Общая биологическая продуктивность 18-летних культур сосны составит от 10 до 13,5 т сухого органического вещества на 1 га. Это полностью совпадает с данными, полученными В.П. Тимофеевым (1970). При этом в 18-летнем возрасте минимальную продуктивность дают культуры с густотой посадки 5 тыс. сеянцев, а максимальную с посадкой 30 тыс. сеянцев на 1 га. В 20-летнем же возрасте минимальную продуктивность дают деградирующие культуры с густотой посадки 40 тыс. сеянцев. Максимальную продуктивность в 20-летнем возрасте дают культуры с посадкой 30 тыс. на 1 га.

2.7. Виды биологической продуктивности лесов

Потенциальная продуктивность является одной из главных показателей эталонных насаждений, характеризуется такими показателями как видовой состав. Хозяйственная ценность, объединяемая в итоге в понятие «хозяйственной продуктивности». Под понятием «потенциальной продуктивности» понимается максимально возможная продуктивность для данных климатических и почвенных условий, будь то первичная биологическая продуктивность (т/га) или продуктивность запаса стволовой древесины (м3/га). Обычно последняя наиболее существенная составляющая первичной продуктивности является предметом изучения лесоводов.

Методы изучения потенциальной продуктивности по В.С. Чуенкову можно подразделить на три основные группы: лесоводственно-таксационные, лесотипологические и климатологические. Наиболее распространены лесоводственно-таксационные, с помощью которых изучают закономерности строения и роста насаждений, являющееся основой последующего моделирования этих параметров. Итоги многолетних исследований продуктивности лесов обобщены на Всесоюзной конференции по формированию максимально продуктивных эталонных насаждений, которая проводилась в Каунасе в 1979 году. Большинство работ, представленных на конференции выполнено именно лесоводственно-таксационными методами. Эти методы применимы для конкретых условий произрастания, в то время как климатологические методы оценки применимы для крупных территорий. Климатологические методы определения продуктивности основаны на зависимости потенциальной продуктивности от климатологических факторов. Обычно несколько гидротермических показателей климата путём арифметических операций комбинируют в один комплексный показатель, называемый климатическим индексом прироста, который указывают с годичным приростом древостоя. Например, климатический индекс ‘ I ’ Дж. Векка включает в себя осадки ‘ N ’, среднюю температуру воздуха ‘ T ’ и число дней с осадками менее 0,1 мм ‘ n ‘ в течении мая-июля, число дней в году с положительными температурами ‘ Z ‘ и имеет следующий вид:

i = ( N/T+10 * n/92) * (Z-60/100).

С. Патерсон вводит в 1956 году более удобные в использовании средние годовые показатели климата, которые можно найти в климатических справочниках.

I = Tv/Ta * N/1 * G/12 * E/100,

где Tv – средняя температура самого тёплового месяца;

Ta – амплитуда температур самого тёплого и самого холодного

месяцев;

N – годовое количество осадков;

G – продолжительность периода с температурами более +7С;

Е – фактор Миланковича равный Rp/Rs, где:

Rp – суммарная радиация на полюсе;

Rs - суммарная радиация в данном месте.

Индекс Патерсона часто используется в исследовании потенциальной продуктивности лесов.

Годичная продуктивность лесных насаждений определяется путём взятия модельных деревьев, у которых оценивается масса разных фракций (древесина, кора, ветви, листва, генеративные органы, корни).

2.8. Основные экологические и биологические факторы, определяющие продуктивность лесов (на примере лесов севера)

Всестороннее выяснение взаимосвязей и закономерностей роста и развития древесных растений в естественных фитоценозах даёт возможность проектировать и создавать биогеоценозы оптимального состава и структуры, способствующие повышению продуктивности древостоев.

Сосновые и еловые леса наиболее распространенной зеленомошной группы типов леса в условиях северной и средней тайги северо-востока европейской части РФ образуют, как правило, смешанные по составу древостои. Для них характерна невысокая полнота (0,5-0,7), IV, V классы бонитета. В насаждениях естественного происхождения наблюдается большая дифференциация деревьев по возрасту, диаметру и высоте. Эта особенность заметно выражена в еловых фитоценозах. В каждом типе соснового и елового леса создаются характерные эдафические, фитоклиматические условия. В связи с этим из сложного комплекса факторов внешней среды необходимо выявить и дать количественную характеристику тем из них, которые оказывают наиболее существенное прямое и косвенное влияние на жизнедеятельность растений и интенсивность образования органической массы биогеоценоза.

Солнечная радиация является наиболее важным экологическим фактором. Суммарная её величина, поступающая к пологу древостоев северной и средней тайги (390-420 кал/см2*сут), близка к наблюдаемой в южной тайге и даже в зоне широколиственных лесов, что обусловлено продолжительностью светового дня. Следовательно, на севере таежной зоны условия поступления солнечной радиации в течении вегетационного периода не оказывает значительных ограничений на формирование более продуктивных насаждений. Но следует учесть, что малая продолжительность вегетационного периода полностью не компенсируется длительностью дня. Благодаря большим межкроновым просветам в хвойных лесах солнечная радиация хорошо проникает вглубь полога, что приводит к большему прогреванию верхней половины кронового пространства. Это является важной специфической чертой, свойственной лесным биогеоценозам, развивающимся в условиях общего недостатка тепла.

Пропускание солнечной радиации древесным ярусом хвойных фитоценозов северной тайги составляет 29-44%, что в 3-4 раза выше по сравнению с ельниками и сосняками зоны елово-широколиственных лесов. Полог сосняка пропускает суммарную радиацию на 10-15%, а фотосинтетически активной радиации (ФАР) – в 1,5-2 раза больше, чем темнохвойные фитоценозы. Высокая светопроницаемость полога сосновых лесов позволяет такой теневыносливой породе, как ель, успешно расти под пологом сосны. В результате двухъярусные сосново-еловые древостои средней тайги на плакорах значительно больше поглощают солнечную радиацию (80%) и приближаются по этому показателю к ельникам Московской области. Коэффициенты поглощения ФАР сосняками и ельниками зеленомошной группы типов леса северной тайги Коми АССР составляют 0,63 и 0,80, что соответствует данным В.А. Алексеева (1975) для Мурманской и Архангельской областей, где эти показатели равны 0,60 и 0,79.

В северотаёжных лесах остаточное радиационное тепло почти в равной мере используется на суммарное испарение деятельного слоя и на турбулентный теплообмен. Эта особенность хвойных фитоценозов является следствием низких температур воздуха, меньшей интенсивности физиологических процессов, главным образом транспирации. В условиях же Валдая и Московской области основную долю остаточного радиационного тепла составляет расход на суммарное испарение леса.