Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 7
2. Характеристика природных условий района исследований 19
3. Программа и методика исследований 28
3.1 Программа исследований 28
3.2 Методика исследований 28
4. Характеристика объектов исследования и объем выполненных работ 35
5. Влияние сомкнутости и строения верхнего полога древостоя на ростовые характеристики подроста ели 44
6. Состояние естественного возобновления лесообразующих пород на вырубках после сплошных и постепенных рубок 66
6.1. Изучение структуры молодняков на лесных землях после сплошных рубок 66
6.2. Формирование структуры молодняков на вырубках 70
6.3. Формирование насаждений ели комбинированного возобновления 73
6.4. Рубки и возобновление леса в еловой хозсекции лесохозяйственной части зелёной зоны Сергиево-Посадского лесхоза 78
7. Программы и режимы формирования целевых насаждений в секции ресурсного лесопользования на получение пиловочника и балансов 81
7.1. Целевые характеристики насаждений ели 82
7.2. Обоснование возраста главной рубки целевых древостоев 83
7.3. Методика определения периода выращивания целевого древостоя 84
7.4. Разработка модели хода роста целевой части древостоя ели 85
7.5. Лесоводственные критерии целевого выращивания древостоев ели на основе сохранённого подроста 89
7.6. Режим осветлений и прочисток 96
7.7. Режимы формирования рубками ухода целевой части древостоя 98
7.8. Технология реализации программ целевого лесовыращиывания в ресурсной секции лесов зеленой зоны 102
7.9. Эколого-лесоводственные требования к технологиям выращивания целевых насаждений ели для получения балансовой древесины и пиловочника 105
7.10. Анализ экономической эффективности целевого выращивания насаждений ели из сохранённого на вырубках подроста 107
Основные выводы 114
Рекомендации производству 115
Список литературы 117
Приложение
- Характеристика объектов исследования и объем выполненных работ
- Влияние сомкнутости и строения верхнего полога древостоя на ростовые характеристики подроста ели
- Рубки и возобновление леса в еловой хозсекции лесохозяйственной части зелёной зоны Сергиево-Посадского лесхоза
- Методика определения периода выращивания целевого древостоя
Характеристика объектов исследования и объем выполненных работ
Объектами исследования являются молодняки, формирующиеся на вырубках мелколиственных насаждений, преимущественно березняки со вторым ярусом и подростом ели, чистые насаждения ели, а также спелые и перестойные насаждения (ельники сложные и их производные), оставленные в качестве контрольных, опытные ,и опытно-производственные участки с, рубками главного пользования, проведенными разными способами. В работе использовано 19 пробных площадей, в том числе 9 с проведенными постепенными рубками. Десять пробных площадей было заложено в мелколиственных насаждениях с подростом ели разного возраста. Кроме того, было заложено 52 временных пробных площади, на которых выполнен весь комплекс биометрических измерений.
Для почвенных исследований заложено 12 почвенных разрезов и 32 прикопки. Для изучения естественного возобновления заложено 1300 учетных площадок. Полный анализ роста стволов проведен на 153 модельных деревьях ели. Для определения качественных и технических свойств стволовой древесины на 170 образцах произведены измерения радиальных приростов, в том числе для ранней и поздней древесины.
Пробные площади закладывали в наиболее типичных насаждениях, произрастающих преимущественно в группе коренных типов леса - ельники сложные. Для систематики исследуемых насаждений с подростом ели под пологом, а также установления целей лесовыращивания и необходимых для их проектирования и проведения лесоводственных мероприятий все пробные площади подразделены на несколько групп. Объединение в группы осуществлялось в зависимости от возраста подроста ели, его состояния (жизнеспособности и перспективности), породного состава и сомкнутости верхнего полога, полноты и возраста древостоя.
С учетом существующих ограничений лесоводственного, технологического и экономического плана для научных практических целей все мелколиственные насаждения с подростом ели под пологом в пределах группы типов леса ельники сложные, подразделяются по следующим основным классификационным лесоводственным признакам:
По среднему возрасту подроста ели на группы: до 10, 11-20, 21-30, 31-40,41-50, более 50 лет. По породному составу верхнего полога: березрвые, березово-осиновые, осиновые По сомкнутости полога (полноте) верхнего полога древостоя: высоко сомкнутые (полнота более 0.8), средне сомкнутые (полнота 0.7-0.8), низко сомкнутые (полнота 0,5-0,6), редкостойные (0,3-0,4) По количеству жизнеспособного подроста ели: перспективные (более 3 тыс. шт/га), относительно перспективные (1,5-3 тыс. шт./га), неперспективные (менее 1,5 тыс. шт./га).
Учитывая значительное разнообразие пробных площадей, приоритетное разделение мелколиственных насаждений с подростом ели под пологом проведено на группы по породному составу, возрасту, полноте (сомкнутости) верхнего полога, а также по количеству и возрасту перспективных деревьев подроста ели под пологом.
Первая группа (ПП2) представлена средне- и высокополнотными березово-осиновыми насаждениями, произрастающими по первому классу бонитета с достаточным количеством жизнеспособного подроста под пологом, более 3000 шт./га. Возраст деревьев верхнего полога не превышает 70 лет. Значительная часть деревьев мелколиственных пород имеют возраст 55...60 лет. Средний возраст подроста ели под пологом не превышает 30 лет. Ель более старшего возраста (40...50 лет) входит во второй и третий ярусы, но ее количество незначительно (не более 200 шт./га). Размещение подроста ели равномерное или небольшими куртинами. Поросль мелколиственных пород под пологом не превышает 1000 шт./га, она представлена преимущественно корневыми отпрысками осины и ольхи серой. Высота поросли осины и ольхи под пологом не превышает 2 м.
Во вторую группу (ПП4) включены высокобонитетные березовые и осиновые насаждения с полнотой выше 0,7. По обеспеченности подростом ели (от 1,5 до 3 тыс. шт./га) их можно отнести к группе относительно перспективных. Средний возраст подроста ели не превышает 40 лет, а его средняя высота находится в интервале от 1 до 2-м. Количество ели, вышедшей во второй ярус насаждения, не превышает 500 шт/га., ее средняя высота изменяется от 8 до 10 м. Значительное количество ели во втором ярусе увеличивает потенциальную возможность формирования из мелколиственных насаждений целевых хвойных древостоев. В данных насаждениях большое количество кустарников. В группе пробных площадей 11114 количество их стволиков достигает 7430 шт./га. Подлесок представлен преимущественно лещиной, крушиной, жимолостью. Большое количество лещины (2569 шт./га) под пологом данных насаждений оказывает неблагоприятное воздействие на подрост ели, заметно снижая его жизнеспособность.
К третьей группе относятся пробные площади ПП1. Группа характеризуется незначительным количеством жизнеспособного подроста ели под пологом, не превышающим 1250 шт./га. Средний возраст подроста не превышает 30 лет. Он размещен относительно равномерно на площади, часто небольшими куртинами с количеством не более 10 шт. Количество подроста ели, вышедшего во второй ярус, также незначительно, не превышает 300 шт./га. Поросль мелколиственных пород представлена преимущественно осиной, березой, ольхой. Количество их в данных насаждениях колеблется в широких пределах и может достигать до 5 тыс. шт./га. Высота мелколиственных пород под пологом не превышает 2 м. Верхний полог мелколиственных пород представлен преимущественно березовыми и березово-осиновыми насаждениями, произрастающими по 1...2 классу бонитета. Средний возраст деревьев верхнего полога не более 70 лет, а полнота изменяется от 0,7 до 0,9.
Влияние сомкнутости и строения верхнего полога древостоя на ростовые характеристики подроста ели
Предварительное возобновление ели - важный потенциал естественного восстановления еловых насаждений. Несмотря на уже более чем вековую историю изучения эффективности использования подроста и второго яруса ели в лесовосстановлении (начиная от Д.М. Кравчинского и его предшественников), на практике нередко возникают вопросы гарантированной оценки его жизнеспособности и перспективности, надежности использования подроста ели после освобождения из-под полога древостоя. Для решения этих вопросов необходимо на основе объективных характеристик состояния подроста и тенденций их динамики определить сроки освобождения подроста из-под полога и целесообразность проведения предварительного ухода за ним.
При сохранении подроста ели можно добиться существенной экономии материальных и трудовых средств, относительно восстановления леса путём создания лесных культур. Исследователи В.И.Алексеев (1978), Л.А. Кайрюкштис (1959), Н.В. Дылис (1968) подчеркивают большую конкурентоспособность сохраненного подроста ели по сравнению с лесными культурами, даже при большой густоте их посадки. Важность сохранения подроста при проведении рубок главного пользования в своих исследованиях отмечал также А.В. Побединский (1975).
Эффективность рубок главного пользования в мелколиственных насаждениях, проводимых с сохранением подроста, значительно зависит от его жизнеспособности. Проведенными исследованиями установлено наибольшее количество жизнеспособного подроста ели для группы ПП2 (рис. 2). Наиболее низкие показатели по количеству жизнеспособного подроста ели характерны для группы ПП1.
Проведенный анализ данных не установил взаимосвязи между количеством подроста ели под пологом и сомкнутостью верхнего полога. Отсутствие взаимосвязи можно объяснить особенностями возобновления ели на данных участках, зависящими от количества плодоносящих деревьев ели в верхнем пологе, всхожести семян, а также от других факторов. Следует отметить также способность ели за счет ее биологических свойств до 30...40 лет выживать даже в неблагоприятных условиях освещенности при большой полноте верхнего полога, без значительных потерь по густоте.
Более значительно прослеживается влияние полноты верхнего полога спелых и перестойных мелколиственных насаждений на среднюю высоту подроста ели (рис. 3). Зависимость средней высоты подроста ели от полноты верхнего полога характеризуется параболической функцией.
Одним из основных показателей, характеризующих перспективность подроста ели под пологом, является прирост по высоте. Изучение текущего прироста по высоте осуществлялось с помощью данных полного анализа ствола у 153 модельных деревьев ели.
Результаты обработки данных показывают, что основное изменение прироста по высоте для подроста разных категорий жизнеспособности происходит после достижения ими 10-летнего возраста. Ухудшение жизнеспособности ели способствует снижению возраста наступления максимума прироста по высоте. Так, для жизнеспособного подроста ели максимум прироста наступает в 25 лет, для сомнительного - в 20 лет (рис. 4). В отличие от жизнеспособного и сомнительного подроста ели у нежизнеспособного после 10 лет происходит постепенное снижение прироста по линейной зависимости, без наступления максимума.
Наибольший процент потерь текущего прироста по высоте по сравнению с потерями прироста по высоте подроста, растущего в условиях полной освещенности (эталон) наблюдается у нежизнеспособного подроста ели (рис. 5). Эти потери уже в возрасте 10 лет составляют 76%, а к возрасту 35 лет увеличиваются до 95%.
Значительные изменения в сторону снижения прироста с возрастом характерны для сомнительного и жизнеспособного подроста ели. В возрасте 10 лет различие в формировании прироста для этих категорий достигает 52 и 67%, к возрасту 35 лет - 71 и 83%.
В отличие от результатов исследования Г.С. Воинова (1974), по нашим данным, возраст максимума прироста ели по высоте существенно зависит от условий произрастания ели под пологом мелколиственного насаждения. Результаты исследований периодического прироста по высоте хорошо согласуются с данными В.И. Алексеева (1978), Л.А. Кайрюкштиса (1959).
Отставание в росте по высоте по сравнению с эталоном не одинаково в березовых и осиновых насаждениях. Рост ели в высоту и ее категория жизнеспособности хуже под пологом осиновых древостоев. Особенно отстают в росте по высоте ближние деревья, растущие на удалении не более 1,5 м от деревьев осины. Влияние осины распространяется на ель в течение всего ее периода роста, но особенно проявляется после 15...20 летнего возраста. Около деревьев осины также характерно большое выпадение ели, особенно после 30.. .40 летнего возраста.
Неблагоприятное влияние верхнего полога осины на рост подроста ели отмечали в своих исследованиях А.Ф. Чмыр (1977), В.И.Алексеев (1978), А.С.Тихонов (1979). В своих исследованиях В.И.Алексеев доказал, что неблагоприятное влияние осины на ель вызвано конкуренцией со стороны корневых систем, а также меньшей освещенностью под ее пологом по сравнению с березовыми древостоями. Сходные данные по влиянию осины на рост ели получены В.И.Алексеевым (1978), А.С.Тихоновым (1979). По их мнению, существенное влияние осина оказывает на подрост ели высотой до 6 м, а на подрост ели высотой более 6 м ее влияние незначительно. Они так же подчеркивают, что деревья ели в возрасте более 50 лет, сохранились на расстоянии 4 м и более от осины, что хорошо согласуется с результатами наших исследований о более значительном выпадении ели, произрастающей на близком расстоянии (1...3 м) от деревьев осины.
Рубки и возобновление леса в еловой хозсекции лесохозяйственной части зелёной зоны Сергиево-Посадского лесхоза
Насаждения еловой хозсекции Сергиево-Посадского опытного лесхоза занимают площади 20997 га, то есть 25,2 % от лесопокрытой площади. Лесной фонд хозсекции характеризуется следующими показателями (табл. 10).
Из таблицы 10 видно, что интенсивность роста насаждений достаточно высокая - средний класс бонитета 1,1. В спелых древостоях - на 0,1 ниже. Запас стволовой древесины спелых и перестойных насаждений невысок - 314 м3/га. По группам возраста площадь еловых лесов распределяется достаточно равномерно. С возрастом полнота древостоев снижается от 0,8 - в молодняках второго класса возраста, до 0,6 - в спелых древостоях.
Здесь есть потенциальные возможности увеличить запас за счет: повышения полноты древостоя до 0,8-0,9; ускорения интенсивности роста древостоев, как минимум, на 0,2 класса бонитета; удаления из состава древостоя при рубках ухода в процессе выращивания насаждения примеси малоценных пород и увеличения доли ели в составе на 2-3 единицы.
Анализ распределения площади еловых насаждений по условиям произрастания показал, что преобладающая часть площади насаждений (84%) относится к группе типов леса ельник сложный широкотравный, значительно меньше к черничной - 1 1%.
Почвенно-грунтовые условия в группе типов леса ельник сложный широкотравный наиболее благоприятны для произрастания ели. В покрытой лесом площади эта группа типов леса составляет 68%, елью же занято из них только 21%. Остальную часть занимают насаждения мелколиственных пород, в основном березы (25%) и осины (17%). Таким образом, у лесхоза имеются большие возможности по увеличению площади еловых насаждений за счет замены лиственных в благоприятных для ели условиях. Однако, не все насаждения обеспечены необходимым для замены материнских древостоев количеством подроста ели.
Подрост ели в целом по лесхозу имеется на 41% площади спелых и перестойных насаждений. Подрост преимущественно жизнеспособный, высотой 0,5...1,5 м и более (табл. 11, 12). Доля участков с удовлетворительным возобновлением ели в целом по лесхозу составляет 23%. Наиболее обеспечены подростом ели насаждения в группах ршов леса ельники сложные широкотравные и черничники.
Под пологом лиственных насаждений экологического ряда ели подрост имеется на значительной площади в березняках сложных (54,8%) и черничных (46,7%). Анализ результатов проведенных исследований показывает, что за счет подроста ели можно восстановить высокопродуктивные еловые леса на 32% площади спелых и перестойных насаждений еловой хозсекции, на 29,5% -березовой и на 18,2%) - осиновой.
Таким образом, в условиях Сергиево-Посадского опытного лесхоза имеются все предпосылки для организации выращивания еловых древостоев целевого назначения из сохраненного на вырубках подроста ели, а именно: в покрытой лесной растительностью площади лесхоза наиболее представлена группа типов леса ельников сложных широкотравных (68%), благоприятная для произрастания еловых лесов; более 40% покрытой лесной растительностью площади в группе типов леса ельники сложные широкотравные заняты насаждениями мелколиственных пород, требующих замены на ель; около 23% покрытой лесной растительностью площади обеспечены достаточным количеством подроста ели.
Целевые древостой ели должны отличаться от существующих в настоящее время более высокой полнотой - на 0,2...0,3 единицы, составляющей 0,8-0,9 единиц; более высоким классом бонитета - на 0,2 класса, достигающим 1-2 класса бонитета; большей долей участия ели в породном составе - на 2...3 единицы, составляющей 70-90% в насаждении; более высоким количеством запаса стволовой древесины, в пределах 500 м /га в возрасте главной рубки.
Методика определения периода выращивания целевого древостоя
Период выращивания целевого древостоя зависит от структуры и состояния сохраненного на вырубке подроста. При определении периода выращивания необходимо знать этап роста, на котором находится подрост. Этап роста - возрастной этап в ходе роста нормальных насаждений, которому соответствует фактическая средняя высота подроста. По данным исследований установлено, что средняя высота 30-летнего подроста ели, сохраненного на участках сплошной рубки, равна 1,8 м. Она соответствует 10-летнему возрасту подроста, растущего в оптимальных условиях. Этот возраст и принимается за этап роста сохраненного на вырубке подроста. Если на вырубке из подроста намечается выращивать целевой древостой для получения балансовой древесины с установленным возрастом рубки 60 лет, то период выращивания его будет равен 60 - 10 = 50 лет, для получения пиловочной древесины с возрастом рубки 90 лет - 90 - 10 = 80 лет. Определенный по этой методике период выращивания не является обязательным нормативом, это лишь ориентир. Основной показатель готовности древостоя к рубке - его технические параметры. Если заданные технические параметры достигнуты раньше установленного периода выращивания благодаря проведению эффективных лесоводственных и лесохозяйственных приемов, древостой можно назначать в рубку. Для определения этапа роста подроста по общепринятым методикам проводят измерительно-перечислительные работы, вычисляют среднюю высоту. Полученные параметры высоты сравнивают с нормативами хода роста деревьев ели при благоприятных условиях светового и почвенного питания: Какому возрасту фактическая средняя высота подроста будет соответствовать - это и будет этап роста подроста. При выращивании целевого древостоя уход ведут за целевой его частью. За целевую часть древостоя принимают ту его часть, в которую входят деревья, превышающие средние таксационные показатели, принятые за норматив (эталон). Количество деревьев в ней равно количеству, соответствующему возрасту главной рубки.
Для разработки моделей хода роста целевой части древосторв ели, выращиваемых на балансы и пиловочник, использованы данные хода роста еловых насаждений в Московской области, которые приняты нами за норматив. Для расчета параметров таксационных показателей целевого древостоя использованы закономерности в строении простых чистых одновозрастных насаждений (Н.Г. Анучин 1959, 1977). Разработанные модели хода роста целевой части древостоя ели приведены в таблицах 15 и 16. Для проверки моделей выполнен сравнительный анализ соответствия параметров таксационных показателей целевой части 40-летнего елового древостоя из подроста на опытном участке в кв. 93 Алексеевского лесничества расчетным параметрам (табл. 17). Установлено, что параметры реального древостоя выше расчетных по возрасту на 5 лет, то есть в 40-летнем древостое параметры таксационных показателей целевой части соответствуют расчетным 45-летнего возраста. Это объясняется тем, что при сплошных рубках с сохранением подроста сохраняются, кроме подроста, также деревья ели второго яруса, которые входят в целевую часть сформировавшегося древостоя и своим интенсивным ростом и крупными размерами несколько повышают параметры целевой части. За счет этого в некоторой степени сокращается период выращивания целевых насаждений. В целом же разработанные модели хода роста целевой части древостоев ели, выращиваемых для получения балансовой древесины и пиловочника, применимы в практических целях как ориентир при контроле хода роста целевых древостоев. Параметры таксационных показателей в этих моделях следует считать минимальными, так как в лесах лесхоза в экологическом еловом ряду имеются условия более производительные. На таких участках выращиваемые древостой будут технически созревать в более ранние сроки. При выращивании целевых древостоев основная задача состоит в том, чтобы рубками ухода создавать оптимальную структуру древостоя, обеспечивающую условия для интенсивного роста его целевой части.
