Содержание к диссертации
Введение
I. Состояние вопроса и обоснование темы ... 3
1.1 Проблема выращивания высокопродуктивных насаждений.,., 8
1.2 Проблема создания высокопродуктивных березняков.,..., 10
1.3 Естественное образование березовых насаждений... 16
1.4 Направленное формирование березняков... 18
1.5 Анализ происхождения и санитарного состояния березняков района исследований... 20
1.6 Лесоводственное направление в выращивании березы... 26
2 Программа, методика и объекты исследований, объем выполненных работ. 31
2.1 Программа исследований... ... ... 31
2.2 Методика исследований... ... 32
2.3 Объекты и объем выполненных работ 38
3 Естественно-исторические условия района исследований... 40
4. Оценка естественного возобновления березы и основные критерии перевода ее молодняков в покрытые лесом .. 48
оенотипы березы района исследовании... 43
Естественно? возобновление березы и мероприятия по его содействию ,. 58
4.2.1 Е:тестіеннсе возобновление как способ лесовосстановления.
4.2.2 Ход естественного возобновления березы... 56
4.2.3 Мероприятия по содействию естественному возобновлению березы... ... 61
4.3 Критерии перевода березовых молсдняков в покрытую лесом шюшадь 65
5. Качественная характеристика древостоев березы клинско - дмитровской гряды... 70
6 Формирование высокопродуктивных березняков ... 90
6.1 Особенности формирования березовых молодняков... 90
6.2 Рост и продуктивность березовых древостоеБ, пройденных рубками ухода. 95
6.3 Влияние рубок ухода на строение,сортиментную структуру
и оборот рубки березняков... 103
6.4 Влияние рубок ухода на качество древесины... ... 117
6.5 Формирование елового элемента леса в березняках, пройденных рубками ухода. 122
6.6 Лесоводственная эффективность уходов за молодняками березы... 132
6.7 Целевые программы формирования высокопродуктивных березняков... 141
Основные выводы и рекомендации по формированию высокопродуктивных березняков из естественных молодняков в условиях клинско - дмитровской гряды 146
Литература.
- Проблема создания высокопродуктивных березняков.,...,
- Анализ происхождения и санитарного состояния березняков района исследований...
- Объекты и объем выполненных работ
- Ход естественного возобновления березы...
Введение к работе
Актуальность темы. Лесной Кодекс Российской Федерации, принятый в 1997 году, определил направление развития лесного хозяйства нашей страны, в основе которого лежат принципы рационального, непрерывного, неисюшительного лесопользования.
Одним из путей решения донной проблемы является интенсификация использования ресурсов лиственных пород, в частности - березы. Опыт высокоразвитых стран свидетельствует о неограниченных возмол ностях использования древесины быстрорастущих лиственных пород при создании сырьевых и энергетических плантаций для целлюлозно-бумажного и других производств.
В настоящее время имеет место разделение древесных пород на хозяйственно ценные ( главные ) породы, к которым относятся в первую очередь хвойные и твердолиственные и малоценные ( второстепенные ) породы, к которым относятся мягколиственные. Однако в условиях рыночной экономики все лесообразующие породы могут и должны быть главными для определенных лесорастительных и экономических условий. Вне зависимости от технической политики отрасли они широко участвуют в лесообоазовательном процессе. Задача лесоводов заключается в том, чтобы не бороться с этим нормальным природным явлением, а направленно его регулировать. Это даст существенную экономию затратных средств и возможность более эффективного их использования в направлении ускорения лесообразовательного за.
Основным потребителем древесины березы должна стать целлюлозно-бумажная промышленность и Фанерное производство. Значительно шире,чем сейчас древесина березы может быть использована в строительстве, деревообработке .гидролизной промышленности,для выпуска
- Г) -
товаров народного потребления,энергохимической переработки и для модификации.Из модифицированной березовой древесины можно вырабатывать различные виды продукции,обладающие повышенной прочностью водостойкостью и применяемые с высокой эффективностью взамен металла и пластмасс в строительстве,машиностроении и других отраслях материального производства.
Решение общеотраслевой задачи по улучшению качественного состава и повышению продуктивности лесов идет в настоящее время в основном по пути расширенного воспроизводства хвойных лесов.поэтому ведение специализированных хозяйств,ориентированных на воспроизводство мягколиственнх пород, в частности - на березу целесообразно и актуально в первую очередь в лесодеФицитных районах с истощенной лесосырьевой базой по хвойному хозяйству.
Таким образом, разработка комплекса мероприятий по формированию высокопродуктивных березовых насаждений из молодняков естественного происхождения, обоснование принципов дифференцированного, целевого ведения хозяйства на березу в зависимости от количественной и качественной продуктивности насаждений является в настоящее время нерешенной и, вместе с тем, очень актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Заключалась в изучении и раскрытии особенностей развития березовых насаждений,а также разработка и обоснование комплекса лесоводственных мероприятий по Формированию высокопродуктивных березовых насаждений из естественных молодняков, оптимизацию режима их выращивания для обеспечения потребностей производства в высококачественном сырье, созданию условий по ускорению процесса перевода производных формаций в коренные леса с минимальными затратами на их восстановление.
Научная новизна работы. Исследован ряд лесоводственных факто-
ров,влияющих на образование высокопродуктивных, высокотоварных березняков, изучены особенности естественного и направленного Формирования березовых насаждений. Уточнены параметры программ рубок ухода ь березняках, предложенные в " Наставлении по рубкам ухода в "равнинных лесах европейской части России" для условий Клинско-Дмитревской гряды, разработаны местные программы рубок ухода. Изучены особеннсти хода естественного возобновления березы. Разработан комплекс мероприятий по выращиванию высокопродуктивных березовых насаждений из молодняков естественного происхождения с последующим формированием под его пологом устойчивого хвойного элемента, обеспечивающего перевод производного типа леса (березняка) в коренной тип леса (ельник).
Практическая значимость выполненньж исследований. Результаты исследований позволили рекомендовать производству систему мероприятий по формированию высокопродуктивных березовых насаждений из естественных молодняков. Рекомендована очередность выполнения уходов, их нормативы, способы. Обоснована экономическая эффективность и лесоведственная целесообразность предлагаемых мероприятий. Предложены критерии перевода березовых молодняков в покрытые лесом земли, показана динамика изменения основных таксационных показателей древестоев при различных вариантах рубок ухода. Дается лесоводственная оценка разреживаниям в березовых насаждениях, обосновывается вопрос сокращения сроков выращивания деловых сортиментов, рассматривается влияние рубок ухода на прирост ели во втором ярусе.
Обоснованность и достоверность результатов исследований. Обеспечивается использованием большого количества экспериментального материала. Достоверность выводов подтверждена обработкой экспериментального материала с использованием современных методов
математического анализа на ЭВМ. Приведено технике - экономическое обоснование рекомендуемых мероприятий.Личный вклад соискателя состоит в проведении всего комплекса работ по сбору,обработке,и анализу экспериментального материала.
Апробация работы. Основные положения диссертации неоднократно докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и докторантов Московского государственного университета леса, научно-практических семинарах, кафедре лесоводства и подсочки леса.
Внедрение и публикаціш результатов исследований. Результаты исследований прошли опытно-производственную проверку в Клинском лесхозе Московского управления лесами и предложены к внедрению в практику лесохозяйственного производства. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основных выводов и рекомендаций.Библиография включает 195 источников в том числе 13 на иностранных языках.Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 таблицами, 2 схемами, 12 Фотографиями.
На защиту выносятся следующие основные положения.
1.Критерии перевода березовых молодняков в покрытую лесом площадь. ?..Пппгпаммы рубок ухода формирования березовых лпевоотонв, учиты-вающие качество древесины, целевой сортимент, а также отбор "деревьев будущего", составляющих основу спелого древостоя.
Проблема создания высокопродуктивных березняков.,...,
По данным государственного учета лесного фонда по состоянию на 01.01.93г береза является самой распространенной среди мягколиственных пород.На долю мягколиственных пород в целом по России приходится 16% покрытых лесом площадей, из них на долю березы 12,4%.Кроме того, существует устойчивая тенденция к увеличению площадей березняков.Так, за период с 1968 по 1993 год общая площадь березняков по Рсссии увеличилась почти на 50% и составила на 01.01.93 87733 тыс.гектаров. С другой стороны имеет место увеличение доли березы среди мягколиственных пород. Так,за период с 1978 по 1993 год она возросла с 70% до 78%.
Все упомянутые выше закономерности характерны и для района исследований, где береза составляет 3 единицы в среднем составе насаждений и занимает более 31% покрытых лесом площадей,что не может не вызывать интереса к ее изучению.
Однако, анализ использования расчетной лесосеки по березовому хозяйству за последние годы показывает, что уровень ее использования как по России в целом, так и по району исследования в частности не превышает 25-30%.
В лесном фонде России и в районе исследования в частности наиболее распространены береза повислая - Betula pendula и береза пушистая - Betula риЬеасепз.Это дерево высотой до 30 (40)м и диаметром до 0,7 (0,8)м.Кора обычно гладкая, покрытая тонким слоем пробковой ткани - бересты белого цвета, с возрастом - трещиноватая .Крона - развесистая с мощными сучьями.Цветет береза в конце апреля - начале мая одновременно с распусканием листьев.Семена созревают в кокпе июля.Рассыпаются в сентябре - октябре.Плод-односемянной орешек 1..5 мм плоско сжатый с боков, с 2 перепончатыми крылышками.Предельный возраст 100-150 лет хотя отдельные деревья достигают 300 лет.Характерной чертой биологии березы является ее большое светолюбив.Береза повислая по сравнению с пушистой обладает повышенным светолюбием, большей дальностью разлета семян (Денисов,1997,1999)
К почве береза малотребовательна и растет на довольно разно образных почвах : на скрытоподзолистых песках, иловато - перегнойных, торфяно - болотных, черноземных почвах, каменистых склонах и т.д..Не выносит она лишь крайне сухих бедных почв,солончаков.Однако наилучшие условия для роста и развития березы - его свежие супесчаные и суглинистые почвы.
Береза - довольно быстрорастущая порода.В благоприятных условиях роста на свежих, свободных от другой растительности почвах она уже в 1-й год роста может достигать 0,5м в высоту и более, к 5-ти летнему возрасту высота может составлять более Зм. К 50-ти летнему возрасту она может достигать высоты 30-35м. К 60-70 годам ее рост приостанавливается .Береза повислая по сравнению с пушистой обладает более быстрым ростом в высотув раннем возрасте (Денисов 1997,1999).
При условии роста в густом древостое береза образует относительно прямой, стройный ствол, хорошо очищающийся в нижней части от сучьев. Корневая система березы довольно сильно разветвлена, но относительно неглубока, что порой приводит к ветровалу.
Плодоношение березы чрезвычайно обильное и частое.Урожайные годы повторяются не реже, чем через 1-2 года, причем в такие годы березовые древостой дают несколько сотен миллионов штук семян, или до 50 кг. на і га.Благодаря легкости и значительной парусности семена березы далеке разносятся ветром - на километр к далее.Но принезначительном их весе и малом количестве запасных веществ прорастают они лишь в условиях хорошего, устойчивого снабжения влагой.
Подрост березы появляется только при значительной изреженности полога или на открытых пространствах.Всходы березы очень нежны и особенно на суховатых почвах нередко погибают.
Порослевая способность березы сравнительно невелика.В хороших условиях роста она уже к 30 - 40 летнему возрасту сильно сокраща ется, а к 60 - 80 годам почти совсем утрачивается.Однако в неблагоприятных условиях роста она сохраняется до 100 и более лет.Поросль появляется преимущественно от шейки корня из спящих почек, редко от корней.Лишь поранение пней и корней чэзто вызывает появление поросли и из придаточных почек.
В хвойных лесах, особенно в еловых на подзолистых почвах береза является почвоулучшающей породой.Отпад ее (и в первую очередь листвы) задерживает процесс образования грубого гумуса и содействует образованию муллевого.Так, густое заселение березой заболачивающихся вырубок быстро ведет к разложению грубого гумуса и разболачиванию.
Анализ происхождения и санитарного состояния березняков района исследований...
Связь происхождения дсевостоя с его качественными и количественными характеристиками отмечалась многими исследователями. Особого внимания заслуживает связь происхождения березняков с вероятностью заражения их гилевыми болезнями.
Проблема вырождения растений, размножающихся в течении продолжительного времени Еегетативным путем, поднималась в лесоводстве неоднократно (Каппеп,:935 и др.).Неизбежность старения растительных организмов при длительном вегетативном размножении впервые доказана в садоводческой практике (Мичурин Л948, Кренке,1950). Этот вопрос изучен в отношении ряда древесных пород, способных размножаться порослью (Воронцов,1978, Пятницкий,Ступников,1963, Тихонов,1984). На снижение продуктивности и качества древесины в последующих поколениях производных мягколиственных Формаций указывается в работе В.В. Огиевского и др.(1987).
Таким образом, проблема установления происхождения березняков представляется немаловажной при разработке системы мероприятий по формированию высокопродуктивных березовых насаждений.
Происхождение березняков района исследований устанавливалось во-первых, на основании материалов лесоустройства, а во-вторых, в результате специального рекогносцировочного обследования березовых насаждений всех классов возраста, проведенного параллельно с определением их санитарного состояния при лесопатологической таксации. Анализ проведенных исследований позволяет сделать вывод о том, что более 90% березовых насаждений в районе исследований по своему происхождению являются семенными, т.е. имеют здоровую селекционно-генетическую базу для формирования на их основе высокопродуктивных насаждений.
Другой проблемой, влияющей на разработку системы мероприятий по формированию высокопродуктивных березняков, является определение санитарного состояния березовых насаждений. Оно определялось по материалам лесоустройства 1989-1990гг5 материалам специального лесопатологкческого обследования лесов района в 1985г, а также автором по результатам лесопатологической таксации и последующих детальных работ с закладкой пробных площадей на основные виды вредителей к болезней березы (листогрызущие, стволовые вредители , грибные болезни).
Анализ материалов лесоустройства, специального лесопатологи-ческого обследования, а также собственных изысканий, позволил сделать выводы, что из листогрызущих вредителей отмечен лишь березовый пилильщик С Croesus septentrional is ), который встречается лишь изредка на отдельных опушечных, ослабленных и усыхающих деревьях. Из стволовых вредителей отмечен только березовый заболон-ник ( Scolytus ratzeburgi ), который также характеризуется редкой встречаемостью преимущественно на сильно ослабленных и усыхающих деревьях 3 и 4 категории. Все это позволяет сделать вывод об отсутствии какого - либо влияния с их стороны на количественные и качественные характеристики березовых насаждений.
Сравнительно большее распространение в районе исследований имеют грибные заболевания березы, которые распространяются однако преимущественно в березняках вегетативного происхождения ( их доля менее 10% ), однако наибольшая зараженность древесиноразрушаю-щими грибами и сильное развитие ложного ядра и гнили обнаружено лишь у ослабленных, отставших в росте и развитии деревьев 3 и 4 категории. Кроме того, ложное ядро образуется преимущественно в возрасте присіювання и спелости дерева, а до этого времени имеет небольшие размесы. не предствляющие практического значения. Наименьшие размеры ложного ядра и гнили ( или их отсутствие ) у деревьев 1 категории объясняются тем,что эти деревья имеют большую энергию роста и жизнедеятельности - в 1,5 - 2 раза большую живую крону ив 1,5 раза меньшую зону мертвых сучьев, чем деревья 3 и 4 категории.Большая живая крона у деревьев 1 категории лучше обеспечивает клетки древесины питательными веществами и влагой, а через меньшую зону мертвых сучьев в ствол проникает меньше воздуха и спор грибов (Данилов,1963).
Оценивая перспективы успешного формирования березовых насаждений исходя из анализа их происхождения и текущего санитарного состояния можно утверждать, что при выборе в качестве объекта ухода березняков семенного происхождения и учете пои проектировании системы лесоводственных мероприятий таких моментов как использование высокой полноты молодняков для более быстрого очищения стволов от сучьев, а начиная со 2 десятилетия - индивидуальный уход за лучшими деревьями будущего с обрезкой v них отмирающих нижних сучьев, что создаст условия для развития у них мощной кроны, уменьшение зоны мертвых сучьев, быстрого зарастания их и образования большой бессучковой зоны вследствии высокого прироста, и имеющейся селекционно - генетической основе, удастся сформировать высокопродуктивные березовые насаждения.
Объекты и объем выполненных работ
Береза является преобладающей мягколиственной породой в условиях Клинско - Дмитровской гряды. В среднем она занимает более 30% всей лесопокрытой площади этой территории. Всеми исследователями береза признается ценной лесообразующей породой. В связи с этим, имеют определенное научное и практическое значение исследования по изучению структуры насаждений, выявлению хозяйственно ценных фенотипов в целях их рационального использования в лесном хозяйстве.
МногоФорменность березы по внешним признакам отмечалась многими исследователями (Гроздова,1969,Кудряшев,1975). В данной работе по внешним признакам ( характеру трещиноватости и цвету коры ) выделялись следующие фенотипы : - гладкокорая - кора гладкая, без трещин почти до земли, слегка отслаивается в виде тонкой пленки на большую высоту, - трещиновато - гладкокорая - кора толстая, черная, в нижней части ствола грубо - трещиноватая,, поднимается на высоту до 1,5 -2,0 метров, а выше гладкая, - трещиновато - ромбовиднокорая - нижняя часть ствола до 2 метров покрыта толстой грубо-трещиноватой черной коркой, а выше до половины ствола идут ромбовидные трещины продольного направления, - ромбо - гладкокорая - мелкие широкие трещины ромбовидной формы идут до основания ствола на высоту до 3 метров, а выше кора - 49 гладкая, с темными поперечными черточками. - ромбовиднокорая - внизу широкие и частые, в средней и верхней частях ствола - более узкие мелкие трещины ромбовидной формы с серым или темно - серым ложем, - трещиноватокорая - грубая, толстая и черная бороздчатая копа поднимается по стволу до мертвых или живых сучьев.
Кроме типа коры, деревья характеризовались по ее цвету : бело-серо-, бронзовокорые.
По отмеченной группе фенотипов изучалась структура березняков района исследований с закладкой 8 пробных площадей в условиях произрастания березы повислой и пушистой.
Обследовались чистые и смешанные с хвойными насаждения высокой производительности ( 1а - II классы бонитета ) в условиях су-борей и сураменей с типами леса : чернично - мелкотравный, чер-нично - широкотравный, сложно - широкотравный,травяно - сфагновый.
В популяциях обоих видов березы доминирует в составе гладко-ксрый фенотип. У березы повислой он составляет 90 - 96% , у пушистой от 82 до 96%. Деревья других фенотипов участвуют в составе единично. Редко встречается среди березы повислой слоисто-корая Форма - 1%, а среди березы пушистой - трещиновато - глад-кокорая.
Древостой березы пушистой отличаются повышенным содержанием в составе слоистокорого Фенотипа и полным отсутствием трещиновато -рсмбовиднокорого. Наиболее производительные насаждения березы пушистой характеризуются большим участием в составе трещиновато -гладкокорой березы.
В целом можно отметить, что исследованные березняки в благоприятных лесорастительных условиях имеют сравнительно одинаковую Фенотипическую структуру.
Более существенное различие по значительному участию слоисто-ксрой пушистой березы ( 23% ) отмечается в травяно - сфагновом типе леса, что свидетельствует о приуроченности его к условиям постоянного избыточного увлажнения.
Результаты дисперсионного анализа сопряженности фенотипов березы по коре с их распространенностью, указывают на высокую связь фенотипической изменчивости с ее представленностью по структуре ( п = 0,96-0,99 ) при показателе достоверности влияния по обоим порогам вероятности безошибочных прогнозов Фишера F = 86,1-466752 F = 3,5-9,6.
Особенностью выделения березы по типам коры является наличие сопряженной связи с размерностью деревьев на что обращали внимание ряд исследователей.
Отметим некоторые особенности фенотипов березы, исходя из средневзвешенных размеров деревьев по диаметру и высоте в процентах к средним в насаждении.
Ход естественного возобновления березы...
Мероприятия по содействию естественному возобновлению березы на непокрытых лесом площадях направленные на увеличение и улучшение семенного материала и улучшение условий роста и развития самосева и подроста.
Для этих целей необходимо проведение сплошных рубок, учитыва ющих возобновительный потенциал березы, который проявляется наиболее сильно в спелых насаждениях, по наиболее рациональным технологиям.
Для улучшения естественного возобновления березы следует дифференцировать способы очистки мест рубок, отдавая предпочтение сбору порубочных остатков в кучи со сжиганием.
Особое внимание следует придавать уходу за самосевом и подростом березы на площадях, где густая злаковая растительность препятствует появлению ее всходов. Необходимо также недопускать пастьбу скота (особенно коз) на вырубках, возобновившихся березой.
Заметное влияние на успешность естественного возобновления березы семенного происхождения имеет ширина лесосек, которая для обеспечения этого процесса должна находиться в пределах 100 -150м, а также ее направление в соответствии с розой ветров при УСЛОВИИ наличия в составе окружающих стен леса не менее 2-3 единиц березы в составе, что является достаточным для обсеменения вырубки без оставления семенных деревьев. При большей ширине лесосеки или отсутствии в окружающих вырубку насаждениях березы ( или ее недостаточное количество - менее 2 единиц), необходимо оставление на корню семенных деревьев из числа лучших по Форме, с хорошо развитой кроной деревьев семенного происхождения в количестве 15-20 стволов на 1 га, размещенных группами по 2 - 3 ствола с расстоянием между группами не более 50 метров. При подборе семенников березы предпочтение следует отдавать фенотипу с гладкотрещиноватой белой корой и ромбовидно-трещиноватой, как наиболее производительным в условиях подзоны елово - широколиственных лесов.
Для условий зоны хвойно - широколиственных лесов и, в частности для Клинско - Дмитровской гряды, предельный возраст , обеспечивающий успешное, как в качественном, так и в количественном отношении семенное возобновление березы, в зависи мости от типа условий местопроизрастания колеблется в пределах до 70 - 75 лет ( в лучших условиях до 80 лет, в худших - до 65 - 70 лет ).
Значительное влияние на успешность естественного возобновлен ния оказывает сезон проведения рубок главного пользования. В случае ориентации на вегетативное возобновление - предпочтителен зимне - весенний сезон рубки, а для семенного возобновления березы - летне - осенний период с одновременной частичной минерализацией почвы.
Выбор оптимальной для сохранения имевшегося до рубки самосева и подроста технологии проведения лесосечных работ является важным элементом в системе мероприятий по содействию естественному возобновлению. Это касается главным образом подроста ели и в меньшей степени - березы и позволяет обеспечить участие хвойных пород в составе формирующихся после рубки молодняков. Такой технологией, например, является разработка лесосек по методу узких лент, позволяющая сохранить более 60 % имевшегося до рубки подроста.
Как уже отмечалось, механическая обработка почвы является важным звеном в системе мероприятий по содействию естественному возобновлению березы. Ее целесообразно проводить одновременно или сразу после рубки древостоя перед тем, как начинается разлет семян березы. Минерализация почвы осуществляется теми или иными средствами механизации в зависимости от экономической целесообразности и технической оснащенности предприятия с учетом условий местопроизрастания. Обязательным условием является максимизация площади обработки для обеспечения равномерности естественного возобновления, которая должна составлять не менее 50% площади вырубки.
