Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО АНАЖЗА ЛЕСНОЙ РАСТИ ТЕЛЬНОСТИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕЕ ВЫСОТНОГО РАС ПРОСТРАНЕНИЯ 13
1.1. Принципы анализа и закономерности распространения 13
1.2. Районирование лесной растительности 30
1.3. Типы лесов и их определение 44
1.4. Типы вырубок 76
1.5. Динамика лесных ресурсов 84
Глава 2. СТРУКТУРА, РОСТ И ВЗАИМООТНОШЕНИЯ ДРЕВОСТОЕВ БУКА, ПИХТЫ И ЕЛИ 93
2.1. Особенности возрастной структуры буковых, пихтовых и еловых древостоев в Карпатах 93
2.2. Строение древострев; по;-диаметру и высоте 97
2.3. Пространственная структура еловых, буковых и пихтовых древостое 114
2.4. Особенности роста сомкнутых и модальных естественных и искусственных пихтовых, еловых и буковых древостоев в различных типах леса 126
2.4.1. Динамика роста и продуктивности еловых, буковых и пихтовых модальных древостоев 128
2.4.2. Динамика роста и продуктивности сомкнутых и модальных пихтовых и еловых древостоев в различных типах леса 135
2.4.3. Динамика роста и продуктивности сомкнутых и модальных естественных буковых древостоев, выращенных при
рубках ухода различной интенсивности 153
2.5. Взаимоотношения бука, ели и пихты в смешанных насаждениях 162
Глава 3. КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПИХТОВЫХ, БУКОВЫХ И ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ В СВЯЗИ С ТИПАМИ ЛЕСА 177
3.1. Закономерности распределения сортообразующих пороков 178
3.2. Плотность древесины ели, бука и пихты в основных типах леса 185
3.3. Динамика товарной структуры основных категорий пихтовых, буковых и еловых древостоев
Е преобладающих типах леса 189
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЗДЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ РУБОК 197
4.1. Изменение микроклимата при сплошнолесосечных, постепенных семенно-лесосечных и группово-выборочных рубках 197
4.1.1. Солнечная радиация и освещенность 199
4.1.2. Влияние рубок на температуру воздуха и почвы 205
4.1.3. Влияние рубок на влажность воздуха и почвы 214
4.1.4. Закономерности распределения осадков в связи со структурой растительности
и рубками леса 216
4.2. Повреждение почвенного покрова при различных способах рубок и технологических приемах лесозаготовок 226
4.3. Водно-физические свойства почв и их изменение при различных способах рубок 234
4.4. Изменение физико-химических свойств почв
при различных способах рубок 247
Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛЕСОВОЗОБНОВИТЕЯЬНЫХ РУБОК НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ 264
5.1. Биологические и экологические основы рубок главного пользования в горных лесах 266
5.2. Экспериментальные рубки и дифференциация их способов по типам леса 271
5.3. Лесоводственные аспекты технологии лесозаготовок при различных способах рубок 288
5.4. Состояние древостоя и подроста при различных способах рубок и технологии лесозаготовок 306
5.5. Влияние главных рубок на прирост древостоя и подроста 317
5.6. Экономическая оценка новых способов рубок 326
5.7. Лесоводственные требования к лесоэксплуатации в горных условиях 334
Глава 6. ЛЕСОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПОД ПОЛОГОМ И НА ВЫРУБКАХ В ОСНОВНЫХ ТЖІАХ ЛЕСА 342
6.1. Плодоношение ели, бука и пихты 342
6.2. Естественное возобновление лесообразующих
пород в основных типах леса Карпат 349
6.3. Формирование молодняков в связи с рубками.. 363
6.4. Совершенствование методов содействия естественному возобновлению 384
6.5. Совершенствование методов учета и оценки естественного возобновления в горных условиях 395
6.6. Комбинированное лесовосстановление 402
6.7. Сравнительная экономическая оценка различных способов лесовосстановления 416
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 424
ЛИТЕРАТУРА 435
- Принципы анализа и закономерности распространения
- Особенности возрастной структуры буковых, пихтовых и еловых древостоев в Карпатах
- Закономерности распределения сортообразующих пороков
- Изменение микроклимата при сплошнолесосечных, постепенных семенно-лесосечных и группово-выборочных рубках
- Биологические и экологические основы рубок главного пользования в горных лесах
Принципы анализа и закономерности распространения
Леса Карпат раньше лесов других горных систем юга Европейской части СССР начали интенсивно эксплуатировать. Состояние и продуктивность современных насаждений сейчас наглядно характеризуют результаты прошлого хозяйства. Проектирование и ведение лесного хозяйства в прошлом базировалось на формационно-бонитетной основе. Выполняемые таксационные работы при лесоустройстве на бонитетной основе и проектирование лесохозяйственных мероприятий на базе формаций не соответствовало разнообразным лесорастительным условиям Карпат. Экологические условия в горах определяются географическим положением, геологическим строением, орографией, почвами и другими факторами.
Географическая широта, ориентация горных гряд, высота над уровнем моря, направления главных воздушных течений определяют климат и гидротермальные режимы местности.
Известно, что в горах по мере изменения высоты, как и на равнине по мере изменения географической широты, наблюдается общая закономерность в изменении климата и почв, обуславливающих зональность растительного покрова и его потенциальную продуктивность. В учении В.В.Докучаева /1899/ о зонах природы наглядно показана географическая изменчивость типов почв и растительности в европейской равнине и Кавказе.
С увеличением высоты над уровнем моря климатические условия сменяются более резко, чем на равнине и вследствие этого на сравнительно небольших расстояниях размещается ряд почвенно-растительных поясов. Так, в частности, в Карпатах, где высота гор колеблется в пределах 400-1800 м, высотная зональность представлена тремя лесными высотными поясами.
На климат отдельных горных систем большое влияние оказывают их морфоструктурные особенности, направление хребтов, долин и ориентация склонов. Разное сочетание этих орографических элементов обуславливает разнообразие климатических режимов. Рельеф гор вызывает вторичное перераспределение тепла и влаги. С этим связано образование производных элементов мезоклиматов, типичности геоморфологических условий. Общеизвестны инверсии температур и континентальный характер мезоклимата узких горных долин, более благоприятные условия широких долин, изменение температуры воздуха и количества осадков с увеличением высоты над уровнем моря.
Важными компонентами среды в горах являются материнские породы и почвы. Характер почвообразующих пород и свойства почв оказывают непосредственное влияние на состав и продуктивность лесов. Химический состав материнских почвообразующих и подстилающих пород в горах определяют их мощность и плодородие. По сравнению с равниной в горах почвы не столь мощные, часто скелетные и обладают меньшим возрастом. Очень важным для горных условий компонентом почвенной среды является лесная подстилка, играющая почвообразую-щую,водорегулирующую и почвозащитную роль. Вследствие постоянно протекающих в горах процессов денудации и связанной с эксплуатацией леса ускоренной эрозией на склонах гор неизбежно происходит обновление почвенного профиля. Этому процессу способствуют также ветровалы, оползни и горные обвалы.
Особенности возрастной структуры буковых, пихтовых и еловых древостоев в Карпатах
Очень важным для познания природы леса и научного обоснования системы хозяйства является выявление возрастной структуры и ее особенностей в различных категориях древостоев. В горах, где сохранилось больше, чем на равнинах, природной растительности, естественные леса характеризуются определенной разновозрастностью древостоев. Однако в силу различий условий происхождения и формирования насаждений возрастная структура их по-разному отражается в таксационном строении древостоев.
Известно, что в условиях Севера, Сибири, Дальнего Востока, а также в Крыму и на Кавказе /Воропанов, 1950; Орлов, 195I; Валяев, 1963; Фалалеев, 1964; Махатадзе, 1966; Куренцова, 1968; Сеницын, 1968; Семечкин, 1970; Казимиров, 1971; Гигаури, Липартелиани, 1971; Калуцкий, Нечаев, 1972; Бебия, Каландия, 1973; Столяров, 1975; Гусев, 1978/ в большинстве случаев разновозрастность насаждения проявляется достаточно четко в обособлении поколений и ярусности древостоев. Такая структура обусловлена, по мнению И.С.Мелехова /1972/, степенью неравномерности возобновительного процесса в пространстве и времени. Исследователи, изучавшие в основном возрастную структуру карпатских девственных лесов /Каплуновский, 1959; Молоткова, 1967; Гниденко, 1967; Молотков, 1972; Смаглюк, Питикин, Маркив, 1973; Цурик, 1974/, отмечают, что возрастные поколения характеризуются постепенными переходами, а полог имеет ступенчато-вертикальную сомкнутость, и лишь иногда слабо выраженную ярусность, в связи с чем допустима здесь синтетическая таксация насаждений. Следует отметить, что вследствие усиленной эксплуатации карпатских лесов в прошлом сильно изменился не только состав, но и в значительной степени структура насаждений. В современном лесном покрове Карпат преобладают относительно одновозрастные смешанного происхождения древостой, сформировавшиеся при широком применении / в начале прошлого столетия/ сплошнолесосечной формы хозяйства. Формирование этих древостоев происходило в основном за счет разновозрастного подроста, а создаваемые дополнительно культуры из-за отсутствия или опоздания рубок ухода практически не сохранились. Для этих насаждений характерный максимальный возраст, равный обороту рубки, то есть 100-120 лет. Нижняя возрастная граница, ввиду периодического возрастания подроста в древостой, растянута на несколько классов возраста. Значительную площадь лесного фонда в настоящее время занимают одновозрастные древостой, созданные преимущественно искусственным путем /табл. 2.1/.
Наименьшую площадь занимают сейчас девственные разновозрастные леса, сохранившиеся на территории заповедников, и в высокогорных, недоступных для эксплуатации местах, а также в естественных разновозрастных насаждениях, сформировавшихся при выборочных рубках.
Закономерности распределения сортообразующих пороков
Качество древесины во многом зависит от сучковатости ствола, распространения гнилей, наличия раковых образований, морозобоин и др. /Сабан, 1958; Шевченко, 1963, 1971; Молоткова, 1965/.
Сучковатость стволов является естественным пороком и ее влияние на качество древесины очень разнообразно. Отрицательное влияние сучки оказывают, в основном, на прочность и структуру древесины и вместе с тем на сортность древесного сырья. При этом большее влияние на сортность оказывают заросшие, чем открытые сучья. Следует отметить, что пихта, бук и ель, как породы теневыносливые, слабо очищаются от ветвей и характеризуются низкой интенсивностью отмирания сучьев. Однако,в зависимости от биологических свойств различных пород, их формового разнообразия и лесорастительных условий, очищаемость от сучьев неодинаковая. Ель аборигенная лучше очищается от сучьев, чем ель, выращенная из привезенных семян других горных стран. Следует отметить также, что в сырых типах леса у ели и пихты очищаемость стволов от сучьев по сравнению с свежими и сухими типами происходит менее интенсивно. Отмирание сучьев происходит быстрее в высокополнотных насаждениях, чем в средиеполнотных. Однако сухие сучья держатся на стволах продолжительное время и образуют различные категории сучковатости.
По характеру размещения и состояния сучьев древесный ствол можно разделить на три части: закрыто сучковатую, покрытую сухими сучьями и часть ствола, покрытую здоровыми сучьями /табл.3.1/.
В возрасте рубки средняя длина безсучковой части ствола наибольшая у бука, меньшая у ели и минимальная у пихты. Сухими сучьями у пихты и ели занято около третьей части ствола. В бука зона ствола с сухими сучьями в возрасте спелости отсутствует. Здоровые сучья, образующие крону деревьев, занимают из этих трех категорий сучковатости наибольшую часть ствола. У пихты белой длины живой кроны по отношению к общей высоте занимают 35-45%. У пихты сибирской, по данным Э.Н.Фалалеева /1964/, протяженность кроны колеблется от 24,9 до 56,7% общей высоты деревьев.
Таким образом, соотношение различных частей стволов по сучковатости сильно варьирует и зависит от типа леса, породы, возраста и полноты насаждений.
По характеру ветвления ель и пихта близкие и их можно отнести к породам не строго мутовчатым. Архитектоника кроны бука отличается от ели и пихты большей ажурностью и асимметричностью.
Изменение микроклимата при сплошнолесосечных, постепенных семенно-лесосечных и группово-выборочных рубках
Леса Карпат характеризуются интенсивной хозяйственной деятельностью. Поэтому изучение изменения экологической среды под воздействием лесохозяйственных мероприятий является весьма актуальным и имеет большое теоретическое и практическое значение.
В литературе накоплен обширный материал о роли леса в образовании фитоклимата, закономерностях трансформации климатических элементов и других его средообразующих особенностях /Высоцкий, 1950, 1952; Молчанов, 1961, 1968, 1973; Китредж, 1951; Таранков, 1974/. Установлено, что микроклимат формируется на фоне общеклиматических и мезоклиматических условий, которые на обширных территориях остаются более или менее постоянны.
Микроклимат отдельных районов Карпат формируется на фоне умеренно-континентального климата карпатской горной системы. Особенностям климата Карпат посвящены работы М.С.Андрианова /1957,1968/, И.Е.Бучинского /I960/ и др. Из них следует, что одной из важных особенностей климата Карпат является резкое проявление высотной зональности в распределении климатических элементов.
Однако режимы микроклиматов подвержены зональным и региональным вариациям. Особенно это проявляется в горных условиях, где, в отличие от равнин, на изменение микроклиматических элементов существенное влияние оказывают высота над уровнем моря, общее направление и высота горных хребтов, конфигурация горного рельефа и другие особенности местности. Изменения влажности и ветровых характеристик в горах зависят от протяженности склонов, их крутизны, изменения радиации, термического режима и др.
В работах по изучению фитоклимата в Карпатах отмечается большое влияние на фитоклимат растительности и его связь с рельефом, экспозицией и крутизной склонов /В.Г.Колищук, 1958; Е.Й.Варягин, 1966; 0.В.Чубатый , Е,И.Варягин, Л.В.Потапова, 1970; А.П.Коваленко, 1975/.
Несмотря на более чем вековую историю изучения лесного микроклимата в региональном плане, влияния лесохозяйственных мероприятий вообще, и рубок главного пользования в частности, на фитоклимат, изучено еще далеко недостаточно.
В этом отношении важное значение имеют результаты работ А.А.Молчанова, В.А.Губаревой /1965/, А.В.Побединского /1965/, В.В.Протопопова /1965/, И.М.Папарина /1966/, Л.Кайрюкштиса /1969/, В.А.Алексеева /1975/и др.
Исследование микроклимата в связи с рубками в Карпатах проводили Я.А.Сабан /1965, 1971/, П.О.Каплуновский /1965/, Н.И.Мамонов /1972/, Я.А.Сабан, П.Р.Третяк /1973/ и др.
Микроклиматический режим мы исследовали в буковых и пихтовых насаждениях на стационарах по рубкам главного пользования. Изменение микроклимата в пихтарниках в связи с рубками изучали в Ско-левском лесничестве, кв. 4, Сколевского лесхоззага. Рельеф стационара типично горный, склон юго-западной экспозиции, крутизной 18? Состав древостоя ЮПх+Е, возраст 120 лет, средняя высота древостоя 44,9 м, средний диаметр 35 см, полнота 0,5, тип леса - влажный еловый супихтач. Для наблюдений выбраны посты в средней части склона с однородным рельефом под пологом леса и на расположенной рядом двухлетней сплошной лесосеке, шириной 100 м. На обеих участках имеется подрост пихты и ели, высотой 1-1,5 м, куртинного расположения. Наблюдения проводили в местах как с подростом, так и без подроста.
Биологические и экологические основы рубок главного пользования в горных лесах
Основные лесообразующие породы в Карпатах - бук, пихта и ель отличаются высоким генеративным размножением, обусловленным в первую очередь обильным плодоношением деревьев различного роста и развития. В связи с тем при постепенных и выборочных рубках должны учитываться особенности деревьев, характеризующиеся обильным плодоношением. Несмотря на то, что каждая порода обладает определенными свойствами приспособления, в сильно измененных условиях сплошнолесосечных рубок может возобновляться только в случае определенной биологической устойчивости, закрепленной наследственностью. Они передаются генеративным путем от деревьев различного развития и роста, что необходимо учитывать при их отборе в рубку.
Не меньшее значение имеет габитус деревьев для их объемного прироста. Нашими исследованиями установлено, что наибольший текущий прирост деревьев пихты при длине кроны от 14-18, а ели от 12 до 16 м /рис.5.1/. Анализ модельных деревьев, взятых по ступеням толщины в буковых древостоях, показывает, что наибольший прирост наблюдается у стволов диаметром от 24 до 40 см, то есть средних по толщине. Из этих деревьев следует оставлять на корне те, которые имеют полнодревесные стволы с кронами средней протяженности, способными обеспечить высокий прирост и естественное возобновление семенами с высокими наследственными признаками. При этом сооть ношение длины кроны к ее ширине у деревьев темнохвойних пород должно составлять не меньше 2:1, тогда как в буковых насаждениях от 1,5:1 до 2:1. С этими факторами должна увязываться интенсивность изреживания древостоев при отдельных приемах различных способов рубок.
Большое влияние на биологические процессы в лесу имеют экологические факторы. Из климатических для жизнедеятельности древесных растений наибольшее значение имеют свет, тепло, влажность и ветер, а из эдафических - минеральный состав и реакция почвы, водно-физические свойства, мощность и ее скелетность. При благоприятном соотношении климатических и эдафических факторов образуются оптимальные условия для роста деревьев с полезными биологическими и экологическими свойствами. Однако экологические факторы изменяются как в пространстве, так и во времени, и не при всякой их комбинации образуются благоприятные условия для роста и развития древесных пород. В экстремальных экологических условиях каждая древесная порода обладает ограниченной приспособляемостью к среде и поэтому в них часто нарушаются биологические процессы. Большое влияние на экологическую среду леса оказывают лесохозяйственные мероприятия и в первую очередь - рубки главного пользования.
