Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Динамика, восстановление и направленное формирование кедровых лесов 8
1.1. Восстановительно-возрастная динамика кедровников 8
1.2. Естественное возобновление кедра сибирского 12
1.2.1. Возобновление кедра в материнских древостоях 16
1.2.2. Возобновление кедра в других лесных формациях 19
1.3. Искусственное восстановление кедровых лесов 22
1.4. Потенциальные кедровники 26
1.5. Переформирование потенциальных кедровников 30
Глава 2. Эколого-лесоводственная характеристика района исследования 38
2.1. Эколого-географические условия 38
2.2. Особенности лесного покрова территории 45
Глава 3. Объекты и методы исследования 53
3.1. Характеристика объектов исследования 53
3.2. Методы исследования 69
Глава 4. Рост и формирование культур кедра сибирского 76
4.1. Динамика таксационных показателей 76
4.2. Дифференциация деревьев кедра 84
4.3. Линейный и радиальный рост кедра 91
Выводы по главе 4 94
Глава 5. Переформирование сосновых насаждений 95
5.1. Освобождение молодого поколения кедра из-под полога 96
5.1.1. Структура древостоев 96
5.1.2. Естественное возобновление 105
5.2. Направленное формирование орехоносного насаждения 109
5.2.1. Структура целевого кедровника 109
5.2.2. Линейный и радиальный рост кедра 116
5.2.3. Характеристика урожая 118 выводы по главе 5 125
Глава 6. Потенциальные кедровники, произрастающие на вырубках: возможности их переформирования 127
6.1. Лесовосстановлепие на вырубках с сохраненным подростом 128
6.2. Лесоводственная оценка потенциальных кедровников 134
6.3. Направленное формирование кедровников 138
6.3.1. Структура древостоев 139
6.3.2. Линейный и радиальный рост кедра 143
6.3.3. Естественное возобновление 146
Выводы по главе 6 149
Основные выводы 151
Литература
- Возобновление кедра в материнских древостоях
- Особенности лесного покрова территории
- Дифференциация деревьев кедра
- Направленное формирование орехоносного насаждения
Введение к работе
Актуальность. Естественный возобновительный потенциал сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica Du Tour), или кедра сибирского, представлен подростом, произрастающим под пологом основных видов-лесообразователей Западной Сибири (Кедровые..., 1985; Смолоногов, 1990; Бех, 1992; Бех, Воробьев, 1998). Сложность и продолжительность демутационной сукцессии кедровых лесов определяют необходимость лесоводственного воздействия на лесообразовательный процесс с целью его оптимизации во времени. Исходя из разнообразия уникальных свойств кедровой формации, отмечалось, что важнейшие лесоводственные задачи для всей территории распространения кедровых лесов это расширение их площади и повышение семенной продуктивности. Среди многочисленных возможных приемов, направленных на решение этих задач, на сегодняшний день приоритет отдается рубкам ухода, позволяющим создавать благоприятные условия для роста и развития кедра. Первые результаты опытных рубок по освобождению кедрового подроста из-под полога других пород показали их перспективность (Бех, 1971, 1974; Ермоленко, Поликарпов, 1971; Ермоленко, 1975; Мишуков, 1976; Некрасова, 1979; Парфенов, 1982; Кедровые..., 1985; Бех, Данченко, 1992; Бех, Воробьев, 1998 и др.). Актуальность исследования определяется необходимостью оценки состояния искусственных и естественных кедровых молодняков, развивающихся под пологом насаждений и освобожденных из-под него. При этом, предложения по лесоводственному переформированию древостоев с молодым поколением кедра должны быть обеспечены длительными наблюдениями за процессами направленного создания кедровников.
Цель и задачи исследования. Цель - оценить лесоводственную эффективность переформирования насаждений с молодым поколением кедра под пологом или в составе древостоев, внести предложения по направленному созданию целевых кедровников в южной тайге Западной Сибири. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - выявить закономерности структуры искусственных и естественных молодняков кедра, развивающихся под пологом других видов и освобожденных из-под него; оценить состояние темнохвойных и лиственных потенциально кедровых насаждений, формирующихся на вырубках с сохраненным подростом; установить особенности влияния рубок ухода на рост деревьев кедра, динамику таксационных показателей древостоев и возобновительные процессы.
Научная новизна работы. Работа является продолжением исследований В.Н. Воробьева и И.А. Беха (Воробьев, 1989; Бех, 1992; Воробьев, Бех, 1997; Бех, Воробьев, 1998) по лесоводственной оценке потенциальных кедровников, разработке научно обоснованных рекомендаций по направленному формированию кедровников в Западной Сибири. На основании материалов повторных учетных работ на постоянных объектах в южной тайге Западной Сибири выполнены длительные исследования динамики структуры формируемых рубками ухода кедровников до 65-80-летнего возраста. Учетный период исследования динамики формирования культур составил 16 лет, естественных молодняков - от 11 до 30 лет. Вскрыты особенности таксационной структуры, получены новые данные по ходу роста кедровых молодняков, освобожденных из-под полога, о влиянии лесоводственных мероприятий. Рассмотрено воздействие рубок ухода на линейный и радиальный рост кедра в культурах и естественных молодняках на протяжении 20-35 лет. Показана характеристика структуры урожая 80-летнего целевого орехоносного насаждения. За 30-летний период реконструирована динамика восстановления вырубок с сохраненным подростом, выполнена лесоводственная оценка формирующихся насаждений как потенциальных кедровников.
Практическая значимость. Выявленные закономерности структуры искусственных и естественных направленно формируемых кедровых молодняков могут служить основанием для корректировки планов лесокультурных работ в подзоне южной тайги Западной Сибири. Результаты исследования хода радиального и линейного роста кедра, данные по длительности лесоводственного эффекта рубок ухода возможно использовать при проектировании лесохозяйственных мероприятий. На основе полученных результатов будут разработаны практические рекомендации по лесоводственному преобразованию насаждений с молодым поколением кедра под пологом, которые позволят повысить эффективность программ рубок ухода, реализуемых в лесном хозяйстве. В частности, рубки, направленные на формирование целевых орехоносных насаждений, перспективны как один из основных видов ухода за лесом в густонаселенных районах с интенсивным ведением лесного хозяйства. Защищаемые положения.
1. Освобождение молодого поколения кедра из-под соснового полога за один прием рубок ухода дает возможность направленного формирования лесоводственными методами орехоносных кедровников.
2. Темнохвойные молодняки, развивающиеся на вырубках с сохраненным подростом, целесообразно рассматривать как потенциальные кедровники только
I при условии их переформирования.
3. Рубки ухода-формирования целевых орехоносных насаждений состоят из трех приемов рубок, начиная с возраста кедра 35-40 лет. Интенсивность приемов и длительность периодов между ними определяется лесоводственным эффектом предыдущего ухода.
Апробация работы. Основные теоретические положения и практические результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы» (Томск, 2000), II Пущинской международной школе-семинаре по экологии (Москва, 2002), II Всероссийской конференции «Чтения памяти Ю.А. Львова» (Томск, 2002), научно-практической конференции «Кедровые леса Западной Сибири: современное состояние, использование и восстановление» (Томск, 2002), III международной конференции «Защитные лесные насаждения и сельскохозяйственное производство. Проблемы опустынивания» (Барнаул, 2003), научно-производственной конференции «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири» (Томск, 2003), Международной конференции «Enviromis-2004» (Томск, 2004), Всероссийской конференции «Структурно-функциональная организация и динамика лесов» (Красноярск, 2004), IV международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск, 2004), на межлабораторных семинарах и научных сессиях Филиала Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН и Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Кроме того, материалы диссертации были использованы при выполнении работ по проекту фундаментальных исследований Филиала Института леса им. В.Н. Сукачева
7 СО РАН по программе СО РАН «Эколого-биологическое разнообразие таежных территорий как основа их организации, комплексной инвентаризации и использования ресурсов» (2001-2003 гг.), проекту фундаментальных исследований Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН «Структура разнообразия в экосистемах бореальных лесов: критерии оценки, мониторинг и прогноз» (программа СО РАН 22.1. Прогнозирование экологических функций и биоразнообразия лесных экосистем Сибири, оптимизация их использования и воспроизводства) (2004-2005 гг.), по гранту Федеральной целевой программы «Интеграция» (Э3192 «Комплексные экспедиционные исследования кедровых лесов Западной Сибири: оценка современного состояния, тенденции изменений, экологические основы восстановления и неистощителыюго использования»).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 17 работах.
Благодарности. Автор благодарит д.б.н. В.Н. Воробьева за постановку актуальной темы научных исследований и предоставленные первичные материалы предыдущих учетов на части экспериментальных объектов. Особую признательность выражает к.с.-х.н., доценту, заслуженному лесоводу РФ И.А. Беху за помощь в выборе объектов и организации полевых исследований, за постоянное внимание к работе на всех этапах ее подготовки.
Возобновление кедра в материнских древостоях
Для таежной зоны Западной Сибири характерны мозаичность ландшафта и широтная зональность с обособленными, в пределах лесорастительных подзон, климатическими режимами. В равнинных кедровниках таежной зоны Западной Сибири возобновление кедра носит четко выраженный зональный характер, а в пределах северной, средней и южной подзон определяется соотношением основных групп типов леса (Таланцев, Куликов, 1971; Крылов, Таланцев, Козакова, 1983; Кедровые..., 1985; и др.). При этом направление и интенсивность возобновительного процесса кедра в разных лесорастительных условиях имеют свои особенности. В.Ф. Парфенов (1982) отмечал, что в целом, восстановление кедра протекает успешно в средней тайге и несколько ослабевает в южной. На границах подзон автор наблюдал затухание возобновительных процессов. На северной границе средней тайги это связывалось с обилием осадков и низкими температурами, а на южной границе южнотаежной подзоны, наоборот, с недостатком влаги и сухостью почв.
Критериями оценки естественного возобновления обычно являются количество, возраст и высота подроста. Шкала оценки естественного возобновления кедра (удовлетворительное, слабое, неудовлетворительное) с учетом биологических особенностей породы, лесорастительных условий и возрастной структуры молодого поколения для Западной Сибири была предложена Г.В. Крыловым (1961). Выделены возрастные группы: 2-5, 6-Ю и 11-20 лет.
Для практического использования в лесном хозяйстве разработаны шкалы по оценке естественного возобновления на основе анализа высотной структуры и количества экземпляров подроста. В «Руководстве по проведению лесовосстановительных работ в лесах Западной Сибири» (1985) к успешно возобновляющимся отнесены площади кедровых лесов дренированных местообитаний при наличии кедрового подроста высотой до 0,5 м - 4 тыс. экз./га, 0,5-1,5 м - 3 тыс. экз./га и более 1,5 м - 2 тыс. экз./га. Слабым признано возобновление при количестве подроста высотой до 0,5 м - от 2 до 4 тыс. экз./га, 0,5-1,5 м - от 1,5 до 3 тыс. экз./га и выше 1,5 м - от 1 до 2 тыс. экз. /га на дренированных участках и 2-3 тыс. экз./га и 1-2 тыс. экз./га - на избыточно увлажненных. При меньшем количестве подроста возобновление считается неудовлетворительным.
В «Руководстве по организации и ведению хозяйства в кедровых лесах (кедр сибирский)» (1990) для равнинной тайги как удовлетворительное оценивается і возобновление при наличии под пологом зеленомошных и близких к ним / кедровников 2,5, под пологом насаждений всех других типов леса - 2,0 тыс/га условных единиц. Слабым считается возобновление в кедровниках зеленомошных в количестве не более 1,5-2,5, крупнотравных, разнотравных и травяно-зеленомошных - 1,0-2,0 тыс/га условных единиц; травяно-болотных и других, произрастающих на переувлажненных и мерзлотных почвах, - 1,2-2,0 тыс/га условных единиц. Неудовлетворительным признается возобновление при наличии под кедровым пологом менее 1,5, 1,0 и 1,2 тыс/га условных единиц соответственно вышеназванным группам типов леса.
Указанные шкалы рекомендованы для всех кедровых насаждений без учета жизненного состояния, перспектив развития подроста и проходящих в фитоценозах динамических процессов. В то время как, при наличии общих тенденций и закономерностей, возобновление в каждом насаждении индивидуально, обусловлено его состоянием и местом в сукцессионном ряду развития, микрорельефом, интенсивностью антропогенного воздействия и рядом других причин. Поэтому предложено оценку возобновления проводить с учетом стадии восстановительно-возрастной динамики насаждения (Воробьев, Бех, 1997; Бех, Воробьев, 1998). По мнению авторов, это позволит более полно оценить восстановительный потенциал фитоценоза и определить необходимость направленного лесоводственного вмешательства в лесообразовательный процесс.
В южной тайге Западной Сибири насаждения с преобладанием кедра занимают 8% покрытой лесом площади. Характерной особенностью южной тайги является многолетнее интенсивное хозяйственное освоение территории, в процессе которого кедровые леса оказались повсеместно смещены на переувлажненные местообитания. В настоящее время кедровники встречаются лишь небольшими массивами среди болот и насаждений других пород. При этом и современная антропогенная деятельность оказывает заметное влияние на процессы естественного восстановления южнотаежных кедровников (Кожеватова, 1960; Таран, 1962, 1985; Крылов, 1970; Южнотаежные..., 1972; Бех, 1974, 1992; Горожанкина, Константинов, 1976, 1978; Таран, Кабалин, Бех и др., 1979; Крылов, Таланцев, Козакова, 1983; Ильина, 1984; Ильина, Лапшина, Лавренко и др., 1985). Для южной тайги характерно присутствие как низкопродуктивных заболоченных /, типов леса, так и высокопроизводительных травяно-зеленомошных и травяных / кедровников, как правило, с большим участием пихты в составе (Кедровые..., 1985; Смолоногов, 1990; Бех, 1992; Бех, Воробьев, 1998).
Установлено (Таланцев, 1960; Бех, 1974; Таланцев, Пряжников, Мишуков, 1978; Крылов, Таланцев, Козакова, 1983), что в южной тайге Западной Сибири наиболее хорошо возобновляются кедровники зеленомошной группы типов леса, удовлетворительно - сфагновой и разнотравной, неудовлетворительно - травяно-болотной, широкотравной и папоротниковой. Под пологом зеленомошных кедровников насчитывается от 6,0 до 16,0 тыс. экз./га подроста, причем, доля кедра составляет 45-80%. В насаждениях сфагнового типа леса условия для заноса семян кедра не менее благоприятные, чем в зеленомошных насаждениях. Но по мере роста и развития у подроста увеличивается потребность в питании, а корневая система, разрастаясь, попадает в избыточно увлажненную среду и от недостатка воздуха угнетается, вследствие этого всходы на 2-3-й год жизни отмирают. Возобновление в разнотравных кедровниках лимитируется развитием травянистой растительности, подавляющей всходы, и меньшим количеством семян в почве. Кедровка редко прячет семена в таких насаждениях, поэтому здесь при общей густоте подроста от 4,0 до 7,0 тыс. экз./га кедра не более 2,0-2,5 тыс. экз./га. Подрост под пологом травяно-болотных, широкотравных и папоротниковых насаждений располагается небольшими биогруппами, приуроченными к валежу, состоит из ели, пихты и единичных экземпляров кедра. Общее количество подроста колеблется от 1 до 3,8 тыс. экз./га, из них кедра - от 0,5 до 1,5 тыс. экз./га. Позднее, рассмотрев возобновление кедра под пологом материнских зеленомошных насаждений с учетом динамических процессов, И.А. Бех и В.Н. Воробьев (1998) установили, что в южной тайге успешно возобновляются кедром насаждения восстановительного и модального этапов. В составе таких древостоев присутствуют лиственные породы (до 5 единиц), под пологом которых кедр возобновляется и растет. До 80% кедрового подроста представлено экземплярами повышенной жизнеспособности. В деградирующих кедровниках в подросте преобладает пихта, которая, как типичный виолент, подавляя другие, в том числе, и лиственные виды, ухудшает возможности для возобновления и развития кедра.
Таким образом, исследования восстановительных процессов под пологом южнотаежных кедровников Западной Сибири показали, что наиболее обеспечены кедровым подростом здесь насаждения зеленомошной группы типов леса, удовлетворительно возобновляются кедровники разнотравные и сфагновые, неудовлетворительно - широкотравные и папоротниковые. При этом почти повсеместно преобладает мелкий подрост высотой до 0,5 м, пониженной жизнеспособности, со средним возрастом 5-11 лет. Только в демутационных и модальных насаждениях зеленомошной группы типов леса, при участии в верхнем ярусе лиственных пород, отмечается возобновление повышенной жизнеспособности, равномерно распределенное по возрастным и высотным категориям.
Особенности лесного покрова территории
Состав основных лесообразующих видов в Западной Сибири не отличается большим разнообразием. Из хвойных произрастают сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), кедр сибирский (Pinus sibirica Du Tour), ель сибирская {Picea obovata Ledeb.), пихта сибирская {Abies sibirica Ledeb.) и лиственница сибирская {Larix sibirica Ledeb.). Из лиственных видов наиболее широко распространены березы (повислая и пушистая - Betula pendula Roth., Betula pubescens Ehrh.) и осина {Populus tremula L.). В западных и юго-западных районах встречаются ольха серая {Alnus incana (L.) Moench.), липа сердцевидная и сибирская {Tilia cor data Mill., Т. sibirica Fisch.). В поймах рек растут древовидные ивы {Salix alba L., S. caprea L.), тополя черный, белый, лавролистный {Populus nigra L., P. alba L., P. laurifolia Ledeb.) и кустарники.
Лесной покров Западной Сибири характеризуется ярко выраженной географической зональностью. Из-за холодного климата и слабой расчлененности территории региона широко представлены низкопродуктивные леса V, Va, V6 классов бонитета. Доля лесов средней продуктивности IV и III классов бонитета составляет 40%. Насаждения высшей продуктивности II и I классов бонитета занимают только 14% территории (Таран, 1973; Бех, 1992; Седых, 1997). Как по площади, так и по запасам наибольший удельный вес у сосняков, однако ввиду очень высокой заболоченности они характеризуются самыми низкими запасами древесины в расчете на гектар. В лесной зоне обычны сосняки III, IV, V, Va и V6 классов бонитета с запасами 100-350 м3/га.
Занимая большие площади, распространены кедровые леса, являющиеся сложными полидоминантными лесными сообществами. Состав фитоценозов с участием кедра значительно варьирует в зависимости от ареалогических, биологических особенностей лесообразователей и лесорастительных условий.
Состав и структура насаждений усложняются в направлении с севера на юг (Смолоногов, 1990). По данным В.Н. Седых (1997), запас древесины в кедровниках может составлять от 100 до 800 м /га в зависимости от лесорастительных условий. Повсеместно в лесной зоне распространены еловые, лиственничные и пихтовые леса.
Из лиственных видов наиболее широко представлена береза, произрастающая во всех лесорастительных зонах. В качестве примеси она входит в состав всех хвойных формаций, создает смешанные хвойно-березовые и чистые березовые насаждения. По продуктивности березовые леса уступают хвойным, средний запас древесины не превышает 94 м /га. Осиновые насаждения, со средним запасом древесины 132 м7га, также представлены в Западной Сибири очень широко. Другие лиственные виды - липа, тополь, ивы и др. -распространены незначительно, и доминирующее положение занимают редко.
Юэюютаежная лесохозяйстеенная зона занимает площадь 26,8 млн. га, в том числе земли государственного лесного фонда - 19,1 млн. га, из которых лесом покрыто 11,9 млн. га (Бех, 1992). Южная тайга является наиболее заселенной, освоенной и изученной частью лесной территории, которой присущи основные черты и тенденции в строении и развитии лесного покрова, характерные для Западно-Сибирской равнины в целом. Но многолетняя хозяйственная деятельность привела к значительным изменениям в структуре, размещении и породном составе лесов (Горчаковский, 1949; Елизарьева, 1952, 1962; Крылов, 1961; Таран, 1962, 1973, 1985; Глебов, 1969; Бабинцева, 1970; Любимова, 1972; Южнотаежные..., 1972; Бех, 1974, 1987, 1992; Бабинцева, Дашко, 1975; Горожанкина, Константинов, 1976, 1978; Храмов, Валуцкий, 1977; Таран, Кабалин, Бех и др., 1979; Ильина, 1984; Ильина, Лапшина, Лавренко и др., 1985; Бех, Гнат, 1990; Смолоногов, 1990).
Средние таксационные показатели южнотаежных лесов относительно древостоев Западной Сибири, в целом, показывают повышение производительности лесорастительных условий, выраженной классами бонитетов. При этом установлено снижение полнот, среднего возраста и запасов древесины на гектаре по всем лесным формациям, за исключением лиственничной. Лиственничные насаждения в процессе естественной динамики и пожарами оттеснены на избыточно влажные территории. Так как лесорастительные условия южной тайги благоприятны для роста высокопродуктивных насаждений всех пород, о чем свидетельствует наличие эталонных древостоев, снижение запасов древесины указывает на активное антропогенное освоение лесов и использование лучших земель под сельскохозяйственные угодья (Бех, 1992; Бех, Воробьев, 1998). Средние полноты древостоев невысокие (0,46-0,60), что является следствием заболоченности территории, влияния рубок и лесных пожаров.
Характерной особенностью южной тайги является широкое распространение березовых и осиновых древостоев, которые занимают 55,3% лесопокрытой площади государственного лесного фонда (табл. 2.2). Основные массивы темнохвойных лесов сосредоточены на востоке южнотаежной зоны и по берегам рек в ее центральной части.
Дифференциация деревьев кедра
Для анализа распределения кедра по категориям крупности данные обследования 1983 г. были сведены в три группы, объединяющие по четыре 2-х сантиметровые ступени толщины (2-8 см; 10-16 см; 18-24 см), данные учета 1999 г. - по шесть ступеней толщины (4-14 см; 16-26 см; 28-38 см).
В 1983 г. в елово-кедровых культурах было учтено более всего (13% от общего числа экземпляров) крупных для данного возраста, относящихся к первой категории, деревьев кедра (рис. 4.1 А). В культурах с редкой посадкой (ППП 1Б) доля таких экземпляров составляла только 2%. В загущенном насаждении деревьев первой категории учтено не было. На ППП 1А и 1Б в категории средних, с диаметрами 10-16 см, учтено по 52% особей, к категории деревьев, отстающих в росте, отнесено 35 и 46% кедра соответственно. В загущенных культурах было 88% отстающих в росте деревьев кедра.
Учет 1999 г. показал, что в елово-кедровых культурах и в насаждении с более редкой посадкой к категории деревьев, отстающих в росте, угнетенных, относится соответственно 25 и 22% кедра (рис. 4.1 Б). Во второй категории учтено 54 и 59% экземпляров, к высоким для молодняков ступеням толщины (28-38 см) относится 21 и 19% кедра. В то же время, в елово-кедровых культурах у 52% деревьев ели диаметр от 28 до 36 см, и у 22% елей - от 38 до 46 см. Приведенные данные указывают на лучшее состояние здесь ели, что в сочетании с ее высокой долей в составе древостоя определяет целесообразность формирования на этом участке смешанного елово-кедрового насаждения. Необходимо провести прореживание отстающих в росте деревьев кедра и ели.
Распределение деревьев кедра по категориям крупности в 1983 и 1999 гг.: А. 1 - елово-кедровые культуры (ППП 1А); 2 - кедровые культуры с редкой посадкой (ППП 1Б); 3 - загущенные кедровые культуры (ППП 1В). Б. 1 - елово-кедровые культуры со средней интенсивностью рубок ухода (ППП 1А); 2 - кедровые культуры с низкой интенсивностью рубок ухода (ППП 1Б); 3 - кедровые культуры с высокой интенсивностью рубок ухода (ППП 1В).
В культурах, где проведены наиболее интенсивные рубки ухода, у 18% деревьев кедра диаметр от 4 до 14 см. Особенно важен факт значительного увеличения количества экземпляров во второй и первой категориях крупности. С диаметрами от 16 до 26 см, т.е. во второй категории, учтено 67% деревьев кедра. В категории крупных, лидирующих в росте, наиболее развитых особей, являющихся основой для направленного формирования насаждений, учтено 15% экземпляров.
Таким образом, характер распределения деревьев по ступеням толщины показывает отзывчивость культур кедра на рубки ухода высокой интенсивности. За учетный период, с 1983 по 1999 гг., на всех опытных участках произошло увеличение доли деревьев со средним диаметром и экземпляров, лидирующих в росте. На участке наибольшей интенсивности прореживания древостоя (ППП 1В) участие деревьев второй и первой категорий выше, чем на ППП 1А и 1Б на 8 и 5% соответственно. При этом, доля таких деревьев в культурах, изначально загущенных, увеличилась в 7 раз. В елово-кедровых культурах целесообразно дальнейшее направленное формирование насаждения с высококачественной древесиной. На двух других участках - перспективно создание орехопосных кедровников. В культурах необходимо провести повторное прореживание кедра в пределах 30%, ели - от 20% до полного удаления.
Как было показано выше, лесоводственные мероприятия, проведенные в культурах, способствовали ускорению роста кедра, как по диаметру, так и в высоту. Наиболее значительные изменения таксационных показателей древостоя произошли на участке с высокой интенсивностью (60% по количеству деревьев) рубок ухода-прореживания. Статистический анализ полученных числовых данных показал влияние выполненных лесоводственных мероприятий на распределение кедра в насаждениях. В таблице 4.3 приведены оценки средних и экстремальных значений диаметра и высоты, показатели вариации, характеризующие дифференциацию особей в насаждениях по изучаемым признакам.
Анализ данных учета 1983 г. показал, что на опытных участках ряды распределения кедра по диаметру характеризовались очень широкими диапазонами варьирования (Cv от 41,6 до 54,1). Разница между минимальными и максимальными значениями диаметра в елово-кедровых культурах составляла 12, в культурах с редкой посадкой - 14 и в загущенном древостое - 11 раз. Уровень изменчивости высот у кедра от повышенного, в культурах на ППП 1А и 1Б, до высокого, на ППП 1В. Величины относительных ошибок (Р) показывают хорошую точность опыта на всех участках (табл. 4.3). Тестирование данных учета 1983 г. методом дисперсионного анализа показало, что различия по диаметрам и высотам кедра в исследуемых культурах были статистически достоверны на уровне значимости а = 0,05 (приложение 4.1).
По материалам обследования 1999 г. установлено, что проведенные рубки ухода с удалением угнетенных, отстающих в росте, тонкомерных деревьев значительно снизили вариабельность распределений по диаметрам.
Направленное формирование орехоносного насаждения
Постоянная пробная площадь 1С заложена в насаждении, являющемся первым в Западной Сибири опытом осветления кедрового подроста (Некрасова, 1979). Обследованный кедровник сформирован из молодняка, освобожденного в возрасте 40-45 лет из-под полога сосняка разнотравного. Осветление было проведено сотрудниками Болотниыского лесхоза в 1962 г. за один прием рубок ухода с целью создания постоянного лесосеменного насаждения. По данным Т.П. Некрасовой (1979), в 1977 г., т.е. через 15 лет после осветления, средняя высота кедра на этом участке достигала 10 м, средний диаметр - 18 см, возраст деревьев составлял, в среднем, 55-60 лет.
По материалам учета, выполненного В.Н. Воробьевым на ППП 1С в 1982 г., установлено, что в течение 20 лет после освобождения из-под полога, сформировался сосново-кедровый молодняк III класса бонитета со средним возрастом 60-65 лет (табл. 5.4). Участие сосны в составе древостоя не превышало 15% по количеству деревьев, расположение по площади - неравномерное, группами, поэтому она не оказывала угнетающего влияния на кедр, в целом, только в отдельных куртинах. Обращает на себя внимание интенсивный рост кедра по диаметру - его средняя величина в 2,3-2,7 раза больше, чем у одновозрастпого ему кедра под сосновым пологом или осветленного только на 25 и 50% (см. раздел 5.1.1.-ППП2С,ЗС).
К этому возрасту в сосново-кедровом молодняке к семеношению перешло 35,6% экземпляров кедра. Текущий урожай в насаждении составлял 1266 шт. шишек на гектаре, а средняя урожайность - 11,6 шт. шишек на одно плодоносящее дерево. Минимальное и максимальное количество шишек, учтенных в 1982 г., соответственно 9 и 21 шт. на одно плодоносящее дерево. Полнота и густота насаждения, в целом, соответствовали требованиям по формированию лесосеменного участка, при условии вырубки сосны и проведения рубок ухода.
Согласно предложениям В.Н. Воробьева по формированию лесосеменных участков, осенью 1984 г. в насаждении был выполнен второй прием рубок ухода. При этом проведено прореживание куртин кедра по низовому методу, были вырублены все присутствующие в древостое экземпляры сосны. Интенсивность прореживания кедрового элемента насаждения составляла 26,7% по количеству деревьев и 17,9% - по запасу древесины. Деревья в рубку отбирались с учетом их индивидуального состояния, положения в древостое, энергии роста, фактической и потенциальной орехопродуктивности. Методика отбора вырубаемых деревьев была дополнена рекомендациями по уходу за плодоношением (Воробьев, 1983).
В таблице 5.4 представлены данные таксации с характеристикой (по материалам учета В.Н. Воробьева в 1982 г.) состояния насаждения через 20 лет после осветления из-под соснового полога, выполненного в 1962 г., и через 15 лет после рубок ухода-прореживания, проведенных в 1984 г., с выделением отставшей в росте (вырубленной) части древостоя.
Исследования, выполненные на ППП 1С в 1999 г., подтвердили целесообразность проведения второго приема рубок ухода-прореживания. Формируется кедровое насаждение разнотравного типа леса, со средним возрастом 75-80 лет. Лесоводственная эффективность рубок ухода выразилась в улучшении средних показателей роста кедра на один класс бонитета (см. табл. 5.4). За учетный период отмечено увеличение запаса древесины в 2,2 раза (с учетом древесины, вырубленной при уходе). К семеношению перешло 100% деревьев. Полнота и густота насаждения близки к показателям, оптимальным для формирования орехоносного насаждения (Читоркин, 2001).
Согласно полученным данным, средние показатели роста кедра тесно связаны с соотношением в древостое куртинных, полукуртинных и свободнорастущих экземпляров. Характеристика деревьев, относящихся к данным категориям, приведена в главе 4 (см. раздел 4.1). Если в 65 лет средний диаметр стволов кедра по насаждению составлял 19,8 см, то диаметр свободнорастущих экземпляров был на 20% больше, а куртинных - на 37% меньше среднего в древостое. В отношении высоты прослеживается обратная закономерность - у свободнорастущих деревьев она ниже среднего в насаждении значения (табл. 5.5).
Материалы картирования древостоя на ППП 1С показали, что в 1982 г. деревья по вышеназванным категориям распределялись примерно поровну, с незначительным преобладанием полукуртинных экземпляров. За счет благоприятных световых условий, в которых развиваются деревья в обследованном насаждении, средняя величина горизонтальной проекции крон у них достаточно велика (см. табл. 5.5). В то же время, кроны куртинных деревьев были в 1,7, а полукуртинных - в 1,6 раза меньше среднего показателя у свободнорастущего кедра. При рубках ухода в 1984 г. было удалено 42% куртинных деревьев и 15% - полукуртинных. В связи с хорошим ростом и развитием свободнорастущих экземпляров, интенсивность их прореживания была минимальной и составила 9%.
За учетный период, после рубок ухода-прореживания, существенно изменилась структура насаждения. Проведенные лесоводственные мероприятия привели к увеличению доли свободнорастущих деревьев в 2,3 раза и к резкому (в 8,2 раза) снижению участия куртинных экземпляров. Деревья, относившиеся в 1982 г. к категориям полукуртинных и куртинных, не только достигли к 1999 г. показателей роста свободнорастущих, но и превысили их. Средняя в древостое площадь горизонтальной проекции кроны увеличилась в 1,3 раза, при этом у свободнорастущих экземпляров по аналогичному показателю отмечен прирост в 2,8 раза.
Обследование кедровника в 1999 г. показало, что, при расположении в куртинах, у 70% деревьев формируются кроны островершинной формы с малоразвитым женским ярусом. В условиях же равномерного освещения у 80% особей развились овальные и туповершинные по форме кроны с хорошо развитым женским ярусом. У таких деревьев в семеношении участвуют, преимущественно, выходящие на периферию побеги I порядка. При полукуртинном росте у 50% экземпляров кедра формируются туповершинные кроны с женским генеративным ярусом, представленным как побегами I порядка, так и значительной долей побегов II и III порядков, расположенных в пределах верхней, хорошо освещенной части.
Наряду с густотой насаждения и распределением деревьев по типам расположения, важными показателями, определяющими лесоводственную эффективность рубок ухода при формировании орехоносного насаждения, являются полнота древостоя и сомкнутость крон. На постоянной пробной площади по этим показателям снижения не произошло. В учетные годы полнота древостоя составляла 0,38 и 0,41, а сомкнутость крон - 0,43. При этом, во всех биогруппах, где при прореживании произошло снижение полноты на 0,1-0,3, отмечено существенное увеличение урожая. Наибольшее количество шишек учтено на деревьях, развивающихся в прореженных куртинах, с полнотой 0,24-0,32 и сомкнутостью крон на уровне 0,41.
