Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 6
1.1. История постепенных рубок 6
1.2. Применяемая техника и технология постепенных рубок 12
1.3. Анализ современных механизированных рубок 19
2. Программа, методика, объекты исследований и объем работы 26
2.1. Программа исследований 26
2.2. Методика исследований 26
2.3. Объекты исследований 28
2.3.1. Естественно-исторические условия 28
2.3.2. Лесной фонд 30
2.3.3. Назначение лесхоза 32
2.4. Объем работы 37
3. Анализ последствий применения семенно-лесосечной формы хозяйства (по материалам лесоустройства) 38
4. Оценка результатов постепенных рубок в Ельниках 58
Заключение 87
Список использованных источников: 93
Приложение 109
- Применяемая техника и технология постепенных рубок
- Анализ современных механизированных рубок
- Естественно-исторические условия
- Анализ последствий применения семенно-лесосечной формы хозяйства (по материалам лесоустройства)
Введение к работе
Согласно п.1 ст. 72 Конституции Российской Федерации: "В совместном ведении Российской Федерации и субъектов Российской Федерации находятся ... в) вопросы владения, пользования и распоряжения землёй, недрами, водными и другими природными ресурсами..." [64]. Для этих вопросов должны быть установлены "...правовые основы рационального использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, повышения их экологического и ресурсного потенциала" [64]. В Лесном кодексе Российской Федерации подчеркнуто, что "Повышение продуктивности лесов осуществляется в результате реализации системы научно обоснованных рубок" [74].
Актуальность темы. Сегодня, в условиях реформирования народного хозяйства России, актуальность выбранной темы обусловлена рядом факторов. Прежде всего, это потребность устойчивого управления лесами и сохранение биологического разнообразия лесных экосистем, а также необходимость^ационального и неистощительного использования лесов, их охраны, защиты и воспроизводства. Кроме того, возрастает потребность общества в лесных ресурсах на основе научно обоснованного, многоцелевого лесопользования, а постоянное совершенствование методов формирования нужного породного состава насаждений и сокращения сроков лесо выращивания, и, прежде всего, такого метода как постепенные рубки, обеспечивает надежное естественное возобновление главной породы самым нетрудоемким способом.
Цель исследования. Цель данной работы — проанализировать последствия применения семенно-лесосечной формы хозяйства в лесах Ленинградской области на примере Карташевского лесничества Государственного опытного лесного хозяйства "Сиверский лес", оценить результаты гру ппово-постепенных рубок в ельниках и на основе анализа современных механизированных рубок разработать рекомендации для проведения равномерно-постепенных и группово-постепенных рубок в хвойных древостоях, а также для ведения семенно-лесосечной формы хозяйства в ельниках южной тайги.
Новизна исследования. Научная новизна диссертации обусловлена, прежде всего, уникальностью объектов исследования. На территории Карташевского лесничестве в течение 50 лет за период с 1950 по 2000 год не проводились сплошные рубки, а велась так называемая семенно— лесосечная форма хозяйства, при которой осуществлялись только постепенные рубки, а именно равномерно-постепенные, при которых древостой вырубался в 2-3 приема равномерно по территории лесосеки, и группово-постепенные, древостой на которых вырубался группами, которые были приурочены к "окнам", где наблюдалось большое количество подроста.
Кроме того, интересна сама технология лесосечных работ, которая позволяла, благодаря высокой квалификации исполнителей, избежать повреждения древостоя и производства ряда дополнительных работ: клеймение деревьев, прорубка волоков и т. д. Данная технология тоже практически не имеет аналогов в практике лесоводства.
Все вышеперечисленное позволяет говорить о том, что данное исследование имеет высокую степень новизны.
Практическая значимость исследования. Результаты исследования могут быть использованы как в лесном хозяйстве, так и при проведении лесозаготовительных работ.
Показаны преимущества семенно-лесосечной формы хозяйства в сочетании с регулярным проведением рубок ухода за лесом.
Дано описание своеобразной технологии постепенных рубок с использованием колесных тракторов. Использование подобной технологии лесозаготовительными организациями позволит уменьшить повреждаемость оставляемых деревьев и подроста, снизить себестоимости 1 м3 заготовленной древесины и др. Основные положения, выносимые на защиту: - преимущества формирования высокопродуктивных ельников при семенно-лесосечной форме хозяйства в течение длительного периода времени в условиях зеленомошныч типов леса подзоны южной тайги; — влияние проведения равномерно-постепенных и группово- постепенных рубок на продуктивность ельников и успешность возобновления хозяйственно ценных пород
Структура и объем диссертации. Структура диссертации подчинена замыслу исследования и состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и списка литературы, который включает 163 источника, в том числе 4 иностранных. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста и содержит L8 таблиц, 16 графиков и 7 приложений.
В данном исследовании сделана попытка обобщения экспериментальных материалов по проведению постепенных рубок как на территории лесничества в целом, так и на пробных площадях. Экспериментальные материалы рассматриваются с учётом тенденций современного лесного хозяйства. В исследовании даны некоторые рекомендации, которые могли бы способствовать улучшению постепенных рубок, что, по мнению автора, позволило бы снизить трудоёмкость работ и, что гораздо важнее, увеличить долю постепенных рубок, которые способствовали бы: обеспечению лесного фонда естественным возобновлением; сохранению древесины, накопленной подростом к началу рубки; переводу лиственных древостоев в хвойные; сокращению сроков лесовыращивания; сохранению защитных, водоохранных и других свойств леса.
Применяемая техника и технология постепенных рубок
В настоящее время на постепенных рубках чаще всего используется ручная валка деревьев бензопилами и трелевка хлыстов гусечньши трелевочными тракторами. Так, в Бузулукском бору при проведении постепенных рубок использовались тракторы ТДТ-60 и ТДТ-40М, бензомоторная пила "Дружба", гидроклин КГМ-1М, а также автомашины МАЗ-501 и автокраны различного типа. В Негорельском учебно-опытного лесхозе БССР была применена обычная лесозаготовительная техника, которой располагает лесхоз -бензомоторная лила "Дружба-4" и трелевочный трактор ТДТ-40 м. В Тосненском леспромхозе комбината "Ленлес" на постепенных рубках использовались два трактора ТДТ-40, агрегатная лебедка ТЛ-4 с электрогенератором ЧС- 7,две бензиномоторные пилы "Дружба", электропила К-6, две электросучкорезки РЭС-2 и гидроклин. На территории учебно-опытного лесхоза Марийского политехнического института им. A.M. Горького проведены постепенные опытные рубки с применением валочно-трелевочной машины ЛП-17. При проведении опытной рубки вырублено 32 процента по общему запасу и 25 процентов по числу деревьев. Площадь, занятая волоками, составила 25 процентов, механические повреждения (обдир коры) получили 8 процентов оставшихся деревьев, расположенных по границам волоков, уничтожено либо получили механические повреждения 32 процента подроста.
При этом степень повреждения возрастает с увеличением высоты подроста: высотой до 0,5 м почти не поврежден, высотой 0,6-1,5 м поврежден на 25 процентов, высотой 1,6-2,5 м - на 33 процента, а более 2,6 м.— уничтожен полностью. Все это соответствовало "Лесоводственным требованиям к технологическим процессам лесосечных работ" (1984)[75], но превышает допустимые нормы современных "Правил рубок главного пользования в равнинных лесах Европейской части Российской Федерации" (1994)[118], где площадь волоков уменьшена до 15 процентов, а оставленный подрост должен быть сохранен не менее чем на 80 процентов. Тем не менее, применение машин ЛП-2, ЛП-17 и ЛП-19 затруднено как в связи с большим повреждением древостоя, так и с их конструктивными особенностями (в частности малым вылетом стрелы), определенными ограничениями по диаметру спиливаемых деревьев. На постепенных рубках можно применять все типы трелевочных механизмов, которые имеются сегодня на вооружении лесной промышленности (ТДТ-60, ТДТ-75, ДТ-54, ТТ-4, ТДТ-55, ТДТ-40М), однако наиболее эффективно при вытаскивании хлыстов и формировании пачки использовать тракторы на пневматическом ходу (Т-25, Т-28, Т-40, Т-74, "Беларусь" и др.) с лебедками, а при транспортировке пачек до погрузочного пункта- тракторы К-703 или Т-157. В 1956-1957 гг. кафедра лесоводства Ленинградской ордена Ленина лесотехнической академии им. С. М. Кирова совместно с кафедрой проектирования специальных лесных машин разработала технологию механизированных двухприемных постепенных рубок. Эта технология была апробирована в Лисинском учебно-опытном лесхозе Ленинградской области в ело во-лиственных древостоях на площади 15 га.
В настоящее время площадь опытных постепенных рубок увеличилась до 40 га. Второй прием постепенной рубки был осуществлен в 1965 г. в квартале 2 Машинской дачи на площади 6,2 га. В основу технологической схемы механизированных двухприемных постепенных рубок положено выполнение следующих требований: 1) максимальное сохранение подроста ели; 2) высокая производительность труда на лесосечных работах; 3) безопасное их выполнение; 4) улучшение условий роста для елового подроста и тонкомера. Сущность технологии проведения механизированных двухприемных постепенных рубок заключалась в следующем: лесосеки, отведенные для постепенной рубки, разбивались на узкие ленты (пасеки) шириной 30-40 м каждая. Длина пасек составляла 200-300 м. Пасеки отграничивались волоками шириной 3-5 м. Валка деревьев на пасеках производилась вершиной на волок под углом 30- 0 по отношению к середине волока. Обрубленные сучья укладывались на волоке в виде вала. Часть порубочных остатков складывалась в кучи в местах, не занятых подростом, где можно допускать их сжигание. Работа на лесосеке выполнялась в определенной последовательности После отбора и клеймения деревьев, намечаемых в рубку и подготовки волоков, рубились деревья на пасеках. При валке деревьев вальщики переходили от ближнего края пасеки к дальнему. Рубка деревьев производилась вначале в одной половине пасеки в два захода. В первый заход деревья рубились на ближайшей ленте к волоку. Затем вальщики обрубали сучья у срубленных деревьев, после этого они приступали к рубке деревьев в следующей, примыкающей ленте пасеки, ориентируя повал их на соседний волок. Окончив рубку деревьев на первой пасеке, вальщики переходили на следующую пасеку и т. д. Рубку осуществляла малая комплексная бригада, состоящая из четырех человек. При рубке использовались серийные механизмы лесозаготовительной промышленности: трактор ТДТ-40 и бензопила "Дружба".
Анализ современных механизированных рубок
Главная причина уменьшения доли постепенных рубок в современной практики заключается в необратимом увеличении степени механизации работ и возникающих при этом затруднениях. При использовании традиционной технологии с чокерной трелевкой, несмотря на применение лучших вариантов, доля деревьев с поврежденным стволом достигает в чистых ельниках 20-30 процентов, с поврежденными корнями 10-12 процентов. Более половины поврежденных деревьев поражается гнилью. Для такой технологии служебная площадь со сплошной рубкой составляет примерно 30 процентов. Если же использовать современные многооперационные машины, то эта доля увеличится до 40- 5 процентов.
Возможность применения валочно-пакетирующих машин ограничивается, кроме того, размерами деревьев и густотой древостоя. На каждые два-три клейменых дерева приходится по правилам технологии вырубать одно неклейменое. В интересах технологического упрощения постепенной рубки желательно менять размещение деревьев либо соответствующей схемой создания культур, либо путем геометризации рядов деревьев, сориентированных в направлении повала для окончательной рубки (Я. Чижек, 1983).
Для трелевки тракторами с покерной оснасткой разработана узкопасечная технология, позволяющая при постепенной рубке сохранить от повреждений в максимально возможной степени подрост, стволы и корни деревьев. Технологические схемы ЛТА, ВНИИЛМ, Татарской ЛОС похожи и различаются лишь деталями.
Сущность технологии заключается в следующем. Ширина пасеки примерно равна 1,5 высоты древостоя. Это позволяет валить деревья вершиной на волок под острым углом к нему. Сначала рубят заподлицо деревья на волоке, затем в средней ленте шириной около 10 м и, наконец, по краям пасеки. Срубленными вершинами и ветвями укрепляют волок. Такая технология позволяет сохранить около 70 процентов елового подроста и 50-60 процентов соснового. Иногда предлагают при первой рубке вывозить целые деревья, а затем хлысты (В. Г. Атрохин)[12]. Улучшает результаты последующий высев семян на волоке. Число повреждений уменьшается при зимней трелевке. Раскряжевка на полухлысты или сортименты позволяет применять малогабаритные тракторы и уменьшить ширину волока.
По такой технологии могут работать тракторы ЛХТ-55А или трактор Онежского завода ЛХТ-100Б, а также сельскохозяйственные тракторы МТЗ-82, Т-40Л, чехословацкий трактор КТ-81 и др.
Хорошие результаты дает распространенная в Финляндии и Швеции технология с раскряжевкой на месте повала и использованием сортиментных тракторов, оборудованными телескопическими манипуляторами (Форвардер Валмет 882/886 и манипулятор Валмет-Нормет N-151 с вылетом стрелы 15 м). Ограниченно по диаметру спиливаемого дерева можно использовать валочно-пакетирующие машины ЛП-2 и ЛП-19 (приложение 5). Из зарубежной техники возможно применение на постепенных рубках вал очно-пакетирующей машины Дротт 40с (США) с вылетом манипулятора 7 м, валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины Локомо-961с (Финляндия) с вылетом манипулятора 8 м (В. Н. Меньшиков)[123].
Сложнее механизировать группово-постепенные рубки, потому что для сохранения подроста в окнах валить деревья приходится в разные стороны от окна, что затрудняет трелевку и увеличивает степень повреждения деревьев. Чтобы сохранить подрост в окнах, иногда рубят сначала подкладочные деревья, а затем валят на них остальные под углом к волоку (Н. М. Набатов, 1980)[96]. Волоки нужно прокладывать между группами подроста и между окнами, а возле групп для их сохранения оставлять отбойные деревья. Лучше всего отказаться от правильного размещения волоков и использовать дороги, тропы, поляны и просеки.
При очистке лесосек по возможности обходятся без сжигания порубочных остатков. Их используют для укрепления волока, а на бедных почвах мелкие остатки разбрасывают. Сжигание менее опасно после первой рубки, пока не появились всходы и самосев. Сжигать нужно на просеках и полянах. Расстояние от костра до ближайшего дерева должно составлять не менее 5 м.
Задачей технологической организации рубки является уменьшение вероятности повреждения деревьев и подроста. Степень повреждения деревьев зависит от многих причин. Она связана с составом древостоя.
Так, по данным А. М. Кожевникова (1963)[59], в среднем при трелевке хлыстов тракторами с чокерным оборудованием доля поврежденных деревьев в древостоях с небольшой примесью ели равна 5-Ю процентов, с преобладанием ели 10-20 процентов, а иногда до 40 процентов. Самые распространенные повреждения — ошмыг коры от протаскивания и разворота хлыста (2/3 повреждений), перелом ствола и ошмыг при валке, повреждение корней на волоке. Ель с ошмыгами ствола и повреждениями корней, как правило заражается гнилями. По исследованиям В. Менга (1978) в ельниках ФРГ из-за гнили после поранения обесценивается от 10 до 14 процентов от годового объема заготовки древесины. Если ошмыг имеет протяженность более двух третей окружности ствола, то дерево усыхает (Н. М. Набатов, 1980)[95]. Степень повреждения зависит от густоты и полноты древостоя, от интенсивности рубки, от выбранной технологии, от квалификации лесоводов, выполнявших клеймение деревьев, от вальщиков и трактористов. Наименьшая степень повреждения деревьев и подроста наблюдается при трелевке хлыстов в случае применения узкопасечной технологии. В ельниках она равна 10-20 процентов. А при трелевке сортиментов по финской технологии повреждается всего 1—2: процента деревьев и почти не повреждается подрост.
Естественно-исторические условия
Исследования проводились в опытном хозяйстве "Сиверский лес". Оно расположено в 70 км к югу от Санкт-Петербурга. Территория опытного хозяйства представляет собой лесной массив, вытянутый с юго-запада на северо-восток протяжённостью с севера на юг 34 км и с запада на восток 18 км. Общая площадь лесхоза составляет 22 688 га. Контора опытного хозяйства находится в посёлке Сиверский. Опытное хозяйство "Сиверский лес" разделено на 5 лесничеств: Карташевское, Дружносельское, Онцевское, Орлинское и Дивенское. Размер кварталов в хозяйстве 1x1 км. с юга на север территорию пересекает железнодорожное полотно. Организация Сиверского опытного лесхоза и передача его в состав ЛенНИИЛХа (в то время Ленинградский филиал Центральной лесной опытной станции) относится к 1927 году. Сделано это было по инициативе известных лесоводов М. Е. Ткаченко и Н. Е. Декатова, которые приложили много усилий для организации в лесхозе научных исследований. Лесхоз находится в ведении Ленинградского научно-исследовательского института лесного хозяйства с 1927 года. Климат. По своим природным условиям район является характерным для Ленинградской области. В соответствии с принятым лесорастительным районированием данная территория относится к западному округу подзоны южной тайги зоны хвойных лесов. В целом климат района характеризуется как умеренный, который формируется под воздействием холодных воздушных масс, поступающих из Арктики, и более тёплых воздушных масс Атлантики. Значительное влияние на климат района оказывает также близость Балтийского моря и Ладожского озера. В связи с этим общий температурный режим района несколько сглажен, лето умеренно тёплое, и в летние месяцы нередки значительные похолодания, сопровождаемые осадками. Среднегодовая температура воздуха + 4,8 С. Самым тёплым месяцем является июль (+ ] 7 С), а самым холодным январь (- 8,8 С). Среднегодовое количество осадков 550-600 мм, относительная влажность воздуха повышенная в течении всего года: среднегодовая - 80 процентов, а в зимнее время - 80-90 процентов. Преобладают ветра западных направлений. Иногда возникают сильные ветры, вызывающие ветровалы и буреломы. Длина вегетационного периода 160-170 дней, суммарная солнечная радиация составляет 70-80 ккал/см , средняя температура за вегетационный период +14С. В среднем, за вегетационный период выпадает 290 мм осадков.
В целом климатические условия района благоприятны для произрастания древесной растительности. Рельеф, гидрография. Поверхность лесхоза сложена четвертичными отложениями, покоящимися на породах, принадлежащих к девонской системе, местами выходящих на поверхность преимущественно в виде кирпично-красных песчаников. Среди четвертичных отложений в лесхозе наиболее распространены валунные суглинки. Широкое распространение в лесхозе имеют также органогенные отложения - торф. Рельеф территории опытного хозяйства "Сиверский лес" представляет собой слегка волнистую равнину, слабо наклонённую к юго-западу в сторону Орлинского озера. На территории лесхоза наиболее крупная река - Оредеж, имеющая два небольших притока — речки Орлинка и Онца. Эти речки образуют бассейн, охватывающий основную часть территории хозяйства. На северо-западе имеется речка Харбинка, а на юго- востоке — Ракитника. Таким образом, гидрологическая сеть развита хорошо, она многоводна, в летние месяцы не высыхает. Тем не менее в хозяйстве имеется хорошо развитая гидромелиоративная сеть, что является следствием сильной заболоченности территории. Имеются два озера: Орлинское на юго-западе территории и Шире кое на юго-востоке опытного хозяйства. 2.3.2. Лесной фонд По лесорастительным условиям территория лесхоза относится к южной тайге. Основные древесные породы, составляющие леса лесхоза: сосна - 36 процентов, береза — 29 процентов, ель - 21 процент, осина - 12 процентов, прочие — 2 процента. По классам бонитета лесопокрытая площадь распределяется так: классы бонитета I II III IV V Va 11% 42% 33% 9% 4% 1% Распределение лесопокрытой площади по группам возраста довольно равномерное: Средний бонитет 11,0; средний возраст — 75 год. Средний годовой прирост составляет 78 614 м3 или 3,8 м3 на 1 га. Леса опытного хозяйства "Сиверский лес" относятся к I группе лесов и включены в зелёную зону г. Санкт-Петербурга. Непокрытая лесом площадь составляет всего лишь 14 процентов. Основные лесообразующие породы — ель, сосна, берёза и осина. Также произрастают и другие лиственные и хвойные породы (лиственница, кедр, пихта, дуб, ясень, клён и липа). Средний класс бонитета по хозяйству 11,0, что положительно характеризует лесорастительные условия опытного хозяйства. Распределение площади насаждений по классам возраста довольно равномерное.
Анализ последствий применения семенно-лесосечной формы хозяйства (по материалам лесоустройства)
По данным 1990—1991 гг., общая площадь лесничества 1166 га, в том числе покрытая лесом 1050 га. Все леса отнесены к первой группе (зеленая зона). Самыми высокопроизводительными являются еловые и сосновые насаждения с максимальным запасом 600 м /га, а их общая производительность (плюс отпад и рубки) равна примерно 1 тыс. м /га. Преобладают кисличные и черничные типы леса. В полном объеме проведены лесоосушительные работы.
С 50-х годов прошлого столетия в лесничестве применяется своеобразная система ведения лесного хозяйства, характеризующаяся отсутствием сплошных рубок и искусственного лесовозобновления. Реализован блочный метод организации рубок. При этом применяется довольно простая и оригинальная технология без деления лесосеки на пасеки и без прорубки волоков. При отводе лесосек (начиная с последнего приема проходных рубок) учитывается наличие подроста под пологом леса. В местах, где подроста много, в рубку назначается больше деревьев, чем там, где подроста мало или он отсутствует. Этим достигается предварительное осветление подроста и прилегающей к нему площади.
В дальнейшем (после первого приема рубки) такой подрост начинает интенсивнее расти, и появление травяной растительности опасности для него уже не представляет. На площадях, соседствующих с подростом, травяной покров еще редкий, что создает хорошие условия для появления самосева. В зависимости от наличия подроста назначается двух- или трех приемная рубка. Чаще всего достаточно двух приемов, В тех же древостоях, где подроста мало или он отсутствует, меньшая выборка запаса позволяет создать условия для появления самосева, но препятствует росту травяной и кустарниковой растительности.
Валка деревьев при всех приемах рубки осуществляется бензиномоторной пилой в направлении, где возможность повреждения деревьев наименьшая. При этом учитывается направление трелевки. Сваленные деревья очищают от сучьев и разделывают на сортименты на месте. Порубочные остатки укладывают в кучи в местах, свободных от подроста, и с предосторожностями сжигают. На огневищах в первые же годы появляется густой самосев. Сортименты к основной дороге или просеке трелюют с помощью колесных тракторов МТЗ-80, МТЗ-82. Трелевочное приспособление состоит из лебедки с тросом длиной до 25 м, чекеров, трелевочного металлического листа с гидравлическим подъемом. Специальные волоки для трелевки не прорубают, а используют дорожки, тропы, места с меньшей полнотой древостоя и отсутствием подроста. За последние 50 лет вся покрытая лесом площадь лесничества была неоднократно пройдена рубками ухода в сочетании с постепенными рубками главного пользования. В таблице 2 приведены данные о динамике основных таксационных показателей лесного фонда лесничества начиная с 1950 года, когда было проведено первое послевоенное лесоустройство, по 2001 год, когда осуществлено последнее лесоустройство.
Доля ели, сосны и березы в запасе спелого древостоя увеличилась на 10 процентов, а осина практически не участвует в составе современного древостоя, что является результатом семенно-лесосечной формы хозяйства. Увеличение в составе древостоя доли сосны связано с применением оригинальной технологии, благодаря которой при огневой очистке лесосек создавались идеальные условия для возобновления сосны. Увеличение доли березы в составе позволило значительно повысить устойчивость оставляемого древостоя к ветровалу.
Данные таблицы 4 и график 4.1. дают представление об изменении площадей и запасов по классам возраста вследствие семенно-лесосечной формы хозяйства. Первые три класса возраста по площади практически не изменились тогда, как запас насаждений удвоился. Площади IV и V классов увеличились в 1,5 раза, а запас в 3 раза. Доля VII и VIII классов возраста уменьшалась, а затем и вовсе были исключены благодаря семенно-лесосечной форме хозяйства. Площадь VI класса возраста увеличилась в 1,8 раза, а запас в 3,3 раза.
