Таблицы хода роста как модели динамики древостоев. Классификация таблиц хода роста.
С момента возникновения насаждения и до его распада и гибели таксационные показатели как всего насаждения, так и его главной части – древостоя, постоянно изменяется. Это изменение таксационных показателей с течением времени называется динамикой древостоя. Знания о динамике древостоя, т.е.прогноз изменения таксационных показателей, необходим для организации и ведения лесного хозяйства.
Лесные насаждения неоднородны. Они имеют разную высоту, диаметр, запас древесины на 1 га. Эта неоднородность зависит как от природных факторов, так и от хозяйственной деятельности человека. Сравнивая древостои между собой, мы должны знать какие из них лучше или хуже используют природный ресурс: почвенное плодородие, климатический фактор, в какой степени хозяйственное воздействие повлияло на таксационные показатели.
Для сравнения нам необходим некоторый эталон – идеальное насаждение в полной мере отвечающее предъявляемым требованиям. При этом характеристику насаждений мы должны знать в динамике. Это значит, что необходимо установить какие таксационные показатели будет иметь древостой в 10,20,….120….лет в определенной природной зоне и при фиксированных почвенно – грунтовых условиях.
При этом предполагается, что за этот период не произойдет значительных природных или антропогенных нарушений, существенно изменяющих ход роста: стихийных бедствий, (выгорание, бурелом, вымокание), массовых вырубок или других хозяйственных воздействий, изменяющих ход роста: мелиорация, деградация древостоя от избыточного рекреационного использования и т.д.
Прогноз хода роста древостоя или его динамика изучается по специальным научным методикам и завершается составлением моделей динамики древостоев. Они могут представлять собой уравнения или системы уравнений, изображаться графически или быть представленными в табличном виде. Наиболее удобно выражать динамику древостоев в табличном виде. Таблицы, сохраняя в основном наглядность динамики таксационных показателей, позволяют быстро и точно получить численные значения требуемых нам величин.
Таблицы, в которых представлена динамика древостоя, т.е. показаны величины его таксационных показателей (H, D, N, G, M, Z и др.), называют таблицами хода роста. Обычно за одну таблицу хода роста принимают динамику таксационных показателей одной линии развития насаждений: одного класса бонитета, одного типа леса, единого происхождения, одинакового режима ухода и т.д.
В силу множества задач, которые необходимо решать с помощью таблиц хода роста, а также из-за разнообразия древостоев по породам, условиям местопроизрастания, уровням продуктивности, полноте и густоте, районам произрастания и т.д. таблицы хода роста делятся на крупные классификационные единицы. По территориям где применяются таблицы хода роста ( в дальнейшем будем их сокращенно именовать т.х.р.), выделяют всеобщие, общие и местные таблицы хода роста.
Из всеобщих таблиц хода роста у нас наибольшую известность получили т.х.р., составленные А.В. Тюриным в России в дореволюционное время. Теоретическое обоснование правомерности существования таких таблиц базируется на известном утверждении этого ученого, которое сделано в 1913 году; «нормальные, т.е. чистые сомкнутые одновозрастные сосновые насаждения, имеющие в одинаковом возрасте одинаковые высоты, имели одинаковый ход роста в прошлом и будут иметь одинаковый рост в будущем независимо от того, находятся ли они в Германии, Петербургской или Архангельской губернии». Сам А.В. Тюрин к этому времени составил т.х.р. для сосны Архангельской губернии, обобщил германские и известные российские т.х.р. для сосны и ели. Они характеризуются очень высокими показателями запасов и общей продуктивности, в дальнейшем не подтвержденными другими разработчиками т.х.р.
Общие т.х.р. базируются на тех же принципах о единстве динамики однородных древостоев на больших площадях, но район их применения меньший. Обычно это одна большая страна (СССР) или ее крупные части – Европейский Север России, Сибирь, Дальний Восток. Примером общих т.х.р. являются таблицы для дуба (автор Ф.П. Моисеенко), составленные в 50е годы ХХ века. Сначала ученый составил такие таблицы для БССР. Затем , найдя их сходство с т.х.р. для других районов Европейской части СССР (т.х.р. И.М.Науменко для южной части РСФСР, М.В. Давидова для УССР), он объединил материал и составил общие т.х.р. для Европейской части СССР. Другим примером являются общие т.х.р. для сосны В.В. Загреева, составленные им в конце 80х годов прошлого века по оригинальному методу. Сделав анализ имевшихся на тот момент т.х.р. для разных областей СССР, он обобщил их и разработал новые т.х.р. для сосновых древостоев Советского Союза.
Исследования более позднего времени, начиная с 30 х годов прошлого века и принявшие широкий размах в 50 – 80 годы, показали, что общие т.х.р. представляют собой лишь упрощенную модель динамики древостоев. На ход роста насаждений влияют климатические условия и особенности хозяйства. Поэтому началась интенсивная разработка таблиц хода роста для отдельных республик в составе СССР, областей, районов и даже лесхозов. Такие т.х.р. названы местными. Они получили очень широкое распространение. В качестве примеров назовем т.х.р. для культур сосны, составленные в конце 30х годов Д. И. Вуевским (БелНИИЛХ) для Гомельского лесхоза, многочисленные т.х.р. для лесов Ленинградской и Архангельской областей. В Беларуси т.х.р. составляли Ф. П. Моисеенко (50е годы), В. Д.Арещенко(50е годы), О. А. Атрощенко (60 – 70е годы), В. С. Мирошников, О. А. Трулль, В. Е. Ермаков (70 – 80е годы), В. Ф. Багинский (60 – 90е годы) и другие.
В учебниках по таксации довоенного и первого послевоенного времени обычно описывались практически все имевшиеся т.х.р.. При этом , всегда упоминалось , что первые т.х.р. в мире составил русский таксатор Варгас де Бедемар в 40х годах XIX века для сосны Петербургской губернии и и для березы Тульской и Самарской губерний. В настоящее время такое описание в учебных пособиях сделать невозможно, да и не нужно. Уже к началу 70х годов прошлого века т.х.р. появилось очень много. Причем для одного района ( области, республики) составлено по несколько дублирующих, а часто и противоречащих друг другу т.х.р. Например, в справочнике В. Б. Козловского и В. М. Павлова « Ход роста основных лесообразующих пород СССР», изданного в 1967 году и, получившего широкое распространение, описано 113 таблиц хода роста. Если их перевести на таблицы одной линии развития, то количество таких линий станет более 500.
В упомянутом справочнике приведены только наиболее известные, получившие признание т.х.р. В картотеке автора учебного пособия имеется более 2000 т.х.р., причем многие дублируются. В 50-60 годы составление т.х.р. по 1-2 породам для некоторого региона стало распространенной темой кандидатских диссертаций. Ясно, что такое обилие т.х.р. избыточно. Поэтому в 1971 году высший орган управления лесным хозяйством СССР -- Гослесхоз—принял решение систематизировать все т.х.р., отобрать лучшие и утвердить их как нормативный материал.
Эту работу поручили 17 НИИ и ВУЗам лесного профиля. Координировал выполнение задания ВНИИЛМ (профессор В.В. Загреев). По Беларуси данную работу выполнил БелНИИЛХ (В.Ф. Багинский). За 10-15 лет ( в разных регионах не одновременно) работа была завершена. Результаты географических особенностей динамики древостоев изложены ниже.. Таким образом, мы сегодня имеем всеобщие, общие и местные т.х.р. Практическое применение находят последние.
Первые таблицы хода роста разрабатывались для максимально полных насаждений, которые считались эталонами для ведения хозяйства. А.В. Тюрин такие насаждения называл нормальными. В его понимании нормальное насаждение – это такое, где нет ни одного недостающего и ни одного лишнего дерева, а потенциал почвенного плодородия используется максимально. Нормальные древостои имеютполноту 1,0. Именно такими являются т.х.р., разработанные А.В. Тюриным, как местные (для Архангельской губернии), так и всеобщие. Таблицы А.В. Тюрина на десятилетия были взяты за идеал.
В то же время далеко не всегда и не везде ученым удавалось найти древостои, которые по G и запасу соответствовали величинам из т.х.р. А.В. Тюрина. Обычно у местных авторов получались меньшие величины. Так, белорусский ученый Ф.П. Михневич собирал материал в наиболее полных, сомкнутых сосновых древостоях БССР в начале 30х годов прошлого века Он определил их полноту в 0,85 по сравнению с т.х.р. А.В.Тюрина.
В дальнейшем авторы, которые закладывали пробные площади в наиболее полных древостоях, отошли от некоторого заранее заданного критерия полноты 1,0 ( по А.В. Тюрину или по данным других ученых) и стали принимать свои материалы за местный критерий полноты 1,0. Это в большей мере соответствовало природе леса с учетом местных почвенных и климатических условий. Так появились местные критерии полноты 1,0: т.х.р. Ф.П. Моисеенко, В.Ф. Багинского и др. для Беларуси; Н.Д. Дударева, Ю.Н. Савича и др. для Украины; В.М. Павлова, Г.А. Хадота и др.для разных областей России и др.
Нормальные древостои, которые представляют собой идеальные насаждения, в условиях интенсивного хозяйства встречаются редко. Обычно древостои имеют полноту меньше 1.0. Для целей учета леса, сравнительной характеристики различных древостоев представляет интерес разрабатывать т.х.р. для насаждений разной полноты. Наибольшее распространение получили здесь т.х.р. для модальных древостоев. Модальными древостоями (от слова «мода»- середина) принято называть наиболее распространенные (обычно по полноте) насаждения определенной породы и уровня производительности.
Модальную или среднюю полноту обычно устанавливают по лесоустроительным материалам. Модальная полнота часто определяется для всего возрастного диапазона древостоев, например, сегодня полнота сосновых насаждений Беларуси близка к 0,7.Более правильно находить эту полноту в разрезе классов или групп возраста. Известно, что в белорусских лесах средняя полнота снижается от 0,8 - 0,85 в молодняках до 0,6 – 0,55 в спелых насаждениях, а в среднем, действительно будет около 0,7.
Совремённые т.х.р. длямодальных насаждений составляют как для полноты, усредненной по всему возрастному диапазону ( еловые древостои Литвы по . В. В Антанайтису, т.х.р. для Беловежской пущи О. А. Атрощенко и А. Г. Костенко и др.), так и с учетом динамики полноты с повышением возраста:в т.х.р. для Беларуси В. Ф. Багинского.
Разновидностью т.х.р. для разнополнотных древостоев являются таблицы, построенные по уровням первоначальной густоты насаждений: П. В. Воропанов, М. Д. Евдокименко, Г. С. Разин Так как вариантов первоначальной густоты много, то обычно ограничиваются 1-3 уровнями густоты, которые наиболее распространены в регионе.
Одним из важнейших условий составления т.х.р. является принцип группировки экспериментального материала—по классам бонитета или по типам леса. Оба способа имеют свои достоинства и недостатки. С момента появления бонитетных шкал т.х.р. составляли в основном по бонитетам. Такие таблицы удобны для организации учета леса, при сопоставлениях. Ими легко и просто пользоваться, они дают однозначный ответ на вопрос о величине запаса и других показателей древостоя конкретного бонитета в искомом возрасте.
В то же время бонитетная шкала далеко не всегда отражает ход роста конкретного древостоя в течение его жизни. Бонитет одного и того же насаждения при изменении возраста может как понижаться, так и повышаться. Поэтому т.х.р. по бонитетам показывают некоторые усредненные величины для совокупности древостоев в конкретном возрасте, т.е. для отдельного древостоя носят скорее статический, чем динамический характер.
Таблицам на бонитетной основе часто противопоставляют т.х.р. по типам леса. Первые подобные таблицы составлены Н. В. Огородовым в первой четверти ХХ века для лесов Республики Коми. Впоследствии многие ученые разрабатывали т.х.р. по типам леса. В Беларуси такие таблицы составили В. Е. Ермаков для сосны, ели и березы; И. Д. Юркевич, В. С. Гельтман и Н. Ф. Ловчий для черной ольхи и др. Таблицы хода роста по типам леса более удобны для организации лесовыращивания, отражая конкретные условия роста насаждения. Их недостатком является неопределенность уровней производительности древостоев. По самым жестким требованиям к типам леса, например, по типологии И. Д. Юркевича, один тип леса включает не менее двух классов бонитета. По другим данным ( А. А. Гурский) отдельных уровней производительности, выражаемых разными классами бонитета, для одного типа леса насчитывается больше. Поэтому такие т.х.р. непригодны для лесоучетного дела, и лесоустройством не используются. Не улучшает положение применение вместо типов леса классификации по типам условий местопроизрастания (ТУМ) как это предполагают украинские ученые и их последователи: П. С. Пастернак, А. Д. Дударев, Г. С. Розин и др.. В пределах одного ТУМ можно встретить древостои, характеризующиеся еще большим количеством классов бонитета, чем в типе леса из – за климатических различий в разных районах.
Таким образом, мы видим, что принципы группировки материала при составлении т.х.р. остаются темой для дискуссий. Поскольку т.х.р. в основном нужны для целей учета леса и прогноза накопления запасов древесины, то наиболее широкое применение находят таблицы, составленные на бонитетной основе, Таковыми являются известные т.х.р. А.В. Тюрина, В.В. Загреева, К.Е. Никитина, Н.Н. Гусева, В.И. Левина, Ф.П. Моисеенко, Л.В. Бицина, И.М. Науменко, О.А. Атрощенко, В.Ф. Багинского и др.
В то же время между двумя описанными подходами ( группировка по бонитетам или типам леска ) установлен определенный компромисс. В современных т.х.р., составленных на бонитетной основе, указываются главные типы леса, которые соответствуют определенному бонитету, В качестве примера можно назвать т.х.р. Ф.П. Моисеенко, К.Е. Никитина, О.А. Атрощенко, В.Д. Арещенко, В.Ф. Багинского и др.
Помимо т.х.р. для чистых древостоев требуются и подобные таблицы для смешанных ( простых и сложных) насаждений. Их составление значительно труднее, т.к. кроме учета породы, бонитета, полноты и густоты здесь появляется сильно варьирующий фактор – динамика породного состава. Поэтому количество т.х.р. для смешанных древостоев на порядок меньше, чем для чистых насаждений. В Беларуси т.х.р. для сосново – еловых, сосново – березовых и других древостоев составлены В.Ф. Багинским с соавторами: Р.Л. Тереховой, В.М. Ефименко и др.
Древостои естественного происхождения и лесные культуры имеют отличающиеся модели роста. Поэтому для лесных культур составлены отдельные т.х.р.—В.И. Рубцова, В.В. Успенского, Л.Ф. Ипатова, В.Н. Полякова, А.М. Кожевникова с соавторами (В.М. Ефименко, В.Ф. Решетников), В.Ф. Багинского и др.
Динамика древостоя зависит от режима хозяйства. Поэтому в интенсивной хозяйственной зоне имеются т.х.р., учитывающие этот фактор. В качестве примера можно назвать таблицы А.М. Кожевникова, В.Е. Ефименко и В.Ф. Решетникова для культур сосны и ели, при разном режиме рубок ухода.
На основании изложенного отметим, что отдельные таблицы хода роста. можно классифицировать по разным признакам: по району произрастания, по бонитету, по типу леса, густоте, полноте и т.д. Важно, чтобы насаждения, описываемые одной таблицей, во все периоды своей жизни были классифицированы одинаково. Наибольшее распространение получили т. х. р. для нормальных насаждений.В настоящее время нормальными древостоями считаются те, которые имеют полноту 1,0.
В.К. Захаров считает, что, приступая к исследованию хода роста насаждений, необходимо, прежде всего, представить зависимость хода их роста от различных факторов внутренней и внешней среды произрастания.Из упомянутых факторов отметим следующие: древесная порода; возраст насаждения; его происхождение (семенное, порослевое);условия местопроизрастания, физико-климатические условия (области роста), степень полноты насаждения; режим хозяйства..
Различают две стадии работ по исследованию хода роста насаждений. Первая – это сбор полевых экспериментальных материалов, и вторая -- научная обработка полевого материала с оформлением конечных результатов в виде таблиц хода роста и описание методики их составления.
Техника сбора полевых материалов имеет следующие варианты.
-- Многократный обмер одного объекта (стационара) в разные периоды роста древостоя насаждения.
-- Однократного обмера многих объектов в разном возрасте.
-- Многократного обмера многих объектов разных возрастов.
Важнейшим вопросом при изучении хода роста насаждений является выбор объектов. При этом особое внимание должно быть обращено на их однородность по всем признакам, обусловливающим ход роста, но различающимся по возрастам.
В отношении выбранных объектов обязательным требованием является принадлежность их к одному естественному ряду роста и развития, т.е. объекты разных возрастов по своим таксационным признакам должны представлять собой как бы одно и то же насаждение, но в разные периоды его роста. Следовательно, объекты одной и той же породы при одинаковых условиях местопроизрастания должны быть однородны по биологическим и экологическим показателям, а различаться лишь по возрастам. При этих условиях они составят звенья одного естественного ряда. Результаты, полученные при таком исследовании (средние значения таксационных признаков, включенные в таблицы хода роста), будут характеризовать как бы последовательные стадии развития одного и того же среднего насаждения.