Исследования фитомассы хвои, проведенные в лесах Российской Федерации, направлены на решение целого ряда проблемных вопросов. Ю.П. Демаков, А.В. Исаев [1] указывают на то, что процесс накопления древесными растениями органического вещества протекает специфически на индивидуальном и ценотическом уровнях их функционирования. На каждом из них одновременно с приростом фитомассы происходит некоторая её потеря. У деревьев она связана с отмиранием части ветвей и ежегодным полным или частичным обновлением ассимиляционного аппарата.

В последние годы при оценке фитомассы компонентов насаждений и отдельных составляющих используют аллометрические уравнения. При этом, например А.А. Маленко, В.А. Усольцев, К.С. Субботин [2] отмечают, что аллометрические уравнения разные по структуре количеству независимых переменных, затрудняют их анализ, поэтому авторы предлагают применять фактические данные подеревной оценки фитомассы насаждений.

Для оценки биологической продуктивности используют наличие тесной связи морфологических признаков отдельных деревьев (диаметра ствола) или таксационных показателей древостоев (возраст, полнота, запаса) с фитомассой крон. Феклистов П.А. и другие [3] на основе данных сосняков черничных типов лесов установили, что фитомасса древесной зелени характеризуется очень тесной связью с таксационным диаметром древостоя. А.А. Коновалов, М.Н. Казанцева [4] определили и количественно оценили связи между фитомассой и продуктивностью с одной стороны и размерами стволов, возрастом и густотой с другой. Авторы предложили способ анализа связей между параметрами древесных растений в относительных единицах по отношению к максимальной варианте. Ю.В. Карпечко, Н.А. Мясникова [5] отмечают роль продуктивности насаждений (класса бонитета) на удельную массу листового аппарата хвойных пород. Увеличение составляет 10-15 кг на каждую тонну общей фитомассы древостоя при ухудшении класса бонитета. И.Л. Трофимова, У.П. Кощеева, З.Я. Нагимов [6] по данным сосновых насаждений различных типов леса Среднего Урала выявили, что более высокие значения фитомассы крон имеют сосняки разнотравные и ягодниковые высоких классов бонитета (I-II).

Соотношение фитомассы отдельных составляющих в насаждениях также соответствуют определенным закономерностям. Так К.С. Бобкова, А.Ф. Осипов, Э.П. Галенко [7] установили, что в сосняках чернично-сфагнового типа леса наблюдалось стабильное соотношение массы хвои (4%) в общей массе растущих деревьев. По информации [6] доля хвои в фитомассе крон колебалась от 17,1 до 27,0% с тенденцией к увеличению с ухудшением лесорастительных угодий. В.И. Шошин и другие [8] выявили, что при анализе фитомассы искусственных насаждений сосны обыкновенной Брянской области 13-го возраста в богатых условиях произрастания (С₃) наибольшая часть фитомассы приходится на ствол, а в более бедных условиях (В₃) на крону.

Динамика накопления фитомассы сосны характеризуется определенными закономерностями. В.З. Нагимов [и другие] при изучении фитомассы хвои сосновых насаждений лишайникового типа леса определили, что в молодом возрасте происходит энергичное наращивание фотосинтезирующей массы так, как увеличение прироста обеспечивается свободным пространством. После наступления кульминации запасы хвои снижаются. П.М. Мазуркин [10] на основе анализа фитомассы 142 пробных площадей сосняков Волго-Вятского региона установил, что максимум удельной массы хвои у сосен наблюдается в 50-60 лет. А.А. Маленко, В.А. Усольцев [11] определили, что наиболее густые посадки сосны имеют максимальную фитомассу до возраста 22-30 лет, после чего происходит противоположенный процесс. Г.С. Вараксин, А.А. Ибе, В.И. Поляков [12] выявили, что 18-ие искусственные насаждения сосны обыкновенной по продуктивности хвои существенно превосходят другие хвойные сибирские породы. Во фракционном составе надземной фитомассы культур сосны обыкновенной преобладает стволовая древесина.

Хвоя является индикатором условий окружающей среды. В.А. Усольцев и другие [13] установили, что содержание сухого вещества в ассимиляционном аппарате сосны снижается по мере удаления от промышленного предприятия. В другой статье [14] авторы использовали массу хвои для оценки влияния вредного воздействия выбросов промышленных предприятий. Л.Н. Скрипальщикова, Н.В. Грешилова [15] исследовали процесс аккумуляции пыли пологом сосняков. Ученые привели уравнения связи фитомассы крон от запаса и полноты соновых древостоев в условиях Красноярской и Ачинской лесостепи.

Методика исследований. Исходным материалом для изучения фитомассы, как было сказано выше, являлись таблицы среднего веса свежесобранной хвои в килограммах у деревьев сосны различной толщины в зависимости от сомкнутости для насаждений Красноярского края (таблица 1). Исследования проводились на территории Маньзенского лесхоза [16]. Авторы определили, что протяженность охвоенной части кроны находится в прямой зависимости от толщины дерева и в обратной – от полноты насаждения.

Таблица 1 – Вес свежесобранной сосновой хвои в зависимости от ступени толщины и сомкнутости древостоя (по данным В.В. Голикова [17])

Вес свежесобранной хвои был переведён в сухое состояние с помощью переводного коэффициента – 0,455 [18].

Для оценки запаса фитомассы хвои необходимо знать число деревьев с учётом возраста древостоя. Эту информацию можно получить из местных таблиц хода роста, составленных для районов Приангарья [19]: ход роста роста сомкнутых одновозрастных сосновых древостоев Южного Приангарья (И.В. Семечкин, 1974 г.); ход роста нормальных разновозрастных сосновых древостоев Приангарья для сосняков бруснично-зеленомошникового типа леса (Н.Е. Суприянович, 1975 г.); ход роста для модальных (полнота 0,6-0,7) разновозрастных сосновых древостоев (Н.Е. Суприянович, 1975 г.) Приангарья бруснично-разнотравного типа леса; ход роста для модальных (полнота до 0,5) разновозрастных сосновых древостоев (Н.Е. Суприянович, 1975 г.) Приангарья бруснично-зеленомошникового типа леса. Следует отметить, что именно указанные нормативы в максимальной степени соответствуют условиям района, в котором определялась фитомасса хвои [16,19].

Определение веса хвои на уровне древостоя требует знания распределения деревьев по ступеням толщины. За основу были взяты стандартные ряды распределения деревьев сосновых древостоев по диаметру двух типов: для одновозрастных насаждений по М.М. Орлову (таблица 2) и для разновозрастных древостоев по С.С. Шанину (таблица 2).

Таблица 2 – Распределение количества стволов (%) по ступеням толщины в одновозрастных и разновозрастных сосновых насаждениях

Экспериментальные исследования. С учетом данных среднего диаметра и числа стволов (таблицы хода роста) были составлены стандартные ряды распределения одновозрастных и разновозрастных сосновых насаждений различной полноты и типов леса. Результаты оценки общей фитомассы хвои в сосновых древостоях Приангарья представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Фитомасса хвои (т/га) с учётом густоты сосновых насаждений Приангарья

Вне зависимости от числа стволов фитомасса хвои сохраняет стабильные значения, особенно в высокополнотных, нормальных насаждениях (таблица 3). Данный факт доказывает заполнение свободного кронового пространства зелёной, ассимилирующей частью, которая в сосновых насаждениях играет важную гигиеническо-оздоровительную функцию. Отпад деревьев способствует приросту живых ветвей и увеличению охвоения крон.

Распределение фитомассы крон (%) по ступеням толщины приведены в таблицах 4-7.

Таблица 4 – Распределение фитомассы крон (%) по ступеням толщины в полных однородных сосновых древостоях Средне-Сибирской низкогорно-плоскогорной области

В молодых насаждениях наиболее продуктивными с точки зрения фитомассы являются деревья средних ступеней (12-20 см). Уход за ними будет способствовать приросту кроновой части. С увеличением среднего диаметра наблюдается постепенное передвижение точки максимума по ступеням толщины. Для среднего диаметра 43,0 см, размер ступени с максимальным процентом фитомассы – 44 см (таблица 4).

В модальных насаждениях ряды распределения становятся более растянутыми (депрессивными) (таблица 6).

В низкополнотных модальных древостоях наблюдалось левостороннее, депрессивное распределение (таблица 7).

Таблица 5 – Распределение фитомассы крон (%) по ступеням толщины в полных разновозрастных сосновых древостоях Приангарья

По разновозрастным насаждениям наблюдалась ситуация аналогичная предыдущей.

Таблица 6 – Распределение фитомассы крон (%) по ступеням толщины в модальных (полнота 0,6-0,7) разновозрастных сосновых древостоях Приангарья

Таблица 7 – Распределение фитомассы крон (%) по ступеням толщины в модальных (полнота до 0,5) разновозрастных сосновых древостоях Приангарья

Для выявления наиболее продуктивных деревьев вне зависимости от возраста насаждения были построены диаграммы, визуализирующие распределение запасов фитомассы хвои (%) по ступеням толщины (рисунок 1).

а) полные однородные б) полные разновозрастные

сосновые древостои сосновые древостои Приангарья

Средне-Сибирской низкогорно-

плоскогорной области

в) модальные разновозрастные г) модальные разновозрастные

сосновые древостои полнотой сосновые древостои полнотой

0,6-0,7 в условиях Приангарья до 0,5 в условиях Приангарья

Рисунок 1 – Распределение фитомассы хвои (кг) по ступеням толщины в зависимости от среднего диаметра древостоя

В максимально полных однородных древостоях наблюдалось две противоположенные тенденции. С одной стороны в молодых насаждениях и в низших ступенях толщины происходит постепенное уменьшение объема фитомассы крон с увеличением среднего диаметра. Связано это с ростом молодых деревьев на открытом месте (формирование максимального прироста) и приростом кронового пространства в подпологовой части. С другой стороны, чем старше насаждение, тем позже наступает кульминация в фитомассе хвои для той или иной ступени толщины (рисунок 1а). Аналогичная закономерность была установлена для полных разновозрастных древостоев (1б).

В модальных насаждениях для молодых древостоев и тонкомерных деревьев тенденция по падению объема фитомассы крон сохраняется. Для более старших древостоев и крупномерных ступеней толщины кульминация фитомассы хвои наступает при среднем диаметре 25-30 см. В дальнейшем для всех ступеней толщины наблюдается уменьшение запасов хвои.

Выводы. На основе проведенных исследований были сформулированы следующие результаты:

- оценка фитомассы хвои на региональном уровне должна учитывать средние параметры веса хвои отдельного дерева по ступеням толщины, стандартное распределение деревьев по диаметру, использование местных таблиц хода роста, информацию о параметрах лесного фонда региона;

- размер фитомассы хвои зависит от ступени толщины отдельного дерева, крупности деревьев, составляющих древостой (среднего диаметра) и полноты насаждения;

- вне зависимости от густоты древостоев фитомасса хвои сохраняет стабильные значения особенно в высокополнотных, нормальных насаждениях;

- наиболее продуктивными с точки зрения фитомассы хвои являются деревья высоких ступеней толщины в низкополнотных древостоях;

- максимальный запас хвои наблюдался в молодых насаждениях с большим количеством стволов, произрастающих на открытом месте;

- кульминация в фитомассе хвои наступает раньше в модальных древостоях в сравнении с нормальными сосняками.

Полученные результаты позволяют использовать их для оценки фитомассы на региональном уровне и проектирования рекреационного лесопользования на территории лесного фонда Приангарского района.

Сосна используется для заготовки самых разнообразных сортиментов: пиловочника, балансов, лесоматериалов для лущения и использования в круглом виде. По сравнению с другими хвойными породами сосна отличается большими колебаниями диаметров и протяженности зоны ствола, очищенной от сучьев. Эти биологические особенности осложняют определение качества древесины, ее сортировку и приводят к большему разнообразию сортов по сравнению с елью и пихтой [1].

Сучки – части ветвей, заключенные в древесине. Сучки ухудшают внешний вид древесины, нарушают однородность ее строения, а иногда и целостность, вызывают искривление волокон и годичных слоев, затрудняют механическую обработку [2-5].

Сучковатость древесины исследуется учеными разных стран на протяжении более ста лет. Подход к этой проблеме определяется потребностями практики [1, 6-12].

Все выше сказанное вызывает определенный интерес к исследованию сучковатости стволов при лесовыращивании с учетом требований, предъявляемых потребителем. Учитывая важность этого вопроса, цель данной статьи – анализ особенностей сучковатости и лучшей очищаемости стволов сосны от сучьев в культурах, в зависимости от метода их создания.

Наши исследования проведены на территории Вологодской области (табл. 1) в средневозрастных культурах, эксплуатация которых возможна посредством рубок ухода. К настоящему времени на участках продуктивного кисличного типа леса сформировались смешанные высокополнотные древостои с преобладанием в составе культивируемой породы – сосны с примесью ели.

Таблица 1 – Таксационная характеристика объектов исследования

Можно отметить более низкую сохранность культур (табл. 1), созданных посевом – 12,8%, в отличии от посадки – 24,8 % в рассмотренных вариантах.

Анализируя только таксационные данные древостоев, видим существенную разницу между площадями, созданными различными методами. По составу, настоящей густоте, диаметру, относительной полноте, запасу посадки преобладают над посевами.

Мы же в своих исследованиях основное внимание акцентировали на изучении сучковатости древесного ствола (табл. 2,3).

Таблица 2 – Параметры сучковатости

Достоверность (табл. 2) всех рассматриваемых средних значений t₁≥3, значит, полученным показателям мы можем доверять и делать по ним четкие заключения.

Протяженность бессучковой зоны самой ценной комлевой части ствола (табл. 2) имеет одинаковые значения как в посевах так и в посадках и составляет 1,6 % от высоты ствола. Различия между вариантами не достоверны на 95% (t_ф=0,5, при t_st=2,01).

Протяженность зоны с мертвыми сучьями имеет наибольший показатель в посевах и составляет 76,9% от высоты ствола, что меньше в сравнении с вариантом посадок а на 4,3%. Различия не доказаны на 95% (t_ф=0,4, при t_st=2,01).

Протяженность зоны с живыми сучками имеет наибольший показатель в посадках и равен 25,8% от высоты ствола, что больше в сравнении с посевами (21,2%) на 4,6%. Различия являются достоверными на 95% (t_ф=5,4, при t_st=2,01).

Диаметры у основания сучков также изменяются в зависимости метода создания культур (табл. 3). Самые крупные сучки образуются в посевах, где их средний диаметр составляет 2,03 см, превышая этот показатель для посадок на 0,33 см. Статистическая обработка данных не позволила доказать достоверность различий между всеми рассмотренными вариантами (t_ф = 6,6, при t_st=1,96).

Наибольшее число сучков отмечено в посадках (6,4 шт).

Диаметр сучьев имеет не последнюю роль в определении сортности круглых лесоматериалов. Наибольший диаметр сучка выявлен в посевах и составляет3,3 см. По наибольшему диаметру табачных сучков также можно отметить культуры, созданные посевом.

Следует отметить, что диаметры у основания самых толстых сучьев превышают3 см, что позволяет нам отнести получаемые сортименты по этому признаку в соответствии с [3].

В последние время при изучении процессов формирования крон применяется математическое моделирование. Математические модели позволяют проверить справедливость гипотез о механизмах, управляющих ростом деревьев в древостое, и использовать их для решения практических задач по оптимизации и созданию целевых насаждений. Создание таких моделей на основе знаний о закономерностях роста деревьев и древостоев позволяет значительно повысить эффективность природопользования. Эта информация является ключевой для оценивания таких важных характеристик, как качество древесины в терминах ветвистости дерева [4].

Применение инструментария корреляционного и регрессионного анализа посредством Excel на базе Windows XP позволило построить аналитические уравнения диаметров и количества сучков по высоте ствола (табл. 3).

Таблица 3 – Моделирование параметров сучковатости

Зависимость, приведенная в табл. 3 наглядно продемонстрирована графически (рис. 2,3)

Графики показывают, что только в посадках с высотой ствола увеличивается количество сучков. В посевах число сучков растет до высоты 10м, аналогичная зависимость выявлена между диаметром сучков и высотой.

Высокая и тесная степень корреляции диаметров и количества сучков от высоты ствола выявлена в посевах (табл. 3), а в посадках – значительная и высокая. По нашим данным в обоих случаях важнейшие характеристики сучков согласно подвержены зависимости относительно высоты дерева.

Выше изложенные результаты говорят, что по ряду показателей, характеризующих процесс развития сучковатости стволов посадки и посевы различаются. А именно, в посадках формируется более протяженная живая крона, что также способствует большему накоплению древесины в стволе. Здесь можно предположить, что больший процент примеси в составе посевов способствует интенсивному отмиранию живой кроны. Как утверждает Обновленский В.М. (1964) [5]: «присутствие примеси ели в культурах сосны ведет к ухудшению свойств почв, замедляя круговорот зольных элементов, но в то же время ель является хорошим подгоном для сосны и способствует лучшему очищению ее от сучьев».

На основе полученных данных можно сделать вывод, что метод создания культур – это фактор, который следует учитывать при целенаправленном выращивании искусственных насаждений с целью получения высококачественной бездефектной древесины при проведении рубок ухода.

Современные исследования в области формирования и развития насаждений включают в себя следующие научные направления:

- экологическая оценка насаждений;

- развитие насаждений;

- динамика различных процессов в насаждении;

- структурные особенности насаждений;

- роль кроны в развитии насаждений;

- рост и развитие корневой сферы насаждений;

- влияние различных факторов на свойства почв;

- баланс питательных элементов и углерода в насаждениях;

-состояние лесных территорий.

Основные направления соответствуют современным подходам к проблемам насаждений.

Экологическая оценка насаждений.  Оценка насаждений Яковлевского бора с точки зрения экологии представлена в публикации Т.П. Шитова [1]. Х.И. Цоков, Д.Н. Шипковенски [2] указывают на значение Рило-Пиринской горной области Болгарии с точки зрения сохранения растительности естественных хвойных лесов Балканского полуострова. Насаждения отличаются высокой производительностью, хорошим жизненным статусом и возобновлением, что обуславливает их значение как эталона роста, развития, нормального строенияи стабильности структуры и состава всей совокупности антропоадаптированных лесных экосистем этой области. Е.В. Солдатова, Т.В. Климачева [3] представили эколого-лесоводственную оценку природного парка «Шаркан». Процессы экологических изменений лесов представленыв работе Еакахаси Масамити [4]. Серия исследований в области экологических характеристик конкретных территорий.

Так А.А. Овчаренко [5] приводит сведения состояния экотонных сообществ лесов Прихоперья. Представлена их биоморфологическая и эколого-ценотическая характеристика. Раскрыта роль экотонных сообществ в формировании биоразнообразия пойменных лесов. Е.Н. Харитонова [6] изучила редуценты пойменных лесов Южного Приуралья. Е.А. Рай [и другие] [7] для территории Архангельской области описал основные типы ключевых биотопов, а также меры по их сохранению.

Развитие насаждений. Исторические аспекты развития насаждений на территории Приморского края приведены в статье Б.С. Петропавловского [8]. Анализ эвалюционного развития лесных геосистем степного Приобья представлен в статье Т.В. Патрушева [9]. Подробный модельный пример оценки скорости развития сукцессии для осины западной приводится в статье Strand Eva K и другие [10]. Геоинформационный анализ показал, что осина произрастает на больших высотах склона южной экспозиции; на аномально влажных микроучастках у ручьев; в смешанных осиново-хвойных насаждениях на возвышенностях. Для формирования осинников желателен межпожарный интервал 50-70 лет для сохранения осины на возвышенностях. При современном режиме развития осиново-хвойные древостои на возвышенностях исчезнут через 80-200 лет. Huang Shi-neng, Wang Bo-sun, Li Yi-de [11] предложили новую модель, описывающую влияние кромки леса на лесные сообщества. Для подгонки модели использовали данные о видовом богатстве растений применительно к вторичным тропическим горным дождевым лесам острова Хайнань в Китае. В публикации Lindner Andre [12] предлагается способ оперативного определения восстановительного потенциала лесных участков с различными историями нарушений. При этом учитываются степень фрагментированности и краевой эффект.

Динамика различных процессов в насаждении. В статье В.В. Слепых [13] представлена динамика лесных формаций Кавказских Минеральных вод. В лесных формациях дуба черешчатого, скального и ясеня обыкновенного в различных условиях произрастания восстановительные сукцессии обеспечены экспансией ясеня обыкновенного. Т.Г. Антипина, Н.К. Панова, И.В. Петрова [14] привели в своей публикации новые данные о динамике лесных сообществ Северного Урала в голоцене Hedde Michael [и другие] [15] исследовали динамику почвенного углерода в буковом лесу Франции на лесных участках возраста от 28 до 197 лет.

Состояние лесных территорий. Под редакцией А.А. Онучина [16] применительно к лесам бассейна озера Байкал исследовано состояние, использование и охрана данной территории. Рассмотрены основные закономерности распределения лесных экосистем восточного Прибайкалья. Изучена динамика запасов органического вещества в экосистемах послерубочных восстановительных сукцессий. Показаны последствия рекреационных нагрузок. Предложена методика прогнозирования экстремальной лесопожарной опасности. И.Н. Росновский, А.И. Шепелев, С.Г. Копылов [17] изучали водный баланс таежных экосистем Западной Сибири. Авторы получили ряд уравнений для оперативной оценки изменения гидрологической обстановки на залесенных речных бассейнах в результате лесозаготовительной деятельности. Основным требованием при проведении лесозаготовительных мероприятий должно быть недопущение превышения стока с территории бассейна выше некоторого вполне определенного предела. К.С. Бобкова, Е.А. Робакидзе, Э.П. Галенко [18] исследовали состояние деревьев на территории Печоро-Илычского биосферного заповедника в пяти типах коренного елового леса. А.А. Овчаренко [19] изучили показатели биоразнообразия и роль сорных растений в оценке стабильного состояния лесных экосистем Прихоперья. Выявлена зависимость показателей видового разнообразия от уровня антропогенной трансформации пойменных дубрав.

Видовое биоразнообразие. Del Quiqui Erci Marcos [и другие] [20] исследовали полулистопадный лес в Бразилии с точки зрения разнообразия растительности. Д.В. Коптев [21] установил оптимальные условия для возобновления ели, в зависимости от доли участия ели в составе материнского полога. Locky David A., Bayley Suzanne E. [22] установили, что в Канаде общее биоразнообразие растений было на 30% выше, чем в лесу. Zoller Heinrich [23] выявил, что на биоразнообразие влияет, кроме общности биовидов, и комплексы неорганических и культурно-антропогенных действующих факторов. Grell Adrian G., Shelton Michael G., Heitzman Eric [24] применительно к старовозрастным, пойменным, смешанным насаждениям США определили, что главные средовые влияния на видовой состав всех ярусов растительности исходили от фактора высоты, а также содержания Fe, лесной подстилки, Na и плотности сложения почвы. Davidar Priya [и другие] [25] установили, что в Индии в районе Западных Гат основной причиной бета-разнообразия деревьев дождевых лесов является климат, особенно его сезонность. В.В. Реуцкая, Ю.Ф. Арефьев [26] выявили, что современный облик лесных массивов Среднерусской лесостепи является следствием антропогенного воздействия и природных изменений. П.Г. Пугачев, Т.В. Сторчак [27] изучили систематическую структуру, экологический состав, географические взаимосвязи флоры березовых лесов Тургайской впадины. Разработаны основные ценоэлементы флоры. Выделены эндемы и реликты Chen Shi-pin [28] изучил видовое разнообразие растений в лесах с доминированием Cchungii на различных стадиях лесовосстановления в природном заповеднике Хуанчулинь Китая. Исследователи обнаружили быструю смену видового состава древесного и кустарникового ярусов.

Структурные особенности насаждений. Visoiu  Dagmar, Posta Daniela [29] описали девственное буковое насаждение в Румынии, которое в эстетическом, генотипическом и биологическом отношении являются уникальным для Европы. Л.О. Карпачевский [и другие] [30] отмечают, что для лесных биогеоценозов характерна парцеллярная структура. Около деревьев формируются тессеры, в которых по направлению от ствола дерева изменяется содержание гумуса, обменных катионов, pH, запасы подстилки, мощности горизонта А₁ и Е. Faria Deborah [и другие] [31] изучили изменение структуры в ландшафтах северо-востока Бразилии. Кромки и внутренние пространства лесных фрагментов существенно различались только числом сухостойных деревьев, а вторичные леса и кромки лесных фрагментов – мощностью подстилки, числом упавших стволов и пионерных деревьев. В.И. Власенко, Т.М. Овчинникова, М.Д. Скоркина [32] в своей статье представили результаты исследования структуры и жизненного состояния древостоев на территории заповедника «Кузнецкий Алатау». Gil Wajciech, Zachara Tadeusz [33] проанализировали повреждения ветром ельников и сосняков на территории Польши. Выявлена тенденция смены случайного распределения групповым распределением после повреждения насаждений ветром. В устойчивости деревьев к ветру большое значение имели такие биометрические показатели, как отношение дерева к его длине и относительная длина кроны. Weterings Martinus JacobusAntonius [и другие] [34] установили, что крупные птицы предпочитают участки спелых и перестойных лесов.

Роль кроны в развитии насаждений. Lefrancoia Marie-Lou, Beaudet Marilou, Messier Christian [35] определили сквозистость крон (СК) в различных районах Канады. Установили, что величина СК достоверно зависит от породы дерева, фактической эвапотранспирации в конкретном районе, от размера дерева и от угла падения солнечного света относительно зенита. Сделан вывод о том, что зависимость величины СК от индивидуальных особенностей дерева, его видовой принадлежности и района произрастания следует учитывать при моделировании данного показателя. Ruess Roger W. [и другие] [36] выявили роль дефолиации на рост сеянцев ольхи.

Рост и развитие корневой сферы насаждений. Chen Dima [и другие] [37] изучили процесс дыхания в монокультурах акации и эвкалипта. Интенсивность дыхания млких корней существенно выше, чем крупных, у обоих видов. Дыхание корней акации сезонно и повышается в период дождей. У эвкалипта сезонность дыхания отмечена только у тонких корней. Andersen Chris P. [38] в течение 4 лет наблюдали за развитием тонких корней у деревьев сосны трех классов возраста на территории США. Прирост корней проходил синхронно у деревьев всех классов возраста. Прирост и отмирание корней были пропорциональны биомассе корней, то есть распределение ресурсов, предназначенных для роста новых корней, было пропорционально плотности размещения корней независимо от возраста деревьев. Zak Donald R. [и другие] [39] выявили, что в полевых условиях генотипы осины по поглощению СО₂ и О₃ не отличались между собой, но в случае повышения содержания в атмосфере СО₂ и О₃ структура популяции осины может измениться. В сообществе осины и березы повышенное содержание СО₂ привело к увеличению поглощения азота у березы на 68%, а у осины на 19%, что свидетельствует о конкретном преимуществе березы. Devine Warren D., Harrington Timothy B. [40] изучали насаждения дуглассии на территории США. Авторы изучили влияние подземной конкуренции со стороны растительности верхнего и нижнего яруса на рост деревьев. В условиях ограниченного освещения подземная конкуренция со стороны деревьев верхнего яруса сильно угнетала прирост молодых растений по высоте и диаметру ствола. По сравнению с растительностью нижнего яруса оказывала более выраженное отрицательное влияние на влажность почвы во время вегетационного сезона. При пониженной освещенности, вызванные подземной конкуренцией, ограничения в обеспечении почвы влагой сильно угнетали рост естественного возобновления дугласии.

Влияние различных факторов на свойства почв. О.А. Анциферова [и другие] [41] определила, что в монодоминантных еловых насаждениях формируется специфическая лесная подстилка, накопление гумуса. В полугидроморфных глеевых почвах под влиянием еловых насаждений проявляются начальные признаки оподзолирования. К.А. Хмара [42] исследовала влияние вырубки древесной растительности на изменение питательных свойств лесной почвы. Снижение содержания усвояемых форм фосфора в почве в результате вырубки древесины составило более 50%.

Баланс питательных элементов и углерода в насаждениях. В.В.Акулов [и другие] [43] изучили динамику продуктивности дубовых и сосновых насаждений в различных эдатопах; установлены особенности депонирования углерода в онтогенезе. Takagi Kentaro [и другие] [44] изучили баланс углерода на территории Японии в смешанном лесу с густым подлеском. Смешанный лес на о-ве Хоккайдо характеризовался слабым стоком углерода и становился крупным источником углерода и становился крупным источником углерода после сплошной рубки. Быстрый рост первичной продуктивности связан с увеличением биомассы и фотосинтетической активности карликового бамбука в подлеске. Kim Ched-Hee [и другие] [45] с помощью ГИС установили объем поглощения азота различными насаждениями Корейского полуострова Южной Кореи.

Таким образом, современные научные исследования в области формирования и развития насаждений связаны с экологической оценкой насаждений, включая определение биологического разнообразия; выявление пространственных и временных изменений  в лесном фонде и оценке баланса углерода в насаждениях.

Мониторинг таксационных показателей в конкретной производственной практике интерпретируют как «актуализацию» таксационных показателей древостоя. Выполнив ретроспективный анализ обзора материалов по актуализации таксационных показателей В.В. Гончарук, Т.В. Батвенкина [2, стр. 15] сделали следующие выводы:

- наиболее приемлемы для целей актуализации таблицы хода роста модальных насаждений;

- при оценке запаса древостоя необходимо особое внимание обращать на адекватность математических моделей;

- для прогнозирования остальных таксационных показателей необходимо учитывать цифровой материал таблиц хода роста.

На основе анализа различных таблиц хода роста авторы [2, стр. 35] пришли к выводу, что для актуализации (мониторинга) таксационных показателей может быть принят средний темп роста для насаждений различной полноты и густоты в однородных лесорастительных условиях.

Для проверки данного утверждения был исследован темп роста кедровых насаждений (различной полноты, типов леса, районов, формы насаждений и качества условий произрастания) Средней Сибири на основе таблиц хода роста [3, 4].

Формула определения темпа роста имеет следующий вид:

    (1)

где К – коэффициент темпа роста за период Δ лет;

Т_А+Δ – таксационный показатель с учетом периода роста Δ;

Т_А – таксационный показатель в данный момент времени (таблица).

Период, за который изучался темп роста, составил 10 лет. На первом этапе исследовались различия в росте по диаметру, высоте и запасу для всеобщих нормальных таблиц хода роста кедровых насаждений [3]. Все многообразие линий по бонитетам было нанесено на диаграммы (I, II, III, IV, V классы). Кривые изменялись с возрастом по экспоненциальной кривой. Самый высокий темп роста в низких классах бонитета. В насаждениях максимальной сомкнутости древостои низкопродуктивных условий произрастания дольше сохраняют высокий темп роста по высоте, диаметру и запасу (рисунок 1).

Рисунок 1 – Темп роста таксационных показателей в нормальных

кедровых насаждениях различного класса бонитета

В максимальной степени различия выражены в темпах роста по запасу. К 140 годам вариация составила 1,05-1,14. В молодом возрасте (60 лет) темп роста в высоту меняется от 1,30 (I класс бонитета) до 4,71 (Vа класс бонитета).

Поскольку всеобщие таблицы представляют собой усредненные линии, которые не всегда передают реальную картину изменений, для изучения темпов роста были взяты региональные таблицы сомкнутых и модальных кедровых насаждений III-IV классов бонитета зеленомошных и черничного типа леса, различающихся районом произрастания (Восточные Саяны и Среднесибирское плоскогорье) [4]. Различия в темпе роста были выражены до возраста 220 лет по высоте, до 200 лет по диаметру и до 180 лет по запасу. Но при этом темп роста в нормальных насаждениях был выше, чем в модальных древостоях. Темп роста в Среднесибирском плоскогорье превышал темп в Восточных Саянах (рисунок 2).

Рисунок 2 – Темп роста таксационных показателей в сомкнутых и модальных

кедровых насаждениях Восточных Саян и Среднесибиского плоскогорья (III-IV классов бонитета)

На третьем этапе был исследован темп роста в модальных кедровых насаждениях Забайкалья, различных типов леса, связанных с классами бонитета (бруснично-зеленомошный – IV, бруснично-багульниковый – V, багульниковый – Va классы бонитета) (рисунок 3). Максимальный темп роста наблюдался в насаждениях Vа класса

Рисунок 3 – Темп роста в модальных кедровых насаждениях Забайкалья (IV-Va классы бонитета)

бонитета (багульниковый тип леса) и наиболее выражены данные различия были в возрасте до 160 лет.

Последний вариант предусматривал сравнение темпов роста основных таксационных показателей в модальных насаждениях Западных Саян III класса бонитета зеленомошного и ягодниково-мшистого типов леса (рисунок 4). Темп роста по диаметру и запасу не различался. При этом по высоте разница наблюдалась до 160 лет.

Таким образом, установлено, что различие в темпах роста основных таксационных показателей кедровых насаждений (по высоте, по диаметру и запасу) в нормальных и модальных древостоях различного класса бонитета выражены и различаются в значительной степени, и зависят от конкретных условий произрастания. Тем не менее, общие закономерности можно установить: наиболее высокий темп роста в сомкнутых и низких классах бонитета; наиболее выражены различия до возраста 160 лет. Темп роста также зависит от района произрастания кедровых насаждений.

Рисунок 4 – Темп роста в модальных кедровых насаждениях Западных Саян III класса бонитета зеленомошного и ягодниково-мшистого типов леса

В результате до возраста 160 лет в кедровых насаждениях необходимо использовать различные коэффициенты темпов роста в высоту в зависимости от особенностей произрастания, после 160 лет можно вычислять средние параметры темпов роста. Полученные результаты можно применять для актуализации показателей насаждений, проектирования хозяйственных работ и выполнения мониторинговых исследований.

Для самого растения ядовитые вещества имеют большое значение. Они защищают растение от животных, которые могли бы съесть его стебли, листья, корни или семена.

Ядовитым может быть все растение или только отдельные его части. Кроме того, на химический состав тканей влияют экологические условия, время суток, метеоусловия. Обычно более ядовиты растения, растущие в тени и полутени или собранные рано утром.

Как отмечает профессор JI.М. Кречетович [1], выделение некоторых растений в группу ядовитых и изучение их затрудняются также тем, что большинство ядовитых растений являются и лекарственными (зверобой, ландыш и др.). Практически невозможно установить грань между лекарственным веществом и ядом, и, следовательно, и между ядовитым и лекарственным растением.

На накопление ядовитых веществ в растениях влияет весь комплекс почвенных и погодных условий. Один и тот же вид растения в одних условиях произрастания может быть ядовитым, а в других — совершенно безвредным и вполне пригодным для кормления животных. Больше всего алкалоидоносных растений среди кустарников и полукустарников (21%), меньше среди двулетников (16%) и многолетников (14 %), деревьев (11 %), однолетников (10 %).

Из изученных в России 4730 видов растений лугов и пастбищ (свыше 750 видов) являются ядовитыми и вредными. Особенно много таких растений в семействе молочайных — 98% (74 вида), паслёновых— 97% (29 видов), хвощовых — 81% (9 видов) и лютиковых — 52% (117видов). Ввиду значительного распространения на естественных сенокосах, пастбищах вредных и ядовитых растений возникает необходимость их изучения для эффективной борьбы с ними. Нередко окультуренные виды растений из-за нарушения технологии их возделывания и условий хранения становятся опасными для животных. Эти растения следует отнести к условно ядовитым (рапс, донник, суданская трава и др.).

Все это говорит о целесообразности создания культурных кормовых угодий, где вредные и ядовитые растения должны быть минимизированы. Понятна также необходимость ежегодного проведения специалистами сельского хозяйства инвентаризации природных кормовых угодий, которая позволяет выявить ботанический состав травостоев и к моменту его использования на кормовые цели принять неотложные меры по борьбе с вредными и ядовитыми растениями.

Программа и методика исследований. Целью работы является изучение ядовитых растений в условиях ФГБУ «Национальный парк «Шушенский бор», определение их видового состава и встречаемости растений.

Для изучения ядовитых растений были обследованы  насаждения с различной полнотой, а также гари и вырубки с различным сроком давности. Пробные площадки были заложены согласно общепринятой методике по изучению напочвенного покрова. Для учета травяного покрова закладывались метровые учетные площадки. Границы обозначались колышками, каждому объекту присваивался свой порядковый номер. На учетной площадке полностью определялся видовой состав, выявлялись ядовитые растения, и проводился их учет.

Обилие каждого вида растения устанавливалось по шкале Друде:

Soc – вид растения смыкается своими надземными частями, образуя фон. Особи вида покрывают 90% площади участка.

Cop³ – вид встречается очень обильно, занимает 70-90%  площади участка.

Cop² – особей вида много, занимают до 50-70% площади участка.

Cop¹ – особи вида много, занимают 30-50% всей площади участка.

Sp – особи вида встречаются в небольшом количестве, рассеяно,  10-30% площади участка.

Sol – особей вида мало, занимают до 10% площади участка.

Un – встречаются в одном экземпляре.

Закладка производилась в выделах с различной полнотой и на гарях различных сроков давности.

Экспериментальные исследования. В лесничестве преобладающими породами являются березняки и сосняки разнотравные в которых и проводились исследования.

Пробная площадь №1.

Состав насаждения  – 10Б+С. Древостой имеет средний возраст 55 лет, среднюю высоту 17  м и средний диаметр 16 см. Бонитет II, полнота 0,9. Тип леса – березняк разнотравный. Почва в выделе серая лесная, легкосуглинистая, свежая. Напочвенный покров широко-травный, редкий. Преобладает волчье лыко, щитовник мужской, хвощ полевой и др. Подлесок спирея средняя, редко черемуха.

Пробная площадь №2.

Состав насаждения  – 10Б+С. Древостой имеет средний возраст 55 лет, среднюю высоту 17  м и средний диаметр 16 см. Бонитет II, полнота 0,8. Тип леса – березняк разнотравный. Почва в выделе серая лесная, легкосуглинистая, свежая. Напочвенный покров широко-травный, редкий. Преобладает щитовник мужской, вороний глаз и др.  Подлесок боярышник, черемуха.

Пробная площадь №3.

Состав насаждения  – 10Б. Древостой имеет средний возраст 60 лет, среднюю высоту 19  м и средний диаметр 20 см. Бонитет III, полнота 0,7. Тип леса – березняк крупнотравный. Почва в выделе серая лесная, легкосуглинистая, свежая. Напочвенный покров широко-травный, редкий. Преобладает ландыш майский, хвощ полевой, майник двулистный и др.  Подлесок яблоня, ива козья, черемуха редко.

Пробная площадь №4.

Состав насаждения  – 10Б+С. Древостой имеет средний возраст 55 лет, среднюю высоту 15  м и средний диаметр 14 см. Бонитет IV, полнота 0,6. Тип леса – березняк крупнотравный. Почва в выделе серая лесная, среднесуглинистая, влажная. Напочвенный покров широко-травный, редкий. Преобладает зверобой обыкновенный, белена черная, майник двулистный и др.  Подлесок ива козья.

Пробная площадь №5.

Состав насаждения  – 9Б1С. Древостой имеет средний возраст 55 лет, среднюю высоту 17  м и средний диаметр 18 см. Бонитет III, полнота 0,5. Тип леса – березняк мелкотравный. Почва в выделе дерново-слабоподзолистая, супесчаная, свежая. Напочвенный покров широко-травный, редкий. Преобладает чистотел большой, майник двулистный, борей скверный др.  Подлесок шиповник редкий.

Пробная площадь №6.

Состав насаждения  – 8Б2Ив+С. Древостой имеет средний возраст 25 лет, среднюю высоту 8  м и средний диаметр 8 см. Бонитет III, полнота 0,4. Тип леса – березняк травяно-болотный. Почвы на выделе темна серая лесная, легкосуглинистая, влажная. Напочвенный покров широко-травный редкий. Преобладает ландыш майский, хвощ полевой, майник двулистный, и др.  Подлесок ива козья средней густоты.

Состав ядовитой флоры, окружающий населенные пункты, а так же время и последовательность ее цветения являются главнейшими факторами, определяющими время посещения лесов. Чем разнообразнее и богаче растительность, и разнородность угодий, тем обильнее встречаются ядовитые растения.

В разные годы весна наступает то раньше, то позже. В соответствии с  этим приходиться говорить либо о раннем, либо о позднем цветении ядовитых растений. Точно предсказать время, когда именно в данном районе зацветут ядовитые растения, невозможно. Этот фактор тесно связан с условиями влажности и света, но тепло в большей степени влияет на сроки зацветания. Зная сумму положительных температур за указанный период можно вывести средние сроки зацветания растений и определить периоды отклонения для разных годов в зависимости от складывающихся метеорологических условий данной местности.

Выводы. На основании проведенных исследований был составлен календарь цветения ядовитых растений (таблица 1), а также представлена их характеристика (таблица 2), произрастающих в Шушенском боре. Из календаря видно, что максимальное число цветущих растений приходится на июнь и июль месяц. В связи с этим в данный период необходимо проводить профилактические беседы и обязательно информировать школьников об этих растениях, поскольку в большинстве случаев отравления получают дети.

Таблица 1 – Календарь цветения ядовитых растений в Шушенском боре

Таблица 2-  Характеристика основных ядовитых растений в Шушенском боре