Главная – Журналы – Сибирский лесной журнал 2020 номер 5

Представлены результаты анализа динамики лесного насаждения на постоянной пробной площади, расположенной на территории Сихотэ-Алинского заповедника (Приморский край) на месте бывшего высокопродуктивного кедровника, в котором в 20-е гг. XX в. произошел сильный пожар. Использованы материалы ревизий за период 1958-2019 гг. В составе насаждения продолжают доминировать светолюбивые виды береза плосколистная Betula platyphylla Sukaczev и осина Populus tremula L., доля которых за весь период наблюдения снижается с 9 до 6 единиц. Последняя инвентаризация (2019 г.) отражает состояние насаждения после сильного ветровала вследствие тайфуна Lionrock в 2016 г.: запас насаждения снизился с 254 до 180 м³ · га^-1. Общий текущий прирост составляет 4.7-8.4 м³ · га^-1 · год^-1, отпад до ветровала по ревизионным периодам изменялся в пределах 1.4-3.0 м³ · га^-1 · год^-1, а в последнем периоде составил 12.0 м³ · га^-1 · год^-1. Достаточный для последующего восстановления главной породы (кедра корейского Pinus koraiensis Siebold & Zucc.) подрост присутствует только на учетных площадках без нарушения древостоя ветровалом (до 5 тыс. шт. · га^-1). По региональным аллометрическим уравнениям определена надземная фитомасса деревьев и древостоя для каждой инвентаризации насаждения. Чистый прирост фитомассы до ветровала составлял 1.31 т С · га^-1· год^-1, что в 2 раза и более выше, чем средний удельный сток углерода в фитомассу лесов Тернейского лесничества, оцененный системой РОБУЛ. Запас фитомассы насаждения после ветровала снизился с 89 до 60 т С · га^-1. Насаждение развивалось по сценарию длительно-восстановительной смены, однако его дальнейшая динамика непредсказуема по причине неустойчивости оставшейся части древостоя.

При изучении последствий огневых повреждений деревьев основное внимание уделяется изменениям роста и формирования древесины. Но для дерева существенную роль играют и ткани, расположенные снаружи от камбия - флоэма (луб). Целью данной работы было продолжение изучения анатомического строения и химического состава луба стволов сосны обыкновенной Рinus sylvestris L. с различной степенью повреждения пожарами разной интенсивности. Огневые опыты проводили в сосновых древостоях Нижнего Приангарья Красноярского края в Средней Сибири. Анатомический анализ высечек из стволов экспериментальных и контрольных деревьев осуществляли методами световой микроскопии и гистохимии. Показано, что через 8 лет после низкоинтенсивного и 13 лет после средне- и высокоинтенсивного пожаров толщина луба увеличилась у всех исследованных деревьев, а также в контроле. При этом отмечено снижение числа годичных слоев флоэмы между камбием и перидермой. Количество клеток в радиальном ряду проводящей флоэмы после низкоинтенсивного пожара было одинаково в лубе поврежденных и не поврежденных пожаром (контрольных) деревьев, после среднеинтенсивного снижалось с увеличением степени повреждения комля, после высокоинтенсивного отмечена тенденция их увеличения у деревьев с сильными пожарными повреждениями ствола. Содержание тяжевой паренхимы с увеличением степени повреждения комля увеличивается у деревьев после низкоинтенсивного пожара и уменьшается после пожаров средней и высокой интенсивности. Отмечена тенденция увеличения частоты флоэмных лучей в стволах деревьев с увеличением степени повреждения комля после низкоинтенсивного пожара, после пожаров средней и высокой интенсивности определенных тенденций выделить не удалось. Обнаружено, что распределение и количество крахмала в лучевой и тяжевой паренхиме по толщине луба у всех модельных деревьев одинаково. Выявлена тенденция увеличения накопления каллозы в непроводящей флоэме с увеличением интенсивности теплового воздействия на стволы. Подтверждено, что годичные слои флоэмы, образовавшиеся после пожара, не содержат лигнина.

Изучены углекислотный газообмен и пигментный фонд фотосинтетического аппарата вегетативного потомства экотипов сосны сибирской кедровой (кедра сибирского) Pinus sibirica Du Tour с Западно-Сибирского широтного профиля, выращенных на географической прививочной плантации в условиях юга Томской области. Широтный профиль был представлен тремя экотипами: Томск - южная граница ареала, Стрежевой - средняя тайга, Уренгой - северная граница ареала. На момент исследований привитые деревья были 20-летнего возраста. Показано, что интенсивность фотосинтеза экотипов не имела достоверных отличий, а активность их дыхания существенно увеличивалась с юга на север, между крайними экотипами различия составили 79 %. Результаты опыта выявили, что отношение дыхания к фотосинтезу у северного экотипа в 2 раза выше, чем у южного, что свидетельствует о более высокой продуктивности последнего. Результаты измерения устьичной проводимости и содержания СО₂ в межклетниках экотипов показали, что эти величины достоверно не отличались. Исследования выявили тенденцию снижения содержания зеленых пигментов у среднетаежного экотипа и достоверное их снижение у северного экотипа. Отношение Хл a/b увеличивалось с юга на север с 2.7 до 3.2. Отношение Хл/Кар, напротив, уменьшалось с 6.2 до 5.7 за счет снижения содержания хлорофиллов у северного экотипа. Полученные данные свидетельствуют об акклимации фотосинтеза при перемещении экотипов в более теплый климат. Синтез фотосинтетических пигментов и интенсивность дыхания в существенно большей степени регулируются наследственными факторами (происхождением экотипа).

Годичный прирост деревьев является одним из интегральных показателей абиотических и биотических процессов, происходящих в лесной экосистеме. Один из подходов к изучению процессов смертности деревьев - построение логистических регрессионных моделей с использованием годичного прироста. Многообразие формирования логистических переменных в научных исследованиях определяется различным выбором статистик (среднее, медиана, тренд роста и т. д.) и счетом их в «окне» за последние 5, 10, …, 40 лет. Нами предлагается новая схема формирования логистических переменных, фиксирующая статистику вычисления среднего и выбора двух непересекающихся «окон» по измерениям приростов годичных колец. Выбор непересекающихся «окон» позволяет задать отношение среднего прироста годичных колец деревьев в разные периоды. Нами исследуется последний период (41 год) прироста деревьев. На множестве пар непересекающихся «окон» полным перебором строятся логистические регрессионные модели с ограничением на значения суммы чувствительности и спецификации не менее 1.6. Расчет процента предсказания «живое» дерево или «усыхает» определяется через таблицу сопряженности в логистической регрессионной модели. Визуализация логистических регрессионных моделей осуществлена с использованием ROC-кривых. Модели сравниваются по экспертной шкале на основании рассчитанной площади под ROC-кривыми. Верификация логистической регрессионной модели проведена с использованием бутстрэп-метода. Расчеты выполнены с использованием языка программирования R для деревьев сосны кедровой сибирской Pinus sibirica du Tour, произрастающих в Прибайкалье (хр. Хамар-Дабан). Построенная логистическая регрессионная модель предсказывает живые и усыхающие деревья в более чем в 80 % случаев.

При проведении лесохозяйственных работ и научных исследований важное значение имеет точность определения высоты деревьев. Высота деревьев на конкретном участке обычно рассчитывается с использованием моделей, где она является функцией от диаметра на высоте груди. Среди простых моделей трехпараметрические - наиболее гибкие и позволяющие более детально передавать зависимость. Цель работы - по результатам измерения модельных деревьев в березовых древостоях из множества трехпараметрических моделей выбрать наиболее адекватную, которая передает зависимость высоты деревьев от их диаметра на высоте груди. По материалам 23 пробных площадей с измерением модельных деревьев, заложенных в березовых древостоях Лесной опытной дачи Тимирязевской сельскохозяйственной академии, проводилось определение параметров для 11 трехпараметрических моделей, отобранных из литературных источников. Параметры моделей вычислялись путем минимизации среднеквадратической ошибки. Качество моделей оценивалось по следующим метрикам: квадратный корень из среднеквадратической ошибки, коэффициент детерминации, информационный критерий Акаике, информационный критерий Байеса. Полученные результаты подтвердили целесообразность использования на практике уравнения Митчерлиха (известное также как Дракина-Вуевского, Чапмана-Ричардса), которое среди трехпараметрических моделей показывает лучшее качество. Результаты анализа данных показывают, что со статистической точки зрения полученные различия в качестве моделей не являются значимыми на 5 % уровне ( t -тест). Уравнение Митчерлиха может быть использовано на практике при выполнении лесохозяйственных и научно-исследовательских работ в березовых древостоях, произрастающих в центральных регионах европейской части России. Методика проведенного исследования позволяет повторить аналогичную работу для древесных пород и лесорастительных условий, для которых информация о характере связи высоты с таксационным диаметром является неполной или отсутствует.

Представлены результаты исследований экологических закономерностей распределения лесной растительности Украинского Расточья на основе анализа флористического состава растительных сообществ. Использовались следующие методы: фитоиндикация экологических режимов на основе экологических шкал Ф. Н. Цыганова, методы получения данных, многомерная ординация растительных сообществ на основе анализа главных компонентов, дисперсионный анализ, статистическая обработка экологических параметров экотопов лесной растительности. Дана фитоиндикационная оценка условий местопроизрастания лесных фитоценозов, включающих 22 ассоциации классов Vaccinio-Piceetea, Oxycocco-Sphagnetea, Alnetea glutinosae и Querco-Fagetea, по девяти параметрам: Tm - термический режим, Kn - континентальность климата, Om - омброклимат, Cr - криоклимат, Hd - влажность почвы, Tr - содержание солей, Rc - кислотность почвы, Nt - минеральный азот, Lc - режим освещенности-затенения. На основе структуры взаимосвязей между экологическими параметрами определены основные закономерности формирования экотопов лесной растительности. Фитоценологическое пространство лесной растительности Украинского Расточья упрощенно можно представить в виде восьмиугольника, в углах которого расположены 8 ассоциаций. Многомерная ординация лесной растительности характеризуется расположением раритетных фитоценозов на периферии экологического и фитоценологического пространства. Закономерности формирования лесной растительности позволяют решать вопросы динамики растительного покрова, взаимосвязей различных типов растительности и экологического прогнозирования.

Рассматривается проблема классификации информации о почвах, ее структурирования и унифицирования с помощью создания баз данных (БД). Приведен обзор имеющихся глобальных и национальных почвенных БД. Отмечается актуальность создания региональных информационных почвенных систем, которые имеют большую научную и практическую значимость и позволяют систематизировать и представлять в удобном для пользователей формате имеющиеся сведения о почвенных свойствах. Представлено описание разработанной реляционной БД «Тепловые портреты почв», спроектированной в системе управления базами данных Microsoft Access, в основу которой положена концепция репрезентативных почвенных профилей. БД содержит информацию об особенностях структурной организации и тепловых свойствах естественных и техногенных почв Средней Сибири. Для создания БД использованы материалы морфологического описания, фотосъемки и наземной радиометрической съемки в тепловом диапазоне почвенных профилей, полученные авторами в ходе экспедиционных работ. Радиометрическая съемка почв выполнялась по авторской методике с помощью портативного тепловизора. Разработаны структура проектируемой БД, ее содержание и атрибуты. В настоящий момент в БД включена информация о 20 почвенных профилях основных типов почв и техногенных поверхностных образований, распространенных на территории Средней Сибири. Процедура пополнения созданной БД новой информацией отличается простотой выполнения. Особенностью предлагаемой БД является наличие прикрепленных к описанию конкретного почвенного профиля фотоизображений и тепловых портретов распределения температур и структурной организации почвенного профиля. Для каждого почвенного профиля рассчитаны температурные градиенты, характеризующие специфику теплофизических свойств органогенных и минеральных горизонтов. Перспективой развития БД является пополнение результатами радиометрической съемки, проведенной в разные сезоны года и в разных условиях почвообразования. Таким образом, содержащиеся в БД материалы могут использоваться для оценки временной и пространственной изменчивости почв в результате воздействия естественных и антропогенных факторов.