Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Состояние вопроса 9
Выводы по главе I 24
Глава II. Программа, методика и объекты исследования 26
2.1. Программа исследования 26
2.2. Методика исследования 26
2.3. Объекты исследования 31
Глава III. Возобновление древесной растительности на залежных землях 34
3.1. Естественное лесовозобновление древесных пород на постагрогенных землях 34
3.2. Влияние подлеска на естественное развитие древесных пород на постагрогенных землях 57
3.3. Влияние живого напочвенного покрова на развитие молодого поколения древесных пород 60
3.4. Влияние почвы на появление молодого поколения древесных пород 81
Выводы по главе III 91
Глава IV. Естественное лесовозобновление ели (Picea abies L.) на суглинистых постагрогенных почвах Ленинградской области 94
4.1. Влияние подлеска на развитие молодого поколения ели 109
4.2. Влияние живого напочвенного покрова на развитие молодого поколения древесных пород 111
4.3. Зависимость естественного лесовозобновления хвойных пород от структуры живого напочвенного покрова 118
Выводы по главе IV 120
Глава V. Ландшафтные особенности возобновления древесных пород 122
5.1 Сравнительный анализ естественного возобновления древесных пород в различных ландшафтах 122
5.2. Схемы возможных сукцессионных процессов в различных ландшафтах 130
Выводы по главе V 134
Глава VI. Экономико-правовой анализ использования древесной растительности, произрастающей на постагрогенных землях 135
6.1. Правовой анализ использования древесной растительности на постагрогенных землях 135
6.2. Экономическая целесообразность использования древесной растительности на постагрогенных землях 141
Выводы по главе VI 144
Заключение 145
Практические рекомендации по выращиванию древесных насаждений на постагрогенных землях 149
Список использованной литературы 151
Приложения 171
- Естественное лесовозобновление древесных пород на постагрогенных землях
- Влияние почвы на появление молодого поколения древесных пород
- Сравнительный анализ естественного возобновления древесных пород в различных ландшафтах
- Экономическая целесообразность использования древесной растительности на постагрогенных землях
Естественное лесовозобновление древесных пород на постагрогенных землях
«Постагрогенные земли таёжной зоны Северо-Западного региона РФ находятся на разных стадиях сукцессий, что проявляется в эколого флористических особенностях и связи определённых видов растений с выраженностью микрорельефа» [1-3]. Недостаток сведений и разобщённость данных о ходе лесообразовательного процесса на бывших сельскохозяйственных угодьях не позволяет сформировать научно-обоснованную систему мероприятий для рационального ведения лесного хозяйства на данных площадях. Решение этой проблемы требует рационального подхода к выбору способа проведения лесовосстановительных мероприятий, обеспечивающих формирование высокопродуктивных древостоев необходимого качества. Это может быть достигнуто путем естественного лесовозобновления, с применением эффективных мер содействия естественному возобновлению, а также созданием искусственных древесных насаждений различных по форме и породному составу.
По составу и генезису почвообразующих пород ландшафты Нечерноземной зоны могут быть разделены на две группы – ландшафты, почвы которых сформированы на суглинистой (глинистой) материнской основе; ландшафты, почвы которых сформированы на песчаных (супесчаных) отложениях» (Голубева, 2014; Красновидов, 2014; Люри, 2010).
Нами было проведено исследование лесовосстановительных процессов на участках залежных земель, в прошлом активно используемых для сельскохозяйственного назначения в Ленинградской области.
Первый массив залежных земель приурочен к пойме р. Оредеж и стене смешанного сосново-елового леса в Гатчинском районе Ленинградской области. Почва – агрозём разной мощности от 30 до 45 см, дерново-подзолистая, иллювиально-железистая на песках (ПП-1 и ПП-2). Второй массив приурочен к стене елово-соснового леса (ПП 3-6). Почва также представлена агрозёмом разной мощности от 25 до 50 см, дерново-подзолистая суглинистая подстилаемая супесчаным горизонтом на красноцветном валунном суглинке. «Были заложены пробные площади 0,25 га и проведены учёты живого напочвенного покрова и естественного возобновления сосны и ели и лиственных пород» [Материалы конференции, 2017].
При изучении процесса естественного древесно-кустарниковой растительности на залежных землях нами были определены показатели, позволяющие дать оценку успешности лесовозобновления (табл. 3.1). «Учет естественного возобновления ели проводился в летний период.
На ПП № 1 доминирующая порода сосна, вторая, с численностью 1105 экз./га, является ель. Представленность других пород на данном участке незначительная – менее 100 экз./га, а их суммарный удельный вес не превышает 8%. В первую очередь на успешное естественное возобновление сосны и ели на ПП № 1 повлияло соседство с источником обсеменения в виде стены смешанного хвойного спелого древостоя, расположенного на расстоянии не более 50 м, (табл. 3.2).
Средний возраст сосны – 6,5 лет, средняя высота – 192 см. Густота подроста сосны – 2684 экз./га. Прирост по высоте составляет 29,5 см/год. Еловый подрост имеет следующие характеристики: средний возраст 5,4 лет, среднюю высоту – 74 см и густоту – 1105 экз./га. Прирост по высоте 13,7 см/год.
На второй учетной площади нами было зафиксировано возобновление сосны и ели (табл. 3.3). На ПП № 2 доминирующая порода сосна, с численностью 3020 экз./га. Второй по численности является ель – 1160 экз./га. Нами были зафиксированы единичные экземпляры березы и осины. Общий суммарный удельный вес лиственных пород на данном участке составляет 0,5 %. Средний возраст сосны – 5,4 лет, средняя высота – 107 см. Прирост по высоте 20 см/год. Еловый подрост имеет следующие характеристики: средний возраст – 6,9 лет, среднюю высоту – 90 см и прирост по высоте 13 см/год.
На ПП № 4 доминирует ель и ива древовидная, которые представлены большим количеством экземпляров – 4642 и 4460 экз./га соответственно с общим удельным весом более 77 %. Прирост ели на данном участке составляет 6,9 см/год. Третей по численности и встречаемости породой на данной пробной площади является береза – 2360 экз./га или 20,0%. Незначительно представлены дуб (2,2 %) и сосна (0,8%) (табл. 3.5).
На ПП № 6 преобладающей породой является береза с численностью 2360 экз./га или 50 %. Ива представлена немного меньшим количеством экземпляров – 1027 экз./га или 28,4 %. Осина представлена незначительно – чуть более 10%. Подрост хвойных насаждений отсутствует (табл. 3.7). На учётных площадках под пологом лиственных пород наблюдаются единичные угнетённые экземпляры ели и сосны возрастом от 3-5 лет. Фактическое отсутствие жизнеспособного хвойного подроста на данном участке связано с тем, что стена леса с участием хвойных пород находиться более чем в 600-700 метрах от участка исследования.
Примыкающий лесной массив к участку представлен мелколиственными породами: берёза, осина, ива древовидная и кустарниковая. Смыкание мелколиственных пород произошло на 7-10 год после прекращения активного сельскохозяйственного пользования (бывшая пашня) и препятствовало естественному возобновлению хвойных пород.
Детальный анализ полученных в ходе исследования данных, позволяет сделать следующие выводы: средняя густота подроста на всех пробных площадях варьируется от 2500 до 4600 экз./га. Наибольшая численность подроста в виде елового древостоя представлена на ПП № 4 – 4642 экз./га. Предположительно, на это повлияло слабое развитие ЖНП (53,3%). Минимальное количество подроста выявлено на ПП № 5 – ель в количестве 2557 экз./га. На развитие подроста на ПП № 5 оказывает влияние и затрудняет его существенное проективное покрытие ЖНП (103,2%). Отсутствие хвойного подроста на ПП № 6 объясняется примыканием к опытному участку лиственного леса, вследствие чего наилучшую всхожесть и развитие здесь демонстрируют мелколиственные породы. Доминирующее положение на ПП № 6 имеет береза, с встречаемостью 82 % и численностью 2360 экз./га.
Анализ ранжирования подроста различных пород по категориям состояния позволяет сделать следующие выводы: на всех ПП подрост ели является жизнеспособным, незначительное количество нежизнеспособного подроста отмечено на ПП № 1, 2, 5. Полученные в ходе исследования данные свидетельствуют об оптимальных на данном этапе условиях развития жизнеспособного подроста ели. В первую очередь этому способствует наличие подходящими почвенными условиями постагрогенных земель, а также редким подлеском. При этом в силу естественно исторического расположения на ПП 6 доминируют мелколиственные породы (табл.3.8, рис. 3.2).
Влияние почвы на появление молодого поколения древесных пород
В результате сельхозпользования происходит уплотнение почвы, снижается ее воздухопроницаемость и водопроницаемость. «Кроме того, происходит значительное изменение в химическом составе почвы, в составе и численности микрофлоры и в интенсивности микробиологических процессов (Накваксина, 2009)».
Рассмотрим характеристику почв на исследуемых участках (табл. 3.28-3.36, рис. 3.40-3.48).
На всех исследуемых участках окультуренность почв характеризуется как средняя и хорошая. Протяженность окультуренного горизонта составляет от 14 до 28 см. На пробной площади №1 подстилающей породой являются пески, а на остальных пробных площадях – суглинки. Соответственно этому, на ПП 1 почвы песчаные, а на ПП 2, ПП3 и ПП4 – суглинистые. Также на всех пробных площадях присутствует дернина. Все исследуемые почвы иллювиально-железистые.
Наибольшая численность подроста хвойных пород была отмечена на пробной площади № 2. На этом же участке почвенные прикопки имеют одни из самых протяженных окультуренных горизонтов.
На 3 и 4 пробных площадях преобладающей породой является ель. На этих участках, отмечены суглинистые почвы на суглинках, которые как раз подходят для развития подроста ели наилучшим образом.
В связи с вышесказанным можно отметить закономерности:
1. На суглинистых постагогенных почвах с подстилающими суглинками преобладает по численности подрост ели, на супесчаных – сосна.
2. Наличие дернины препятствует развитию подроста.
3. Окультуренные почвы благоприятны для развития подроста хвойных пород.
Как показало исследование, почва оказывает значительное влияние на развитие подроста, определяет в значительной степени преобладание той или иной породы.
Сравнительный анализ естественного возобновления древесных пород в различных ландшафтах
Объектами исследования были 8 участков залежных земель в трёх ландшафтах Северо-западного региона России [9;10]. Два ландшафтных района Ижорского плато и Оредежско-Лужский находятся в Ленинградской области. Ландшафт Ижорского плато сложен известняками, доломитами и мергелями ордовикского периода, местами выходящими на поверхность. Поверхность плато – равнинная, изредка встречающимися невысокими моренными холмами, камами, а также карстовыми понижениями. Дренированные волнистые и слабоволнистые равнины на карбонатных коренных породах, перекрыты моренными карбонатными валунными суглинками. Эти местоположения наиболее характерны для ландшафтного района Ижорской возвышенности. Благодаря большой насыщенности грунтов карбонатами в данном ландшафте сформировались плодородные карбонатно-перегнойные темноцветные почвы. В целом площадь, занимаемая сельскохозяйственными угодьями, составляет около 30 % от общей площади ландшафта и имеет давнюю историю использования. Однако имеется значительное количество мелко контурных участков полей почти с самой поверхности насыщенной обломками карбонатных пород различного размера не используемых более 20 лет в активном сельскохозяйственном обороте.
Лужско-Оредежский ландшафт представляет собой низменную моренную заболоченная равнина с участками моренных холмов и озерно-ледниковых понижений. Высоты до 100 м имеют здесь очень плавные перепады. Территория района в целом характеризуется полого-холмистым равнинным рельефом. Сельскохозяйственная освоенность ландшафта не высока не более 15% от общей площади. Относительно высокое плодородие почв и низкая щебнистость морены были факторами, способствовавшими значительному сельскохозяйственному освоению таких местоположений. Сейчас на них произрастают разнотравно 123 злаковые и злаково-разнотравные луга на дерново-глеевых почвах. В настоящее время на дренированных моренных равнинах на ранее окультуренных валунных супесях и суглинках идёт процесс зарастания древесно-кустарниковой растительностью. Заброшенные в разное время участки сельскохозяйственных угодий покрыты в основном мелколиственными травяными и высокотравными лесами. В северной части Псковской области располагается Псковско-Лужский ландшафт. Рельеф данного геологического образования весьма разнообразен и представлен средневысотными, слабодренируемыми, плосковолнистые озёрно ледниковые равнинами, сложенные мелко- и среднезернистыми песками и глинами, с подзолистыми, дерново-подзолистыми почвами под сельскохозяйственными землями. На склонах возвышенности – холмисто-камовые равнины с преобладанием пород лёгкого механического состава со слабо- и поверхностно подзолистыми почвами. В целом же, рельеф возвышенности является холмистым, и при этом изрезанным на отдельные части руслами рек и ручьёв. Сельскохозяйственная освоенность большей части рассматриваемой территории составляет 45-65%, лесистость – 20-30% с большой нарушенностью лесов, заболоченность до 5%. Более половины земель сельскохозяйственного назначения данного ландшафта находятся на различных сукцессионных стадиях растительности.
«Возобновительные процессы древесной растительности на землях, выведенных из сельскохозяйственного оборота имеют свои особенности в зависимости от почвенно-гидрологических условий конкретного ландшафта» [5;10;12]. Обследованные два участка залежных земель в типичных условиях ландшафта Ижорского плато, непосредственно примыкающие к стене леса. В данных ландшафтных местоположении были обследованы участки залежных земель последний вид пользования в качестве сенокоса и выпаса. Срок залежности 17-20 лет. Примыкающая стена елово-соснового леса послужила источником обсеменения.
Почвы под неиспользуемыми сельскохозяйственными угодьями в данном ландшафте имеют бывший пахотный гумусово-аккумулятивный горизонт мощностью 20–25 см с хорошо выраженной глыбисто-комковатой или комковато ореховатой структурой, вскипающий от раствора соляной кислоты (HCl). Ниже следует горизонт B(BC), насыщенный обломками известняка и доломита разных размеров и реже содержит мелкие валуны кристаллических пород. С глубины 20– 30 см содержание скелетной фракции не менее 30%. Содержание гумуса в почве на первом участке 7,8%, а pH – 6,4, на втором участке – 8,01%, pH – 6,6. Высокая гумусированность почвы связано как с предыдущим хозяйственным воздействием в прошлый период развития почвы, а так же со спецификой процесса гумусообразования в условиях близкого залегания карбонатной почвообразующей породы. Полученные данные проведённого учёта показывают, что процесс лесовозобновления на обследованных участках идёт с преобладанием хвойных пород (см. табл. 5.1). Преобладание сосны на данном участке наверно объясняется менее увлажнёнными условиями произрастания, т.к. почвы супесчано-суглинистые, а так же надёжным источником обсеменения в прилегающем материнском древостое – доля сосны 30% в составе насаждения. Из полученных данных видно, что в процессе возобновления преобладающими породами являются сосна и берёза. Ель в дальнейшем может выйти в один ярус с этими породами. Доля лиственных пород – берёзы меньше, чем хвойных пород. Формируется хвойно-лиственное насаждение. Неравномерное размещение подроста связано, вероятно, с микроповышениями на данном участке, которые образовались в результате обработки почвы в прошлые годы.
На втором обследованном участке среди хвойных пород преобладает ель, но и сосна, при незначительном присутствии обсеменяющих деревьев, составляет 25% от общего количества возобновившегося подроста. Это подтверждает ее высокую конкурентоспособность в данных условиях (см. табл. 5.1). Среди лиственных пород преобладают ива кустарниковых форм и ольха серая. Лучше всего возобновление происходит на расстоянии 25 метров от стены леса, но по мере удаления доля хвойных пород существенно снижается. Наличие большего количества подроста ели связано, как с более увлажнёнными условиями произрастания, так как почва на данном участке представляет собой средний суглинок, обогащенным органическим веществом. Размещение подроста ели более равномерно по площади, чем на первом обследованном участке, что тоже, по-видимому, связано с почвенно-гидрологическими условиями.
В целом необходимо отметить, что естественное возобновление древостоев на бывших постагрогенных землях происходит гораздо лучше, чем в условиях вырубок в данных условиях произрастания [10]. В настоящее время идёт успешное возобновление хвойных пород на залежных землях исследуемого ландшафта, что связано с небольшой площадью не возделываемых полей из-за высокой степени их каменистости щебёночными известковыми породами. Сформировавшийся в результате хозяйственной деятельности пахотный горизонт, а так же карбонатная материнская порода позволяют формировать высокопродуктивные хвойные насаждения, что наблюдается в спелом примыкающем еловом насаждении. Формирование хвойных древостоев будет идти на постагрогенных почвах Ижорского плато вероятно через стадию смешанного елового древостоя с разной долей участия сосны и лиственных пород.
В Лужско-Оредежском ландшафтном районе обследовано три участка залежных земель ранее использовавшихся под пашню срок залежи, которых составляет 30-35 лет. Почвы на участке дерново-слабоподзолистые окультуренные средне- и глубокопахотные супесчано-суглинистые на моренном валунном суглинке характерные для района исследования. «Доля таких почв от общей площади сельскохозяйственных земель составляет до 20%, и до 35% лесопокрытых земель в Лужско-Оредежском ландшафтном районе» [9;10]. Содержание гумуса на обследованных участках составляет 2,7-3 % в бывшем 30 см пахотном горизонте, а рН 5.3-5.8.
Опытный участок № 13 располагается на расстоянии 100 м до стены спелого елово-соснового-берёзового леса. На данном участке преобладающей породой является ель имеющее групповое размещение, на что указывает коэффициент гомогенности. В большом количестве на данном участке присутствует Ива древовидная. Среднее положение по численности занимает береза. Также на данной площади присутствуют единичные экземпляры сосны и дуба (табл. 5.2).
На пробной площади № 14 преобладающей породой также является ель с групповым размещением. Береза и осина количественно представлены практически одинаково и имеют куртинное размещение, а сосна встречается на данном участке менее всего (табл. 5.2). Наибольшее количество экземпляров ели на данном участке вызвано непосредственным примыканием двумя сторонами данного участка к стене елово-соснового древостоя.
Экономическая целесообразность использования древесной растительности на постагрогенных землях
В целях определение экономической целесообразности использования (выращивания) древесной растительности на постагрогенных землях нами проведено исследование насаждений сосны созданных на бывших сельскохозяйственных землях в Ленинградской области, выведенных из активного оборота для оценки качественных и количественных показателей древесины.
Искусственное насаждение было создано на залежи площадью 1 га, ранее использовавшейся как пашня, а затем сенокос. Почва на бывшей пашне дерновая слабоподзолистая оглеенная суглинистая на красно-бурой супесчаной морене, водоупорный слой находится на глубине 45–50 см., содержание гумуса 2,7 %, рН(КСl) 5,3. Проведённый анализ содержания органического вещества, характер почвообразующих пород и водный режим почв показывает, что данный участок пригоден для выращивания древесных насаждений сосны по Iа-II классу бонитета, так как эти показатели условий произрастания значительно превосходят параметры лесных почв на вырубках в лесном фонде района исследования [1].
Насаждения были созданы посадочным материалом с закрытой корневой системой весной 2009 по напаханным предыдущей осенью пластам (трактор МТЗ 82 агрегатируемый с плугом ПЛН-3-35) превентивным удалением травянистого покрова гербицидом «Раундап» (4л/га). В пятилетнем возрасте в полосах насаждений шириной 3 м секором и бензопилой была удалена поросль березы и ивы. Сохранность деревьев в настоящее время составляет 2000 шт./га от первоначальных 2500 шт./га.
Проведённые биометрические и таксационные измерения показали (см. табл. 6.1), что запас древесины в 10 летнем возрасте насаждений сосны на постагрогенных землях превышает запас в плантационных культурах того же возраста в районе исследования более чем в два раза и имеет показатели по этому параметру плантационных культур сосны в возрасте 20 лет [3].
По среднему диаметру и высоте данные насаждения также имеют более высокие показатели в 1,5-2 раза, чем в плантационных культурах сосны того же района исследования, произрастающих на коренных лесных землях.
Для расчёта продуцируемой фитомассы сосны в 10 летних насаждениях был проведён отбор модельных деревьев. Затем нами была определена базисная плотность(баз.) древесины (по Полубояринову). Средняя базисная плотность древесины сосны в насаждении составила 315 кг/м3, следовательно, нормализованная плотность (12%) древесины при 12% влажности составит 394 кг/м3. Таким образом, стволовая масса древесины насаждения составит 15750 кг/га или 15,75 тонн/га.
Экономические показатели выращивания древесных насаждений на землях вышедших из сельскохозяйственного оборота приведены в табл. 6.2
Анализ данных таблицы 6.3 позволяет сделать вывод о том, что использование древесных насаждений сосны в 20 летнем возрасте при заданных условиях – текущих затрат на лесохозяйственные мероприятия и среднегодовой стоимости пиллет за последние 5 лет – является экономически эффективным, с прогнозируемой прибылью 66338 руб.
По результатам проведенного исследования можно прогнозировать получение древесного балансового сырья в исследуемом насаждении к возрасту 20 лет, что делает выращивание насаждений сосны по данной технологии экономически целесообразным мероприятием, на залежных землях, вышедших из сельскохозяйственного оборота.