Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Есипов Николай Викторович

СОСТОЯНИЕ, РОСТ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭТАЛОННЫХ ДУБОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ СТЕПНОЙ ЗОНЫ

06.03.03 - Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени

Кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск - 2009

Работа выполнена на кафедре лесной таксации и лесоустройства Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия» в 2006-2009 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Михаил Павлович Чернышов

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Федор Васильевич Кишенков;

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Иван Васильевич Шершнев.

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт лесной генетики и селекции» (ФГУП «НИИЛГиС»).

Защита диссертации состоится 22 декабря 2009 г. в 14⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 212.019.01 при Брянской государственной инженерно-технологической академии по адресу:

241037 г. Брянск, проспект Станке Димитрова, 3, БГИТА, зал заседаний.

Тел. 8 (4832) 74-03-59, факс 8 (4832) 74-67-44, e-mail: bgita@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной инженерно-технологической академии.

Автореферат разослан 18 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Нартов Д.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

эталонность дубовый насаждение степной

Актуальность темы. Повышение эффективности лесного хозяйства, обеспечение расширенного воспроизводства и многоцелевого использования дубовых лесов всегда были и остаются актуальной лесоводственной проблемой. Особая ее значимость выражается в том, что при решении обозначенных в Лесном кодексе РФ (2006) задач необходимо иметь дифференцированные по лесорастительным зонам эталоны лесов - лучшие образцы, на которые следует ориентироваться при формировании насаждений. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные в дубовых лесах в 19-20 столетиях, многие лесоводственные аспекты, применительно к эталонным дубовым насаждениям остаются малоизученными. Потребность в научно обоснованных критериях и нормативах выделения эталонных дубовых насаждений, в изучении их состояния, строения и особенностей роста диктуется необходимостью выращивания в степной зоне насаждений эколого-ресурсного назначения, характеризующихся высокой устойчивостью и продуктивностью.

Цель и задачи исследований. Цель - повышение качества, долговечности и устойчивости дубовых лесов степной зоны на основе изучения санитарного состояния эталонных дубовых насаждений, выявления закономерностей их роста и строения, оценки биологической продуктивности.

Для достижения цели последовательно решались следующие задачи:

- оценить санитарное состояние и динамику дубрав степной зоны;

- обосновать критерии эталонности дубовых насаждений и их параметры;

- изучить изменения радиального прироста в эталонных дубовых насаждениях и установить зависимости от разных климатических факторов;

- разработать регрессионные модели, таблицы хода роста (ТХР) и таблицы биологической продуктивности (ТБП) эталонных дубовых насаждений;

- выполнить биоэкологическую и экономическую оценку эталонных дубовых насаждений степной зоны.

Научная новизна. На основе системного подхода получена комплексная оценка современного санитарного состояния, строения и состава эталонных дубовых насаждений степной зоны. На примере известных дубравных массивов Шипова леса и Теллермановской рощи обоснованы критерии выделения эталонных дубовых насаждений и их параметры. Методом дендрохронологического анализа выявлены особенности изменения радиального прироста эталонных насаждений и его зависимости от разных климатических факторов. Впервые для степной зоны составлены ТХР и ТБП эталонных дубовых насаждений, дана их биоэкологическая и экономическая оценка.

Практическая ценность и реализация научных разработок. Разработанные критерии и нормативы выделения эталонных дубовых насаждений предусматривают увеличение доли хозяйственно-целесообразных и устойчивых лесов региона, повышение их качества и продуктивности. ТХР и ТБП эталонных дубрав переданы в 2009 г. в Филиал ФГУП «Рослесинфорг» «Воронежлеспроект» для внедрения.

Обоснованность и достоверность выводов и рекомендаций подтверждается большим объемом экспериментального материала (21 пробная площадь, около 200 кернов древесины, натурные обмеры и оценка более 4000 деревьев), математико-статистической обработкой данных с использованием современных компьютерных программ (Excel, Corel Drаw Х4, Statistica и др.).

Апробация работы. Тема диссертации соответствует научным направлениям кафедры лесной таксации и лесоустройства ВГЛТА на период до 2010 г. и являлась составной частью госконтракта МПР РФ № ББ-04-06/40к, темы 1/04 и др. Результаты исследований апробированы в Филиале ФГУП «Рос-лесинфорг» «Воронежлеспроект» и используются при изучении дисциплин «Лесоводство», «Таксация», «Лесоустройство» и «Лесоустроительное моделирование» в ВГЛТА. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов (г. Воронеж, 2007-2009 гг.) и научно-практических конференциях разного уровня (г. Новочеркасск, 2007 г.; г. Волгоград, 2008 г. и др.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных статей, в т.ч. 1 в «Лесном журнале», включенном в Перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора. Обоснование проблемы и программы исследований, выбор методов и методик проведения экспериментальных работ, а также обработка, анализ и обобщение собранного материала выполнены автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит 138 с. текста, из них таблиц - 22, рисунков - 39, состоит из общей характеристики работы, 6 глав, выводов и предложений, библиографического списка из 272 наименований, в т.ч. 12 иностранных авторов, и 20 приложений.

На защиту выносятся следующие положения:

- оценка санитарного состояния эталонных дубовых насаждений степной зоны;

- критерии и нормативы выделения эталонных дубовых насаждений;

- особенности изменения радиального прироста эталонных дубовых насаждений и его зависимости от разных климатических факторов;

- математические модели, таблицы хода роста и таблицы биологической продуктивности эталонных дубовых насаждений степной зоны;

- биоэкологическая и экономическая оценка эталонных дубовых насаждений степной зоны.

Характеристика природно-климатических условий и лесов Воронежской области

На основе анализа отечественных публикаций представлена характеристика природно-климатических условий Воронежской области. Сделан обобщающий вывод, что условия вполне благоприятны для выращивания устойчивых, долговечных и высокопродуктивных дубовых насаждений.

По материалам учетов лесного фонда разных лет давности (1956-2008 гг.) рассмотрены основные показатели лесного фонда и дубовых лесов, их динамика и тенденции. В Воронежской области на 01.01.2008 г. площадь дубрав составила 162,6 тыс. га или 45,6% покрытой лесом площади с корневым запасом 26,74 млн. м³ (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1 - Динамика площади и запасов дубовых лесов

Административные образования РФ	Площадь по годам, (тыс. га):	Измен., %	Запас по годам, (млн. м3)	Измен., %
	1966	1983	2008		1966	1983	2008
Центрально-Черноземный район, всего	582,6	599,8	547,2	-6,1	55,92	68,94	88,89	+59,0
в т.ч. Воронежская обл.	180,1	164,6	162,6	-9,7	19,49	21,24	26,74	+37,2

Рисунок 1 - Тенденции изменения площади лесов Воронежской области

Установлено, что площадь дубовых лесов в ЦЧР и Воронежской области уменьшается, ухудшаются их качество и породный состав. Низкоствольные насаждения уже занимают 57,9% площади и их доля постоянно увеличивается. Преобладают насаждения с долей участия дуба 3-5 единиц. Дубравы продолжают деградировать, а их санитарное состояние - ухудшаться.

Состояние вопроса

Биоэкологические свойства дуба черешчатого, его феноформ и экотипов достаточно хорошо изучены и описаны в многочисленных публикациях (Енькова, 1946, 1950, 1967; Ефимов, 1966, 1975, 1978; Котюков, 1960, 1968; Лосицкий, 1962, 1981; Миленин, 1997, 1999, 2000-2004; Харитонович, 1968; Ширнин, 1970, 1971, 1975, 1977, 1980, 1984, 2007; Шутяев, 1967, 1980, 1988, 1995, 1998, 2000; Юркевич, 1964 и др.).

Система мероприятий в дубравах степной зоны (Новосельцев, Бугаев, 1985; Калиниченко и др., 2000; Есипов, 2008, 2009) призвана обеспечить усиление их водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических и оздоровительных функций, повышение продуктивности и устойчивости, улучшение породного состава и качества, а также непрерывное, неистощительное и рациональное использование лесов. Достижение положительных результатов возможно на основе соблюдения следующих лесоводственных принципов:

- перевод порослевых дубрав в семенные путем максимально полного использования естественного семенного возобновления и проведения мер содействия ему при рубках спелых насаждений, в том числе санитарных;

- формирование оптимального состава, густоты и структуры древостоя с учетом ТЛУ и возраста на зонально-типологической основе;

- создание смешанных с ценными сопутствующими породами лесных культур дуба на не покрытых лесной растительностью землях, в том числе проведение искусственного лесовосстановления на вырубках, когда не обеспечено формирование семенных смешанных по составу и сложных по структуре дубрав естественным путем;

- регулярное проведение рубок ухода в целях увеличения доли дуба в составе насаждений и улучшения условий для роста лучших его экземпляров;

- отбор лучших форм дуба, устойчивых к неблагоприятным факторам среды и обладающих иммунитетом к заболеваниям и вредным насекомым.

Для успешного решения задач по улучшению качества и породного состава лесов лесоводам необходимы соответствующие лучшие образцы (эталоны), которые бы были главным ориентиром и конечной целью всей совокупности мероприятий по охране, защите и воспроизводству дубовых лесов. Обоснованием насаждений-эталонов в различных зонах занимался ряд авторов (Лосицкий, Чуенков, 1973, 1980; Глебов, Мурзов, 1988; Колесников, Попов, 1973; Савицкий, 1986; Толкач, Солонович, Гельтман, 1980; Турчин, Турчина, 1997). Доказано, что разработка таких образцов должна быть комплексной и многоаспектной.

Эталоны лесных насаждений - это образцы, на которые следует ориентироваться. За эталоны принимаются лучшие насаждения, которые по составу пород, продуктивности и качеству наиболее полно отвечают целям хозяйства. К.Б. Лосицкий (1968), А.В. Богачев (1985), Л.Н. Толкачев (1986) критериями выделения эталонных насаждений считали состав, полноту и комплексную продуктивность, выражаемую запасом древесины и его сортиментной структурой, а также совокупностью недревесных ресурсов и экологических функций за оборот рубки. Для того чтобы модальные древостои стали лучшими образцами, необходимо последовательно осуществить мероприятия по их целенаправленному формированию с доведением до эталонных. Такие насаждения на определенных этапах роста эталонных дубрав считаются «хозяйственно целесообразными» (Лосицкий, Чуенков, 1973, 1980).

Таким образом, хозяйственно целесообразные дубовые насаждения - программа-минимум лесного хозяйства, а эталонные насаждения - его программа-максимум. Следовательно, важным этапом в достижении цели повышения продуктивности дубрав должен стать постепенный перевод имеющихся насаждений в хозяйственно целесообразные, а затем - в эталонные.

Программа, методика и объекты исследований

Программой исследований предусматривались:

- оценка санитарного состояния и динамики дубрав степной зоны;

- обоснование критериев эталонности дубовых насаждений и их параметров;

- изучение особенностей изменения радиального прироста и установление зависимостей от разных климатических факторов;

- разработка регрессионных моделей, таблиц хода роста и таблиц биологической продуктивности эталонных дубовых насаждений;

- биоэкологическая и экономическая оценка эталонных дубовых насаждений степной зоны.

До начала исследований были тщательно изучены литературные, статистические, лесоустроительные и планово-отчетные материалы, характеризующие дубовые леса вообще и особенности хозяйства в них.

Полевые работы заключались в закладке временных пробных площадей (ВПП) согласно ОСТ 56-69-83 в выделенных лесоустройством разных лет давности эталонных дубовых насаждениях. Визуально оценивалось санитарное состояние деревьев в соответствии с Правилами санитарной безопасности в лесах (2007) и шкалой В.В. Царалунга (2003). На каждой ВПП возрастным буравом отбиралось 20-25 кернов древесины. Дендрохронологический анализ проводился по методике С.М. Матвеева (2006). Датирование и измерение ширины годичных колец (ш.г.к.) производилось с помощью компьютерной программы Corel DRAW X4 путем предварительного сканирования зачищенной поверхности. Для датирования годичных колец применялся визуальный метод (Матвеев, 2001), заключающийся в оценке изменчивости колец под многократным увеличением.

Камеральные работы включали расчет лесоводственно-таксационных показателей и характеристики насаждений на ВПП, дендрохронологический анализ кернов древесины, построение ТХР и ТБП эталонных дубовых насаждений. В эталонных дубовых насаждениях Шипова леса заложено 13, в Воронежской нагорной дубраве - 1 и Теллермановском лесу - 7 ВПП. Выполнен дендрохронологический анализ около 200 кернов дуба.

состояние эталонных дубовых насаждений степной зоны и Дендрохронологический анализ ИХ РОСТА

Санитарное состояние дубрав обусловлено сочетанием многих факторов (Гарнага, 1997; Титаренко, 2003; Царалунга, 2003, Есипов, 2009). Для каждой ВПП по данным сплошных перечетов получили распределение общего числа деревьев и их запаса для всех пород по категориям санитарного состояния и рассчитали средний балл состояния (Бсс) по числу стволов и по их запасу.

Установлено, что распределение общего числа деревьев и их запаса на ВПП со значительным преобладанием деревьев без признаков ослабления по категориям санитарного состояния носит, как правило, в пределах каждой породы одновершинный характер.

Преобладающими видами патологий дуба в эталонных насаждениях Шипова леса и Теллермановской рощи являются усыхание скелетных ветвей кроны, водяные побеги, заросшие морозобойные трещины, раковые опухоли.

Самой редко встречающейся патологией дуба оказались комлевые дупла. Это обусловлено тем, что обследованные эталонные дубовые насаждения имеют преимущественно естественное семенное (ВПП №1-5, 8-10, 16), а также семенно-порослевое (ВПП №6-7, 12-14) или искусственное (ВПП №15, 17 и 18) происхождение. В целом санитарное состояние эталонных дубрав в Шиповом лесу значительно лучше, чем в Теллермановской роще и Воронежской нагорной дубраве, в которых число деревьев дуба без внешних признаков патологий на ряде ВПП в два раза меньше.

Лучшим санитарным состоянием характеризуются эталонные дубовые насаждения, произрастающие в свежих условиях (Д₂) по сравнению с сухими и влажными; имеющие естественное семенное происхождение, чем искусственное, семенно-порослевое или порослево-семенное; пройденные выборочными санитарными рубками (ВСР), чем не затронутые ими. Определяющим фактором состояния старовозрастных эталонных дубрав являются ВСР. Большое значение имеет своевременность и качество проведения ВСР, а также диагностика состояния и правильный отбор деревьев в рубку.

Все обследованные эталонные дубовые насаждения находятся во вполне удовлетворительном состоянии, хотя сухостойные деревья дуба и его спутников имеются на абсолютном большинстве ВПП (№2, 5-21), но их запас не превышает 20 м³/га. Это свидетельствует об эффективности проведенных ВСР. На большинстве ВПП средний балл санитарного состояния (Бсс) почти одинаков, изменяясь от 1,2 до 1,8. Его можно рассчитывать и по числу деревьев составляющих пород, и по их запасу. На всех ВПП отмечена бульшая пораженность дуба, чем сопутствующих пород. Санитарное состояние порослевых деревьев дуба хуже (Бсс=1,6-2,3), чем семенных (Бсс=1,2-1,5).

Основной мерой улучшения санитарного состояния эталонных дубовых насаждений следует считать проведение ВСР путем удаления только сухостойных деревьев всех составляющих пород (5 и 6 категории). ВСР необходимо проводить периодически, по мере накопления сухостоя по средосберегающим технологиям без нанесения повреждений оставляемым деревьям, руководствуясь требованиями действующих Правил ухода за лесами (2007) и Правил санитарной безопасности в лесах (2007).

Динамика годичного прироста дуба по диаметру и ширины годичных колец (ш.г.к.) во многом определяется его биоэкологическими особенностями, возрастными периодами (табл. 2), географической зональностью и лесорастительными условиями. Лимитирующим фактором для степной зоны является количество осадков. Средний коэффициент вариации (С, %) ш.г.к. составил 15%. За весь исследуемый дендрохронологический ряд (190 лет) средняя ш.г.к. в эталонных дубравах составила - 1,62±0,07 мм, ширина поздней древесины (ш.п.д.) - 1,16±0,06 мм, ширина ранней древесины (ш.р.д.) - 0,46±0,01 мм. Таким образом, поздняя древесина составляет 71,6% всей ш.г.к. и с возрастом ее доля уменьшается.

С увеличением возраста эталонных дубовых насаждений естественного происхождения уменьшается общая ш.г.к., ш.п.д., доля поздней древесины в общей ш.г.к., среднее квадратическое отклонение (у) и С. Доля поздней древесины в общей ш.г.к. колеблется от 67,8% в 161-190 лет до 77,3% в 1-40 лет. Максимальное среднее значение ш.р.д. отмечается в 1-40 лет и составляет 0,638±0,020 мм, а минимальное - в 41-140 лет (0,399±0,005 мм).

В периодах роста 141-160 лет и 161-190 лет ее абсолютные значения почти одинаковы (0,408±0,009 мм и 0,404±0,008 мм соответственно).

Таблица 2 - Показатели изменчивости ширины годичных колец, поздней и ранней древесины в старовозрастных эталонных дубравах Шипова леса

Показатели	Величины показателей по возрастным периодам
	1-40 лет	41-140 лет	141-160 лет	161-190 лет
Ширина годичного кольца
Мср±mм, мм	2,809±0,189	1,309±0,021	1,302±0,030	1,254±0,025
у, мм	1,194	0,206	0,135	0,139
C, %	42,5	15,7	10,4	11,1
P, %	6,7	1,6	2,3	2,0
t	15	62	43	50
Ширина поздней древесины
Мср±mм, мм	2,171±0,172	0,910±0,017	0,894±0,024	0,850±0,019
у, мм	1,089	0,166	0,106	0,105
C, %	50,2	18,2	11,9	12,4
P, %	7,9	1,9	2,7	2,2
t	13	54	37	45
Ширина ранней древесины
Мср±mм, мм	0,638±0,020	0,399±0,005	0,408±0,009	0,404±0,008
у, мм	0,127	0,049	0,041	0,045
C, %	19,9	12,3	10,0	11,1
P, %	3,1	1,3	2,2	2,0
t	32	80	45	51
Доля поздней / ранней древесины в общей ширине годичного кольца, %
	77,3 / 22,7	69,5 / 30,5	68,7 / 31,3	67,8 / 32,2

Доля ранней древесины в общей ш.г.к. имеет минимальное значение в 1-40 лет (22,7%). В остальных возрастных периодах наблюдается небольшое увеличение ее значений с 30,5 до 32,2%.

Статистическая обработка данных измерений ш.г.к., ш.п.д. и ш.р.д. для старовозрастных эталонных дубрав Шипова леса в трех вариантах (по возрастным периодам, классам возраста и 20-летним ретроспективным периодам роста) показала, что:

- уменьшение средней ш.г.к., ш.п.д. и ш.р.д. происходит у старовозрастных эталонных дубрав до 70-80 лет;

- в целом средняя ш.р.д. большую часть жизни остается практически постоянной, имея небольшое увеличение в начале роста по сравнению с остальным периодом;

- доля п.д. в общей ш.г.к. уменьшается, а доля р.д. пропорционально увеличивается с возрастом дерева;

- наибольшие значения коэффициента вариации ш.г.к., ш.п.д. и ш.р.д. отмечаются в раннем возрасте.

Относительное постоянство ш.р.д. в абсолютных значениях на протяжении всего дендрохронологического ряда, а также уменьшение доли п.д. в общей ш.г.к. с возрастом полностью согласуются с результатами исследований Н.Е. Косиченко (1999).

Средние значения радиального прироста эталонных дубрав Шипова леса приведены в табл. 3.

Таблица 3 - Средние значения радиального прироста старовозрастных эталонных дубрав Шипова леса по годам (мм) (ТЛУ - Д₂, ТЛ - Д_сн)

Годы	Ширина годичных колец (г.к.), поздней (п.д.) и ранней (р.д.) древесины по годам, мм
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.	г.к.	п.д.	р.д.
1810																									5,8	5,1	0,7	6,0	5,0	1,0
1820	5,76	4,63	1,13	5,03	4,2	0,83	3,5	2,83	0,67	5,83	5,03	0,8	3,8	3,13	0,67	2,98	2,33	0,65	2,63	2,1	0,53	3,3	2,58	0,72	2,55	1,9	0,65	1,86	1,26	0,6
1830	1,8	1,32	0,48	1,87	1,42	0,45	2,45	1,88	0,57	2,03	1,5	0,53	2,43	1,85	0,58	2,37	1,74	0,63	2,31	1,77	0,54	2,39	1,71	0,68	2,96	2,31	0,65	2,88	2,16	0,72
1840	2,42	1,8	0,62	2,49	1,91	0,58	2,23	1,63	0,6	2,47	1,87	0,6	2,6	1,93	0,67	2,49	1,83	0,66	2,44	1,8	0,64	2,24	1,6	0,64	2,51	1,82	0,69	1,91	1,34	0,57
1850	1,91	1,36	0,55	2,17	1,6	0,57	2,03	1,48	0,55	2,16	1,57	0,59	1,99	1,38	0,61	2,08	1,54	0,54	1,77	1,23	0,54	1,9	1,38	0,52	2,0	1,43	0,57	1,99	1,47	0,52
1860	2,02	1,5	0,52	1,59	1,1	0,49	1,63	1,15	0,48	1,92	1,42	0,5	1,59	1,18	0,41	1,54	1,1	0,44	1,35	0,93	0,42	1,82	1,3	0,52	1,5	1,06	0,44	1,42	0,98	0,44
1870	1,5	1,02	0,48	1,59	1,13	0,46	1,4	1,01	0,39	1,61	1,13	0,48	1,31	0,92	0,39	1,38	0,99	0,39	1,32	0,9	0,42	1,32	0,97	0,35	1,26	0,89	0,37	1,31	0,9	0,41
1880	1,29	0,88	0,41	1,46	1,03	0,43	1,08	0,72	0,36	1,21	0,86	0,35	1,34	0,91	0,43	1,42	0,99	0,43	1,23	0,84	0,39	1,06	0,73	0,33	1,03	0,69	0,34	0,97	0,65	0,32
1890	1,13	0,78	0,35	0,98	0,66	0,32	1,23	0,85	0,38	1,22	0,82	0,4	1,23	0,84	0,39	1,07	0,74	0,33	1,19	0,86	0,33	1,06	0,74	0,32	1,27	0,88	0,39	1,35	0,97	0,38
1900	1,2	0,79	0,41	1,17	0,81	0,36	1,21	0,84	0,37	1,32	0,91	0,41	1,09	0,78	0,31	1,07	0,74	0,33	1,25	0,87	0,38	1,13	0,81	0,32	1,19	0,81	0,38	1,39	0,96	0,43
1910	1,27	0,87	0,4	1,11	0,74	0,37	1,45	1,06	0,39	1,27	0,88	0,39	1,2	0,81	0,39	1,42	1,01	0,41	1,31	0,92	0,39	1,21	0,84	0,37	1,31	0,91	0,4	1,2	0,84	0,36
1920	1,12	0,77	0,35	1,02	0,68	0,34	1,36	0,98	0,38	1,26	0,85	0,41	1,19	0,8	0,39	1,37	0,99	0,38	1,22	0,81	0,41	1,29	0,86	0,43	1,32	0,95	0,37	1,2	0,82	0,38
1930	1,36	0,96	0,4	1,39	0,93	0,46	1,44	1,0	0,44	1,61	1,17	0,44	1,25	0,84	0,41	1,32	0,93	0,39	1,24	0,86	0,38	1,21	0,88	0,33	1,24	0,84	0,4	1,12	0,74	0,38
1940	1,28	0,87	0,41	1,38	1,0	0,38	1,23	0,84	0,39	1,26	0,84	0,41	1,19	0,85	0,34	1,2	0,79	0,41	1,12	0,73	0,39	1,31	0,83	0,48	1,24	0,82	0,42	1,16	0,78	0,38
1950	1,24	0,83	0,41	1,33	0,91	0,42	1,28	0,84	0,44	1,31	0,89	0,42	1,28	0,89	0,39	1,32	0,92	0,4	1,38	0,99	0,39	1,27	0,86	0,41	1,46	1,05	0,41	1,4	0,92	0,48
1960	1,33	0,88	0,45	1,44	0,97	0,47	1,66	1,19	0,47	1,36	0,91	0,45	1,47	1,01	0,46	1,33	0,93	0,4	1,15	0,82	0,33	1,2	0,82	0,38	1,22	0,84	0,38	1,28	0,9	0,38
1970	1,22	0,83	0,39	1,2	0,83	0,37	1,08	0,69	0,39	1,3	0,9	0,4	1,17	0,78	0,39	1,22	0,83	0,39	1,28	0,89	0,39	1,26	0,89	0,37	1,33	0,91	0,42	1,16	0,78	0,38
1980	1,39	0,97	0,42	1,12	0,78	0,34	1,25	0,83	0,42	1,19	0,79	0,4	1,09	0,72	0,37	1,3	0,89	0,41	1,19	0,77	0,42	1,41	0,97	0,44	1,49	0,99	0,5	1,47	0,98	0,49
1990	1,51	1,0	0,51	1,35	0,93	0,42	1,24	0,84	0,4	1,48	1,06	0,42	1,34	0,9	0,44	1,26	0,83	0,43	1,19	0,78	0,41	1,22	0,83	0,39	1,14	0,74	0,4	0,98	0,64	0,34
2000	1,22	0,84	0,38	1,22	0,83	0,39	1,07	0,76	0,31	1,17	0,78	0,39	1,11	0,76	0,35	1,09	0,72	0,37	1,23	0,85	0,38	1,41	1,04	0,37

Исследуемые старовозрастные эталонные дубовые насаждения являются довольно устойчивыми к внешним факторам. На протяжении минувших 100 лет они давали относительно стабильный прирост по диаметру. Лишь в последнее 10-летие наметилось его снижение.

Колебания ш.г.к. имеют равномерный характер. Резких изменений амплитуды колебаний не наблюдается во всем анализируемом ряду. Наоборот, длительный период колебания происходят более или менее на одном уровне, и абсолютные значения прироста изменяются (убывают и возрастают) через некоторые промежутки времени до более или менее близких значений.

В динамике прироста ш.г.к., выраженного в абсолютных единицах (мм), четко прослеживается возрастной тренд в виде гиперболы (рис. 2).

Рисунок 2 - Изменчивость ш.г.к. эталонных дубрав Шипова леса в зависимости от возраста с линией возрастного тренда (степенная аппроксимация)

Установлено, что интенсивное гиперболическое падение прироста наблюдается до 70-80-летнего возраста. Затем прирост стабилизируется и сглаживающая кривая идет практически параллельно горизонтальной оси с плавным уменьшением его в последний 10-летний период, что выражается стремлением гиперболы к горизонтали линии (RІ = 0,7852). Сглаживание линии возрастного тренда производилось степенной, логарифмической и полиномиальной функциями 3-6 степени. Из полученных уравнений опытные данные как по ш.г.к., так и по ш.п.д. наиболее точно аппроксимирует полином 6-й степени. При нем отмечается максимальное значение величины достоверности аппроксимации RІ= 0,849-0,851.

Для оценки связей климатических факторов с радиальным приростом дуба были выбраны следующие показатели: солнечная активность, суммы осадков за год и за вегетационный период, гидротермический коэффициент (ГТК) Г.Т. Селянинова. Для установления зависимости ш.г.к., ш.п.д. и ш.р.д. от нескольких климатических факторов выполнен корреляционный анализ попарных связей. Корреляционная связь между ш.г.к., ш.п.д. и ш.р.д. с солнечной активностью характеризуется как слабая (з = 0,19-0,25). Значительная связь отмечается между ш.г.к. и ш.п.д. с осадками за вегетационный период (r = 0,54-0,55) и ГТК (r = 0,66-0,68). С осадками за год наблюдается умеренная связь (r = 0,40-0,45). Ш.г.к. в целом и поздней древесины показывают идентичную корреляционную зависимость от климатических факторов.

В большинстве случаев установлена связь, близкая к линейной (различия между значениями r и з не высоки). Нелинейная связь отмечается только с солнечной активностью, т. к. r отрицательный и близок к 0, особенно с ш.р.д. (r = -0,05-0,14).

Особенности хода роста эталонных дубовых насаждений

Все имеющиеся ТХР дубрав Европейской части РФ (Шустов, 1992; Нау-менко, 1958, 1967; Дударев, 1969, 1974, 1992; Швиденко и др., 2006) составлены преимущественно для нормальных (сомкнутых, полных) и реже модальных древостоев. ТХР для эталонных дубовых насаждений отсутствуют.

Моделирование хода роста и построение ТХР эталонных дубовых насаждений выполнено с помощью компьютерной программы USS4 (табл. 4).

Исходной математической моделью для моделирования роста и продуктивности эталонных дубовых насаждений приняли функцию Митчерлиха. При установлении формы и тесноты корреляционной связи между средней высотой (Н_ср) и возрастом (А) обоих ярусов эталонных дубовых древостоев I класса бонитета оказалось, что она прямая, криволинейная и очень высокая:

- I ярус: H_ср = EXP (3,5679) Ч (1-EXP(-0,0180 Ч A))^1,1142 (1),

при: r = 0,92±0,035; з = 0,94±0,027 и t_r = 26 > 2;

- II ярус: H_ср = EXP (3,1740) Ч (1-EXP(-0,0250 Ч A))^1,0538 (2),

при: r = 0,92±0,043; з = 0,93±0,037 и t_r = 21 > 2.

Зависимость Д_ср эталонных дубовых насаждений от Н_ср математически достаточно точно выражается уравнением полинома 2-й степени и между ними отмечается прямая, криволинейная и очень высокая связь:

- I ярус: Д_ср = 0,0521H²_ср - 0,279H_ср + 4,9823; R² = 0,9912 (3),

при: r = 0,97±0,014; з = 0,98±0,009 и t_r = 69 > 2;

- II ярус: Д_ср = 0,1185H²_ср - 2,5115H_ср + 25,872; R² = 0,983 (4),

при: r = 0,98±0,011; з = 0,99±0,006 и t_r = 89 > 2.

Зависимость Д_ср от А достаточно точно описывается уравнениями полиномов 5 и 3 степени для I и II ярусов соответственно:

Д_ср=-8Ч10^-10А⁵+5Ч10^-7А⁴- 0,0001А³+0,0079А² +0,1901А + 1,2048; R² = 1 (5);

Д_ср = 5Ч10^-6А³ - 0,0028А² + 0,6504А - 21,677; R² = 0,9998 (6).

Связь между суммой площадей сечений (УG) и H_ср эталонных дубовых древостоев прямая, криволинейная и очень высокая:

- I ярус: ?G = - 0,0083H²_ср + 1,1952H_ср + 3,572; R² = 0,9951 (7),

при: r = 0,997±0,0014; з = 0,998±0,0009 и t_r = 712 > 2;

- II ярус: ?G = -0,0003H²_ср + 0,5104H_ср - 1,2686; R² = 0,9961 (8),

при: r = 0,998±0,0011; з = 0,999±0,0006 и t_r = 907 > 2.

Корреляционным анализом между УG и А эталонных дубрав установлена очень высокая, прямая и криволинейная связь. Уравнения имеют вид:

- I ярус: УG =2Ч10^-10А⁵-2Ч10^-7А⁴+5Ч10^-5А³- 0,0078А²+ 0,7213А + 2,466 (9),

при: r = 0,91±0,039; з = 0,93±0,031, t_r = 23 > 2 и R² = 1;

- II ярус: УG =10^-10А⁵-9Ч10^-8А⁴+ 3Ч10^-5А³- 0,0047А²+0,4988А- 14,147 (10),

при: r = 0,93±0,037; з = 0,95±0,027, t_r = 25 > 2 и R² = 0,9999.

Таблица 4 - Фрагмент таблицы хода роста эталонных дубовых насаждений степной зоны (ТЛУ - Д₂, ТЛ - Д_сн, Бонитет - I. Экотип - Д_н)

А, лет	Ярус	Состав по ярусам	Растущая часть древостоя	Отпад	Общая продуктивность, м3/га
			Нср, м	Дср, см	N, шт./га	УG, м2/га	F	М, м3/га	Изменение М, м3/га	n, шт./га	Мо, м3/га	УМо, м3/га	Мобщ	Прирост
									среднее	текущее					средний	текущий
10	I	7Д2Яо1Кло	4,8	4,8	7538	9,0	0,608	26	2,60	-	-	6	6	32	3,20	3,20
20	I	8Д2Яо+Кло	9,3	6,9	3347	14,0	0,529	69	3,45	4,30	4191	9	15	84	4,20	5,20
30	I	9Д1Яо+Кло	13,4	10,6	1732	18,3	0,503	123	4,10	5,40	1615	13	28	151	5,03	6,70
40	I	10Д ед. Яо, Кло	16,9	15,1	1048	21,6	0,491	179	4,48	5,60	684	23	51	230	5,75	7,90
50	I	10Д+Яо+Кло	19,8	19,9	716	24,1	0,484	231	4,62	5,20	332	32	83	314	6,28	8,40
60	I	10Д+Яо+Кло	22,3	24,7	534	26,2	0,480	280	4,67	4,90	182	31	114	394	6,57	8,00
70	I II	10Д+Яо+Кло 4Кло(30)3Клп2В1Лп Итого	24,4 12,3	29,2 12,9	424 473	27,8 5,0 32,8	0,477 0,502	324 31 355	4,63 1,03 5,66	4,40 - 4,40	110 - 110	28 1,5 29,5	142 1,5 143,5	466 32,5 498,5	6,66 1,08 7,74	7,20 - 7,20
80	I II	9Д1Кло+Яо 4Кло(40)3Клп2В1Лп Итого	26,2 14,6	33,4 14,5	351 365	29,1 6,2 35,3	0,474 0,476	361 43 404	4,51 1,08 5,59	3,70 1,20 4,90	73 108 181	24 2,5 26,5	166 4,0 170,0	527 47,0 574,0	6,59 1,18 7,77	6,10 1,45 7,55
90	I II	9Д1Кло+Яо 5Кло(50)3Клп1В1Лп Итого	27,8 16,7	37,5 17,0	302 295	30,2 7,1 37,3	0,473 0,461	397 55 452	4,41 1,10 5,51	3,60 1,20 4,80	49 70 119	21 3,9 24,9	187 7,9 194,9	584 62,9 646,9	6,49 1,26 7,75	5,70 1,59 7,29
100	I II	10Д+Яо+Кло 5Кло(60)3Клп1В1Лп Итого	29,1 18,3	41,0 19,6	266 249	31,1 7,9 39,0	0,472 0,451	427 65 492	4,27 1,08 5,35	3,00 1,00 4,00	36 46 82	17 3,9 20,9	204 11,8 215,8	631 76,8 707,8	6,31 1,28 7,59	4,70 1,39 6,09
120	I II	8Д1Яо1Кло 6Кло(80)2Клп1В1Лп Итого	31,1 20,5	46,7 24,2	221 203	32,6 9,1 41,7	0,470 0,440	477 82 559	3,98 1,03 5,01	2,30 0,70 3,00	21 21 42	13 2,7 15,7	230 17,3 247,3	707 99,3 806,3	5,89 1,24 7,13	3,60 0,97 4,57
140	I II	8Д2Яо ед. Кло 6Кло(100)2Клп1В1Лп Итого	32,5 21,8	50,9 27,5	189 171	33,7 9,8 43,5	0,469 0,435	514 93 607	3,67 0,93 4,60	1,80 0,50 2,30	15 15 30	10 2,4 12,4	252 22,3 274,3	766 115,3 881,3	5,47 1,15 6,62	2,90 0,74 3,64
160	I II	9Д1Яо 7Кло(120)2Клп1Лп+В Итого	33,4 22,7	53,8 29,9	166 149	34,6 10,3 44,9	0,468 0,431	541 101 642	3,38 0,84 4,22	1,20 0,40 1,60	11 9 20	8 1,8 9,8	268 26,4 294,4	809 127,4 936,4	5,06 1,06 6,12	2,00 0,58 2,58
180	I II	9Д1Яо 8Кло(140)1Клп1Лп+В Итого	34,0 23,1	55,7 31,1	149 132	35,4 10,5 45,9	0,468 0,431	563 105 668	3,13 0,75 3,88	1,10 0,20 1,30	8 8 16	8 1,6 9,6	284 29,8 313,8	847 134,8 981,8	4,71 0,96 5,67	1,90 0,36 2,26
200	I II	10Д 9Кло(160)1Лп+Клп ед. В Итого	34,4 23,4	57,1 32,0	136 121	36,0 10,7 46,7	0,467 0,429	578 107 685	2,89 0,67 3,56	0,70 0,10 0,80	6 5 11	7 1,0 8,0	298 31,9 329,9	876 138,9 1014,9	4,38 0,87 5,25	1,40 0,20 1,60

Установление зависимости запаса насаждений (М) от Н_ср производилось только для предварительного расчета видового числа (F). Применительно к эталонным дубовым древостоям установлено, что связь между М и Н_ср очень тесная, прямая и криволинейная, а уравнения связи имеют вид:

- I ярус: M = 0,278H²_ср + 7,0463H_ср - 16,903; R² = 0,9995 (11),

при: r = 0,990±0,0046; з = 0,995±0,0023 и t_r = 215 > 2;

- II ярус: M = 0,442H²_ср - 9,0529H_ср + 79,45; R² = 0,9998 (12),

при: r = 0,995±0,0028; з = 0,997±0,0017 и t_r = 355 > 2.

Полученные по данным уравнениям значения запаса использовали для получения динамики видовых чисел по формуле: F = М : (УG Ч H).

Исследованиями многих авторов доказано, что F и видовая высота (НF) тесно связаны с Н_ср насаждений (Захаров, 1967; Загреев, 1976; Анучин, 1968, 2004). Между НF и Н_ср насаждений существует явно выраженная линейная зависимость:

- I ярус: HF = 0,4412H + 0,8315; R² = 0,9987 (13);

- II ярус: HF = 0,4285H + 0,1518; R² = 0,98 (14).

Полученные на этом этапе откорректированные F заносятся в ТХР и используются для выявления динамики запаса по формуле: М = F Ч УG Ч H.

Связь между F и А оказалась криволинейной, высокой и обратной:

- I ярус: F=2Ч10^-13А⁶-10^-10А⁵+4Ч10^-8А⁴-6Ч10^-6А³+0,0004А²-0,0162А+0,73 (15),

при: r = - 0,66±0,129; з = 0,80±0,083, t_r = 5 > 2 и R² = 0,9941;

- II ярус: F=10^-13А⁶-10^-10А⁵+5Ч10^-8А⁴-10^-5А³+0,0011А²-0,0642А+2,0902 (16),

при: r = - 0,85±0,077; з = 0,94±0,032, t_r = 11 > 2 и R² = 0,9992.

Проведенный корреляционный анализ между HF и А эталонных дубовых древостоев I бонитета показал, что между этими показаниями существует криволинейная, прямая и очень высокая связь, которая графически выражается постепенно затухающими выпуклыми кривыми:

- I ярус: HF = -8Ч10^-9А⁴ +6Ч10^-6А³-0,0017А² +0,2509А +0,5639; R² = 1 (17),

при: r = 0,92±0,035; з = 0,96±0,018 и t_r = 26 > 2;

- II ярус: HF=-8Ч10^-9А⁴+7Ч10^-6А³-0,0021А²+0,295А-6,4997; R² = 0,999 (18),

при: r = 0,92±0,043; з = 0,97±0,016 и t_r = 21 > 2.

В результате корреляционного анализа между М и А эталонных дубовых древостоев была установлена очень высокая, прямая и криволинейная связь:

- I ярус: М=6Ч10^-11А⁶-5Ч10^-8А⁵+10^-5А⁴-0,002А³+0,1249А²+1,9915А-5,3268 (19),

при: r = 0,96±0,018; з = 0,97±0,014, t_r = ...