Горизонтальная структура древостоев

Дерево пожизненно прикреплено к месту своего возникновения, поэтому важнейшим условием, определяющим его рост и развитие, являются окружающие его деревья (соседи). В этой связи густоту и особенности территориального размещения деревьев правомерно считать одними из главных факторов роста и производительности древостоев.

Строение древостоя в горизонтальном измерении, проявляющееся в особенностях размещения (гетерогенности, мозаичности), размерной дифференциации и густоте стояния деревьев, принято называть горизонтальной структурой.

Густота древостоев

В определенных почвенно-климатических условиях все процессы, протекающие в лесу, в значительной мере определяются густотой. Средние значения всех таксационных показателей стволов и крон в той или иной мере, в том или ином направленности зависят от густоты. Результаты большинства исследований свидетельствуют, что в древостоях одного и того возраста и типа лесорастительных условий (класса бонитета) с увеличением густоты до определенного предела запас, сумма площадей сечений и средняя высота увеличиваются. При дальнейшем увеличении густоты эти показатели либо уменьшаются, либо остаются примерно на одном и том же уровне. Характер изменения показателей в зависимости от густоты зависит от ряда факторов: класса бонитета, возраста, породы. Средний диаметр древостоев с увеличением густоты во всех случаях уменьшается.

Дифференциация и самоизреживание в древостоях происходят тем интенсивнее, чем гуще расположены в них деревья. Г.Ф.Морозов (1928) основную причину этих явлений в насаждениях видел в конкуренции отдельных деревьев между собой за свет, влагу и пищу. Это положение принято лесоводами в качестве теоретической базы для обоснования рубок ухода и других лесохозяйственных мероприятий.

Известно, что в молодом возрасте в древостоях количество деревьев на 1 га может исчисляться десятками и даже сотнями тысяч, а в возрасте спелости – только несколькими сотнями. При прочих равных условиях древостои светолюбивых пород отличаются меньшей густотой, процесс самоизреживания в них идет значительно быстрее.

В лучших условиях местопроизрастания рост деревьев, борьба за существование и самоизреживание древостоев происходит энергичнее, поэтому густота насаждений при одинаковом возрасте здесь ниже, чем в менее благоприятных условиях. Значительное развитие это положение получило в работе Г.Ф.Хильми (1955), который на основе биогеофизических исследований пришел к выводу, что предельная плотность самоизреживающихся древостоев возрастает при переходе от высших классов бонитета к низшим. Этой точки зрения придерживаются большинство исследователей. Данное положение подтверждают таблицы хода роста древостоев: с ухудшением лесорастительных условий густота древостоев значительно увеличивается.

Б.А.Шустов (1933) выявил, что степень или сила самоизреживания древостоев возрастает при движении с севера на юг. Это положение подтверждают результаты многочисленных исследований: при одинаковых значениях возраста и класса бонитета густота древостоев в пределах лесной зоны увеличивается по мере продвижения на север.

В специальной литературе встречаются работы, результаты которых противоречат данному (ставшему классическим) положению. Авторы этих работ считают, что чем лучше насаждения обеспечены ресурсами среды, тем большее число деревьев может произрастать в них.

В целом сформировавшиеся к настоящему времени некоторые научные положения относительно роли густоты древостоев в жизненных процессах леса являются общепризнанными и неоспоримыми. Прежде всего это касается тезиса, что густота древостоев находится в тесной зависимости от комплекса природных факторов и приводится в соответствие с лесорастительными условиями в результате конкурентных взаимоотношений между деревьями. Наиболее полно и аргументированно он доказывается в работе К.Б.Лосицкого и В.С.Чуенкова (1980). Становится очевидным, что при оценке влияния густоты на рост и развитие древостоев следует оперировать не абсолютными показателями количества деревьев, а относительными, связанными с размерами или другими показателями деревьев и древостоев. Это положение наиболее активно развивается в работах зарубежных исследователей. Анализируя их С.Л.Шевелев и В.В.Кузьмичев (2003) выделяют несколько подходов:

-определение «индекса густоты» древостоев делением фактического числа деревьев на единице площади на число деревьев максимально полных древостоев, связанного с их средним диаметром;

-установление относительной густоты с использованием среднего расстояния между деревьями, которое выражалась в процентах от средней высоты древостоев (за норму в зависимости от возраста принималось от 16 до 25 процентов средней высоты);

-нормирование густоты через коэффициент конкуренции крон, определяемый по отношению крон деревьев, выросших в древостое и на просторе.

В русле этих работ японские исследователи (Уода и др., 1963) сформулировали «закон трех вторых». Согласно ему средняя фитомасса одного дерева в сомкнутом одновидовом древостое пропорциональна их количеству на единице плошади, возведенному в степень три вторых.

Густота древостоя в практической таксации, как правило, определяется закладкой пробной площади. Она закладывается в типичной (средней) по густоте части выдела. Число деревьев, определенное на ней, пересчитывается на гектар.

Недостатком такого подхода является то, что не учитывается тип размещения растений. Между тем известно, что даже в отдельно взятом насаждении можно встретить смешения деревьев разных степеней густоты – от густых биогрупп (куртин) до очень изреженных участков (Шевелев, Кузьмичев, 2003). Условия роста деревьев в биогруппах и разреженных участках весьма различны. В этой связи широкое распространение получили выборочные методы изучения густоты и размещения деревьев. С.Л.Шевелев и В.В.Кузьмичев (2003) их объединяют в две группы: методы расстояний и методы площадок.

В первой группе основными являются методы, основанные на использовании в уравнениях:

-среднего расстояния между деревьями;

-расстояний от случайно выбранной в насаждении точки до ближайшего дерева;

-ближайших расстояний между деревьями;

-набора расстояний до ближайшего второго или третьего соседа.

Предложенные уравнения содержат эмпирические поправочные коэффициенты, связанные с характером размещения деревьев.

Если принять распределение деревьев в насаждении равномерным, а площади питания деревьев - квадратной формы, то количество деревьев на 1 га определится по формуле:

N = 10000 / l²_ср ,

где N – количество деревьев на 1га, шт;

l_ср - среднее расстояние между деревьями, м.

В этом случае l_ср = 100 / N.

При равномерном размещении деревьев и площади питания деревьев в виде правильного шестиугольника густота древостоя определится по формуле:

N = 10000 / 0,8661*l²_ср .

При таких условиях l_ср = 107,2 / N.

Среднее расстояние в лесу определяется измерением расстояний между 30-40 деревьями в одном произвольном направлении на полосе шириной до 5м:

l_ср = ∑ l_i / n – 1,

где l_i – расстояния, между деревьями, м;

n – количество деревьев, шт.

Методы второй группы основаны на закладке серии небольших по размерам площадок, на каждой из которых встречается в среднем от одного до пяти деревьев. Следствием этой процедуры являются ряды распределения числа площадок по количеству деревьев. По этим рядам определяется средняя густота, ее изменчивость и тип распределения деревьев по площади.

При оценке типа размещения деревьев широко используется метод Л.Странда, основанный на использовании в качестве «индекса скученности» отношения дисперсии ряда распределения площадок с разным количеством деревьев к среднему количеству деревьев, приходящемуся на одну площадку. Этот индекс равен единице при случайном распределении, меньше единицы при равномерном и больше единицы при групповом (скученном).

Более простым при определении типа размещения деревьев является метод нулевых площадок. В этом случае фиксируется только наличие или отсутствие деревьев на площадках. Размер площадки берется равным средней площади питания дерева и кратным ей. Это позволяет при известном числе стволов на единице площади определить размер групп деревьев.

Установлено, что методы оценки типа размещения на основе подсчета числа особей на площадках или промера расстояний эффективны при работе с точечными объектами (например, с подростом). При оценке размещения деревьев, имеющих значительные пространственные размеры более корректны методы, основанные на определении площадей питания (площадей роста).