Методика сводится к следующему: на пробных площадях проводится сплошной перечет деревьев по одноименным ступеням толщины. Измерение диаметров стволов проводится в двух направлениях – север-юг, запад-восток.
Важнейшие характеристики продуктивности древостоев определялись методом модельных деревьев. Модельные деревья отбирались пропорционально их представленности в ступенях толщины и высот с учетом характера развития крон. На каждой пробной площади было срублено по 20-30 модельных деревьев.
Модельные деревья детально разделывались на основные фракции (хвоя различных лет, живые и мёртвые сучья, древесина и т.д.) и был определён сырой и абсолютно сухой вес различных фракций, после чего данные были подвергнуты статистическому анализу.
Для получения дендрометрических показателей хвои и определения листового индекса у четырёх модельных деревьев с 3-, 6-, 9-й (или 8-й) мутовок брались навески хвои (10г) различного возраста. В каждой навеске подсчитывали число хвоинок. Затем образцы высушивались при температуре 80-85С до абсолютно сухого веса. Полученные данные использовались для определения влажности хвои различного возраста в зависимости от её размещения по вертикальному профилю древостоев и густоты стояния деревьев. С этих же мутовок брали по 20 хвоинок каждого возраста для определения площади хвои и листового индекса по методике А.Н. Челядиновой (1941). Для определения влажности и абсолютно сухого веса древесины и коры брались выпилы из стволов модельных деревьев на высоте ¼, ½, ¾ и 1,3 м от земли. Определялись также влажность однолетних побегов и ветвей разной толщины живых и мертвых, а также влажность хвои по возрастам.
Таким образом, для каждого отдельного дерева был послойно в кроне определён сырой и абсолютно сухой вес хвои (общий и по её возрастам), древесины ствола и ветвей живых и отмерших по мутовкам и по возрастам. Затем для модельных деревьев каждой площади были вычислены коэффициенты уравнения связи массы стволов, а также массы кроны и её частей с диаметром ствола на высоте 1,3 метра. Коэффициенты уравнений вычислялись методом наименьших квадратов для двух вариантов: 1-й – в предположении, что названные выше связи выражаются показательной функцией; 2-й – в предположении, что связи выражаются уравнением параболы 2-го порядка. Последующее сравнение этих вариантов показало, что экспериментальным данным во всех случаях соответствует параболическая связь, так как она обеспечивает меньшую сумму квадратов отклонений экспериментальных точек, полученных в результате обработки модельных деревьев от кривой, построенной по выведенному уравнению.
Используя полученные зависимости, массу отдельных частей крон (живых и отмерших ветвей, хвои) и стволов для каждого насаждения вычисляли по ступеням толщины и затем суммировали в общий итог. Полученные цифровые данные позволяли с достаточной степенью точности рассчитывать фитомассу различных фракций на единицу площади, а также построить диаграммы вертикального распределения фитомассы на деревьях различных диаметров. Для определения веса подземных частей на всех участках были заложены траншеи глубиной 1,8 метра. Площадь траншей варьировала в пределах 4,6 - 6,8 м2, а число из оказалось недостаточным для определения фитомассы корней с достаточной степенью точности. Учитывая, что 40% корней сосны залегает в верхнем 30- сантиметровом слое почвы на каждом участке было взято дополнительно по 10 монолитов, размерами 0,5*0,5*0,3 м. Монолиты распределялись равномерно на пробных площадях. Статистический анализ показал, что ошибка определения фитомассы корней составляла 5-10%.
Отпад деревьев (сухостой, снеголом) определялись в 3-, 6-, 10-, 15-, 18- и 20-летнем возрасте культур путем сплошных перечетов.
Опад тоже был учтен путем закладки на каждом опытном участке 20 площадок размером 5 м2. В дополнение к этим данным на экспериментальных участках проводились наблюдения за транспирацией и фотосинтезом хвои, содержанием влаги в почве.
2.3. Влияние густоты посадки на общий запас и фракционный состав надземной фитомассы культур сосны.
При увеличении густоты посадки с 5 до 40 тыс. на 1 га наблюдается неуклонное снижение среднего веса надземной массы одного дерева (см. таблицу ниже). Наибольшее снижение фитомассы происходит при густоте 15 и 40 тыс. на 1 га, что хорошо согласуется с данными, полученными при измерении высот, диаметров и объемов на этих участках. Так, например, средний вес дерева при густоте 15 тыс. снижается в 2,5 раза, а при густоте 40 тыс. в 6 раз по сравнению с весом при густоте посадки 5 тыс. Интересно, что в диапазоне густот 15 и 30 тыс. наблюдается некоторое замедление падения веса среднего дерева. Однако увеличение густоты деревьев до 40 тыс. вызывает резкое падение среднего веса дерева. Увеличение густоты деревьев сопровождается заметными сдвигами и в фракционном составе фитомассы; вес стволовой древесины изменяется с повышением густоты посадки меньше, чем фитомассы хвои сучьев. В целом данные хорошо укладываются в рамки общей биологической зависимости скорости роста и продукции органических веществ отдельных особей от плотности видовых популяций в посевах и посадках.
Увеличение густоты растений приводит к снижению скорости роста и продукции органических веществ у сосны, как следствие повышения интенсивности конкуренции между ними за факторы роста.
Сырой вес стволов и всей надземной части дерева в 20- летних опытных посадках культур сосны
| Показатель | Густота посадки, тыс/га | |||||
| 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | |
| Средний вес всей надземной массы дерева, кг | 42,2 | 22,9 | 16,7 | 11,2 | 9,0 | 6,4 |
| То же, в % | 100 | 68,5 | 39,6 | 26,5 | 21,3 | 15,1 |
| В том числе ствол, кг | 32,0 | 18,4 | 13,9 | 9,4 | 7,3 | 5,5 |
| То же, в % | 100 | 54,4 | 43,4 | 29,4 | 22,8 | 17,0 |
| Вес всех деревьев на 1 га, тонн | 156,7 | 173,8 | 167,9 | 160,3 | 184,6 | 136,6 |
| То же, в % | 100 | 110,9 | 107,1 | 102,3 | 117,8 | 87,1 |
| В том числе стволы, тонн | 119,0 | 139,5 | 138,0 | 133,3 | 151,4 | 111,3 |
| То же, в % | 100 | 117,2 | 116,0 | 112,0 | 127,2 | 93,5 |
2.4. Общий запас надземной фитомассы деревьев культур сосны
Распределение общего сырого веса надземной части всего древостоя между отдельными фракциями в одновозрастных культурах в зависимости от густоты изменяется незначительно. Очень постоянна на всех участках
Доля хвои от всей надземной фитомассы и несильно изменяется доля ветвей, увеличиваясь в более редких культурах (см.таблицу ниже)
Фракционный состав фитомассы надземных частей культур сосны разной густоты в возрасте 20 лет
| Показатель | Густота посадки, тыс./га | |||||
| 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 | |
| Вес стволов, т/га | 119,0 | 139,5 | 138,0 | 133,3 | 151,4 | 111,3 |
| % надземной части | 75,9 | 80,3 | 82,2 | 83,2 | 82,0 | 81,5 |
| Вес хвои, т/га | 15,5 | 15,2 | 13,6 | 13,3 | 15,9 | 11,5 |
| % надземной части | 9,9 | 8,7 | 8,1 | 8,3 | 8,6 | 8,4 |
| % веса стволов | 13,0 | 10,9 | 9,8 | 10,0 | 10,5 | 10,3 |
| Вес живых ветвей, т/га | 17,0 | 14,3 | 12,6 | 10,6 | 13,9 | 9,6 |
| % надземной части | 10,9 | 8,2 | 7,5 | 6,6 | 7,5 | 7,0 |
| % веса стволов | 14,3 | 10,3 | 9,1 | 8,0 | 9,2 | 8,6 |
| Вес сухих ветвей, т/га | 5,2 | 4,8 | 3,7 | 3,1 | 3,4 | 4,1 |
| % надземной части | 3,3 | 2,8 | 2,2 | 1,9 | 1,8 | 3,0 |
| % веса стволов | 4,4 | 3,4 | 2,7 | 2,3 | 2,2 | 3,7 |
| Общий вес надземной части, т/га | 156,7 | 173,8 | 167,9 | 160,3 | 184,6 | 136,5 |
| % веса стволов | 131,7 | 124,6 | 121,7 | 120,3 | 121,9 | 122,6 |
Вес стволовой древесины на всех участках составляет около 80% ( + 3-4%) всей надземной массы 20-летнего древостоя. Заметна тенденция в густых культурах к некоторому повышению доли стволовой древесины в общей надземной массе. Вес крон составляет от 27,3 до 18% веса стволов, снижаясь в наиболее густых культурах. Во всей надземной массе доля живой части крон колеблется от 20,7 до 14,9%, соответственно снижаясь с увеличением густоты.