Происходящее в последние десятилетия в нашей стране и в других странах мира явление массового усы- хания ельников имеет множество негативных последствий: потеря среды обитания, сокращение площади лесов, выступающих как поглотитель углерода, неспособность лесов выполнять защитные, средообразующие и водо- охранные функции. Массовое усыхание еловых древостоев способно привести к изменению их состава, значи- тельному изреживанию еловых древостоев, а также к смене пород. Объектом исследований служили ельники, произрастающие в южной части Пермского края, на территории Октябрьского и Чайковского лесничеств. В ходе исследования в летние периоды 2017-2024 гг. было обследовано 52 лесных насаждения в пределах пробных пло- щадей. Обследованы ельники кисличного и липового типов леса. В результате обследования в указанные годы установлено, что по санитарному состоянию преобладают усыхающие древостои ели, их доля превышает 50 %. Доля погибших ельников составила 17,3 % от общего числа обследованных древостоев. Рассчитанный коэффи- циент вариации свидетельствует о том, что изменчивость средневзвешенных баллов санитарного состояния с увеличением возраста еловых древостоев возрастает в насаждениях обоих исследуемых типов леса. Зависимость изменчивости средневзвешенных баллов санитарного состояния от возраста древостоев описывается полиноми- альной функцией. В насаждениях обоих типов леса после усыхания в среднем выживает от 30,7 до 47,3 % дере- вьев ели по запасу. В результате усыхания породный состав насаждений изменился в 75% случаев. Преобладают насаждения, доля участия ели в составе древостоев которых в результате усыхания сократилась на 10 %. В ряде случаев наблюдается смена коренных еловых древостоев на мягколиственные. При этом доля насаждений, в ко- торых процесс усыхания привел к полной гибели деревьев ели, составляет 5,8%. В результате изучения густоты установлено, что усыхание части деревьев ели привело к образованию еловых древостоев малой густоты и ред- колесий.
усыхание еловых древостоев, породный состав лесных насаждений, средневзвешенный балл санитарного состояния древостоев, запас древостоя, густота древостоя, смена пород, редколесье, ельник кисличный, ельник липовый
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. Пукинская М.Ю. Возобновление темнохвойных пород в очагах усыхания Picea Orientalis (Pinaceae) в Тебердинском заповеднике (Западный Кавказ). Ботанический журнал. 2021; Т. 106, № 12: 1167-1179. DOI:https://doi.org/10.31857/S0006813621120073. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47295553.
2. Пукинская М.Ю. Реконструкция динамики темнохвойных лесов Тебердинского заповедника и перспективы их естественного восстановления после массового усыхания. Поволжский экологический журнал. 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. Чебакова Н.М., Бажина Е.В., Парфенова Е.И., Сенашова В.А. В поисках фактора “икс”: обзор публикаций по проблеме усыхания темнохвойных лесов Северной Евразии. Метеорология и гидрология. 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. Лескинен П., Линднер М., Веркерк П.Й., Набуурс Г.Я., Ван Брусселен Й., Куликова Е., Хассегава М., Леринк Б. Леса России и изменение климата. Что нам может сказать наука. 2020. Европейский институт леса. 142 с. 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. Теринов Н.Н., Андреева Е.М., Залесов С.В., Луганский Н.А., Магасумова А.Г. Восстановление еловых лесов: теория, отечественный опыт и методы решения. Изв. вузов. Лесн. журн. 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. ОСТ 56-69-83. Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки : Отраслевой стандарт : дата введения 1984-01-01 / Центральное бюро научно-технической информации Гослесхоза СССР. – Изд. официальное. – Москва, 1983. – 60 с.
14. Об утверждении Правил санитарной безопасности в лесах : утверждены Постановлением Правительства РФ от 09.12.2020 № 2047. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_370645/0b3dfd4779a800d94c98bb0d44cd53e1dae94450/?ysclid=m3pjix3xsh627809010.
15. Сортиментные и товарные таблицы для равнинных лесов Урала : утверждены Приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 25 мая 2000 г. № 83.
16. Нагимов З.Я., Шевелина И.В., Нагимов В.З., Артемьева И.Н. Таксация лесного фонда : учебное пособие. Екатеринбург : УГЛТУ, 2023. 150 с.
17. Бочаров М.К., Самойлович Г.Г. Математические основы дешифрирования аэроснимков леса. Москва : Лесн. пром-сть, 1964. 222 с.
18. Сидельник Н.Я., Машковский В.П., Севрук П.В. Лесная биометрия. Лабораторный практикум: учеб.-метод. пособие. Минск : БГТУ, 2021. 120 с.
19. Пукинская М.Ю. Смена пород в неморальных ельниках Центрально-Лесного заповедника. Поволжский экологический журнал. 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.
