Введение к работе
Актуальность работы. Площадь Европейского Севера, включающего Архангельскую, Вологодскую области и Коми ССР, равняется Финляндии, Швеции, Норвегии вместе взятых. Ежегодно здесь вырубается более 400 тыс.га лесов. Леса в значительной части относятся к Ш группа. Основными особенностями является преобладание хвойных пород; длительная эксплуатация, во многом обусловившая характер современных лесов, в том числе процессы лесообразования и смены пород; низкая производительность, определяемая влиянием низкой температуры и избыточной увлажненностью почвы. По сравнению с хвой-но-широколиственной зоной на территории Севера среднегодовая температура в 2-4 раза ниже, вегетационный период на 20-45 дней короче, суммарная радиация на 6-20$ меньше. В соответствии с изменением природных условий в широтном направлении в пределах таежной зоны выделены три подзоны, различающиеся по ряду биоклимагцческдх показателей и производительности лесов.
Основным способом рубок главного пользования являются сплошные концентрированные. Интенсивная и длительная эксплуатация, лесные пожары превратила регион из шоголесного в лесодефицитный.Формирование антропогенных лесов со сменой пород приобрело характер географического явления. Стержневой проблемой лесного комплекса становится повышение продуктивности лесов. Она выходит за пределы регионального значения в с каждым годом все острее приобретает народнохозяйственную значимость.
Одним из основных мероприятий, от которого зависит состояние, качесгвенная и количественная характеристика лесов, являются рубки ухода и рубки главного пользования, как единая система рубок, способствующая целенаправленному лесовнращиванию. Дифференцированное использование этой системы в зависимости от лесоэкономических и лесорастительных условий в пределах подзон тайги в значительной степени позволит формировать леса с заданными качественными и количественными показателями. Назрела необходимость в создании четкой системы северотаежного лесоводства, основанной на достижениях науки и практики. С учетом комплекса факторов она должна включать мероприятия с оптимальными параметрами на всех этапах лесовыращива-нля от возобновления до рубки.
Разработка такой системы, как модели ведения лесного хозяйства, имеет теоретическое и практическое значение.
Лесоводственные, экологические, биотехнологические аспекты
рубок ухода в последнее время получили значительное развитие в ряде регионов: Северо-Запад (С.Н.Сеннов), Карелия, Мурманская с ласть (Н.И.Казимиров, С.С.Зябченко, В.ф.Цветков), Прибалтика (А.Я.Кожемак, И.К.Иевинь, Л.А.Кайрюкштис, А.И.Юодвалькис), Бело сия (А.М.Кожевников), центр Европейской части (Б.Г.Агрохин, К.Е Лосицкий, В.СЛуенков, В.И.Жедцак), Урал (С.В.Залесов, Н.А.Луга ский), Казахстан (А.А.Макаренко), Сибирь (А.И.Бузнкин, Л.С.Пшек никова).
В таежной зоне Европейского Севера рубки ухода имеют сравн тельно небольшую историю.
За последние 25 лет объемы рубок ухода в регионе возросли десятки раз и общая площадь их составляет более 130 тыс.га.По д ным лесоустройства в рубках ухода нуждается 4,2 млн.га. По наши расчетам потребность в рубках ухода только в Архангельской обла составляет 180 тыс.га в год с объемом древесины, подлежащей выб более 5 млн.м3. Используемые на практике официальные документы, комендации по рубяам ухода не отражают природные, зонально-типо гические особенности, эффективность уходов и страдают недостатк "всероссийской рецептуры". В региона не проводилось системных,м галетних исследований, позволяющих определить теоретическую осн рубок ухода и их эффективность в северотаекных ласах. Возможное использования разработок из других регионов страны также нукдае в изучении и обоснованности. "В целом нужно сказать, что вопрос возможного и целесообразного применения рубок ухода в условиях ежной зоны, их лесоводственного и экономического обоснования тр буют дальнейшей разработки" (Саннов, 1966).
Цель и задачи исследований. Основная цель заключалась в вь ланий зональных закономерностей лесообразовагельных процессов,с банностей формирования и роста антропогенных лесов, смены порол породного состава, как научной основы рубок ухода за лесом; уст новлании влияния их на эколого-фитоценогические факторы, продул онные процессы, формирование и качество древесины ели и сосны; оретическом и, экспериментальном обосновании эффективности уходе в таежных ласах, основных положений по рубкам ухода на Европейс Севере и разработке их программ. Эта цель достигалась решением следующих задач:
- Выявление динамики лесов по породному составу и ласообрг тельным процессам; оценка смены пород и породного состава;аналк структуры и роста фитоценозов в зонально-типологическом аспекте
Изучение основных экологических и фитоценотических факторов, определяющих, рост и продуктивность ельников и сосняков в зависимости от параметров рубок ухода в смешанных по породному составу формациях.
Выявление закономерных связей годичного роста и камбиальной деятельности ели и сосны с основными экологическими факторами под влиянием рубок ухода; изучение макро- я микроструктуры, физико-механических свойств древесины ели и сосны.
Анализ накопления и распределения фитомассы в зависимости от морфометрических показателей деревьев и древостоев ели и сосны, фитоценотических факторов, формируемых рубками ухода и комплексными уходами.
Изучение динамики роста ельников и сосняков после рубок ухода.
Разработка лесоводственных требований к рубкам ухода и программ рубок ухода в лесах различного целевого назначения по типам леса и подзонам тайги.
Организация исследований. Исследования являются составной частью научно-исследовательских работ, выполнявшихся в Архангельском институте леса и лесохимии с 1961 по 1991 годы в соответствии с планами Гослесхоза СССР по 8 темам с государственной регистрацией, научным руководителем и исполнителем которых был автор диссертации.
Научная новизна и основные результаты исследований, выносимые на защиту. Установлены направления лесообразовагельных процессов в зависимости от факторов антропогенного воздействия. На основе принципов динамической типологии для северной и средней подзон европейской тайги определена этапы формирования биогеоценозов и типов леса как единого процесса, дана классификация антропогенных лесов и охарактеризовано их изменение под воздействием рубок ухода. При этом рубки ухода и рубки главного пользования рассматриваются как единая система рубок. В условиях Европейского Севера предлагается различать смену пород и смену породрого состава, отличающихся по длительности и лесораститвльныгл условиям; дан анализ, лесоводствен-ная и экономическая оценка.
Впервые в условиях Европейского Севера обобщен и дан комплексный лесоводственно-биологический анализ эффективности рубок ухода с наибольшей (35-50 лет) их давностью в различных лесных формациях. На основе 30-летних комплексных стационарных исследований установлено изменение эколого-фигоценотических факторов в зависи-
мости от рубок ухода. Определены экологически обусловленные закі номерности роста ели и сосни в погодичной динамике в связи с рез мом рубок ухода и давностью их проведения. Обоснована целесообрг ность выделения экологии рубок ухода и несплошных рубок главног< пользования в отдельную самостоятельную область лесоведения.
Установлены закономерности формирования макро- и микростру] туры древесины, качественной продуктивности ельников, СОСНЯКОВ,] ращиваемых из смешанных формаций через смену породного состава і под влиянием комплекса изменений, вносимых рубками ухода.
Новым является количественный и качественный анализ биолоп ческой продукгивкосги деревьев в зависимости от их ранга,структз ры, состава и биологической плотности фатоценозов, являющихся следствием рубок ухода. Установлены закономерности накопления и соотношения элементов фитомассы во взаимосвязи с экологическими, фитоценотнческими факторами. Впервые в условиях Севера определеї влияние комплексных уходов (рубки ухода в различном сочетании с обрезкой частя живой кроны и применением минеральных удобрений) биологическую продуктивность.
Обоснованы и разработаны лесоводственно-биологические преді сылки и критерии рубок ухода в различных по составу и типам лесг производных формациях; концепция рубок ухода на экологическом yj вне, охватывающем в причинно-следственной связи зонально-лесорас тельные, лесообразовательные закономерности, эколого- и фитоценс тические особенности формирования и роста антропогенных лесов щ. естественном ах развитии и воздействии рубок ухода.
Разработаны новые подходы к определению видов, методов, ин
тенсивности, повторяемости рубок ухода, позволившие выдвинуть и
лесоводственно-экономическИ' обосновать основное правило уходов
северотаежных лесах промышленного назначения: "позже, реже, инте
сивно". Элемент новизны имеет также предложенная и апробированна
система определения лесоводсгвенно-экономической эффективности р
бок ухода, имеющая принципиальное методическое и практическое ре
ние. ,
Установлена эффективность рубок ухода на основе взаимосвязи в едином комплексе фитоклимага, как критериального фактора рубок ухода, закономерностей роста в системе среда-рост, экологической характеристики деревьев и насаждений через клеточную структуру древесины, структурно-функциональной организации продукционного процесса. Все это мояет служить дальнейшему развитию теории рубс ухода вообще и северотаекного лесоводства в частности.
Практическая значимость. Впервые для Европейского Севера разработаны программы рубок ухода за лесом (включая санитарные и рубки главного пользования) во всех категориях насаждений по подзонам и типам леса в лесах Шиї групп. Разработаны эскизы таблиц хода роста ельников и сосняков, формируемых рубками ухода из смешанных по составу насаждений по типам леса для средней подзоны тайги.
Составлены таблицы биологической продуктивности ельников и^зо-сняков по типам леса и классам возраста (всего 42 таблицы), расчетные уравления определения элементов фигомассы; таблицы морфомвтри-ческих показателей. Таблицы представляют интерес не только для определения фитомассы, технической зелени при полной утилизации и проектировании цехов переработки, но а выноса органической массы из леса, а следовательно затрагивают, вопросы производительности почв, обмена веществ и продуктивности лесов. Разработаны также таблицы товарной структуры и выхода деловых сортиментов в ельниках и сосняках по типам леса и классам возраста, формируемых рубками ухода по трем принятым вариантам густоты, которые могут быть использованы в зависимости от целей лесовырадивания и возраста рубок главного пользования.
В зависимости от выполняемых технологических операций, комплекса машин и механизмов разработано шесть вариантов технологий рубок ухода, расчегно-технологические карты, нормативные показатели трудозатрат, капвложений при различных объемах хлыста и породы.
Практические предложения наши отражение в II брошюрах,изданных в виде Рекомендаций, Руководств, Технических указаний. Некоторые нормативные материалы вошли в справочники, учебники по-лесоводству. В 1977 году Министерством лесного хозяйства РСФСР "Руководство по рубкам ухода за лесом на Европейском Севере" принято в качестве дополнения к "Наставлению по рубвам ухода за лесом в равнинных лесах Европейской части РСФСР". Некоторые предложения вошли в "Ос- . новные положения по рубкам ухода в лесах СССР" (М., 1989).
С 1975 по 1390 годы в лесном хозяйстве региона 6 практических разработок использовались на ИЗ тыс.га.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 40 всесоюзных, республиканских, региональных, областных конференциях, совещаниях, семинарах, научных сессиях, международном симпозиума (Уфа, Москва, Вологда, Кострома, Сыктывкар, Красноярск, Свердловск, Петрозаводск, Архангельск, Каунас, Апатиты и др.).
Материалы исследований опубликованы в 2-х монографиях, 130
брошюрах, статьях в журналах, сборниках, материалах ИКЖРО (Канада) , имеется авторское свидетельство на изобретение. Общий объем публикаций 58 л.л. Разработки демонстрировались на четырех ВДНХ, одна удостоена серебряной медали.
Большинство практических разработок рассматривалось на HTG Минлесхоза РСФСР, Гослесхоза СССР, областных управлений лесного хозяйства, согласованы и утверждены для использования.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 370 стр. машинописного текста, состоит из Введения, 10 глав, Заключения, списка литературы (333 источника, в т.ч. 38 зарубежных), 258 таблиц, 30 рис. Приложения на 188 стр. вынесены в отдельный том.
