Форма поперечного сечения деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в условиях заповедника «Столбы»

Введение. Государственное учреждение “Государственный природный заповедник «Столбы»” Управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприродназора) РФ расположен на территории муниципального образования «Березовский район» (далее Березовский район) в центральной части Красноярского края, непосредственно примыкая с юга к черте г. Красноярска. Площадь заповедника на момент настоящего лесоустройства составила 47 219 га. Район расположения заповедника находится в умеренной климатической зоне на стыке двух климатических провинций: Восточно-Сибирской, являющейся центром зимнего антициклона, и Западно-Сибирской, подверженной влиянию северо-атлантических зимних циклонов. Местоположение и определяет его климат, значительно отличающийся от климата соседней Красноярской котловины. Весьма сложный горный рельеф обуславливает значительную дифференциацию микроклимата заповедника. Климатическая характеристика дана для среднегорной части заповедника с отметками над уровнем моря в пределах 500-800 метров, которая формирует основной водораздел между реками Базаиха и Мана.

Господствующими ветрами заповедника по данным метеостанции «Столбы» и метеостанции «Красноярск» за период 1966-1987 гг. являются ветры юго-западных направлений.

Территория заповедника входит в Алтае-Саянскую складчатую систему и находится в зоне сочленения Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау с Сибирской платформой. Согласно почвенно-географическому районированию Красноярского края [1] территория ГПЗ “Столбы” относится к Восточно-Саянской провинции вертикально и экспозиционно-дифференцированных мезокомбинаций дерново-подзолистых, дерново-таежных кислых, серых лесных, дерново-карбонатных почв и подбуров таежных Алтайско-Саянской горно-таежной области дерново-таежных и буро-таежных почв. В пределах заповедника ведущими факторами, влияющими на направление процесса почвообразования, являются рельеф и связанный с ним режим увлажнения. Это характерно почти для всех горных территорий. Кроме того, на распределение почв по территории значительное влияние оказывает высота местности, вследствие чего почвенный покров среднегорного и низкогорного поясов несколько отличается.

Согласно лесорастительному районированию [2] заповедник расположен в Восточно-Саянской лесорастительной провинции в Манско-Канском округе горных темнохвойных лесов со свойственным ему спектром поясности и особенностями типологического состава лесов. Для Приенисейской части округа характерно влияние долины р. Енисей на типологическую структуру лесов. Здесь сильно проявляются "краевые природные эффекты", связанные с контактом трех крупных природных лесорастительных областей – Западносибирской, Среднесибирской и Алтае-Саянской горной области. По последним данным, во флоре заповедника «Столбы» насчитывается 780 видов сосудистых растений, относящихся к 362 родам и 88 семействам. По систематической структуре флора заповедника характеризуется как бореальная лесная с наличием степного элемента в своем составе, она является преимущественно аллохтонной и носит переходный характер, имея сходство как с горной флорой Саян, представленной в других заповедниках этого региона, так и с равнинной Красноярской лесостепью. Территория заповедника представляет собой довольно сложный комплекс растительных сообществ. Наиболее существенной природной границей на территории заповедника является граница водораздельных преимущественно темнохвойных формаций и склоновых преимущественно низкогорных светлохвойных формаций с травяными лесами подтаежного типа.

Методика исследований. Объектом исследования являлись деревья сосны обыкновенной (PinussylvestrisL.), произрастающие в смешанных,  разнополнотных спелых насаждениях заповедника «Столбы» Красноярского края. Всего было обследовано 6 насаждений различного возраста от 100 до 140 лет.

Основной целью исследования являлось определение степени влияния возраста (средний диаметр древостоя) на форму поперечного сечения ствола. Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- выявить у растущего дерева боковую поверхность по отношению к направлению измерения на высоте 1,3 метра с максимальным диаметром;

- установить степень соответствия формы поперечного сечения сосны двум геометрическим фигурам: эллипсу и кругу;

- определить степень влияния возраста через средний диаметр на изменения в форме деревьев сосны.

Все измерения проводились в древостоях смешанного состава. У растущих деревьев на высоте 1,3 метра проводились измерения в 2-х взаимоперпендикулярных направлениях. Общее количество измеренных деревьев на пробной площади - 50 штук.

Оценку размеров деревьев по сторонам света выполняли с помощью статистического анализа.

По форме коры деревья сосны были представлены трещиноватыми и гладкокорыми стволами (рисунок 1).

Проверку на соответствие формы поперечного сечения ствола на высоте 1,3 метра двум геометрическим фигурам кругу и эллипсу производили по абсолютному отклонению Δ=d_cю-d_вз. Если отклонение Δ<0,5– круг; в других случаях – эллипс.

Оценка деревьев позволяет выявить возрастные закономерности в форме поперечного сечения и нивелировать погрешности в определении запаса древостоев.

Экспериментальные исследования. Статистический анализ позволил установить не существенность различия в диаметрах деревьев с корой  в 2-х направлениях  (таблица 1).

Дальнейший шаг предполагает определение влияния возраста через средний диаметр на изменения в форме стволов.

Для этого в каждом древостое было установлено процентное соотношение стволов с формой круга и эллипса с учетом критерия - абсолютного отклонения. Различные подходы позволили выявить разницу в соотношении стволов различной формы (рисунок 2).

 Рисунок 1 – Деревья сосны с трещиноватой и гладкой корой в условиях заповедника «Столбы» 

Таблица 1

Средние диаметры деревьев сосны в двух направлениях в заповеднике «Столбы» 

В случае использования критерия отклонения наблюдалось резкое изменение в проценте деревьев круговой формы с 82,8% при среднем диаметре 17 см до 48,0 % при среднем диаметре 24,9 см. Как известно в начальный период роста растения характеризуются округлой формой поперечного сечения, поэтому такая закономерность естественна.

В дальнейшем наблюдался стабильный процент деревьев круговой формы (45,3-48,1 %) при соответственно незначительном увеличении среднего диаметра с 24,9 до 27,3 см. Увеличение числа деревьев с круговой форме при среднем диаметре 31,1 см можно объяснить составом древостоя, где сосна занимает 20 % по запасу, а значит, свет поступает к нижней части ствола и способствует равномерному отложению годичных колец. Помимо этого древостой имеет низкую полноту (0,5), что также указывает на влияние светового фактора. Общая закономерность по постепенному снижению процента деревьев круговой формы с возрастом (через средний диаметр) подтверждается наличием в древостое со средним диаметром 36,2 см – 30,0 % растений округлой формы. 

Рисунок 2 – Изменение соотношения (%) сосны различной формы в зависимости от среднего арифметического диаметра совокупности деревьев 

Выводы. В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- не выявлено влияние направления измерения на размер дерева сосны по диаметру с корой в условиях заповедника «Столбы»;

- измерение диаметров ствола на высоте 1,3 метра можно производить с любой стороны дерева;

- установлено, что в начальный период роста (средний диаметр 17,0 см) процент деревьев круговой формы значителен – 83 %, затем наблюдалось постепенное снижение с 48 % до 30 %. Особенности отдельных древостоев могут повлиять на выявленную закономерность (влияние состава, полноты).

- форму поперечного сечения стволов сосны на высоте 1,3 м определяет возраст древостоя (через средний диаметр), полнота и состав насаждения в котором производят исследования.

Таким образом, наблюдаемые закономерности позволяют разработать более совершенные подходы к определению площадей поперечных сечений на высоте 1,3 метра для деревьев различного возраста и формы.