Процессы естественного возобновления определяют жизненность вида (древесной породы) и сформированных им ассоциаций (типов леса), а также лесных формаций.
Наиболее полно и глубоко эти процессы можно познать, изучая их на уровне определенных видовых популяций, а в пределах последних — в экологических рамках типов лесов (девственных, лесов мало затронутых антропогенным влиянием), а также лесов и лесных площадей, где производились рубки разной интенсивности, или прошли пожары, либо случались лесоводственно непредвиденные стихийные бедствия (ветровалы, повреждения вредными насекомыми и т. д.).
Среди сложных экологических условий, определяющих развитие процесса естественного возобновления кедра сибирского, помимо наличия всхожих семян и благоприятных погодно-климатических условий, для их прорастания и появления всходов, а затем подроста основное значение имеют тип леса, соответствующий класс погоды, состав, возраст и полнота древостоя, характер и состояние подлеска, травяной и моховой растительности под пологом леса. Все эти слагаемые экологических условий для жизни подроста или самосева взаимосвязаны и взаимообусловлены. Влияние каждого из них на среду и возобновление зависит от степени сопряженности этих слагаемых условий — своеобразных факторов возобновления. Именно они прямо или косвенно влияют на процесс появления всходов, выживание их и дальнейшее формирование подроста, выживание последнего и перерастание его в древесный ярус.
Из всех перечисленных условий наиболее четко прослеживается влияние типа леса и полноты древостоя на процесс естественного возобновления. Если тип леса в сопряженности с классом погодных данных 3 лет, когда идет формирование и созревание семян, обусловливают степень обеспеченности данного участка необходимым для возобновления наличием доброкачественных всхожих семян, то полнота древостоя в пределах лесорастительной подзоны района и типа леса влияет на количество света, тепловой и водный (гидротермический) режимы, на условия испарения, скорость разложения растительных остатков, густоту травяного н лишайниково-мохового покрова и т. п. Непосредственно ее влияние сказывается на жизнедеятельности подроста кедра, так как из-за своей биологической особенности теневыносливость его непостоянна, она уменьшается с возрастом.
Кедр в первые годы жизни отличается большой теневыносливостью, что в свое время отмечали В. Н. Сукачев и М. Е. Ткаченко. С течением времени в процессе развития и формирования ассимилирующего аппарата у хвои потребность в свете у кедра увеличивается, а в возрасте 10—15 лет подрост кедра в условиях подзоны средней тайги (или 15—20 лет в условиях подзоны северной тайги) при больших полнотах древесного полога в результате недостатка света отмирает. Поэтому подрост кедра под густым пологом леса (при больших полнотах древостоя) встречается обычно не старше 10—15 лет. Тезис о географичности возобновительного процесса был сформулирован в общих чертах Г. Ф. Морозовым (1970), а для ели И. С. Мелеховым (1980). Как показали наши исследования, этот тезис также справедлив и для кедра, что особенно наглядно проявляется в условиях Западной Сибири.
В Западной Сибири, имеющей протяженность с севера на юг свыше 2300 км, по исследованиям Б. Н. Городкова, а затем Г. В. Крылова (1961 и др.), на равнине прослеживается пять природных (лесорастительных) зон: тундровая, лесотундровая, таежная, лесостепная, степная. Таежная зона занимает до 60% общей площади Западно-Сибирской равнины и является самым крупным в Советском Союзе (и в Северной Евразии) регионом равнинной тайги. По общим ландшафтным особенностям зона тайги разделяется на три природные подзоны: северную, среднюю и южную. В северную тайгу входят лесорастительные подзоны: редкостойных елово-лиственничных лесов (где кедр не растет) и северных лиственнично-кедрово-сосновых приречных лесов (где кедровые леса входят в лишайниковую, сфагновую и травяно-болотную группы типов, их общая площадь около 2 млн. га, или 5% площади всей подзоны); в среднюю входят подзона кедрово-сосновых заболоченных лесов (где кедровые леса включены в лишайниковую, мшистую, травяно-болотную группы типов и занимают 6% площади всей подзоны, или около 3 млн. га) и подзона сосново-темнохвойных лесов (где кедровники составляют около 7%, или приблизительно 3 млн. га и входят в состав мшистой, крупнотравной, разнотравной, папоротниковой, сложной, широкотравной и сфагновой групп типов леса).
Возобновление в большинстве типов леса в мшистой группе характеризуется достаточным количеством благонадежного подроста хвойных и среди него преобладанием кедра, достигающего в лучших типах 25,5 тыс. шт/га.
Несколько меньше подроста (но также достаточно для восстановления) в кедровниках разнотравной группы, где наряду с кедром (от 0,5 до 4,8 тыс. шт/га) имеется значительное количество подроста ели сибирской, а в отдельных типах (кедровник разнотравный III класса бонитета) также пихты сибирской.
В долгомошниковых кедровниках, широко распространенных в подзоне, количество кедрового подроста колеблется от 3,8 до 5,3 тыс. шт/га, что гарантирует возобновление кедра. Не менее успешно возобновляется кедр в типах сфагновой группы (1,5—3,5 тыс. шт/га). Значительно хуже идет возобновление в крупнотравной и широкотравной, а также папоротниковой группах.
Переходя к характеристике возобновления в кедровых лесах подзоны южной тайги, следует отметить, что здесь кедровники занимают около 1% площади региона и представлены типами, входящими в состав нескольких групп: разнотравной (наиболее широко распространенной по площади), широкотравной, папоротниковой и сложной, в которых древостой кедра относятся к II—III классам бонитета и характеризуются чаще всего слабым и неудовлетворительным возобновлением (кроме типов кедрач малиново-разнотравный на Чулымском плато и кедрач разнотравный II класса бонитета на Приобском плато, в которых возобновление кедра под пологом леса проходит удовлетворительно и хорошо, особенно в годы благоприятного климатического цикла). Также неудовлетворительно проходят процессы возобновления кедра в типах, объединяемых в сфагновой и травяно-болотной группах, древостой которых относятся к IV классу бонитета.
Оценка возобновления (хорошее, удовлетворительное, слабое, неудовлетворительное) базируется на количественных показателях подроста кедра, обоснованных в работе Г. В. Крылова (1961), где для кедра, ели, пихты дана оценка возобновления, разработанная по пятибалльной системе.
Позднее при накоплении новых материалов по изучению возобновления и разработке таблиц хода роста кедра для разных районов Сибири шкала оценки возобновления кедра на вырубках была уточнена Г. В. Крыловым и М. И. Куликовым, 1962. Пользуясь этими придержками, проводили исследовательские работы в различных районах Сибири.
Как показали исследования, процесс естественного возобновления под пологом леса по разным высотным подпоясам и типам леса протекает далеко не одинаково. Доля участия кедра в составе подроста сильно колеблется в зависимости от условий местопроизрастания. В условиях черневого подпояса возобновление удовлетворительно лишь в разнотравной группе типов леса; горно-таежного — в зеленомошной и долгомошной группах, а субальпийского — во всех типах леса, кроме кедровника левзейно-крупнотравного. Для перечисленных групп типов леса возобновление можно считать удовлетворительным при наличии более 1000 шт/га подроста хвойных пород.
В большинстве типов леса черневого подпояса развит мощный травяной покров, который препятствует лесовосстановлению. Поэтому процессы возобновления здесь протекают медленно и постепенно, а коренные древостой отличаются разновозрастной структурой и сложным составом. Только в кедровниках разнотравной группы травянистая растительность не оказывает большого препятствия возобновлению. Поэтому здесь чаще наблюдаются древостой с более высокими полнотами. После пожара или сплошной рубки коренные типы леса черневого подпояса крупнотравной, папоротниковой и травяно-болотной групп сменяются производными березовыми и осиновыми насаждениями, а вырубки травяно-болотных типов интенсивно заболачиваются. После смыкания древесного полога из лиственных пород травяной покров здесь обычно не испытывает значительного угнетения и продолжает препятствовать поселению хвойных пород. В типах леса разнотравной и широкотравной групп после пожара в течение 10—30 лет поселяются как лиственные, так и хвойные породы (преимущественно кедр), а через 40—50 лет в сложившихся древостоях доля участия кедра достигает уже 5—6 единиц. Для этих групп типов леса характерно восстановление кедровников в основном через смену пород, иногда кратковременную.
В условиях горно-таежного подпояса, где преобладают зеленомошные типы леса, возобновление протекает несколько лучше. В типах леса этой группы, формирующихся на свежих и влажных почвах (кедровниках кисличных и вейниково-зеленомошных), подрост пихты более обилен, чем подрост кедра. Это объясняется тем, что в коренных древостоях зеленомошников примесь пихты составляет обычно 2—3 единицы. В кедровнике крупнотравном и типах леса бадановой группы состав возобновления под пологом примерно одинаков, но протекает оно в бадановых типах более интенсивно. Успешно проходит возобновление в долгомошной группе, где в осочково-долгомошном типе на сухих склонах световых экспозиций под пологом возобновляется преимущественно кедр.
При ухудшении дренажа и под влиянием климатических условий долин в составе подроста вначале снижается доля пихты, а затем и кедра. В процессе роста насаждения здесь нередко преобладает ель. Если в кедровнике черничном, имеющем обычно условия повышенного увлажнения, ель сибирская встречается как примесь, то в кедровнике долгомошном, где условия дренажа хуже, она играет уже значительную роль в составе. Кедровники вейникового и крупнотравного типов после пожаров восстанавливаются через смену пород. Только под пологом березы и осины здесь появляется подрост кедра, который при восстановлении леса на гарях играет значительно большую роль, чем пихта.
Во всех типах леса субальпийского подпояса, кроме кедровника левзейно-крупнотравного, кедр возобновляется хорошо как под пологом, так и после пожара, причем без примеси других пород. Особенно хорошо протекает возобновление в долгомошной группе типов леса. Кедровник левзейно-крупнотравный после пожара обычно сменяется субальпийскими лугами.
Для кедровых лесов, входящих в группу провинций Средней Сибири, составляющих здесь около 10% лесопокрытой площади, характерно распространение их на площади, превышающей 170 млн. га, среди которой кедровой формацией из кедра сибирского занято более 16,5 млн. га и формацией кедрового стланика около 3 млн. га. Кедровые леса распространены на территории Тувино-Саянской горной провинции, где они занимают около 6,5 млн. га, или 43% лесопокрытой площади, и на территории Среднесибирской провинции, где им принадлежит 6 млн. га и их доля составляет около 5%. В бассейне р. Баксы встречаются северные кедрово-еловые разреженные мшистые и долгомошные леса IV—V классов бонитета, характеризующиеся групповым возобновлением в количестве 3—6 тыс. шт/га, в том числе кедра от 0,5 до 1,5 тыс. шт/га.
В южной части Среднесибирского плоскогорья, относимой к подзоне средней тайги, на водоразделах встречается кедрово-пихтовая мшистая тайга, которая южнее сменяется долинными елово-кедровыми брусничниками и кедровыми ельниками приручьевыми IV—V классов бонитета. Возобновление в них групповое (по микровозвышениям) с участием в подросте до 1,5 тыс. шт/га кедра. В среднегорно-таежном подпоясе встречаются кедровники чернично-зеленомошные IV класса бонитета и чернично-долгомошные V класса бонитета, имеющие слабое (групповое) возобновление кедра в смеси с пихтой и елью.
В Западном и Восточном Саянах по северному макросклону распространен пояс темнохвойных лесов, в котором на отметках 350—800 м преобладают кедровники крупнотравно-папоротниковые, имеющие древостой высоких классов бонитета (I—II), характеризующиеся слабым возобновлением кедра и других темнохвойных пород, в котором преобладает подрост пихты. На более высоких отметках (700—1400 м над ур. м.) распространены кедровники травяно (вейниково)-зеленомошные II—III классов бонитета, древостой циклично-разновозрастные, в которых возобновление под пологом хорошее (до 5 тыс. шт/га кедрового подроста и до 2,5 тыс. шт/га пихтового, по Т. С. Кузнецовой). Еще более успешно идет возобновление в кедровниках зеленомошных (мшистых) III—IV классов бонитета, распространенных на высоте 800—1500 м на горно-таежных перегнойных оподзоленных почвах. В высокогорных субальпийских разнотравно-зеленомошных кедровниках IV—V классов бонитета и в пихтово-кедровых крупнотравных редколесьях V бонитета возобновление слабое, с преобладанием пихты.
По южному макросклону Западного и Восточного Саян, а также по горным хребтам Танну-Ола и Хамар-Дабана кедровые леса занимают верхние части горно-лесного пояса (начинаясь на высоте 1400—1600 м и доходя до верхней границы леса до 1900—2200 м над ур. м.). Здесь произрастают кедровники мшисто-лишайниковые, ерниковые, рододендроновые и подгольцово-лишайниковые с групповым цикличным возобновлением кедра.
На западном склоне Енисейского кряжа встречаются еловокедровые брусничные леса IV класса бонитета, в которых возобновление идет успешно: 10—12 тыс. шт/га подроста кедра, ели и пихты. По восточному склону Енисейского кряжа распространены листвяги багульниковый и брусничный, в которых во втором ярусе растут кедр, ель сибирская и иногда пихта. Возобновление в первом типе слабое, а во втором удовлетворительное, здесь насчитывается 2,5—3 тыс. шт подроста, в основном кедра и лиственницы в возрасте до 20 лет.
В восточной части Среднесибирского плоскогорья вслед за лиственничными и сосновыми лесами распространены лиственничные кедровники с ерником и ольховником в подлеске, III—IV классов бонитета, характеризующиеся слабым и удовлетворительным возобновлением кедра. По речным долинам кедр входит в состав пихтово-еловых типов леса пойменно долгомошной и кустарниковой групп, его возобновление здесь отличается цикличностью и куртинностыо и связано с полнотой и климатическими классами погоды.
На Лено-Илимском междуречье и в бассейне Верхней Лены распространены кедровники-брусничники III—IV классов бонитета, кедровники-черничники II—III, реже IV классов бонитета и кедровники аулакомиевой группы V—Va бонитета, отличающиеся устойчивым возобновлением кедра. Для южных горных систем характерны высокогорные кедровники рододендроновые (с подлеском из рододендрона золотистого). Близ верхней границы леса распространены кедровники-черничники и кедровые редколесья мшисто-лишайниковые и ерниковые, возобновление которых отличается цикличностью и групповым расположением подроста кедра.
На восточных границах ареала кедра, на территории юго-запада Якутии, в Ленском лесорастительном районе по склонам увалов встречаются бруснично-мшистые кедровники III класса бонитета, в которых под пологом леса насчитывается до 6-20 тыс. шт/га хвойного подроста в том числе кедра 3,5—12 тыс. шт/га. В бассейне нижнего течения Олёкмы растут кедрово-елово-лиственничные леса бруснично-мшистые с групповым возобновлением кедра. Как отмечает Л. К. Поздняков (1969), в районах г. Мирного и г. Алдана назрела необходимость расширения площади кедровых лесов путем создания кедровых культур.