DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 02.07.2009

Материалы

загрузка...

Структура кедровых древостоев в высокогорьях центрального алтая

Бочаров Анатолий Юрьевич, 02.07.2009

 

Чистые средневозрастные лиственничные разнотравно-осоково-злаковые леса в пределах этих же абсолютных высот представлены древостоями IV бонитета, IX класса возраста, абсолютная полнота - 24,5 м2/га, относительная - 0,75, запас - 335 м3/га. Подрост в основном кедровый, до 13400 шт./га. Молодые лиственничные леса - III,5 бонитета, III - IV классов возраста, произрастают на флювиогляциальных отложениях в долине

Таким образом, из-за особенностей рельефа исследуемых районов, впрочем, как и в других горных системах, граница леса не выражена в виде горизонтальной линии, и в нашем случае колеблется в интервале от 150 - 200 до 300 м. Верхнюю границу леса в обоих районах образуют подгольцовые кедровые редколесья IV - V классов возраста, Vа и ниже классов бонитета.

В верховьях рек Сема и Туекта в верхней части лесного пояса распространены разнотравные кедровые леса от VIII - IX до XV класса возраста, IV бонитета и абсолютной полнотой до 29,8 м2/га. В верховьях р. Актру верхняя часть лесного пояса представлена лиственнично-кедровыми лесами V бонитета, IX – XIV класса возраста основной породы, до 26,5 м2/га абсолютной полноты, с участием в составе лиственницы от 10% до 26% по запасу.

Смешанные леса Семинского хребта - елово-кедровые (по долинам рек), V - VI класса возраста, и кедрово-елово-лиственничные на границе соприкосновения кедра с лиственницей на абсолютных высотах 1600 м, где кедрово-еловая часть является приспевающим древостоем, а лиственничная - разрушающимся материнским ярусом.

Последние фрагменты кедра в составе лиственничных насаждений по юго-восточному макросклону Семинского хребта встречаются на 1450 м, по северо-западному макросклону на 1200 м. Чистые лиственничные насаждения на северном склоне Северо-Чуйского хребта встречаются с высоты 2100 м и до 1800 м.

Глава 4. Особенности возрастной структуры высокогорных лесов Центрального Алтая.

Верхняя граница леса на основном водоразделе Семинского хребта представлена кедровыми, преимущественно мохово-лишайниковыми или мелкотравными редколесьями ступенчато-разновозрастной структуры. Ярусность элементов леса выражена неотчетливо, деревья произрастают преимущественно в группах или в виде «кулис». Состоят из двух поколений кедра, первое поколение представлено деревьями «материнского полога», как правило, основным по запасу. Средний возраст - от 120 до 133 лет. Данные элементы леса имеют в основном условно-одновозрастное строение, коэффициент изменчивости возраста (VA) варьирует – от 6 до 15%. Второе поколение в основном условно-разновозрастное вследствие растянутости возрастного диапазона деревьев. Возрастной интервал - 31 - 80 лет, VA колеблется от 15% до 24%. На верхней границе леса по высотному профилю г. Сарлык во втором поколении выделена обособленная возрастная группа деревьев в возрастном интервале 31 – 45 лет. В настоящее время она относится к подросту, но с учетом наблюдаемых тенденций (интенсивность роста, жизненное состояние и количество деревьев) можно предположить, что данный элемент леса в ближайшем будущем сформирует полноценное возрастное поколение, в связи с чем сознательно выделена в составе древостоя как третье поколение. Деревья этой генерации присутствуют в древостоях по всей границе леса, но при отсутствии возрастных разрывов с основной группой включены в состав второго поколения. В составе кедровых редколесий присутствуют древостои лиственницы условно-одновозрастного строения от 9% до 27% по запасу, средний возраст 56 – 58 лет, VA - выше 16%. Участие ели колеблется от 2% до 11% (рис. 2). В древостое она представлена двумя поколениями, сходными по возрастным амплитудам с кедром. На границе леса отмечены куртины мелкотравно-мшистых, чистых кедровых древостоев с кулисным расположением деревьев (по направлению преобладающих ветров). Для таких древостоев характерна флагообразная форма крон деревьев, высокая полнота и сомкнутость полога. Распределение деревьев в древостое по возрасту выражено, но без разрывов внутри общей возрастной группы. Возрастной интервал - 52 -148 лет. Коэффициент изменчивости по возрасту варьирует от 20% до 25%, что близко к циклично-разновозрастному строению.

Рис. 2 Распределение деревьев кедра по возрастным поколениям в подгольцовом мохово-лишайниковом елово-лиственнич-но-кедровом насаждении (а) и процентное участие элементов леса в составе древостоя по запасу (м3/га) (б).

Ниже границы леса отмечено увеличение возраста кедровников. Древостои состоят из двух трудно-выделяемых в натуре поколений или представлены древостоями с одним растянутым возрастным рядом, близким к циклично-разновозрастному типу возрастного строения. Основное поколение кедра - условно-одновозрастное, средний возраст 158 лет (125 – 184 года), VA - 12,9%. Средний возраст второго поколения - 85 лет (50– 111 лет). Коэффициент изменчивости по возрасту - 21,2%.

На северном макросклоне Северо-Чуйского хребта верхняя граница леса представлена ступенчато-разновозрастны-ми кедровыми редколесьями, состоящими из двух возрастных групп деревьев. Первое поколение имеет условно-одновозрастное строение и является основным по запасу. Средний возраст - 84 года (71 – 110 лет), VA - 12,7%. Второе поколение - условно-разновозрастное, средний возраст - 49 лет (36 – 58 лет), VA -

В верхней части лесного пояса Семинского хребта, с высоты 1800 м, распространены ступенчато-разновозрастные чистые кедровники преимущественно разнотравного типа леса сложного возрастного строения. Достаточно отчетливо выделяются три возрастных поколения. Наиболее старое (первое) поколение кедра составляют деревья материнского полога возрастом - 293 - 417 лет. Коэффициент изменчивости варьирует от 11,3% до 22,7%. Основное, II поколение, представлено в основном условно-разновозрастными древостоями, средний возраст изменяется незначительно, от 162 до 184 лет (137 - 234 года), VA - 12,5% - 17%. В подчиненном ярусе и в окнах древостоев формируется третье условно-разновозрастное возрастное поколение со средним возрастом 57 - 83 года (47 – 107 лет), варьирование VA от 16,7% до 23,1% (рис. 3). Лиственница и ель в составе встречаются единично, в среднем до 1%.

Рис. 3 Распределение деревьев кедра по возрастным поколениям в разнотравном кедровом насаждении (а) и процентное участие элементов леса в составе древостоя по запасу (м3/га) (б).

Отмечено, что интенсивный отпад перестойных деревьев материнского лесообразующего поколения ведет к формированию древостоев, состоящих из двух возрастных поколений и обильного жизнеспособного кедрового подроста, формирующегося в образовавшихся окнах древесного яруса. Средний возраст первого условно одновозрастного поколения - 164 года (147 – 202 года), VA - 11,6%. Средний возраст второго условно-разновозрастного поколения - 83 года (53 – 112 лет), VA - 23,6%. Возрастные интервалы и средние значения выделенных элементов леса соответствуют второму и третьему поколениям рассмотренных выше насаждений.

Наиболее молодые насаждения верхней части лесного пояса в большинстве своем имеют послепожарное происхождение. Кедровники разнотравные ступенчато-разновозрастные, состоят из двух условно-разновозрастных поколений, средний возраст первого, основного поколения - 88 лет (71 - 122 года), VA - 13,7%, второго - 44 года (32 - 54 года), VA -19,2% соответственно.

С абсолютной высоты 1700 м в состав кедровых насаждений вновь включаются лиственница и ель. Наиболее старовозрастные леса представлены разнотравными елово-лиственнично-кедровыми ступенчато-разновозрастными насаждениями, состоящими из двух поколений кедра, на долю которого приходится до 80% по запасу, двумя поколениями ели и одним поколением лиственницы (до 10%). Первое поколение кедра и древостой лиственницы представлены деревьями материнского полога со средним возрастом 306 и 365 лет и изменчивостью возраста 6,7% и 2,7% соответственно. Древостой второго условно-разновозрастного поколения кедра имеет растянутый возрастной ряд, средний возраст - 151 год (88 - 198 лет), VA - 20,5%. Средний возраст ели первого условно-одновозрастного поколения составляет 172 года (155 - 198 лет), второго условно-разновозрастного поколения - 103 года (45 - 115 лет).

По высотному профилю г. Тияхта отмечено участие лиственницы в составе кедровых насаждений с абсолютной высоты 1750 м. Леса разнотравные лиственнично-кедровые ступенчато-разновозрастные. Общий возрастной интервал деревьев кедра (64 – 195 лет) сходен с интервалом второго поколения кедра елово-лиственнично-кедрового древостоя, рассмотренного выше, но в данном случае хорошо выделяются два возрастных поколения. Основное поколение кедра и древостой лиственницы в целом имеют условно-одновозрастное строение, средний возраст 163 и 176 лет соответственно, общий интервал - 141 - 195 лет. Средний возраст второго условно-разновозрастного поколения кедра составляет 104 года (64 - 117 лет). Коэффициент изменчивости возраста - 15,7%.

Наиболее молодые леса в этом интервале высот (1600 – 1700 м) представлены ступенчато-разновозрастными кедровыми древостоями, состоящими из трех возрастных поколений кедра, на долю которого приходится до 76,7% по запасу. Основное, II поколение кедра - условно-одновозрастное, средний возраст - 104 года (89 - 120 лет), VA - 11,8%. Период формирования наиболее молодых условно-разновозрастных генераций кедра, лиственницы и ели сходен у всех пород, возрастной интервал - 36 - 62 года. Интервал средних возрастов наиболее старых деревьев кедра и лиственницы, составляющих первое поколение, 133 - 143

Рис. 4 Распределение деревьев по возрастным поколениям в разнотравном кедрово-елово-лиственничном насаждении (а) и процентное участие пород в составе древостоя по запасу (м3/га) (б).

Смешанные разнотравные кедрово-елово-лиственничные ступенчато-разновозрастные древостои произрастают с абсолютной высоты 1600 м. Состоят из двух поколений лиственницы, на долю которой приходится до 56% по запасу. Лиственница представлена остатками основного полога произраставшего здесь ранее древостоя. Средний возраст основного поколения - 420 лет (380 – 440 лет), VA - 5%. Основное поколение ели, и второе поколение лиственницы имеют условно-разновозрастное строение, интервал средних возрастов составляет 100 - 110 лет, VA - 15,6 - 15,9%, соответственно. Средний возраст основного условно-одновозрастного поколения кедра - 180 лет (154 - 194 года). Средний возраст второго условно-одновоз-растного поколения ели 46 лет, VA - 11,3%. Второе поколение кедра имеет сильно растянутый возрастной ряд - 46 - 115 лет (средний возраст - 71 год), без возможности выделения в нем каких либо обособленных возрастных групп, VA - 35% (рис. 4).

:га, интервал средних возрастов - 483 - 510 лет. Второе и третье поколения кедра и ели имеют сходные интервалы возрастных групп. Средний возраст второго поколения кедра – 183 года (160 – 205 лет), ели -192 года (155 – 260 лет), третьего поколения – 89 лет (65 - 105 лет) и 82 года (55 - 101 год) соответственно. Поколения кедра условно-одновоз-растные, изменчивость возраста колеблется от 8,5% до 12,5%, ель имеет условно-разновозрастное строение, VA - 17,4% - 19,2%.

На высоте около 1450 м над ур. моря, на юго-восточном макросклоне Семинского хребта, совместное участие ели и кедра в составе разнотравных, ступенчато-разновоз-растных елово-кедрово-лиственничных лесов составляет менее 35%. Елово-кедровая часть состоит из одного условно одновозрастного поколения, интервал средних возрастов - 93 - 96 лет, VA - 10,5% - 11,9% соответственно. Лиственница представлена остатками деревьев материнского полога со средним возрастом 211 лет и основным условно-одновозрастным поколением со средним возрастом 188 лет, VA - 10,4%.

По северо-западному макросклону Семинского хребта, кедр в составе ступенчато-разновозрастных кедрово-лиственнично-еловых лесов, спускается до 1200 м над ур. моря. В этих местообитаниях участие ели составляет более 60%. Древостои ели и лиственницы состоят из трех поколений. Первое поколение ели представлено единичными деревьями со средним возрастом 400 лет. Второе и третье поколения - условно-разновозрастные, средний возраст второго поколения 212 лет (165- 244 года), VA - 13,2%, третьего (основного по запасу) - 94 года (70 – 119 лет), VA - 15,2%. Первое и второе поколения состоят из единичных перестойных деревьев со средним возрастом 400 и 268 лет соответственно. Третье поколение представлено условно-разновозрастным древостоем со средний возрастом 94 года (82– 114 лет), VA - 13,4%. Участие кедра до 16% по запасу. Первое поколение кедра представлено условно-разновозрастным древостоем со средним возрастом 218 лет (165 – 251 лет) и изменчивостью возраста 17,7%. Средний возраст второго поколения 113 лет (89 - 139 лет), VA – 13,19%, что так же соответствует условно-разновозрастному типу.

Чистые кедровые леса верхней части лесного пояса северного макросклона Северо-Чуйского хребта представлены ступенчато-разновозрастным древостоем, произрастающим на высоте 2300 м над ур. м., на морене исторической стадии. Данный древостой является уникальным фрагментом кедрового леса, частично погребенного под валом конечной морены XVII в. при наступлении ледника Большой Актру. Древостой состоит из двух достаточно хорошо выделяемых возрастных поколений. Основное, условно-одновозрастное поколение кедра представлено старовозрастными деревьями материнского полога со средним возрастом 421 год (интервал - 373 - 450 лет), VA - 7,7%. Средний возраст второго поколения 275 лет (221 - 310 лет), VA - 12,9%. Более молодые генерации представлены единичными деревьями кедра возрастом до 30 лет.

В верхней части лесного пояса преобладают смешанные лиственнично-кедровые леса ступенчато-разновозрастного строения. Наиболее старые леса состоят из трех поколений кедра и двух поколений лиственницы. Преобладание кедра в составе насаждений не менее 74% по запасу. Возрастные интервалы поколений обеих пород достаточно близки. Интервалы средних возрастов основного условно-одновозрастно-го поколения древостоев кедра - 410 - 455 лет, VA - 6,1% - 10,5%, лиственницы - 424 - 491 год, VA - 5,6% - 12,0%. Средний возраст второго поколения древостоев кедра варьирует от 277 до 308 лет, структура древостоев в основном условно-разновозраст-ная. Средний возраст второго поколения лиственницы 324 года, в ряде случаев возрастной интервал второго поколения лиственницы соответствует возрастным интервалам древостоев кедра (90 - 190 лет), отнесенным к третьему условно-разновозраст-ному поколению. Средний возраст третьего поколения кедра изменяется в древостоях незначительно от 124 до 128 лет, VA варьирует от 17,7% до 23% (рис 5).

Рис. 5 Распределение деревьев по возрастным поколениям в зеленомошно-лишайниковом лиственнично-кедровом насаждении (а) и процентное участие элементов леса в составе древостоя по запасу (м3/га)

Средневозрастные лиственнично-кедровые леса ступенчато-разно-возрастного строения состоят из двух возрастных поколений кедра и лиственницы. Общее участие в составе насаждения кедра до 52,7%. Интервалы возрастных групп кедра и лиственницы сходны. Первое условно-одновоз-растное поколение имеет интервал средних возрастов кедра и лиственницы - 252 - 264 года, VA - 7,6% - 8,2%, второе поколение у обеих пород представлено циклично-разновозрастными древостоями с растянутым возрастным рядом (55 - 141 год). Средний возраст кедра 87 лет, лиственницы – 104 года, VA - 28,8% и 30,4% соответственно.

Лиственничные леса с примесью кедра менее 2%, представлены ступенчато-раз-новозрастными древостоями послепожарного происхождения. Лиственница состоит из двух поколений со средним возрастом 278 лет (260 - 304 года) и 152 года (116 - 185 лет), VA - 5,6% и 16,1% соответственно. Древостой кедра имеет условно-одновоз-растное строение, средний возраст 124 года (95 - 135 лет), VA - 11,3%. Молодые лиственничники, произрастающие на флювиогляциальных отложениях в днище долины р. Актру, имеют условно-разновозрастное строение, средний возраст 45 лет, VA - 21,3%.

Глава 5. Пространственно-временные связи роста и структуры хвойных в зависимости от климатических и эколого-географических условий произрастания.

5.1 Изменение таксационной структуры лесов в зависимости от абсолютной высоты. Исследованные древостои вдоль всех высотных профилей в своем строении по диаметру и высоте имеют специфические особенности. Кедровые леса на верхней границе леса в южной части Семинского хребта в интервале абсолютных высот 2150 – 2000 м имеют средний диаметр основного поколения от 7.9 см до 20,4 см, (Vd - от 21,4 до 52,5%), высота - от 3,6 до 6 м, (Vh в среднем - 10,1%). Диаметр второстепенного поколения варьирует от 6,3 до 16,7 см (Vd изменяется от 35,4 до 64,9% для циклично-разновозрастных элементов леса), высота - от 3,2 до 3,5 м, (Vh - от 21,5 до 27,1%) соответственно. Средний диаметр лиственницы и ели колеблется от 4,5 до 9,1 см, (Vd – 25 - 51,2%), высота - от 3,6 до 4,2 м, (Vh – 18,6 - 28,8%) и от 4,1 до 7,2 см, (Vd – от 37,3 до 77,9% - для деревьев ели порослевого происхождения), высота от 2,6 до 2,7 м (Vh - 14 - 25,8%) соответственно.

Ниже границы леса, с высоты 1900 м, происходит увеличение средних диаметров кедра с 16 до 34,9 см, (Vd до 50,6% для циклично-разновозрастных древостоев), увеличение высоты до 6,7 - 13,6 м, (Vh от 20,7 до 30,7%). Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 5 м и 6,6 м соответственно (рис. 6).

Рис. 6 Изменение средних диаметров (а) и высот (б) элементов леса в зависимости от абсолютной высоты по высотному профилю юго-восточного макросклона Семинского хребта.

Кедровые леса верхней части лесного пояса представлены древостоями с большой амплитудой основных таксационных параметров. Средний диаметр основного поколения кедра изменяется от 34,7 до 41,7 см, (Vd - 20,3 - 26,8%), высота - от 14,7 до 16,7 м, (Vh - 4,7 - 17,5%), средний диаметр второстепенного поколения - от 16,7 до 22,4 см, (Vd от 24,7 до 35,7%), высота - от 9,7 до 14,1 м, (Vh от 11,1 до 26,3%). Диаметр деревьев материнского полога составляет в среднем 65 см (изменчивость до 22,8%), высота - 16,7 м (изменчивость высоты до 6%). Средняя высота единичных деревьев ели и лиственницы 12 м и 11,6 м соответственно.

С понижением абсолютной высоты до 1650 м в состав древостоя кедровых лесов включаются лиственница и ель, при этом лиственница представлена остатками деревьев материнского полога со средним диаметром до 98,5 см, высотой до 22,3 м. Средний диаметр основного поколения кедра - 98,5 см (Vd - 14,3%), высота 23,4 м (Vh - 3,4%), второстепенного - 57,4 см (Vd до 35,4%), высота - 19,4 м (Vh до 17,1%). Ель также представлена двумя возрастными поколениями, средний диаметр первого поколения 52,8 см, второго - 38,3 см, (Vd - 18,3 и 35,2%), высота первого поколения ели 22,5 м, второго - 18,2 м (Vh - 4,7 и 29,3%) соответственно.

Ниже этих абсолютных высот кедр в составе кедрово-елово-лиственничных лесов встречается до 16% по запасу. Наряду со снижением средних возрастов кедра, наблюдается снижение средних диаметров до 60,8 см, высот до 19,2 м для основного первого поколения и до 28,4 см и 14,1 м для второго, (Vd - 18 и 33,9%), (Vh - 7,4 и 28,9%) соответственно. Лиственница также представлена остатками деревьев материнского полога диаметром до 104,5 см (Vd - 19,5%), высотой до 27,9 м (Vh - 8,5%) и вторым поколением диаметром 35,3 см (Vd - 23,4%), средняя высота - 18,6 м (Vh - 2,8%). Средний диаметр поколений ели - 27,9 и 11,8 см (Vd - 26,8 и 27,9%), высота – 17,3 и 7,7 м (Vh - 21,1 и 13,8%) соответственно.

Последние фрагменты кедра и ели в составе лиственничных лесов (на абсолютных высотах ниже 1450 м) представлены одним возрастным поколением, средний диаметр кедра - 31,1 см, коэффициент изменчивости по диаметру - 45,3%, высота - 18,6 м (Vh - 13,3%), диаметр ели - 17,3 см (Vd - 43,2%), высота - 13,2 м (Vh - 24%) соответственно.

На северном макросклоне Северо-Чуйского хребта строение лесов по диаметру и высоте имеет сходные особенности. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних высот и диаметров элементов леса, строение кедровых лесов усложняется, амплитуда основных таксационных параметров увеличивается. Максимальные значения таксационных показателей характерны для кедровых лесов верхней части лесного пояса. По мере продвижения от верхней части лесного пояса вниз к горным лиственничникам вновь происходит упрощение строения кедровых древостоев, уменьшаются значения таксационных показателей. С понижением абсолютных высот в составе лиственничных лесов средние диаметры и высоты кедровых элементов леса снижаются, упрощается строение кедровых древостоев, максимальные диаметры деревьев кедра приближаются к таковым на высотной границе произрастания, лиственница же представлена в основном перестойными деревьями.

5.2 Динамика верхней границы леса и смены породного состава. На первый взгляд, древостои, произрастающие на верхней границе леса в осевой части Семинского хребта, довольно неоднородны по своему строению. Но при внимательном рассмотрении возрастной структуры этих лесов можно заметить, что они имеют много общего в своем развитии, как в прошлом, так и в современный период. Основное количество деревьев в обособленных возрастных группах находится в близких временных интервалах (рис. 7). Особенно четко прослеживается сходство временных интервалов формирования наиболее молодых генераций кедра, относящихся в нашем случае к третьему возрастному поколению в подгольцовом мохово-лишайниковом кедровнике, образующим границу леса по высотному профилю г. Сарлык (рис. 7 а), в составе второго возрастного поколениямелкотравного кедровника по юго-восточному склону хребта (рис. 7 б) и мелкотравно-мшистого кедровника, образующего границу леса по высотному профилю г. Тияхта (рис. 7 в).

Возрастной интервал основной группы деревьев, формирующей третье поколение – 31 - 42 года, и составляет немногим более 10 лет. Следующая возрастная группа в составе второго поколения мохово-лишайникового подгольцового кедровника, в целом, соответствует основной массе деревьев второго поколения кедровников мелкотравного и мелкотравно-мшистого. Временной интервал основной группы – 52-80 лет (28 лет). Наиболее старое первое поколение имеет сходство возрастных распределений в периоде - 90 - 114 лет (24 года) в подгольцовом и мелкотравно-мшистом кедровниках, в кедровнике мелкотравном в этом временном интервале деревья отсутствуют или не сохранились (рис. 7 б). Группы деревьев материнского полога в интервале 121 – 139 лет (28 лет) в той или иной мере наблюдается у всех лесов на границе произрастания.

Изменение средних возрастов элементов леса вдоль юго-восточного макросклона Семинского хребта так же имеет четко выраженные особенности. По мере снижения абсолютной высоты наблюдается увеличение средних возрастов и возрастных амплитуд элементов леса. Наименьший возраст основного поколения, представленного в основном деревьями материнского полога, имеют древостои, произрастающие на вы-

Рис. 7 Распределение деревьев по возрасту в древостоях верхней границы леса с разбиением на поколения и обособленные возрастные группы внутри поколений: а) подгольцовый мохово-лишайниковый кедровник (г.Сарлык, 2100м); б) мелкотравный кедровник (ЮЗ макросклон Семинского хребта, 2050м); в) мелкотравно-мшистый кедровник (г.Тияхта, 1900м); г) подгольцовый зеленомошно-шикшиевый кедровник (ГЛБ Актру 2330 м); д) лиственница в подгольцовом мохово-лишайниковом кедровнике (г.Сарлык,