Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

7. КЛАССИФИКАЦИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ ЛЕСООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД

Классификация (кластеризация) типов леса и типов лесорастительных условий является фундаментальным направлением в развитии лесной отрасли, которое позволит познать механизм взаимодействия между компонентами природного комплекса, сформулировать определенные рекомендации. Восстановление высокопродуктивного древостоя после рубок, сохранение и увеличение лесохозяйственного потенциала ландшафтов тайги является актуальным.
На территории Среднего Приангарья формируются вырубки с различным ходом естественного возобновления. Это обусловлено различными условиями местопроизрастания и особенностью рубок. Одним из характерных современных свойств района Среднего Приангарья является широкое распространение вырубок с возобновлением светлохвойными породами (сосной, в меньшей степени лиственницей). Вместе с тем формируется тип вырубки с другими лесообразующими породами: пихта, ель, кедр, береза, oсина. C учетом исследований, проведенных на постоянных и временных пробных площадях, изучено распределение вырубок различной давности с господством основных древесных пород: сосны, лиственницы, кедра, ели, пихты, осины, березы. С помощью кластер-анализа проведено сравнение лесообразующих пород по их распространению. Произведен учет естественного возобновления леса в возрасте 7-45 лет. В целом естественное возобновление лесообразующих пород по сходству распространения с помощью клатер-анализа подразделено на шесть основных групп (рис. 37).
В первую из них с преобладанием по площади и запасам (до 35 % исследуемой площади) вошли сосняки брусничные с присутствием в составе лиственницы до 5 %. Условия места произрастания В2.
Во вторую группу вошли пихтарники разнотравно-зеленомошные (до 25 % покрытой лесом площади исследуемого района) с присутствием ели и осины (до 40 %), до 5 % встречаются сосна, кедр, береза. Условия места произрастания В3.
В третью группу вошли сосняки бруснично-разнотравные (до 18 % покрытой лесом площади исследуемого района), в породный состав которых входит до 20 % лиственница, единично встречаются береза и осина. Условия места произрастания В2, С2.


Рис. 37. Древовидная диаграмма наиболее распространенных условий местопроизрастания
В четвертую группу (до 10 % покрытой лесом площади исследуемого района) вошли осинники разнотравные с присутствием березы и пихты до 25 %. Условия места произрастания С3.
В пятую группу (до 7 % покрытой лесом площади исследуемого района) вошли кедрачи разнотравно-зеленомошные с присутствием ели, пихты до 50 %. В зависимости от условий места произрастания (В3, В2) до 30 % может присутствовать в породном составе сосна и береза.
В шестую группу (до 5 % покрытой лесом площади исследуемого района) вошли лиственничники бруснично-разнотравные с присутствием березы и сосны (до 50 %), ели (до 10 %). Условия места произрастания С2.
Встречаются незначительные для исследования (менее 3-5 % исследуемой площади) участки со смешанным естественным возобновлением: березняки с присутствием осины, ели, лиственницы и сосны; березняки с присутствием сосны и осины; кедрачи с присутствием пихты, лиственницы и березы; ельники с присутствием пихты и березы; осинники с присутствием пихты, ели и березы.
Конфигурация ветвей бинарного дерева на рис. 37 указывает на незначительное различие между размещением по площади типов насаждений с преобладанием кедра, лиственницы, березы или осины, так как они относятся к ветвям одного поддерева, которое дeлиться на группы по степени влажности и уровню плодородия места произрастания. Отдельными самостоятельными кластерами выделены темнохвойный тип насаждений с преобладанием пихты и светлохвойный с преобладанием сосны.
При классификации независимых случайно распределенных переменных функция «дистанция сцепления - шаг агломерации» должна быть монотонна. Наличие структурной организации в реальных данных отражает ее нелинейность. На уровне дистанции сцепления 1,896 монотонность функции резко нарушается (рис. 38).
Эту дистанцию можно считать границей, определяющей число классов, объекты которых независимы друг от друга. На рис. 38 линия, соответствующая этой дистанции, пересекает семь ветвей дендрита. Соответственно, с учетом числа степеней свободы размерность пространства может быть оценена равной шести.
Установлено расстояние связи в соответствии с выбранным методом одиночной связи (правилами объединения кластеров) и мерами сходства - Евклидова метрика. Выведено объединение объектов и расстояния - протокол объединения кластеров. Построена матрица расстояний. Выведены важнейшие описательные статистики - средние значения и среднеквадратические отклонения для каждого наблюдения. Незначительные величины расстояний между объектами характеризуют степень их схожести. Сильно отличающиеся средние значения позволяют оценить насколько отличаются кластеры друг от друга, а также объективность их формирования.


Рис. 38. График изменения расстояний по шагам объединений
С целью подтвердить обоснованность решения кластерного анализа проведен анализ частостей встречаемости древесных пород с условиями местопроизрастания, результаты которого представлены в виде графика (рис. 39).
Из рис. 39 видно, что наибольший процент встречаемости (более 30 %) у сосны, которая хорошо возобновляется на бруснично-разнотравных, бруснично-зеленомошных, брусничных, бруснично-лишайниковых типах вырубок в условиях местопроизрастания В2, С2 (до 10-14 тыс. шт. на 1 га). Также высокий процент встречаемости (20-25 %) у ели и пихты на разнотравно-зеленомошных вырубках в условиях местопроизрастания В2, В3 (до 10 тыс. шт. на 1 га).

Рис. 39. Процент встречаемости подроста древесных пород  на территории исследуемого района
Низкий процент встречаемости (до 5 %) наблюдается у кедра и лиственницы на разнотравных, багульниковых, зеленомошных типах вырубок в условиях местопроизрастания С2, В3, В4.
Выводы
На основании кластерного анализа можно сделать следующие выводы.
- Кластерный анализ позволяет при систематизации сложных лесовосстановительных процессов выделить группы со сходными условиями лесовосстановления.
- При естественном возобновлении леса наиболее успешно возобновляется сосна (частость встречаемости более 30 %, см. рис. 38).
- Наблюдается снижение возобновления лиственницы (встречаемость 5-10 %).
- Достаточно успешно протекает возобновление ели и пихты (встречаемость 20-25 %).
- Полученные результаты свидетельствуют о ходе сукцессионного процесса, связанного с хозяйственной деятельностью человека. Создание лесных культур производится преимущественно породой сосна.
- На территории Приангарья в настоящий период наблюдается замена древесных пород:
1. Насаждений с преобладанием лиственницы на смешанные с преобладанием сосны или темнохвойных пород.
2. Чистых темнохвойных насаждений на смешанные с преобладанием лиственных пород.
- Кластерный анализ позволяет рассматривать лесообразовательный процесс как единый, охватывающий период развития одного древостоя можно для сосновых, темнохвойных и лиственных насаждений. Формирование лиственничных насаждений в условиях Приангарья объединить в единый восстановительный процесс исходного типа леса сложно. Результаты экспериментальных исследований доказывают, что после интенсивных сплошных вырубок лиственничников и лесных пожаров наблюдается значительное снижение количества площадей, восстанавливаемых данной древесной породой (до 5 % покрытой лесом площади исследуемого района, а в составе возобновляемых сосняков - до 20 % от общего породного состава). До 35 % пройденных рубкой и пожарами площадей восстанавливается темнохвойными породами, под пологом которых в течение периода произрастания (180 и более лет) не восстанавливаются хозяйственно ценные породы до состояния, способного сформировать в будущем древостой. До 45-50 % пройденных рубкой и пожарами площадей восстанавливается различными древесными породами, среди которых лиственница отсутствует вообще или встречается единично.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074