Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природная характеристика района исследований 10
1.1. Растительность 10
1.2. Рельеф 13
1.3. Климат 14
1.4. Почвы 17
Глава 2. История и современное состояние лесокультурного производства в России 19
2.1. История искусственного лесовосстановления в европейской части страны и Сибири 19
2.2. Обработка почвы 24
2.3. Создание лесных культур методом посева и посадки 35
2.4. Посадочный материал 40
2.5. Сроки посадки 43
2.6. Густота культур 47
2.7. Лесовосстановление и лесоразведение за рубежом 59
Глава 3. Программа, методика, объекты исследований и объем выполненных работ 62
Глава 4. Методология создания культур 67
Глава 5. Анализ лесокультурного фонда, качества производственных культур и выделение основных типов лесорастительных условий с использованием ГИС. Типизация вырубок 73
5.1. Состояние современного лесокультурного фонда 73
5.2. Качество производственных культур 82
5.3. Выделение основных типов лесорастительных условий 91
5.4. Типизация вырубок 94
Глава 6. Оценка состояния опытных лесных культур хвойных пород . 104
6.1. База данных стационарных наблюдений за ростом лесных культур. 104
6.2. Приживаемость и рост культур сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, кедра сибирского, ели сибирской в фазах приживания и индивидуального роста и развития. Продуктивность и ход роста производственных культур в фазах дифференциации, выформирования стволов и спелости 111
6.3. Корневая система и качество древесины сосновых культур 210
6.4. Приживаемость, сохранность и рост опытных географических лиственничных культур 224
Глава 7. Рекомендации по выращиванию культур хвойных пород в подзоне южной тайги 234
Заключение 251
Литература 254
Приложения 298
- Создание лесных культур методом посева и посадки
- Лесовосстановление и лесоразведение за рубежом
- Программа, методика, объекты исследований и объем выполненных работ
- Выделение основных типов лесорастительных условий
Введение к работе
Актуальность п роблемы. Широкое и разностороннее использование леса, как источника древесины и как фактора, благотворно
# влияющего на окружающую среду, и возрастание его роли и места в
биосфере требуют значительного улучшения его воспроизводства
(Писаренко, Мерзленко, 1990).
Воспроизводство лесных ресурсов определяется их размерами и состоянием, природными условиями и общим уровнем экономического
* развития. В последнее время большое значение в повышении
продуктивности леса имеет искусственное лесовосстановление.
В Сибири темпы его постоянно возрастают и к настоящему времени площадь лесных культур достигла более 3 млн га. Наряду с культурами высокого качества нередки случаи низкой их сохранности, а зачастую и гибели.
В последнее время значительные объемы лесокультурных работ сосредоточиваются на площадях лесокультурного фонда из-под равнинных темнохвойных лесов Сибири. Эти леса наиболее продуктивны в южно-
таежной подзоне, где в результате интенсивного промышленного освоения,
уничтожения их лесными пожарами и сибирским шелкопрядом, а также по
другим причинам накопились обширные непродуцирующие территории.
Необходимость искусственного лесовосстановления лесов на этих площадях
представляет собой крупномасштабную проблему. Применяемые в
настоящее время методы и способы искусственного лесовыращивания в этих
условиях не имеют необходимой научно-методической основы и поэтому
приводят к неудовлетворительным результатам. В связи с этим существует
острая необходимость в разработке научных основ выращивания культур
хвойных пород на площадях из-под темнохвойных лесов Сибири.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в изучении и разработке эффективных методов и способов
5 выращивания лесных культур хвойных пород, обеспечивающих повышение их качества в таежной зоне Сибири. Особое внимание при этом уделялось выращиванию лесных культур на лесокультурных площадях, вышедших из-под темнохвойных пород.
В задачи исследований входит:
1. Изучение и анализ производственного опыта создания лесных
культур хвойных пород, в подзоне южной тайги. На примере
Большемуртинского лесхоза Красноярского края разработать методы
получения электронных карт качества культур по лесничествам, используя
геоинформационную систему (ГИС ).
Выделение основных категорий лесокультурного фонда для подзоны южной тайги и дать оценку его состояния (на примере вырубок из-под темнохвойных лесов). Разработка методов получения электронных карт лесокультурного фонда при помощи ГИС.
Оценка условий местопроизрастания фитоценозов естественного и искусственного происхождения в таежной зоне и разработка алгоритма их выделения с использованием геоинформационной системы,
Изучение приживаемости опытных культур хвойных пород, созданных по разным технологиям.
Исследование особенностей роста и развития опытных и производственных культур хвойных пород, созданных в разных экологических условиях.
Создание базы данных стационарных наблюдений за состоянием лесных культур.
Разработка рекомендаций по созданию лесных культур на разных категориях лесокультурного фонда из-под равнинных темнохвойных лесов.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Усовершенствованная методологическая схема лесокультурного
производства обеспечивает выращивание высокопродуктивных
искусственных насаждений на экосистемных принципах.
2. Использование дистанционного зондирования и ГИС перспективно
при инвентаризации лесокультурного фонда, оценки качества
искусственного лесовосстановления и выделении типов лесорастительных
условий.
3. Применение разработанных безуходных агротехнических
технологий позволяет эффективно выращивать лесные культуры в таежной
зоне Сибири.
Научная новизна. В результате изучения современного состояния лесокультурного фонда, искусственного лесовосстановления и длительных экспериментальных работ теоретически и практически обосновано решение проблемы воспроизводства, повышения продуктивности и сокращения сроков выращивания коренных сибирских лесов. Эта обобщающая работа выполнена впервые применительно к равнинной подзоне южной тайги Сибири.
В числе основных результатов исследований, характеризующих научную новизну и определивших решение рассматриваемой проблемы являются:
1. Модернизированная методология выращивания лесных культур,
которая является основой при их создании и обеспечивает выращивание
высокопродуктивных искусственных насаждений,
2. Предложен метод инвентаризации лесокультурного фонда и
искусственного лесовосстановления с использованием данных
дистанционного зондирования и ГИС, являющийся наиболее перспективным.
Впервые разработан алгоритм выделения типов лесорастительных условий на площадях лесокультурного фонда с использованием геоинформационной системы, который позволяет более обоснованно осуществлять создание лесных культур.
Выделены типы вырубок в условиях равнинных темнохвойных лесов Сибири.
5. Установлены особенности приживаемости опытных и
производственных культур хвойных видов и закономерности их роста на
хорошо дренированных и временно переувлажняемых почвах на площадях
из-под равнинных темнохвойных лесов Сибири.
6. Сформирована база данных по опытным культурам хвойных пород,
произрастающих в разных экологических условиях равнинной подзоны
южной тайги Сибири, которая является основой для лесохозяйственного
планирования и производства на локальном и региональном уровнях.
Практическая ценность и реализация результатов исследования.
На основе спутниковой съемки высокого разрешения составлены цифровые карты в формате ГИС, характеризующие современный лесокультурный фонд и качество культур в Большемуртинском лесхозе Красноярского края.
Разработаны и апробированы в производственных условиях технологии вьфащивания лесных культур хвойных пород для каждой категории лесокультурного фонда, обеспечивающие в равнинной подзоне южной тайги высокий экологический, лесоводственный и экономический эффект (справка о внедрении).
Практические выводы диссертации отражены в рекомендациях " Восстановление леса на вырубках после работы современных машин в таежной зоне Красноярского края" (Шарый и др., 1986) и "Создание лесных культур в подзоне южной тайги Красноярского края" (Вараксин, 2000).
Обоснованность выводов и рекомендаций подтверждается многолетним экспериментальным материалом, собранным в различных районах Сибири, обработанным с использованием научно обоснованных, корректных методик и апробацией полученных научных результатов на производстве.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на различных конференциях, симпозиумах, семинарах и
8 совещаниях: междунар. семинарах: „Sustainable forest and its biological environment" (Ниигата, Япония, 1994), „New Roles of Plantation Forestri Requiring Appropriate Tending and Harvesting Operations" (Токио, Япония, 2002); междунар. CHMn.:„State of the Art in Vegetation Monitoring АрргоасЬез"(Бирменсдорф, Швейцария, 2003); междунар. совещаниях: „Методы оценки состояния и устойчивости лесных экосистем" (Красноярск, 1999), конф. Международной Ассоциации исследователей бореальных лесов (Санкт-Петербург, 1996); ежегодн. междунар. конф.. МАИБ:„Устойчивое развитие бореальных лесов" (М., 1997); междунар. конф.:„Кедрово-широколиственные леса Дальнего Востока" (Хабаровск, 1996); „Эколого-социальные проблемы Центральной Сибири" (Лесосибирск, 1993), „Азиатские экосистемы и их защита"( Улан-Батор, 1995), „Boreal forest and environment: local, regional and global scales"(KpacHOflpcK, 2002); совещ.: „Лесные стационарные исследования" (Тула, 2001); конф.: „Вклад молодых биологов в решение вопросов продовольственной программы" (Улан-Удэ, 1987), „Аэрокосмический мониторинг лесных ресурсов зоны интенсивного ведения лесного хозяйства" (Львов, 1988), „Лесной комплекс Сибири" (Красноярск, 1990); краевой конф.: Пути дальнейшего развития и совершенствования академической, отраслевой и вузовской науки в решении задач ускорения НТП в лесной отрасли" (Красноярск, 1986).
Личный вклад диссертанта. Диссертационная работа
выполнена в лаборатории лесной генетики и селекции в рамках одного из
научных направлений института "Научное обоснование региональных
систем охраны, комплексного использования и воспроизводства лесных
ресурсов" и научно-исследовательского проекта: "Научные основы
восстановления и формирования лесов Сибири", а также хоздоговорной
темы: "Совершенствование технологий выращивания лесных культур" (1999-
2004) и международного проекта "Экосистемное управление бореальными
лесами в Центральной Сибири" (1995-2005). Как руководитель и
ответственный исполнитель разделов по искусственному
9 лесовосстановлению, автор самостоятельно осуществлял постановку задач НИР, сбор, обработку, анализ, интерпретацию и обобщение материалов полевых исследований.
Диссертация написана на основе многолетних исследований автора (1981-2003 гг.), которые проводились по плану научно-исследовательских работ Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 научных работ, в том числе две монографии: "Проблемы устойчивого лесопользования"(1998), "Культуры сосны обыкновенной в Красноярском крае" (2000). Теоретические и практические положения научных исследований нашли отражение в этих монографиях и научно-практических рекомендациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы и приложения, изложена на 325 страницах, включает 108 таблиц, 47 рисунков, библиографический список 487 наименований.
Создание лесных культур методом посева и посадки
Создание лесных культур посевом или посадкой зависит от лесорастительной зоны, лесорастительных условий, категории лесокультурной площади и выращиваемых древесных пород (Огиевский, Медведева, 1969;Писаренко, 1977; Редько, Родин, Трещевский, 1980; Вараксин, 1987, Вараксин, Коропачиский, 2000 и др.).
Исторически посев леса лесоводы начинали применять значительно раньше, подражая естественному семенному возобновлению леса. Преимущества посева заключаются в следующем: с самого начала создаются естественные условия возобновления леса, при которых корневая система не подвергается нарушениям, как при посадке, что особенно важно для древесных пород, формирующих стержневой корень; посев проще осуществить, при этом отпадает надобность в питомниках и, следовательно, исключаются лишние затраты на выращивание посадочного материала.
Успех создания и выращивания лесных культур посевом семян непосредственно на лесокультурной площади зависит: от происхождения и качества семян; наличие оптимального сочетания экологических факторов (тепла, влаги, света, аэрации, плодородия почв); от технологии (сроков, норм, глубины заделки и т.п.) и способов высева семян; от способов и качества предпосевной подготовки почвы; тщательности и частоты уходов за культурами. По данным А.П.Тольского (1929) посевы должны преобладать в северных районах, где выпадает осадков за май-август 240 мм и более, а температура середины июля 18-20. В остальных областях посевы должны применяться лишь в отдельных случаях. Позднее Е.ДХоднев и Г.Г. Юнаш (1951) несколько расширили в направлении к лесостепи зону применения посевов.
Успешность посевов хвойных пород в зоне достаточного увлажнения на песчаных и супесчаных почвах отмечали В.В.Огиевский и др, (1949), А.В Преображенский (1949, 1950, 1954, 1955), П.В.Луговых (1952), С.В.Алексеев (1953, 1954), М.С.Синкевич (1956), А.В.Патранин (1957), НВ.Напалков (1958), Ф.Б.Орлов, В.МВеснин (1959), В.В.Грибков (1962) и др. Однако в отдельные засушливые годы наблюдается гибель посевных культур в результате пересыхания верхних горизонтов почвы и опала корневой шейки всходов (Мирон, 1947; Преображенский, 1960; Алексеев, 1962; Побединский, 1962, 1963; Годнее, Баранова, 1962; Морозова, 1964 и др.). В таежной зоне европейской части страны (Редько, Родин, Трещевский, 1980) посевы семян рекомендуются лишь на свежих вырубках на сухих, свежих и частично влажных песчаных и супесчаных почвах, а при достаточном количестве осадков в начале вегетационного периода - и на каменистых щебнистых почвах. На суглинистых и глинистых почвах с временным и избыточным переувлажнением также имеются примеры успешных культур посевом (Алексеев, 1932, 1954; Преображенский, 1949 т 1966; Орлов, 1954; Мукин, 1955). Однако встречаются данные о гибели посевных культур от вымокания и выжимания растений (Декатов, 1936, 1961; Огиевский, 1954, 1966; Орлов, 1958, 1960; Суворов, 1963; Стратонович, 1966 и др.) от интенсивного зарастания посевных мест травяной растительностью и других причин (Якубов, 1931; Журавлев, 1958, 1960, 1962; Огиевский, 1963; В.И. Рубцов, 1965; Н.И.Рубцов, 1966 и др.).
Посев леса редко дает положительный результаты на богатых, тяжелых, сырых и мокрых почвах, бурно зарастающих травянистой растительностью и порослью лиственных пород, а также в очень сухих условиях местопроизрастания. Для успешного посева леса необходимы тщательная подготовка почвы, хорошее соприкосновение семян с минеральными частицами почвы, легкое уплотнение верхнего слоя, отсутствие поверхностной корки, заплывания почвы, тщательная заделка семян, незначительное затенение появляющихся всходов, отсутствие перегрева поверхности почвы (Редько, Родин, Трещевский, 1980).
При создании лесных культур используются следующие способы высева семян: рядовой, строчно-луночный и посев биогрутшами. При рядовом посеве семена высевают непрерывной струей рядками с одинаковыми междурядьями и заделываются на одну и ту же глубину. При строчно-луночном посеве семена высевают по нескольку штук в одну лунку, а лунки располагаются в ряд на одинаковом расстоянии друг от друга. При посеве биогруппами семена высевают гнездами, каждое из которых включают несколько лунок, сгруппированных на площадке, имеющих преимущественно форму квадрата. В таежной зоне на свежих песчаных и супесчаных почвах свежих вырубок, не заросших или слабо заросших травянистыми растениями, посев семян хвойных пород проводится с одновременной подготовкой почвы.
В Сибири на посевы смотрели, как на упрощенный способ лесных культур с наименьшими затратами и проводили их повсеместно, без учета условий местопроизрастания. В результате, почти во всех областях наблюдалась массовая гибель культур, заложенных этим методом (Кабалин, 1958; Огиевский, 1962; Огиевский, Медведева, 1969). По данным СИ. Кабалина в Новосибирской области из 8 тыс. га культур, созданных посевом, погибло 4310 га. По материалам В.В. Огиевского и А.А. Медведевой в Алтайском, Красноярском краях и Кемеровской области полноценных участков культур, заложенных посевом, почти не встречалось, хотя в период с 1950 по 1955 год этим методом культуры были созданы на площади свыше 15 тыс. га. В Сибири посевы оказались малоэффективными в степных и лесостепных районах, на почвах тяжелого механического состава и избыточно увлажненных почвах в зонах равнинных и горных лесов, в сухих условиях высотного пояса низкогорных светлохвойных лесов. Начиная с XIX столетия, когда впервые наряду с посевом начинали применять посадку леса, удельный вес посадок в общих объемах лесокультурных работ постоянно возрастал. В последние годы почти повсеместно отдается предпочтение посадке леса. Посадка леса одинаково успешна во всех лесорастительных зонах. Она особенно необходима в районах с засушливым климатом, в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения.
Лесовосстановление и лесоразведение за рубежом
Состояние воспроизводства лесных ресурсов и тактика развертывания работ определяются размерами и состоянием лесных ресурсов, природными условиями и общим уровнем экономического развития стран. Кроме того, развитию лесовосстановительных работ и интенсификации лесохозяйственного производства способствуют национальные интересы государств или коммерческие отдельных фирм и монополий (Писаренко, Мерзленко, 1990).
Национальные интересы целых стран или коммерческие интересы отдельных фирм и монополий привели к развитию лесовосстановительных работ и интенсификации лесохозяйственного производства. Эти же интересы заставили скупать для нужд лесохозяйственного производства новые земельные участки, разрабатывать современные машины и орудия, применять удобрения и новейшие химические средства и препараты. Большое развитие получили селекционные работы, создание гибридных форм тополей, интродукция новых видов древесных пород и т.п., достигнутые результаты интенсивно внедряются в производство. В ряде стран начали выделять ссуды под лесовосстановление, а в некоторых странах были приняты законы, по которым отчисления от прибылей фирм, работающих на древесном сырье, шли на лесовосстановительные работы и улучшение ведения лесного хозяйства (Писаренко, 1976).
В настоящее время можно отметить 3 основных направления воспроизводства: естественное возобновление, лесные культуры и лесные плантации. Первые два характерны для стран умеренного климата, третье -для стран с мягким климатом, субтропических и тропических. В пределах отдельных стран можно встретить все формы, в зоне умеренного климата работы по лесовосстановлению, улучшению лесов и повышению их продуктивности принимают такой интенсивный характер, что их в полной мере можно относить к плантационному типу ведения хозяйства.
По данным А.И. Писаренко, М.Д, Мерзленко (1990) в регионах с мягким климатом широкое развитие получило интенсивное плантационное лесовыращивание с коротким оборотом рубки: 6 лет - касуарина в Латинской Америке, 18-20 лет - тополей, 24 года - длиннохвойных сосен. Всего в Южной Европе, Африке, Латинской Америке имеется более 19 млн. га плантаций быстрорастущих древесных пород. Дело в том, что специализация и выращивание древесины весьма выгодны, так как достигается высокая продуктивность, облегчается заготовка древесины.
Существенно возросли объемы работ по воспроизводству лесных ресурсов в Канаде. Большое значение придается механизированной обработке почвы для искусственного лесовосстановления (Michael D. Bock and Ken C.J. Van Rees, 2002). Авторами подчеркивается, что на северозападных территориях на вырубках бореальных смешанных лесов Канады при механизированной обработке почвы наблюдается снижение плотности, уменьшение в общем количестве органического углерода, окиси азота. Большое значение придается выращиванию в Канаде плантаций ели, срок выращивания которых составляет 35-70 лет, при запасе товарной древесины 215-510 м3/га (Stutll, 1976).
В Швеции лесовосстановление посевом семян почти не практикуется в связи с большим их расходом. Посадочный материал выращивают в специальных пакетах, сверху покрытых пленкой с отверстиями для семян, снизу открытых для обеспечения контакта с заранее подготовленной почвой, на которую их раскладывают. Торфяной субстрат набухает, и создаются необходимые условия для прорастания семян, а пленочное покрытие предохраняет их от заглушения травянистой растительностью. Но основной объем работ по лесовосстановлению обеспечивается посадкой преимущественно ручным способом с использованием специальных буров, мотыг и посадочных труб; производительность — 1-1,2 тыс. растений за рабочий день (Zhou, W, 1999). Преимущество искусственного лесовосстановления и лесоразведения состоит в том, что насаждения создают в освоенных местах (вблизи дорог и городов) и из хозяйственно ценных пород. Они одновозрастны, компактно расположены и удобны для эксплуатации.
Программа, методика, объекты исследований и объем выполненных работ
Дать оценку лесокультурного фонда и качества производственных культур с использованием ГИС и в результате этого получить электронные карты лесокультурного фонда и качества культур на примере Большемуртинского лесхоза. Выделить основные типы вырубок в районе исследований. 2. Создать базу данных стационарных наблюдений за ростом лесных культур. 3. Изучить состояние опытных культур хвойных пород: ЗД. Приживаемость, сохранность, класс качества и рост опытных культур. 3.2. Приживаемость, сохранность и рост опытных географических лиственничных культур. 4. Разработать научно-практические рекомендации по выращиванию культур хвойных пород в подзоне южной тайги. Методика работ: Перед началом работ по изучению лесных культур анализировались литературные источники и лесоустроительные материалы с целью выбора наиболее характерных объектов. В лесхозах (лесничествах) района исследований изучаются следующие документы: проект и книга учета лесных культур, планы и таксационные описания лесонасаждений. По этим документам предусматривается сбор и получение следующих материалов: характеристика условий местопроизрастания; технология создания и выращивания лесных культур; материалы по их приживаемости (сохранности) и таксационной характеристики.
После этого производится выкопировка участков культур. В дальнейшем приживаемость, сохранность и показатели роста систематизируются в зависимости от способов подготовки и обработки почвы, вида используемого посадочного (посевного) материала, сроков посадки и посева, а также густоты культур. После тщательного и внимательного выбора участков культур по документам лесхозов (лесничеств) проводится рекогносцировочное их обследование в натуре. При этом одновременно сравниваются выбранные материалы с фактическими. Изучение культур проводилось как маршрутными, так и стационарными методами. Маршрутные исследования осуществлялись при изучении производственных культур в Емельяновском, Козульском, Ачинском, Тюхтетском, Пировском, Таежинском, Казачинском, Енисейском лесхозах Красноярского края; Мариинском лесхозе Кемеровской области; Эдучанском, Капаевском, Тушамском, Бадарминском лесхозах Иркутской области. Всего обследовано более 20 тыс. га культур хвойных пород в разных экологических условиях таежной зоны Сибири. Стационарные работы проводились в Большемуртинском лесхозе Красноярского края. Основными объектами исследований являлись опытные участки сосновых» еловых, лиственничных и кедровых культур, созданные в таежной зоне на дренированных и временно переувлажняемых почвах. На этих участках изучались особенности приживаемости, сохранности, роста и развития культур в зависимости от способов обработки почвы и посадки, а также от возраста используемого посадочного материала. Было заложено всего 200 пробных площадей, где для анализа хода роста по высоте, диаметру и их приростам взято более 1000 модельных деревьев.
Кроме того, созданы опытно-производственные культуры хвойных пород: сосны обыкновенной, кедра сибирского, лиственницы сибирской, ели сибирской с целью определения оптимальных сроков посадки для каждой из них в таежных условиях. Общая площадь этих участков составляет 30 га. При обследовании культур была принята методика Н.П. Кобранова (1930, 1973) с использованием некоторых элементов методик В.В. Огиевского и А.А. Хирова (1964) и ЛенНИИЛХа (1978). Типы леса и лесорастительные условия брались по В.Н. Сукачеву, СВ. Зонну (1961). Тип вырубки — по И С. Мелехову и др. (1965). Оценку степени захламленности вырубок по принятым в лесоустройстве градациям: слабая степень захламленности — менее 25 м3/га валежника, средняя — от 25 до 50 м3/га, сильная захламленность — свыше 50 м /га. Приживаемость и сохранность культур определяется в соответствии с ГОСТом 17559-82. Исследования проводились для каждой фазы роста и развития культур. В культурах, находящихся в фазе приживания, проводился сплошной перечет саженцев в учетных рядах с распределением их на четыре категории: здоровые, сомнительные, усохшие и отсутствующие. К сомнительным относили те, у которых старая хвоя была зеленой, но деревца не дали прироста, а также давшие прирост по высоте, но с неразвившейся хвоей. У каждого пятого деревца в учетном ряду замерялись высота, прирост по высоте и диаметр у корневой шейки. Определялась приживаемость и устанавливались причины неудовлетворительного состояния и гибели культур. В культурах, находящихся в фазе индивидуального роста и развития, проводился перечет деревцев по учетным рядам с распределение их также на четыре категории, как и в фазе приживаемости. При этом у каждого пятого деревца измерялись высота, диаметр у корневой шейки и приросты по высоте и диаметру за все годы. Определялись также сохранность и причины неудовлетворительного состояния и гибели саженцев. Общее количество измеряемых деревцев в этих фазах роста - 200 штук. В опытных культурах, находящихся в фазе дифференциации древостоя за основу исследований берется ОСТ 56-99-93. Лесные культуры оценивают по 2 классам качества: 1 и 2. Культуры, которые на 20% и более превышают требования в таблице по средней высоте деревьев главной породы для культур 1-го класса качества и соответствуют требованиям 1-го класса по всем остальным показателям, относят к культурам отличного качества. Культуры, не отвечающие требованиям 2-го класса качества являются браком. В культурах, находящихся в этой фазе, осуществляется перечет жизнеспособных деревьев. При этом отмечаются поврежденные животными, вредителями, болезнями и другими факторами растения, учитывается их количество. Учет деревьев ведется на пробных площадях, характерных для всего участка культур. Продольные границы их должны совпадать с серединой междурядий культур. По линии поперечных границ, если они не просматриваются, прорубают визиры. Углы пробной площади обозначают кольями высотой 0,5 - 1,0 м. Ширину междурядий устанавливают из результатов измерений не менее 10 расстояний между серединами рядов культивируемых растений на трех-пяти поперечных ходовых линиях. Высоту деревьев и кустарников естественного происхождения устанавливают из результатов измерений на пробной площади высоты у 15 деревьев или кустарников, входящих в верхний полог яруса, образуемого нежелательными породами. Класс качества культур на данном участке определяют путем сравнения установленной для него величины каждого показателя с требованием по этому показателю в таблице 5. В целом, по нашим данным и материалам лесоустройства дается успешность культур для района исследований в зависимости от того или иного способа их производства.
Выделение основных типов лесорастительных условий
В настоящее время медленно внедряются и практически не используются методы анализа цифровых моделей рельефа и обработки космических изображений, а также основанные на них методы выделения лесорастительных условий. Один из современных методов выделения потенциальных типов условий местопроизрастания на основе морфометрического анализа рельефа в геоинформационной системе для целей лесоустройства предложен В. В. Сысуевым и П. А. Шарым (2000). В связи с этим необходимо разработать алгоритм выделения типов лесорастительных условий с использованием ГИС для определения древесных видов, рекомендуемых для посадки на площадях лесокультурного фонда с учетом лесорастительных условий территории. Одной из основных задач при искусственном лесовосстановлении является оценка пригодности лесорастительных условий для выращивания искусственных фитоценозов по целевому назначению, породному составу и продуктивности. В связи с этим осуществляется анализ пространственной информации о распределении насаждений по преобладающей породе, основным группам типов леса, классам бонитета, влажности и механическому составу почв, крутизне и экспозиции склонов (полученных по цифровой модели местности). Для этих целей в картографическую базу данных в формате Arc/Info введен векторный слой изолиний рельефа с топографических карт М 1:50000, который совмещен с планом лесонасаждений и почвенной картой.
После преобразования в растровую форму по цифровой модели рельефа определена экспозиция и крутизна склонов, а по почвенной карте - тип, влажность и механический состав почв, которые использованы как диагностические признаки при цифровой классификации условий произрастания насаждений. К этим признакам добавлено описание групп типов леса, которые агрегируют все многообразие типов леса на территории лесхоза. Используя эти сопряженные цифровые картографические слои для каждого лесотаксационного выдела определены значения основных характеристик. Операции с пространственными и атрибутивными базами данных можно представить следующим алгоритмом: 1. Для таксационного выдела по данным лесоустройства определяется преобладающая порода, класс бонитета, группа типов леса. 2. По почвенной карте (или материалам лесоустройства) в выделах определяется тип почв, влажность почв, механический состав почв. 3.
По цифровой модели рельефа определяется для каждого выдела средняя крутизна и экспозиция склона. 4. Произошедшие на территории изменения корректируются по космическим снимкам высокого разрешения, новые выделы и участки лесокультурного фонда добавляются в картографическую и атрибутивную базу данных. 5. Формируется специализированная атрибутивная база данных. Основные атрибуты: идентификаторы выделов, группы типов леса, преобладающая порода, класс бонитета, влажность и механический состав почв, крутизна и экспозиция склонов. 6. Степень соответствия между условиями произрастания и продуктивностью преобладающих пород устанавливается только для древостоев возраста: 60-120 лет. Для решения этой задачи база данных импортируется в пакет обработки статистической информации, 7. Для выполнения статистического анализа формируются новые поля в базе данных - составные номера классов: преобладающая порода, класс бонитета. 8. На обучающей выборке по выделам древостоев коренных пород (Pinus sylvestris L., Pinus sibirica Du Tour, Picea obovata Ledeb. и Abies sibirica Ledeb.) возраста 60-120 лет оцениваются разделяющие свойства признаков (группа типов леса, влажность и механический состав почв, экспозиция и крутизна склонов) для идентификации пород и классов бонитетов. Выполняется линейный дискриминантный анализ данных. 9.
Определяются информационные свойства и оптимальный набор признаков для идентификации пород и классов бонитетов, размерность пространства дискриминантных признаков, оценивается возможность графического анализа структуры данных. 10. Тестовые данные (древостой коренных пород возраста 60-120 лет) и данные для прогноза (древостой с производными преобладающими породами и площади лесокультурного фонда) классифицируются по моделям. 1 і. Прогнозные классифицированные значения преобладающей породы и класса бонитета составляют дополнительные поля базы данных лесокультурного фонда, по которым строятся соответствующие прогнозные карты. Для примера на рис. 9 для одной из частей Верхне-Казанского лесничества Большемуртинского лесхоза приведены карты произрастающих и прогнозируемых главных пород. Анализ таких карт по лесничествам показывает следующее: 1. Преобладающей породой по запасу и составу в лесхозе является пихта сибирская. Наибольший класс бонитета (II) имеют сосновые насаждения в возрасте 60-120 лет. Пихта сибирская, ель сибирская и кедр сибирский имеют в этом возрасте III-IV класс бонитета. 2. Лесорастительные условия характеризуются относительно богатыми почвами с преобладанием: условий влажности от свежих до влажных, механического состава - от среднесуглинистых до тяжелосуглинистых. 3. Основными являются две группы лесорастительных условий: а) плоские и пологонаклонные холмистые равнины и покатые склоны с уклоном 1-5 с временно переувлажняемыми почвами; б) склоны разных экспозиций с уклоном более 5 и возвышенные выпуклые равнины с хорошей водопроницаемостью почв, где подстилающий горизонт слагается со значительной долей участия щебнистых пород или галечника, характеризующиеся дренированными почвами.
