Московский экономический журнал 5/2021

image_pdfimage_print

DOI 10.24411/2413-046Х-2021-10281

Ретроспективный анализ и прогноз хода роста кедровых древостоев как компонент экономического устойчивого развития Восточного Саяна

Retrospective analysis and forecast of the growth of cedar stands as a component of the economic sustainable development of the Eastern Sayan

Брюханов Игорь Иванович, Аспирант Институт леса им. В.Н. Сукачёва ФИЦ КНЦ СО РАН

Bryukhanov Igor Ivanovich, Post-graduate student, V. N. Sukachev Institute of Forest, FIC KSC SB RAS

Аннотация. В статье представлены результаты исследования анализа хода роста кедровых древостоев Восточного Саяна, происходящего как под влиянием почвенно-климатических условий, так и сукцессии иных хвойных пород характерных для данной местности. Установлено, что кедр частично занимает в 19 раз больше площади, чем та, где он преобладает в породном составе. По сравнению с 2010 годом площадь, занимаемая кедровым лесом, значительно увеличилась. Дальнейшее расширение площадей, где преобладает кедр, будет зависеть от увеличения количества осадков, поскольку именно они ограничивают его распространение. Продолжается сокращение площадей, занятых лиственницей, практическое отсутствие подроста предопределяет его вытеснение другими породами – сосной и пихтой. В настоящее время он больше всего участвует в качестве примеси в составе других древостоев (на площади в 10 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе). В ближайшие 80-100 лет в древостоях лиственницы будут доминировать другие породы. Получен положительный прогноз роста кедровых древостоев и расширениях ареала их распространения на территории Восточного Саяна.

Summary. The article presents the results of the study of the analysis of the growth of cedar stands of the Eastern Sayan, which occurs both under the influence of soil and climatic conditions, and the succession of other coniferous species characteristic of this area. It was found that the cedar partially occupies 19 times more area than the one where it predominates in the rock composition. Compared to 2010, the area occupied by the cedar forest has increased significantly. Further expansion of the areas dominated by cedar will depend on the increase in precipitation, as they limit its distribution. The area occupied by larch continues to decrease, the practical absence of undergrowth determines its displacement by other species – pine and fir. Currently, it is most involved as an impurity in the composition of other stands (in an area 10 times larger than the one on which it predominates in the composition). In the next 80-100 years, larch stands will be dominated by other species. A positive forecast of the growth of cedar stands and the expansion of their distribution area in the territory of the Eastern Sayan was obtained.

Ключевые слова: кедровый древостой, Восточный Саян, кедр сибирский, ареал распространения, хвойные породы, сукцессия.

Keywords: cedar stand, Eastern Sayan, Siberian cedar, distribution area, coniferous species, succession.

Учитывая то, что кедр в нашей стране считается одним из самых ценных видов деревьев, а лиственница доминирует в районе лесного фонда, возникает большой интерес к изучению их динамики и перспектив дальнейшего распространения.

Кедр считался исчезающим видом в недавнем прошлом, так как до недавнего времени не было кедров в возрасте до 100 лет. Однако последующие исследования показали, что его обновление происходит под сенью лиственных пород, и только через сто лет он начинает приобретать преобладание в древостоях.

Эти смешанные сообщества, где молодое поколение кедров способно обеспечить образование продуктивных насаждений в будущем, но всегда находится в подчиненном положении, называются потенциальными кедровыми лесами [3]. Площадь Восточно-Саянского кедра переживает различные изменения, когда в одних районах его площадь уменьшается, а в других-увеличивается.

Кедровые леса Восточного Саяна можно разделить на смешанные и сложные заселения хвойно-темных кедров и чистые кедровые леса. В стендах первой группы кедр периодически теряет свое доминирование, а преобладание в составе переходит к пихте и ели. В то же время на них влияет процесс экономического развития Восточно-Саянской тайги, в результате чего южная граница распространения кедров отошла на 30-50 км к северу [5].

Площадь чистых кедровых лесов сокращается из-за пожаров и незаконной вырубки леса. При этом происходит расширение площадей с преобладанием кедра за счет потенциальных кедровых лесов.

В некоторых районах Восточного Саяна исследователи отмечают сокращение зоны распространения, только в некоторых местах она населяет новые районы. Проблему устойчивости образования лиственниц в Алтайских горах исследовал В.В. Заварзин. По его данным, сибирская лиственница вытесняется темными хвойными видами, преимущественно кедровыми, из оптимальных лесных условий роста [6].

В разных частях Восточного Саяна процессы роста кедровой гаммы идут на разных стадиях. Если на Северо-Восточных склонах этот процесс почти завершен, а на Западе темные хвойные деревья занимают большую часть лесного пояса, центральные кедровые насаждения в меньшинстве, то сибирская лиственница доминирует в лесной степной зоне и на осветленных склонах лесного пояса, участвует в формировании насаждений на самом неустойчивом Кедровом насаждении лежит к югу от Восточного Саяна, где суровый климат снижает конкурентоспособность темных видов хвойных, но не препятствует повсеместной заселенности леса.

Анализ областей кедровых и темных хвойных видов показывает, что кедр значительно вытеснил лиственницу, ель и пихту из их старых мест обитания, что особенно увеличилось за последние 300-500 лет, что хорошо согласуется с выводами об изменении климата в направлении его потепления и изменения климата.

В свою очередь, высокие требования к условиям освещения не позволяют ему конкурировать с другими породами в южных регионах, где у них приемлемые климатические и почвенные условия. Очевидно, что на южной границе распространения вида кедровые стенды больше всего страдают от глобального потепления климата. Поэтому при изменении климата Кедр в какой – то части своего ареала можно заменить еловым и пихтовым, а в некоторых случаях – и сосновым [4].

Для экотона лесных степей на юге Восточного Саяна наблюдается уменьшение доли кедра в лесном фонде из-за ослабления естественной регенерации. Происходит это в результате ухудшения посевных качеств семян кедра [4].

Ряд авторов отмечают сокращение площади лиственничных лесов с распадом площади на отдельные массивы и истончением естественных насаждений.

Сужение экологической локализации вида происходит потому, что сибирская лиственница является слабым лесообразующим агентом и прочно занимает лишь те экологические ниши, которые не отвечают требованиям темных видов хвойных [10].

В этой статье анализируется распределение кедровых насаждений на территории Восточного Саяна. Это одна из старейших в стране. Специфика его связана с отсутствием ярко выраженного пояса кедровых лесов, занимающего на высотах от 700 до 1500 м над уровнем моря в Восточном Саяне, и широким представлением пояса субтайги – сосново-лиственничного леса – степи, распространенного на более низких высотах [8].

Целями работы был анализ роста кедровых насаждений в пространстве (по элементам рельефа) и во времени (направление преемственности).

Методология исследования

Анализ ландшафтного календаря плантаций основан на материалах лесного кадастра и цифровой модели местности (DEM). Основой для трехмерного анализа была DEM, представляющая матрицу значений высот с разрешением 3 секунды в широте и долготе.

Ранее план лесной инвентаризации 2010 года был доведен до векторной формы. В пакете программного обеспечения ARCGIS плоскости были географически связаны с одной проекцией системы координат. Карта была связана с квартальной сетью, руслами рек и географически значимыми объектами по DEM.

Основой послужили векторные планы последнего кадастра лесонасаждений (2020 год). Географическая ссылка была сделана методом сращивания. По всему резерву было отобрано около 500 контрольных точек, которые необходимы для связи планов с DEM.

Для всей территории Восточного Саяна были получены основные характеристики местности (экспозиция, уклон и высота над уровнем моря). Экспозиция была рассчитана с шагом 450:

  • север (3380-230);
  • северо-восток (230-680);
  • восток (680-1130);
  • юго-восток (1130-1580);
  • юг (1580-2930);
  • северо-запад (2930-3380) [2].

Шаг ступеней на склонах склонов было 20 (от 00 до 400). Данные для высоты над уровнем моря были рассчитаны с шагом 50 м.

В связи с неравномерным распределением вышеупомянутых категорий элементов рельефа (то есть территорий с определенной экспозицией, уклоном и высотой) в анализе использовалась процедура стандартизации данных. Стандартизация состояла в соотнесении областей выделения для данной категории (интервалы наклона, высоты или экспозиции) со значением всей площади этой категории на территории [2].

С использованием плана лесных насаждений и таксовых описаний 2020 года была составлена схема курса роста кедровых насаждений с участием кедра в составе и с присутствием кедра в лесу.

Результаты исследования

Анализ полученной картографической схемы показал, что кедр как преобладающая порода занимает около 3 тысяч гектаров и ограничивается окраиной территории Восточного Саяна.

На обширной территории заповедника (около 29 тысяч гектаров) кедр участвует в составе насаждений, но слабо представлен в районе максимальных высот, южных и юго-западных склонов горного хребта заповедника. Кедр в лесу лес встречается только на территории, прилегающей к западной равнине, то есть там, где наблюдается нарушение растительного покрова. Сравнение материалов различных лет инвентаризации (2010-2020) показало, что сокращение площади кедровых насаждений произошло только в Центральной и периферийной частях заповедника [11].

В то же время смешанный состав кедровых насаждений не позволяет проследить динамику отдельных жилых массивов с преобладанием конкретных пород (в некоторые годы границы жилых массивов существенно различаются по конфигурации).

Распределение кедра с различным представлением в составе насаждений и молодых деревьев показано на рисунке 1.

Кедр в различных формах встречается на 68% общей территории заповедника. Слабое присутствие кедра в лесу свидетельствует о снижении вероятности его восстановления на территории Восточного Саяна. Но при этом сохраняется значительная часть территории с Кедром в составе древостоев.

Сравнивая полученные данные с результатами анализа лесного кадастра в 2010 году, происходит уменьшение общей площади с Кедром в качестве преобладающей породы, что, скорее всего, связано с разрушением древних кедровых древостоев.

Следует отметить, что средний возраст древостоев с преобладанием кедра составляет 60 лет, а 86% их площади занимают лесные насаждения в возрасте от 40 до 60 лет.

В 2010 году общая площадь насаждений с кедром в составе насаждений и насаждений составляла 28% от общей площади леса заповедника. Согласно кадастру 2020 года, кедр в различных формах встречается на 53% общей территории заповедника.

Преобладание кедра в составе насаждений отмечается только на площади 0,7 тысячи гектаров, при этом он участвует в составе на площади еще 11,1 тысячи гектаров, и только подлесок встречается на 13,2 тысячи гектаров [1].

Обсуждение результатов

Таким образом, потенциальные кедровые леса представлены в заповеднике на значительной площади. Половина сосновых лесов на месте древних кедровых насаждений насчитывала до 150 лет, из чего можно сделать вывод, что на этих насаждениях наблюдался более интенсивный рост сосновых насаждений, что привело к изменению преобладания горных пород.

Около трети пихт в районах с преобладанием лиственниц в 2010 году было менее 120 лет в 2020 году. Вероятно, из-за более интенсивного роста еловых насаждений на этих аллеях происходила и смена горных пород.

Границы распределения стендов с участием кедра более или менее совпадают с горизонтальными 600 м над уровнем моря, занимающими центральную часть Восточного Саяна.

Это область водосборных высот и источник нескольких речных систем. С этих центральных высот кедр спускается к нижнему поясу только по долинам некоторых рек, главным образом в северном и северо-восточном направлениях, а также ограничен отдельными горными хребтами на высоте 600 м и над уровнем моря. В составе 1-го уровня кедр участвует в смеси до 30% состава, а в кедровых лесах он представлен от 40 до 70% [7].

Общая площадь кедровых насаждений в 2010 году составляла 0,8 тысячи гектаров. В 2020 году основную площадь этих поселений занимали пихта (58%), 8,5% сосны и ели, только 23% сохранились кедровые рощи.

Изоляты с преобладанием кедра в Восточном Саяне встречаются от 400 м н. э. и приурочены к руслам некоторых рек. Большинство кедровых плантаций произрастают в диапазоне высот от 550 до 700 м н. у.м. Они предпочитают мягкие затененные склоны (0-100) (Северная, северо-восточная и восточная экспозиции).

Лиственницы больше представлены на тенистых склонах среднего склона (10-200) и меньше растут на склонах светлых экспозиций (в диапазоне высот от 300 до 700 м н.у. м.).

В зоне максимальной высоты заповедника (более 700 м) лиственница встречается во всех экспозициях, здесь на пологих склонах преобладают лиственничные выделения.

Выводы

Изучение эволюции роста кедровых древостоев на территории Восточного Саяна показало, что он участвует в составе древостоев на площади в 16 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе древостоя.

Кедр частично занимает в 19 раз больше площади, чем та, на которой он преобладает. По сравнению с 2010 годом площадь, занимаемая кедровым лесом, значительно увеличилась.

Дальнейшее расширение площадей, где преобладает кедр, будет зависеть от увеличения количества осадков, поскольку именно они ограничивают его распространение.

Продолжается сокращение площадей, занятых лиственницей, практическое отсутствие подроста предопределяет его вытеснение другими породами – сосной и пихтой.

В настоящее время он больше всего участвует в качестве примеси в составе других древостоев (на площади в 10 раз большей, чем та, на которой он преобладает в составе). В ближайшие 80-100 лет в древостоях лиственницы будут доминировать другие породы.

Кедры растут в диапазоне высот от 550 до 700 м н. у.м., спускаясь до 400 м вдоль русел некоторых рек. Они предпочитают затененные пологие склоны (0-100) (Северная, северо-восточная и восточная экспозиции). Наиболее представлены на снимках склоны среднего уклона (10-200) в диапазоне высот от 300 до 700 м н. у. м. В районе максимальных высот заповедника (более 700 м н. у.м.) лиственница присутствует на всех экспонатах, здесь преобладают пологие склоны.

Литература

  1. Бендер, О.Г. Фотосинтез хвои кедра сибирского на северной границе произрастания / О.Г. Бендер // Двенадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу. – 2017. – С. 116-117.
  2. Васильева, Г.В. Структура гибридной зоны кедра сибирского и кедрового стланика / Г.В. Васильева // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. – 2020. – № 19-2. – С. 184-187.
  3. Вилисевич, С.Н. Широтная изменчивость качества урожая кедра сибирского / С.Н. Виличевич // Тринадцатое Сибирское совещание и школа молодых ученых по климато-экологическому мониторингу. – 2019. – С. 158-159.
  4. Горошкевич, С.Н. Метеорологическая обусловленность семеношения кедра сибирского (pinus sibirica du tour) / С.Н. Горошкевич // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2021. – № 2 (380). – С. 56-69.
  5. Заварзин, В.В. Особенности почвенных условий произрастания кедра сибирского / В.В. Заварзин, А.В. Гемонов, А.В. Лебедев // Природообустройство. – 2019. – № 5. – С. 124-130.
  6. Заварзин, В.В. Ход роста, товарная структура и продуктивность древостоев кедра сибирского (pinus sibirica): моногр. / В.В. Заварзин. – М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2020. – 160 с.
  7. Ившина, В.О. Селекция кедра сибирского как орехоплодной породы / В.О. Ившина // Вавиловские чтения «Наследие Н.И. Вавилова в современной науке». – 2019. – С. 32-35.
  8. Матвеева, Р.Н. Влияние возраста подвоя сосны обыкновенной на показатели роста привоя кедра сибирского / Р.Н. Матвеева, О.Ф. Буторова, Ю.Е. Щерба // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. – 2019. – Т. 22. – С. 116-119.
  9. Танцырев, Н.В. Анализ размещения кедровкой кладовок семян кедра сибирского по следам их зимнего использования / Н.В. Танцырев // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. – 2020. – № 3 (60). – С. 117-125.
  10. Танцырев, Н.В. Основные факторы развития подроста кедра сибирского под пологом производного сосняка / Н.В. Танцырев, Г.В. Андреев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. – 2020. – № 4 (48). – С. 22-30.
  11. Щерба, Ю.Е. Особенности роста сортов-клонов кедра сибирского / Ю.Е. Щерба, Р.Н. Матвеева // Леса России: политика, промышленность, наука, образование. – 2017. – С. 178-180.
  12. Кружилин С.Н., Баранова Т.Ю. Принципы современных подходов к лесорастительному районированию, типам леса и условиям произрастания // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 7. С. 29-34.
  13. Зеленяк А.К., Сапронова Д.В. Расширение биоразнообразия вечнозеленых низкорослых кустарников в защитном лесоразведении и озеленении методами интродукции // Наука. Мысль: электронный периодический журнал. 2017. Т. 7. № 7. С. 3-11.