The phenomenon of a massive drying out of spruce stands, which has been taking place in recent decades in our country and in other countries of the world, has many negative consequences: reduction of the area of forests acting as a carbon sink, inability of forests to perform their protective, environment-forming, water-protecting functions, and loss of habitat. A massive drying out of spruce stands can lead to changes in forest composition, significant thinning of spruce stands, and the change of the species. The focus of our research was on spruce forests in the southern part of the Perm Krai, specifically within the Oktyabrsky and Tchaikovsky forestries. 52 forest stands had been examined within our study area, primarily focusing on spruce forests of the wood sorrel and linden forest types, in the summer periods of 2017-2024. As a result of the study in the above years, it was found that in terms of sanitary condition, the predominant species of spruce stands are spruce stands that are dying out, their share exceeding 50 %. Additionally, around 17.3% of the surveyed stands were found dead. The calculated coefficient of variation indicates that the variability of the average weighted scores of the sanitary condition increases with the age of spruce stands in plantations of both studied forest types. The dependence of variability of weighted average sanitary condition scores on the age of the stands is described by a polynomial function. On average, 30.7 to 47.3% of spruce trees survive after drying out in plantations of both types of forest. The species composition of plantations changed in 75% of cases as a result of drying out. The predominant stands are those where the share of spruce in the composition of stands has decreased by 10 %. In a number of cases there is a change from native spruce stands to soft stands. At the same time, the share of stands in which the drying out process led to the complete death of spruce trees is 5.8%. As a result of the density study, it has established that the drying out of some spruce trees led to the formation of spruce stands of low density and sparse forests.
drying out of spruce stands, species composition of forest plantations, weighted average scores of sanitary condition of forest stands, growing stock, stand density, species conversion, sparse forest, wood sorrel spruce forest, linden spruce forest
Введение
Происходящее в последние десятилетия как в нашей стране [1-3], так и за рубежом [4-7], явление массового усыхания еловых лесов имеет множество негативных последствий: леса утрачивают свои защитные, средообразующие, водоохранные функции.
Зарубежные ученые Лескинен П., Линднер М., Веркерк П.Й. (2020) [8] отмечают, что леса Российской Федерации представляют собой крупный поглотитель углерода, при этом последовательное увеличение уровня усыхания древостоев может привести к значительному сокращению площади лесов, выступающих как поглотитель углерода.
Увеличение гибели насаждений может способствовать обезлесению и потере среды обитания. Потеря лесов представляет собой серьезную угрозу для биоразнообразия [9].
Первоначальное ослабление или гибель части деревьев в насаждении, деградация и нарушение лесной экосистемы могут привести к последующим разрушительным последствиям, которые являются более обширными и значительными [10, 11].
Кроме того, массовое усыхание еловых древостоев способно привести к изменению состава и структуры лесов, к значительному изреживанию еловых древостоев, а также к смене пород. По мнению большинства ученых [12], смена коренных темнохвойных лесов на производные мягколиственные является нежелательным процессом, поскольку мягколиственные древостои менее продуктивны.
Цель исследований – установление влияния процесса усыхания деревьев ели на изменение породного состава лесных насаждений и на изреживание еловых древостоев.
Материалы и методы
Объектом исследований служили ельники, произрастающие в южной части Пермского края, на территории Октябрьского и Чайковского лесничеств. Предметом исследований являются санитарное состояние еловых древостоев, соотношение запасов живых и погибших деревьев ели, породный состав лесных насаждений, соотношение количества живых и погибших деревьев ели (густота еловых древостоев).
Исследования проводились методом пробных площадей, которые закладывались по стандартной методике [13]. В пределах каждой пробной площади проводился сплошной перечет с определением категории санитарного состояния каждого дерева в соответствии со шкалой, представленной в действующих правилах санитарной безопасности в лесах [14]. У модельных деревьев измерялась высота с помощью высотомера Suunto PM-5 и определялся возраст с помощью возрастного бурава Haglof. Среднюю высоту определяли с помощью графика высот. Значения средней высоты использовались для определения разрядов высот, которые применяются в сортиментных и товарных таблицах для определения объемов стволов [15]. Породный состав насаждений определялся по запасу: по доле участия каждой породы от общего запаса всего древостоя [16].
В летние периоды 2017-2024 гг. было обследовано 52 пробных площади в насаждениях кисличного (Е.к.) и липового (Е.лп.) типов леса, подверженных усыханию. Возраст исследованных еловых насаждений варьирует от 51 до 80 лет.
Средневзвешенные баллы санитарного состояния еловых древостоев определялись и оценивались по методикам, представленным в действующих правилах санитарной безопасности в лесах [14].
Оценка густоты древостоев осуществлялась по классификации, разработанной М.К. Бочаровым и Г.Г. Самойловичем (1964) [17].
Определение статистических показателей и построение гистограмм осуществлялось с помощью программного обеспечения Microsoft Office Excel (версия 2019 года). Рассчитаны основные статистические показатели. Оценка коэффициента вариации проводилась по шкале, представленной в работе Н.Я. Сидельника с соавторами (2021) [18].
Результаты
В табл. 1 представлены статистические показатели средневзвешенных баллов санитарного состояния еловых древостоев, которые подверглись усыханию и послужили объектами исследований.
Таблица 1
Статистические показатели средневзвешенных баллов санитарного состояния еловых древостоев,
подвергшихся усыханию
Table 1
The statistical data of weighted average sanitary condition scores of spruce stands subjected to drying out
|
Тип леса | The type of forest |
Возраст, лет | Age, year |
Статистические показатели средневзвешенных баллов санитарного состояния еловых древостоев | The statistical data of weighted average sanitary condition scores of spruce stands subjected to drying out |
||||||||
|
Количество древостоев, шт. | Number of forest stands, pcs. |
Среднее | Average |
Стандартная ошибка измерения | Standard error of measurement |
Минимум | Minimum |
Максимум | Maximum |
Интервал | Interval |
Коэффициент вариации, % | Coefficient of variation, % |
Медиана | Median |
Мода | Mode |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Ельник кисличный | Sorrel spruce forest |
51-60 |
4 |
4,2 |
0,14 |
3,90 |
4,5 |
0,60 |
6,6 |
4,2 |
- |
|
61-70 |
10 |
3,8 |
0,14 |
3,07 |
4,3 |
1,23 |
12,2 |
3,7 |
- |
|
|
71-80 |
7 |
4,0 |
0,21 |
2,98 |
4,68 |
1,70 |
14,0 |
4,0 |
- |
|
|
Итого | Total |
21 |
3,9 |
0,10 |
2,98 |
4,68 |
1,70 |
12,2 |
4,0 |
4,3 |
|
|
Ельник липовый | Linden spruce forest |
51-60 |
8 |
4,2 |
0,21 |
3,00 |
4,94 |
1,94 |
13,7 |
4,3 |
- |
|
61-70 |
12 |
3,9 |
0,16 |
2,82 |
4,80 |
1,98 |
14,3 |
3,8 |
- |
|
|
71-80 |
11 |
4,0 |
0,21 |
3,10 |
5,00 |
1,90 |
17,2 |
4,1 |
4,1 |
|
|
Итого | Total |
31 |
4,0 |
0,11 |
2,82 |
5,00 |
2,18 |
15,2 |
4,1 |
3,3 |
|
|
Всего | Grand total |
52 |
4,0 |
0,08 |
2,82 |
5,00 |
2,18 |
14,0 |
4,0 |
4,0 |
|
Источник: собственные вычисления авторов
Source: calculations of the authors
Средневзвешенные баллы санитарного состояния еловых древостоев в насаждениях ельника кисличного варьируют от 2,98 (сильно ослабленные) до 4,68 (погибшие), а в насаждениях ельника липового – от 2,82 (сильно ослабленные) до 5,0 (погибшие). Среднее значение средневзвешенного балла санитарного состояния в насаждениях всех типов леса составляет 4,0 (усыхающие насаждения).
Изменчивость исследуемого признака в большинстве случаев средняя (большинство значений превышает 10%). Только у древостоев ельника кисличного, имеющих возраст от 51 до 60 лет, варьирование составляет 6,6% и является слабым.
Коэффициент вариации свидетельствует о том, что изменчивость средневзвешенных баллов санитарного состояния с увеличением возраста еловых древостоев возрастает в насаждениях обоих типов леса. Зависимость изменчивости изучаемого признака от возраста древостоев описывается полиномиальной функцией (рис. 1). Сведения о запасах еловых древостоев, в которых произошло усыхание части деревьев, представлены в табл. 2.
1. Pukinskaya M.Yu. Vozobnovlenie temnohvoynyh porod v ochagah usyhaniya Picea Orientalis (Pinaceae) v Teberdinskom zapovednike (Zapadnyy Kavkaz). Botanicheskiy zhurnal. 2021; T. 106, № 12: 1167-1179. DOI:https://doi.org/10.31857/S0006813621120073. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47295553.
2. Pukinskaya M.Yu. Rekonstrukciya dinamiki temnohvoynyh lesov Teberdinskogo zapovednika i perspektivy ih estestvennogo vosstanovleniya posle massovogo usyhaniya. Povolzhskiy ekologicheskiy zhurnal. 2022; 4: 431-451. DOI:https://doi.org/10.35885/1684-7318-2022-4-431-451. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49948485.
3. Chebakova N.M., Bazhina E.V., Parfenova E.I., Senashova V.A. V poiskah faktora “iks”: obzor publikaciy po probleme usyhaniya temnohvoynyh lesov Severnoy Evrazii. Meteorologiya i gidrologiya. 2022; 5: 123-140. DOI:https://doi.org/10.52002/0130-2906-2022-5-123-140. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=49308019.
4. Nardi D., Jactel H., Pagot E., Samalens J.-C. & Marini L. Drought and stand susceptibility to attacks by the European spruce bark beetle: A remote sensing approach. Agricultural and Forest Entomology. 2023; 25(1): 119-129. DOI:https://doi.org/10.1111/afe.12536. URL: https://doi.org/10.1111/afe.12536.
5. Constandache C., Tudor C., Aga V., Popovici L. Ecological restoration of Norway spruce stands affected by drying from outside the natural range. Scientific Papers. Series E. Land Reclamation, Earth Observation & Surveying, Environmental Engineering. 2024; Vol. XIII: 60-66. URL: https://landreclamationjournal.usamv.ro/index.php/scientific-papers/current?id=642.
6. Piedallu C., Dallery D., Bresson C., Legay M., Gégout J.C., Pierrat R. Spatial vulnerability assessment of silver fir and Norway spruce dieback driven by climate warming. Landscape Ecology. 2023; 38: 341-361. DOI: https://doi.org/10.1007/s10980-022-01570-1. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10980-022-01570-1#citeas.
7. Löwe, R.; Sedlecký, M.; Sikora, A.; Prok° upková, A.; Modlinger, R.; Novotný, K.; Turˇcáni, M. How Bark Beetle Attack Changes the Tensile and Compressive Strength of SpruceWood (Picea abies (L.) H. Karst.). Forests 2022, 13, 87. https://doi.org/10.3390/f13010087. URL: https://www.mdpi.com/1999-4907/13/1/87.
8. Leskinen P., Lindner M., Verkerk P.Y., Nabuurs G.Ya., Van Brusselen Y., Kulikova E., Hassegava M., Lerink B. Lesa Rossii i izmenenie klimata. Chto nam mozhet skazat' nauka. 2020. Evropeyskiy institut lesa. 142 s. DOI: https://doi.org/10.36333/wsctu11.
9. Thorn S., Seibold S., Leverkus A.B., Michler T., Müller J., Noss R.F., Stork N., Vogel S., Lindenmayer D.B. The living dead: acknowledging life after tree death to stop forest degradation. Frontiers in Ecology and the Environment. 2020; 18(9): 505-512. DOI:https://doi.org/10.1002/fee.2252. URL: https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/fee.2252.
10. Burton P.J., Jentsch A., Walker L.R. The Ecology of Disturbance Interactions. BioScience. 2020; Vol. 70, No. 10: 854-870.
11. Leverkus A.B., Buma B., Wagenbrenner J., Burton P.J., Lingua E., Marzano R., Thorn S. Tamm review: Does salvage logging mitigate subsequent forest disturbances? Forest Ecology and Management. 2021; 481: 118721. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2020.118721. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378112720314900#preview-section-references.
12. Terinov N.N., Andreeva E.M., Zalesov S.V., Luganskiy N.A., Magasumova A.G. Vosstanovlenie elovyh lesov: teoriya, otechestvennyy opyt i metody resheniya. Izv. vuzov. Lesn. zhurn. 2020; 3: 9-23. DOI:https://doi.org/10.37482/0536-1036-2020-3-9-23. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42916011.
13. OST 56-69-83. Ploschadi probnye lesoustroitel'nye. Metod zakladki : Otraslevoy standart : data vvedeniya 1984-01-01 / Central'noe byuro nauchno-tehnicheskoy informacii Gosleshoza SSSR. – Izd. oficial'noe. – Moskva, 1983. – 60 s.
14. Ob utverzhdenii Pravil sanitarnoy bezopasnosti v lesah : utverzhdeny Postanovleniem Pravitel'stva RF ot 09.12.2020 № 2047. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_370645/0b3dfd4779a800d94c98bb0d44cd53e1dae94450/?ysclid=m3pjix3xsh627809010.
15. Sortimentnye i tovarnye tablicy dlya ravninnyh lesov Urala : utverzhdeny Prikazom Federal'noy sluzhby lesnogo hozyaystva Rossii ot 25 maya 2000 g. № 83.
16. Nagimov Z.Ya., Shevelina I.V., Nagimov V.Z., Artem'eva I.N. Taksaciya lesnogo fonda : uchebnoe posobie. Ekaterinburg : UGLTU, 2023. 150 s.
17. Bocharov M.K., Samoylovich G.G. Matematicheskie osnovy deshifrirovaniya aerosnimkov lesa. Moskva : Lesn. prom-st', 1964. 222 s.
18. Sidel'nik N.Ya., Mashkovskiy V.P., Sevruk P.V. Lesnaya biometriya. Laboratornyy praktikum: ucheb.-metod. posobie. Minsk : BGTU, 2021. 120 s.
19. Pukinskaya M.Yu. Smena porod v nemoral'nyh el'nikah Central'no-Lesnogo zapovednika. Povolzhskiy ekologicheskiy zhurnal. 2020; 4: 459-476. DOI: https://doi.org/10.35885/1684-7318-2020-4-459-476. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44465813.
20. Thrippleton T., Lüscher F., Bugmann H. Climate change impacts across a large forest enterprise in the Northern Pre-Alps: dynamic forest modelling as a tool for decision support. European J. of Forest Research. 2020; 139: 483-498. DOI: https://doi.org/10.1007/s10342-020-01263-x. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10342-020-01263-x#citeas.
