом, а также выявление сильных конкурентов из числа окружения одновременно по проценту занимаемой ими площади произрастания и коэффициенту синхронности.