Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние проблемы 8
1.1 Роль защитных лесов в стабилизации окружающей среды 8
1.2 Пригородные леса .11
1.3 Загрязнение тяжелыми металлами воздушной среды 15
1.4 Устойчивость пригородных лесов 21
2 Природные условия района исследований 23
2.1 Геоморфология и рельеф 23
2.2 Климат 26
2.3 Почвы 29
2.4 Характеристика лесного фонда 33
3 Программа, методы, объекты исследований 43
4 Установление возраста рубки в сосновых древостоях 47
5 Оценка естественного возобновления и мер по его содействию 55
5.1 Возобновительный процесс в сосняках водоохранных зон 55
5.2 Оценка мер содействия естественному возобновлению в сосняках водоохранных зон 68
5.3 Техногенное загрязнение атмосферы и видовая смена в фитоценозе 71
6 Лесоводственное обоснование применения чересполосных постепенных рубок 76
6.1 Условия применения чересполосных постепенных рубок .76
6.2 Условия на местах рубок и динамика естественного возобновления в сосняках зеленой зоны 78
6.3 Динамика и рост подроста сосны обыкновенной в связи с рубками в сосняках водоохранных зон 85
Заключение 92
Список литературы 94
- Пригородные леса
- Климат
- Установление возраста рубки в сосновых древостоях
- Оценка мер содействия естественному возобновлению в сосняках водоохранных зон
Введение к работе
Актуальность темы связана с эколого-лесоводственной ситуацией, складывающейся в сосновых насаждениях зеленой и водоохранной зон Алтайского края и Республики Алтай. Произрастание данных сосновых насаждений подвержено воздействию техногенного загрязнения атмосферы поллютантами, усиливающейся рекреационной нагрузкой и интенсивным лесопользованием. Отрицательное влияние абиотических факторов среды на лесные экосистемы выражается в первую очередь в снижении интенсивности естественного лесовосстановительного процесса, что ведет к старению насаждений и снижению ими экологического влияния на окружающую среду.
Не оказали положительного влияния на естественное возобновление сосняков и применяемые в течение десятилетий несплошные рубки различного назначения. Основной причиной этого является исключительно мощное развитие живого напочвенного покрова и подлеска. Ведение хозяйства в водоохранных и зеленых зонах имеет свою специфику в связи с особым статусом данных лесов, поэтому изыскание и научное обоснование путей стабилизации процесса деградации лесных экосистем в пригородных и приречных лесах является основой их длительного существования.
Степень разработанности темы исследований. Леса зеленых и водоохранных зон расположены, как правило, в густонаселенных районах и подвергаются существенному антропогенному воздействию, влияние которого на естественное возобновление изучалось многими авторами в различных регионах (Мелехов, 1975: Анучин, 1982: Ильин, 1990: Николаенко, 1990: Седых, 1991: Добровольский, 1998: Побединский, 2005: Моисеев, 2011 и др.). Выявлено положительное влияние водоохранных, рекреационных и др. функций данных лесов на окружающую среду. В то же время остаются недостаточно изученными вопросы смены пород под влиянием техногенного загрязнения, влияние рубок различного назначения на процесс естественного возобновления сосны обыкновенной.
Цель и задачи. Цель работы - оценить влияние применяемых способов рубок на естественное возобновление сосны обыкновенной в сосняках зеленой и водоохранной зон. Для достижения поставленной цели было намечено решить следующие задачи:
а) изучить влияние применяемых способов рубок на интенсивность и направленность про
цесса естественного возобновления под пологом леса и на вырубках;
б) установить влияние высоты местности над уровнем моря на морфологические показатели
сосновых насаждений и их возобновительный потенциал;
в) оценить влияние атмосферного загрязнения на изменение состава сосновых экосистем.
Научная новизна. Впервые в условиях региона изучена интенсивность возобновительного
процесса сосны обыкновенной при проведении чересполосных постепенных рубок, установлены причины неэффективного влияния несплошных рубок на процесс естественного возобновления сосны обыкновенной, проанализировано влияние высоты над уровнем моря на продуктивность сосновых насаждений и направленность возобновительного процесса в них. Впервые в условиях зеленой и водоохранной зон восточной части Алтая установлено влияние техногенного загрязнения атмосферы на смену древесных пород в сосновой экосистеме.
Теоретическая и практическая значимость работы. По результатам исследования сформированы положения о повышении интенсивности возобновительного процесса в приспевающих пригородных сосновых насаждениях зеленых и водоохранных зон восточной части Алтая. Разработаны технические указания по проведению чересполосных постепенных рубок с обеспечением благонадежного естественного возобновления сосны обыкновенной.
Методология и методы исследований. Влияние выборочных рубок различной интенсивности на естественное возобновление проводилось с использованием апробированных в лесоводстве методик (Сукачев, 1934, 1972; Побединский, 1962; Анучин, 1969, 1985). Выполнялись работы по установлению структуры насаждений, учету подроста по количеству, высоте, качеству; по определению радиального прироста сосны обыкновенной и клена ясенелистного, изучению состояния живого напочвенного покрова.
Всего заложено 26 пробных площадей, 650 учетных площадок. Экспериментальные материалы обработаны статистически (Дворецкий, 1971). Положения, выносимые на защиту.
-
Применение несплошных рубок не способствует естественному процессу омоложения сосновых насаждений.
-
Чересполосные постепенные рубки со сдиранием напочвенного покрова способствуют интенсификации естественного возобновления сосны обыкновенной.
-
Многолетнее техногенное загрязнение атмосферы ведет к снижению интенсивности лесовозобновления сосны обыкновенной и заселению кленом ясенелистным.
Степень достоверности и апробация результатов. Обоснованность выводов и степень достоверности подтверждается достаточным количеством экспериментального материала. Данные обработаны с применением современных методов исследования. Результаты исследований доложены и получили одобрение на Межрегиональных научно-практических конференциях «Восстановление нарушенных ландшафтов» (Барнаул, 2003,) «Плодоводство, семеноводство и интродукция древесных растений» (Красноярск, 2012), «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2013).
Личный вклад заключается в сборе и обработке фактического материала, анализе полученных результатов, в подготовке публикаций и текста диссертации. Основные выводы и положения по диссертации были сформулированы автором самостоятельно.
Публикации. Опубликовано 11 статей, в том числе 5 в изданиях, рекомендованных ВАК, и 1 монография.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 108 стр. компьютерного текста. Состоит из введения, 6 глав, заключения и рекомендаций, включает 21 таблицу, 10 рисунков. Библиографический список содержит 166 наименования, в том числе 10 на иностранных языках.
Пригородные леса
Лес очищает воздух от пыли и аэрозолей, пополняет запасы кислорода, выделяет фитонциды – это и многое другое способствуют оздоровлению человека, повышению его работоспособности. И в связи с ростом городского населения роль пригородных лесов будет все время возрастать.
Зеленые зоны в России и в Алтайском крае занимают площадь соответственно 13571,3 и 128,8 тыс. га, то есть в среднем на 1 тысячу человек городского населения в России приходится 142 га зеленых зон, а в Алтайском крае - 85,9 га, или 60,5% (Таблица 1).
Для сравнения можно привести площади зеленых зон, приходящихся на 1000 жителей, по другим регионам России: Карелия - 435 га, Новгородская область 380, Калужская - 258 и даже в малолесной Саратовской области 91 га (Пряхин, Николаенко, 1981). Таблица 1 - Площадь лесов зеленых зон в Алтайском крае (Парамонов, Менжулин, Ишутин, 1997)
Пригородные леса (Проект..,2000) характеризуются разнообразным породным составом. Из покрытой лесом площади в зеленых зонах хвойными насаждениями занято 86,0%, мягколиственными 12,5% и кустарниками 2,5%. Из хвойных преобладающей породой является сосна обыкновенная, из лиственных - береза повислая и тополь дрожащий (осина).
Возрастная структура пригородных лесов отличается некоторым однообразием в связи с явным преобладанием приспевающих сосновых насаждений - 58% и малым удельным весом молодняков и перестойных насаждений. Реальная возрастная структура лесов не в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к пригородным лесам. Поэтому очень важно осуществлять мероприятия по улучшению не только породного состава лесов, но и их возрастной структуры.
В среднем на одного городского жителя в крае приходится 0,11 га лесной площади, а оптимальная величина должна составлять 0,18-0,25 га (Белов, 1983), т. е. площадь зеленых зон в крае необходимо увеличить на 100-170 тыс. га. Площадь лесов, входящих в 1 и 2 округа санитарной охраны для климатогрязевых курортов, устанавливается из расчета 0,25 га на одно место курорта. Применительно к городу–курорту Белокуриха эта площадь должна составлять не менее 2,0 тыс. га, а фактически 2649 га.
Пригородные леса характеризуются высокой степенью пожарной опасности, что определяется, с одной стороны, преобладанием сосновых насаждений, произрастающих на сухих и свежих почвах, а с другой - и массовым посещением этих лесов людьми, особенно в ягодно-грибную пору. В это время населением посещаются даже самые отдаленные лесные уголки. В 2010 году в близрасположенных к городам Барнаул и Бийск пригородных лесах произошло около 500 лесных пожаров, что составляет половину всех пожаров в крае.
Зеленые зоны городов будут выполнять свои защитные функции в том случае, если будет обеспечено их хорошее санитарное состояние. Это требует своевременного проведения всех видов надзора за вредителями леса, охраны полезных для леса птиц и животных. Так, только благодаря своевременно принятым мерам в 1971 году были сохранены сосновые насаждения в Барнаульском лесничестве на площади 400 га от одного из злейших врагов сосны – соснового шелкопряда путем нанесения клеевых колец на все деревья.
В последние годы отмечены отдельные случаи поражения лесов в результате отрицательного воздействия промышленных выбросов в ряде районов края. Состояние сосновых лесов у города Бийска и перспектива их дальнейшего развития были изучены Научно-исследовательским институтом горного природопользования. Установлено, что многолетнее негативное воздействие на леса в основном сернистого газа привело в радиусе до 3 км от мест выброса к деградации лесов. Сосняки почти полностью лишились подроста, а новые поколения не появляются вовсе, происходит изреживание крон деревьев, снижен и существенно прирост деревьев в высоту, по диаметру, усиливается действие корневой губки, почти полностью произошла замена в живом напочвенном покрове представителей лесной формации на растения-сорняки. По заключению НИИ горного природопользования сосновые леса в зоне влияния промышленных предприятий естественным путем восстановиться уже не смогут.
Вся деятельность лесного хозяйства в пригородных лесах должна быть направлена прежде всего на улучшение санитарно-гигиенических и эстетических свойств лесных насаждений, усиление защитных функций, повышение продуктивности лесов и их долговечности. Развитие урбанизации, строительство промышленных объектов и постоянное увеличение количества городского транспорта сопровождаются рядом негативных явлений и, прежде всего, чрезмерным скоплением в атмосфере различных газо- и пылеобразных загрязнений, что часто приводит к необратимым разрушениям окружающего ландшафта и биосферы в целом. Отрицательному воздействию подвержены растения не только в непосредственной близости к промышленным объектам, но и далеко за их пределами, так как газовые поллютанты распространяются на десятки километров от источника загрязнения. Последствия воздействия отходов промышленных предприятий и других факторов антропогенной деятельности, не имеющих аналогов в прошлом, непредсказуемы и будут всегда вредны для леса, потому что против них лесная растительность не выработала механизма сопротивления и восстановления (Артамонов, 1986; Николаевский, 1987; Седых, 1991; Кисиляхов, Сухинин, 1995). К группе тяжелых металлов относятся металлы с плотностью более 8 тыс.кг/м3 (Реймерс, 1990) или имеющие атомную массу более 50 единиц. Кроме благородных металлов золота и серебра к ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, селен, висмут, ртуть. Почти все тяжелые металлы токсичны. Для тяжелых металлов характерно воздействие с отдаленными последствиями, так как токсические свойства даже малых концентраций усугубляются их способностью к аккумуляции в живых организмах. Кроме того, избыток в организме цинка, свинца, ртути, никеля, кобальта и других металлов вызывает развитие злокачественных опухолей, расстройство нервной системы, аллергические дерматозы, болезни печени, легких и многих других заболеваний (Панин, 2000). Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже в малых дозах токсических веществ. В зависимости от длительности и интенсивности их воздействия это приводит к нарушениям физиологических функций: угнетается работа ферментных систем, повреждаются и отмирают отдельные группы клеток и ткани, что часто приводит к гибели растений и даже исчезновению целых видов (Влияние загрязнений…, 1981). Листья, хвоя поглощают самое большое количество загрязняющих веществ. Зеленые насаждения отфильтровывают из воздуха 50 – 70 т пыли на 1 га в год, улавливая ее летом до 58%, зимой до 37%. Исследования хвои ели сибирской на содержание тяжелых металлов в условиях г. Усть-Каменогорска дали следующие результаты: содержание цинка превышает фоновый уровень в 3,6 раза, свинца – 24,2; кадмия – 580; меди – 1.7; никеля – 1,2; марганца – 3,4 и кобальта – в 2 раза (Добровольский, 1980,1983,1998).
Накопление вредных для растения веществ и в частности хвоей ели сибирской вызывает ее преждевременную гибель, а это сказывается на приросте дерева как в высоту, так и по диаметру. Сравним интенсивность ростовых процессов у ели в г.Бийске в дендрарии лесхоза-техникума и в г.Барнауле у госуниверситета. В первом случае хвоя живет 8-9 лет и дерево имеет прирост в высоту до 40 см, а во втором – 2-3 года и 10 см соответственно. Вред, который может быть нанесен загрязнениями воздуха, различен и в значительной степени зависит от свойств веществ, загрязняющих воздух, а также от стадий развития растений и метеорологических условий. Десятки больших и малых промышленных предприятий г. Бийска, более 120 котельных, более 50 тысяч единиц автомототранспорта сжигают кислород и выбрасывают в атмосферу огромное количество твердых и газообразных продуктов сгорания топлива. В начале 90-х годов в атмосферу было выброшено в среднем 80,0 тыс.т. за год (Материалы.., 1997). В 2000 году в среднем на одного жителя города Бийска выбросы вредных веществ составили 168 кг/чел./год при среднем по Алтайскому краю 94 кг/чел./год. (Материалы.., 2002). На каждого жителя края в 2001 году в среднем пришлось 98 кг вредных веществ, в городе Бийске – 171 кг. (Материалы..,2003, 2004). Анализируя пространственное размещение промышленных предприятий в городе относительно розы ветров, можно сделать вывод, что основная масса загрязняющих веществ (пыль, сернистый газ, окислы азота, хлориды, тяжелые металлы), распространяются на жилую часть города. Поэтому сосновые насаждения, которые являются объектом исследований, подвергаются не всем ста процентам вредных выбросов источников загрязнения. Всего 20 – 25% всех выбросов от источников загрязнения действуют на сосновые массивы. Но и это влияние уже визуально заметно, и выражается в дегрессии сосновых экосистем вблизи источников загрязнения. По данным М.И. Трунова (2001, 2002), в течение года на 1 га соснового леса в среднем выпадает - 1,1 т твердых осадков и 1,5 т газообразных, в том числе 0,9 т. в виде сернистого газа. В связи с тем, что это влияние длится многие десятилетия, происходит накопление вредных веществ в почве и в самих растениях, что негативно сказывается как на состоянии дерева, так и экосистемы в целом.
Климат
Алтайский край расположен в центре евроазиатского материка, вдали от морей со смягчающим климатом, и это обуславливает основные его черты – малое количества выпадающих осадков в год, большая сухость воздуха, холодная продолжительная зима, короткое жаркое лето, резкие колебания температур, как в течение года, так и в течение суток.
В зимний период вся территория Западной Сибири находится под влиянием воздушных, сильно охлажденных масс из Восточной Сибири и Центральной Азии (Камбалов, 1955). Также в это время года оказывают сильное влияние и холодные арктические массы воздуха из района Карского моря, которые, не встречая на своем пути преград, достигают предгорий Алтая.
В летний период сухую погоду приносят нагретые массы воздуха из пустынь в районе Аральского моря, что вызывает как атмосферную, так и почвенную засуху. Характерной чертой климата г. Бийска является обилие солнечного света, годовая продолжительность солнечного сияния составляет 2067 часов. В летний период над городом формируются летние инверсии температур, способствующие накоплению вредных веществ в воздушном бассейне города и их осаждению на селитебной его части. Территория города входит в зону ультрафиолетового комфорта, подзону относительного комфорта. Ультрафиолетовая радиация участвует в образовании фотохимического смога, усиливая негативное влияние вредных выбросов в атмосферу (Отчет о рекогносцировочных…, 1997). Климат района исследования резко континентальный: с суровой зимой и жарким летом. Продолжительность устойчивых морозов около 120 дней, продолжительность вегетационного периода – 165 дней. Абсолютный минимум температур до -470С, а максимум в июле до +360С. Максимальное количество осадков выпадает с мая по октябрь - до 70% годовых, а среднегодовое количество– 469 мм. Среднегодовая температура воздуха положительная (1,20С). Сильные морозы с температурой ниже 300С нередко начинаются с первой половины зимы, а число дней с оттепелями сравнительно невелико. Самый холодный месяц – январь со среднемесячной температурой воздуха – 16,70С, а в отдельные дни она опускается ниже 400С (Камбалов, 1955). Средняя температура июля + 19,60С, но в отдельные дни она поднимается выше + 300 С (Таблица 2).
Преобладающие ветры юго-западного и восточного направлений, со средней скоростью в летний период 2-3 м/сек, в зимний – 3-4 м/сек. Наибольшие скорости ветра свойственны переходному осенне-зимнему периоду года. Климат района определяют географическое положение и рельеф. В общем, его можно охарактеризовать как резко-континентальный, с суровой зимой и теплым, влажным летом. Переход от зимы к весне, как правило, очень быстрый. Температура воздуха в конце марта или начале апреля в течение нескольких дней повышается на 10-15С. Снежный покров обычно сходит в течение 10-12 дней, однако на северных склонах гор его сход происходит позже на 12-15 дней, чем на южных. Весной наблюдается резкое колебание температуры воздуха в течение суток на 15-20С.
Продолжительность снежного периода довольно большая (185 дней), мощность снежного покрова значительная (87-100 см). Поздние весенние заморозки ежегодно бывают в конце мая и начале июня. Основные древесные породы, сосна обыкновенная, пихта сибирская, сосна кедровая сибирская, цветут в мае-июне, иногда попадают под поздние весенние заморозки, что отрицательно влияет на макростробилы, а это, в свою очередь, влечет к снижению урожая или их гибели. Весенние и осенние заморозки вызывают у молодых хвойных растений до 5-летнего возраста пожелтение и опадение хвои, а у осины — засыхание листьев, кроме того, у пихты сибирской – отмирание побегов, у сосны обыкновенной повреждение побегов. Опасны для всех древесных пород резкие колебания температуры и особенно повторяющиеся. Характерной особенностью климата являются частые снежные бураны. Переход температуры через 00С сопровождается таянием снежного покрова, и начало паводка на реках происходит в первой половине апреля. Переход температуры воздуха через +100С происходит во второй половине мая, но поздневесенние заморозки возможны и в первой декаде июня. Анализ основных климатических показателей однозначно указывает на аридизацию климата (Доклад, 2009). Если среднегодовая температура воздуха по метеостанции Бийск за 40 лет повысилась в 2,5 раза, то по Турочаку – в 10 раз и это при снижении годового количества осадков в первом случае на 12%, а во втором – рост на 13%, то есть при повышении температуры воздуха практически его влажность остается на одном уровне или даже снижается. Это согласуется с выводами о последствиях в экономике и окружающей среде, приводимых в Докладе о стратегических оценках..,(2009). В перспективе, по нашему мнению, это скажется как на расширении ареала сосны обыкновенной в сторону повышения верхней границы ее распространения в горах, так и на расширении ареала пихты сибирской на равнину.
Установление возраста рубки в сосновых древостоях
В настоящее время Бийск — второй по величине и промышленному потенциалу город Алтайского края. Он расположен на площади 70 км2 (с окраинами). Численность населения, по данным на 1 января 1999 г., составила 237,4 тыс. человек. В городе действуют около 60 промышленных предприятий разного назначения и мощности. Бурное развитие промышленности города в послевоенное время, рост численности населения из года в год ведут к ухудшению окружающей среды. Увеличивается загрязнение воздушного бассейна, почв, вод, нарастает потребление кислорода и выделение углекислого газа. Неоценимым становится значение лесов, которые, поглощая и утилизируя вредные соединения из атмосферного воздуха, одновременно выполняют рекреационные, почвозащитные, санитарно-гигиенические и другие средозащитные функции. Бийские предприятия в результате своей деятельности выбрасывают в атмосферу тысячи тонн различных поллютантов, что отрицательно сказывается как на населении, так и на окружающих насаждениях зеленой зоны, являющихся своеобразными легкими города. Поэтому сохранение и выполнение зелеными насаждениями средообразующих функций является важнейшей задачей работников лесного хозяйства, так как они стабилизируют экологическую обстановку не только в самом городе, но и в его рекреационной зоне.
Общая площадь лесов зеленой зоны города составляет 10593 га, из которой покрытые лесом земли занимают 9940 га, или 93,8%. Наличие слабоподзолистых супесчаных почв способствует формированию в лесном фонде преимущественно сосновых экосистем, удельный вес которых составляет 83,5%. Возрастная структура сосновых формаций характеризуется явным преобладанием (94,0%) насаждений со средним возрастом 80-90 лет. При среднем классе бонитета I,4, к Iа и I классам бонитета отнесено 57,4% сосняков, на долю II класса приходится 30,9%, т.е. по своей сути эти сосновые насаждения являются высокопродуктивными и наиболее приспособленными к данным почвенно– гидрологическим условиям.
Лесной фонд представлен насаждениями различной полноты. При средней полноте 0,78, высокополнотные (0,8–1,0) занимают 53,8% площади и лишь 7,6% приходится на долю низкополнотных (0,3–0,5), причем к последним относятся лиственные насаждения в пойме реки Чемровки. В данных благоприятных лесорастительных условиях формируются, как правило, разнотравные типы леса, которые занимают 65,9% площади со средним запасом древесины 307 кбм/га. Средний прирост составляет по сосновым насаждениям 3,5 кбм/га, а текущий 3,0 кбм/га, т.е. текущий прирост стал меньше среднего.
Известно, что количество кислорода, выделяемого лесами в процессе фотосинтеза, пропорционально количеству фитомассы, продуцируемой этими лесами (Молчанов, 1973). Поэтому соотношение величин среднего и текущего приростов указывает на то, что экологические функции, выполняемые сосновыми лесами в окрестностях г.Бийска, начали снижаться. В настоящее время это снижение составило 14,3%, что является показателем начавшегося процесса снижения интенсивности фотосинтеза и кислородообразующей функции насаждениями сосны. Соотношение массы текущего и среднего приростов наглядно свидетельствует о том, что в целом пик максимально-благотворного влияния городских лесов на экологическую обстановку Бийска пройден и уже сейчас необходимо решать вопрос постепенной замены стареющих насаждений молодым поколением. Однако анализ процесса естественного возобновления показывает, что в большинстве сосновых насаждений подрост главной породы либо полностью отсутствует, либо находится в неудовлетворительном состоянии. Вывод напрашивается сам собой -применяемая в настоящее время лесохозяйственная система, основанная на выборочной форме ведения хозяйства, является малоэффективной в данных природно–экономических условиях. Подобная ситуация имеет место и в горах Урала, где установлено (Магасумова и др., 2009), что даже в травяных березняках применение чересполосных постепенных рубок оправдано как с лесоводственной, так и с экономической точек зрения. Традиционные рубки ухода не дают положительного результата и не решают проблемы естественной замены стареющих насаждений. Даже в тех насаждениях, где всходы и подрост периодически появляются после проведения рубок ухода, по мере дальнейшего роста материнского древостоя они им отторгаются. Основные причины складывающейся ситуации очевидны – недостаточная освещенность под пологом леса, сильная корневая конкуренция со стороны материнского древостоя и живого напочвенного покрова. Такие «всплески» активности появления самосева обычно приурочены к моментам проведения рубок ухода, при которых выбирается до 15% древесины по запасу и создаются более-менее благоприятные в отношении световой обстановки условия для появления самосева. Такое положение привело к тому, что в процессе естественного возобновления сосны на данной территории произошел разрыв в возрастных поколениях, входящих в состав насаждений деревьев. Наряду с 80-100-летними деревьями находятся 3-5-летние сосенки. В перспективе такая возрастная структура приведет к снижению экологической значимости сосняков как минимум на 100 лет (снижение функций в течение 50-60 лет в результате старения насаждений и усиление функций в течение 40—50 лет вновь появившимся молодым насаждением).
Считаем, что момент выравнивания величин среднего и текущего приростов по объему можно назвать возрастом экологической спелости, который оказывается ниже возраста спелости, устанавливаемого по запасу древесины. Для рассматриваемой территории возраст экологической спелости равен 70-80 годам, а возраст технической спелости - 121-140 лет. Если оставлять на корне сосновые насаждения до возраста технической спелости, то в течение последних 50-60 лет они существенного влияния на экологическую обстановку как в городе, так и за его границами оказывать не будут, т.е. подход с лесохозяйственными мероприятиями к лесам зеленых зон должен быть иным, нежели к лесам промышленного назначения. В пригородных лесах главной функцией должна быть функция оздоровления окружающей среды, а не получение древесины. При существующей в настоящее время возрастной структуре сосновых лесов данные сосновые экосистемы относятся к средневозрастным и приспевающим, но если учесть их экологическую спелость, то сосняки следует отнести к спелым и частично к приспевающим. Являясь высокопродуктивными и высокополнотными насаждениями в возрасте 90-100 лет, сосняки не имеют под пологом не только недостаточного, но и вообще подроста, способного в перспективе заменить материнский полог.
Определение экологической спелости сосновых насаждений по соотношению среднего и текущего приростов по объему, обычно выполняют при лесоустроительных работах через 10-12 лет. Но зачастую при проведении не сплошных рубок, когда в насаждении имеются деревья различного возраста, возникает необходимость установить возраст экологической спелости для отдельного дерева и желательно по имеющимся морфологическим признакам. Менее сложным по исполнению является определение радиального прироста дерева, который отражает не только почвенно-гидрологические условия (Забуга, 1988), но и форму и размер кроны (Верхунов, 1979; Горячев, 1987).
Возникает вопрос, а нельзя ли установить возраст дерева в котором оно становится менее влиятельным на окружающую среду? По нашему мнению это возможно выполнить через радиальный прирост. Для этого следует определить средний прирост за весь период жизни дерева и средний прирост за последние 10 лет. И если средний прирост за последние 10 лет окажется ниже среднего прироста за весь период жизни, то это будет является признаком снижения жизнедеятельности дерева, и обоснованием возраста рубки по экологическим признакам, что особенно важно для лесов зеленых зон.
Оценка мер содействия естественному возобновлению в сосняках водоохранных зон
После проведения добровольно-выборочной рубки минерализация почвы выполнена площадками на глубину 12-15 см с применением бульдозера (Таблица 16). При частичном удалении корненасыщенного слоя такие площадки быстро заросли, а появившийся подрост сосны по качеству отнесен к сомнительному. Проведение прореживаний, проходных, санитарных выборочных рубок слабой интенсивности положительного эффекта на процесс естественного возобновления сосны так же не оказали. Снижение полноты верхнего полога леса и повышение интенсивности солнечной инсоляции у поверхности почвы вызывает разрастание живого напочвенного покрова и подлесочных кустарников. В итоге при проективном покрытии до 90-100% и образовании дернинного слоя, условия для появления самосева и роста подроста сосны становятся неблагоприятными. Через 10 лет после проведения добровольно-выборочной рубки интенсивностью 15% по запасу древесины на вырубке проективное покрытие напочвенного покрова достигло 100% на 1 м2 площади кроме этого произрастает до 7 экземпляров кустарниковаых пород и до 136 экземпляров травянистой растительности, имеющих высоту до 150 см. В этих условиях имеется до 100 экземпляров на 1 га подроста сосны со средней высотой 60,4 см, по качеству относящегося в основной массе к сомнительному.
Аналогичная картина имеет место и на лесосеке 16-летней давности после проведения санитарной выборочной рубки интенсивностью до 8%. Обилие кустарников и живого напочвенного покрова привело к тому, что даже у незначительного количества подроста сосны (до 300 шт./га) средний прирост в высоту составил 4,3 см. При проведении санитарной выборочной рубки была выполнена минерализация почвы в порядке проведения трелевочных работ и эти полосы практически в течение одного года заросли травянистой растительностью. После проведения добровольно-выборочных и санитарно-выборочных рубок низкой интенсивности происходит усиленное развитие кустарников (спирея, акация желтая, шиповник и др.) до 14 шт./м2 и живого напочвенного покрова до 136 шт./м2. Это приводит к полному перехвату солнечной энергии, которая не достигает поверхности почвы. И даже разрастание крон деревьев верхнего полога в послерубочный период не оказывает существенного влияния на развитие подлесочных растений.
Проведение рубок ухода, и в частности прореживаний и проходных, с интенсивностью 15-18% привело к разрастанию кустарников и травяного покрова. Так, проективное покрытие живого напочвенного покрова под пологом леса возрастает на 14-16% через 4-7 лет после окончания рубки. В тоже время количество подроста сосны возрастает незначительно, и его совершенно недостаточно для замены материнского древостоя. Проведение мер содействия естественному возобновлению сосны обыкновенной путем минерализации площадками или полосами не способствует усилению интенсивности возобновительного процесса по причине быстрого, в течение 3-4 лет, зарастания их травянистой растительностью, а появляющийся самосев сосны погибает из-за недостатка солнечной энергии. Любое крупное поселение людей связано с развитием промышленности и это влечет за собой шлейф негативных последствий, связанных с техногенным загрязнением атмосферы. Поллютанты оказывают отрицательное влияние на санитарное состояние и жизнеспособность лесных экосистем, и в частности, сосновых, которые при длительном воздействии снижают свои средозащитные функции (Фелленберг, 1991; Ярмишко, 1992).
В первую очередь отравляющее влияние сказывается на ассимиляционных органах, вызывая сокращение их жизненного цикла, снижение длины хвои, ее массы (Валетова, 2004, 2005). По исследованиям М.И.Трунова (2001, 2002) преждевременный опад хвои увеличивает в два раза проникновение солнечной инсоляции под полог леса (с 10% на фоновом участке до 21% вблизи источника загрязнения), а также снижает радиальный прирост деревьев сосны на 35-40%.
