Форма нижней части деревьев сосны обыкновенной (Pinus

Экология
УДК 630*181.64
А.А. Вайс
ФОРМА НИЖНЕЙ ЧАСТИ ДЕРЕВЬЕВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (Pinus sylvestris L.) И КАЧЕСТВО
УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ ПОРОДЫ В СРЕДНЕЙ СИБИРИ
В статье рассмотрены результаты исследований формы нижней части сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Установлено, что класс роста у этого вида деревьев оказывает значительное влияние
на соотношение диаметров нижней части стволов, однако при оценке их формы необходимо учитывать
как условия местопроизрастания, так и район исследований.
Ключевые слова: бонитет, класс роста, модель, сосна обыкновенная, диаметр на высоте груди,
диаметр на высоте пня.
A.A. Vais
FORM OF THE ORDINARY PINE (Pinus sylvestris L.) TREE BOTTOM PART AND QUALITY OF THE SPECIES
GROWTH CONDITIONS IN MIDDLE SIBERIA
The research results of the ordinary pine (Pinus sylvestris L.). bottom part form are considered in the article.
It is determined that the growth class of these tree species makes considerable impact on inter-relations of the trunk
bottom part diameters, however in the process of estimation of their form it is necessary to consider both habitat
conditions and research area.
Key words: bonitet, growth class, model, ordinary pine, diameter at breast height, diameter at stub height.
Введение. Вопросы выращивания малосбежистых стволов деревьев остаются актуальной проблемой
лесного хозяйства и в настоящее время. Основным способом формирования полнодревесных стволов являются рубки ухода.
Качество условий местопроизрастания определяет размерные параметры деревьев, в том числе и
форму стволов. Оценка условий местопроизрастания выполняется с помощью бонитетной шкалы. Впервые
для России разработал и применил классы бонитета М.М. Орлов [1]. Он составил шкалу для сосновых древостоев европейской части страны. Автор предложил 9 классов бонитета: пять для более часто встречающихся насаждений, и по два крайних для очень высоких и очень низких насаждений. При этом таблица была
разработана отдельно для семенных и порослевых древостоев.
В основе построения шкалы лежало соотношение возраста и средней высоты. Как отмечал А.В. Тюрин [2], в пределах породы степень изреженности насаждений мало влияет на высоту. Насаждения одинаковые по форме, происхождению, составу и классу возраста, разделяют по условиям местопроизрастания.
Н.П. Анучин [3] указывал на ряд достоинств и недостатков бонитетной оценки, выявленных после ее
применения.
П.В. Воропанов [4] предлагал расширить общебонитировочную шкалу данными о приросте и величине
жизненного потенциала по высоте для среднего дерева применительно к классу бонитета.
В.В. Загреев, Б.Л. Брук, А.И. Загреева [5] доказали, что дифференцированные по отдельным породам
бонитировочные шкалы более полно учитывают особенности изменения высот насаждений с возрастом.
Однако в природе, даже в пределах одной породы и бонитета, встречаются несколько типов роста в высоту.
Классификация роста отдельных деревьев в насаждении представляет собой не менее простую задачу. При этом разделение деревьев по степени однородности на классы считается наиболее обоснованным
при таксационных работах [1]. В данной работе мы использовали модельные деревья, которые были срублены по ступеням толщины и представляют собой среднее для определенного класса деревьев по диаметрам. Поскольку существует тесная связь диаметров с высотой, была применена бонитировочная шкала для
разделения отдельных деревьев на классы.
В последние годы широкое распространение получили незаконные рубки. В связи с этим остро стал
вопрос об определении срубленного запаса для наложения штрафных санкций. С этой целью необходимо
установить соотношение диаметров на высоте пня и диаметров на высоте груди для вычисления толщины
деревьев на высоте 1,3 м.
С экологической точки зрения бонитет характеризует в целом совокупное влияние условий произрастания на рост насаждений и отдельных деревьев.
86
Вестник КрасГАУ. 20 11. №6
Главной целью данной статьи было выполнение оценки влияния качества условий местопроизрастания на форму нижней части деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Для решения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- Разделить деревья на классы роста по бонитетной шкале.
- Определить статистики нулевого коэффициента формы по категориям деревьев.
- Построить регрессионные линии соотношения диаметров на высоте пня и на высоте груди; вычислить среднеквадратические отклонения их друг от друга.
- Получить модели, учитывающие категорию дерева для определения диаметров деревьев на высоте
груди по диаметрам на высоте пня.
- Оценить в целом совокупное влияние экологических факторов (бонитета) на соотношение диаметров нижней части деревьев сосны обыкновенной.
Программа и методика исследований. Класс развития и роста дерева устанавливался по бонитетной шкале М.М. Орлова [6]. У каждого дерева были замерены диаметры в трех точках нижней части ствола:
у шейки корня (d0), на высоте пня (dп) и на высоте груди (d1.3). Основным показателем, характеризующим
форму нижней части ствола, являлся нулевой коэффициент формы:
q0 =
d
d
0
,
(1)
1 .3
где
q0 – нулевой коэффициент формы;
d0 – диаметр ствола у шейки корня, см;
d1.3 – диаметр ствола на высоте пня, см.
Соотношение диаметров на высоте груди и на высоте пня вычислялось на основе линейной регрессии, что позволило не только прогнозировать выходную переменную, но и получить оценку уравнений.
В основу исследований были положены данные обмеров учетных моделей сосны обыкновенной, собранных по ступеням толщины из двух лесных районов [7]: Западно-Сибирского среднетаежного равнинного
(Енисейский муниципальный район Красноярского края) и Восточно-Сибирского таежного мерзлотного районов (Зиминский, Эхирит-Булагатский муниципальные районы Иркутской области). Общее количество моделей – 1075 штук. Все расчеты были выполнены в программе «Microsoft Excel».
Результаты исследований и их обсуждение. На первом этапе была выполнена группировка данных (каждой модели) по классам бонитета с учетом возраста и высоты дерева. В результате получили таблицу распределения растений по классам роста (табл. 1). Расчеты производились по лесным районам.
Таблица 1
Распределение деревьев по классам роста
Район
исследований
Восточно-Сибирский таежномерзлотный
Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный
Процентное распределение моделей (%)
Класс роста
2
3
4
Число
моделей,
шт.
1
241
0,8
8,3
55,2
24,1
11,6
785
29,9
53,9
13,4
2,8
-
5
В Восточно-Сибирском таежно-мерзлотном районе преобладают деревья 3-го класса роста, а в Западно-Сибирском среднетаежно-равнинном 2-го класса роста. В целом можно отметить, что данные второго
лесного района характеризовались более благоприятными условиями для произрастания сосны обыкновенной, чем первого района.
Расчет нулевого коэффициента формы и статистики этого показателя по классам роста подтвердил
факт того, что с ухудшением условий местопроизрастания закомелистость стволов увеличивается вне зависимости от района произрастания (табл. 2). Район исследований оказывает безусловное влияние на форму
стволов (при одинаковом классе уровень закомелистости отличается в значительной степени).
Особенности регрессионных зависимостей диаметров на высоте груди и на высоте пня подробно изучены нами в предыдущей публикации [8]. С помощью графического анализа были построены диаграммы,
отражающие линейную зависимость вида d1.3 = f(dп) по лесным районам и классам роста (рис.).
87
Экология
Таблица 2
Статистики нулевого коэффициента формы по классам роста
Статистический
показатель
Класс роста
1
2
3
4
5
Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район
Х±mx
1,33±0,021
1,36±0,012
1,40±0,017
1,50±0,035
σx
0,096
0,138
0,129
0,188
Xmin
1,14
1,09
1,11
1,20
Xmax
1,52
1,80
1,70
1,90
P, %
1,6
0,9
1,2
2,4
V, %
7,2
10,1
9,2
12,5
Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный район
Х±mx
1,35±0,011
1,46±0,009
1,45±0,019
1,56±0,051
σx
0,165
0,036
0,197
0,245
Xmin
1,04
1,12
1,13
1,10
Xmax
2,03
2,02
2,22
2,16
P, %
0,8
0,6
1,3
3,3
V, %
12,2
13,0
13,6
15,7
Примечание. Х±mx – средний параметр; σx – среднеквадратическое отклонение; Xmin – минимальное значение; Xmax – максимальное значение; Р – точность опыта, %; V – коэффициент варьирования, %.
Верность линий Восточно-Сибирского таежно-мерзлотного района объясняется разнообразием формы стволов данного района. Скученность линий Западно-Сибирского среднетаежно-равнинного района указывала на однородность условий произрастания. Степень различия линий устанавливалась по формуле
В.В. Загреева [9]:
2
a i bi
a i bi
n
i 1
Хср=200*
где
n 1
(2)
Хср – среднеквадратический процент отклонений сравниваемых рядов, %;
a и b – попарно сравниваемые данные;
n – число сравниваемых пар, шт.
Западно-Сибирский среднетаежноравнинный район
Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный
район
80
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
70
60
Б-2
Б-3
Б-4
50
d1,3
d1,3
,
Б-1
40
Б-2
30
Б-5
Б-3
20
Б-4
10
0
20
40
dp
60
80
0
100
0
20
40
dp
60
Зависимость d1.3 = f(dп) по классам бонитета и лесным районам
88
80
100
Вестник КрасГАУ. 20 11. №6
Расчет различия производился для крайних линий регрессий в Восточно-Сибирском таежномерзлотном районе между линиями 2-го и 5-го класса роста, а в Западно-Сибирском среднетаежноравнинном районе между 1-м и 4-м классом. На первой территории разница составила 15,4 %, а во втором
районе 7,2 %. В однородных условиях произрастания различие в соотношении диаметров не выражено, и
фактор качества условий можно не учитывать (Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный район), а использовать объединенный материал. На следующем этапе были получены регрессионные модели по классам роста и районам исследований (табл. 3).
Характеристики моделей d1.3 = а + b*dп по районам исследований
Район
исследований
Западно-Сибирский
среднетаежно-равнинный
а
b
0,318
0,800
Таблица 3
d1.3 = а + b*dп
mx
pa
pb
R
F
2,6
Зн.
0,962
Дост.
Зн.
-0,636
0,877
2,8
Незн. Зн.
0,989
Дост.
2,402
0,779
3,2
Зн.
Зн.
0,959
Дост.
3,351
0,687
2,3
Зн.
Зн.
0,975
Дост.
1,835
0,700
3,5
Незн. Зн.
0,965
Дост.
Примечание. a и b – коэффициенты уравнения; mх – основная ошибка модели, см; R – коэффициент корреляции; рi < 0,05 – коэффициенты уравнений значимы для уровня вероятности 0,954; F – критерий Фишера.
Восточно-Сибирский
таежно-мерзлотный
Параметры уравнения указывали на достоверность и адекватность моделей, кроме коэффициента а
применительно к крайним классам (2 и 4-го) из-за малого числа моделей.
Для выявления роли класса роста (КР) были построены зависимости коэффициентов уравнений от условий местопроизрастания а = f (КР) и b = f (КР). Результаты представлены в виде регрессионных уравнений:
а = f (КР) – а = -1,1385*КР2+8,806*КР-13,7 , R2 = 0,999;
b = f (КР) – а = 0,0278*КР2-0,256*КР+1,3 , R2 = 0,979.
Коэффициент детерминации указывает на высокую степень адекватности данных уравнений, что позволило получить итоговую модель определения диаметров на высоте груди от диаметров на высоте пня и
бонитетной категории дерева.
Восточно-Сибирский таежно-мерзлотный район:
d1.3 = (-1,1385*КР2 + 8,806*КР – 13,7)+(0,0278* КР2–0,256* КР+ 1,3)*dп.
Граница адекватности: КР = 2-5, dп = 12-92 см.
Западно-Сибирский среднетаежно-равнинный район:
d1.3 = 0,92 + 0,800*dп.
Граница адекватности: dп = 12-84 см.
Выводы
Бонитетная шкала может использоваться для классификации по условиям произрастания не только
насаждений, но и отдельных деревьев, что позволяет сравнивать форму стволов из различных районов.
Условия местопроизрастания влияют на форму нижней части деревьев. В благоприятных условиях
формируются более полнодревесные стволы. При этом в Западно-Сибирском среднетаежно-равнинном
районе деревья одного бонитета более закомелистые, чем в Восточно-Сибирском таежно-мерзлотном районе. Установлено влияние района исследований на форму нижней части стволов.
В лучших условиях произрастания различие в регрессионном соотношении диаметров на высоте груди и на высоте пня не выражено и характеризуется однородностью. В менее благоприятных условиях наблюдалось разнообразие соотношения диаметров по классам бонитета (верность линий). Это указывает на
существенное влияние качества местопроизрастания на форму стволов.
Бонитетная дифференциация деревьев позволила получить линейную модель определения диаметров
на высоте груди с учетом диаметров на высоте пня и класса бонитета для деревьев сосны обыкновенной (Pi-
89
Экология
nus sylvestris L.) Восточно-Сибирского таежно-мерзлотного района. В Западно-Сибирском среднетаежноравнинном районе влияние бонитета на соотношение диаметров незначительно (отклонение линий до 7%).
Таким образом, при оценке формы нижней части деревьев необходимо учитывать качество условий
местопроизрастания (класса роста), а также район исследований.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Орлов М.М. Лесная таксация. – 3-е изд. – Л.: Лесн. хоз-во и лесн. пром-сть, 1929. – 530 с.
Тюрин А.В. Таксация леса: учеб. для вузов. – М.: Гослестехиздат, 1945. – 375 с.
Анучин Н.П. Лесная таксация. – М.: Лесн. пром-сть, 1982. – 550 с.
Воропанов П.В. Физиологическое обоснование общебонитировочной шкалы насаждений, составленной профессором М.М. Орловым // Лесная таксация и лесоустройство: межвуз. сб. науч. тр. – Красноярск: КПИ, 1980. – С. 6–19.
Загреев В.В., Брук Б.Л., Загреева А.И. Единые бонитировочные шкалы для оценки продуктивности
сосновых и еловых древостоев // Современное лесоустройство и таксация леса: сб. науч. тр. – М.,
1974. – С. 126–157.
Третьяков Н.В., Горский П.В., Самойлович Г.Г. Справочник таксатора. – Л.: Гослесбумиздат, 1952. –
852 с.
Об утверждении перечня лесорастительных зон и лесных районов Российской Федерации // Пр. МПР
РФ от 28 марта 2007 г. № 68.
Вайс А.А. Нормативы для восстановления срубленных запасов сосновых древостоев (Pinus sylvestris
L.) в условиях Средней Сибири // Вестн. КрасГАУ. – 2009. – № 11. – С. 136–140.
Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. – М.: Лесн.
пром-сть, 1978. – 240 с.
УДК 574.24:581.19
В.И. Полонский, И.Ю. Борцова,
Д.Е. Полонская, Т.С. Бородулина
ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ УРОВНЕЙ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ НА АКТИВНОСТЬ ОКСИДОРЕДУКТАЗ
В статье представлены результаты вегетационных опытов, доказывающих что при нефтезагрязнении почвы на уровне 0,3–1 г/кг активность пероксидазы снижается, а активность полифенолоксидазы не изменяется. При содержании нефти в почве около 6 г/кг найдена существенная стимуляция активности обеих оксидоредуктаз. Данная закономерность отмечена как в опытах без растений, так и в
случае выращивания пшеницы.
Ключевые слова: нефть, почва, растения пшеницы, ферменты, пероксидаза, полифенолоксидаза.
V.I. Polonsky, I.Yu. Bortsova,
D.E. Polonskaya, T.S. Borodulina
INFLUENCE OF THE SOIL PETROPOLLUTION LOW LEVELS ON THE OXIDOREDUCTASE ACTIVITY
The vegetative test results which prove that peroxidase activity decreases but polyphenol oxidase activity
doesn't change in the process of soil petropollution at the level of 0,3–1 g/kg are given in the article. Essential activity stimulation of both oxidoreductases is found when oil availability in soil is about 6 g/kg. The given law is emphasized both in tests without plants, and in case of wheat cultivation.
Kew words: oil, soil, wheat plants, enzymes, peroxidase, polyphenol oxidase.
Нефть и нефтепродукты относятся к наиболее распространенным поллютантам природной среды,
вызывая существенные изменения в химическом составе, свойствах и структуре почвы [7]. Одними авторами показано, что загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами в большинстве случаев ингибирует активность почвенных ферментов. Это объясняется различными причинами: обволакиванием почвенных частиц
90