Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса, программа и методика работ 8
1.1. Состояние вопроса 8
1.2. Программа и методика исследований 23
Глава 2. Природные условия района и характеристика объектов исследования 32
2.1. Естественно-географические условия 32
2.2. Характеристика лесфонда 34
2.3. Краткая характеристика объектов исследования 39
Глава 3. Особенности формирования, сосновог-лиственных насаждений 44
3.1. Структура полога сосново лиственных насаждений 44
3.2. Строение древостоев сосны и березы 48
3.3. Распределение стволов по диаметру 62
Выводы 65
Глава 4. Фитомасса сосновот лиственных.насаждений.и ее структура 67
4.1. Фитомасса кроны дерева... 67
4.2. Фитомасса стволов 80
4.3. Структура фитомассы отдельного дерева 84
4.4.. Структура. фитомассы. древостоев 85
Выводы 91
Глава 5. Изменение структуры фитомассы. насаждений под влиянием рубок ухода 93
5.1* Изменение таксационных признаков древостоев 93
5.2. Изменение микроклимата на опытных участках . 94
5.3. Изменения в ассимиляционном аппарате 101
5.4. Прирост деревьев по высоте и диаметру 105
5.5. Изменение объема ствола и прирост древостоя ... 111
5.6. Плотность древесины ствола и ветвей 115
5.7. Структура фитомассы 120
5.8. Изменения в живом напочвенном покрове 132
Выводы 137
Глава 6. Влияние состава насаждений на структуру древесного сырья от рубок ухода 141
6.1. Товарная структура древесины при рубках ухода 141
6.2. Запасы древесной зелени при рубках ухода 151
6.3. Экономическая эффективность рубок.ухода в Карелии 156
Выводы 159
Заключение 161
Описок литературы 168
Приложения 194
- Программа и методика исследований
- Краткая характеристика объектов исследования
- Изменение объема ствола и прирост древостоя
- Экономическая эффективность рубок.ухода в Карелии
Введение к работе
Леса Карельской АССР являются ее важнейшим природным богатством. В них ведется заготовка древесины, лекарственных растений, грибов, ягод. Кроме того леса выполняют и другие полезные функции.
"Основами лесного законодательства СССР и союзных республик" (1977) и "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 года" предусматривается рациональное использование лесных ресурсов и повышение продуктивности лесов. Рациональное ведение лесного хозяйства и комплексное использование лесных ресурсов должно осуществляться на зонально-типологической основе (Моисеев, Побединский, 1982) с учетом особенностей строения и структуры насаждений, а также качества получаемого сырья.
Актуальность проблемы. В южной Карелии смешанные хвойно-лиственные насаждения (от 2 до 6 единиц в составе) встречаются почти на 70$ лесопокрытой площади.Если запасы и прирост фито-массы чистых сосняков довольно подробно изучены, то сведения по смешанным насаждениям немногочисленны или совсем отсутствуют. Между тем, развитие отраслей, потребляющих не только древесину, но и другие части дерева (хвою,листья, сучья, кору) требуют их учета.
В Карельской АССР не удовлетворяются потребности в древесине за счет главного пользования. Назрела острая необходимость развития рубок ухода, которыми обеспечивается выращивание продуктивных насаждений, а получаемая древесина может использоваться в народном хозяйстве.
Смешанные сосняки зеленомошные являются,как правило,первоочередными объектами рубок ухода.Использование сырья от них приобретает в условиях дефицита древесины возрастающее значение.
Отсюда необходимо изучение сортиментной структуры древесины от рубок ухода, а также выявление биологических и реальных запасов других частей дерева.
До начала наших исследований не было таблиц для оценки древесного сырья, получаемого от рубок ухода. В практике использовались сортиментно-сортные таблицы для товаризации древесины спелых насаждений.
В связи с необходимостью развития рубок ухода в республике возникла необходимость в разработке справочных материалов для оценки всех видов древесного сырья, получаемого при рубках ухода в насаждениях разного состава.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является изучение структуры фитомассы смешанных сосново-чяиственных насаждений и изменение ее после рубок ухода. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
Изучить особенности строения смешанных сосново-листвен-ных насаждений.
Изучить фитомассу сосново-лиственных насаждений.
Выявить изменение структуры фитомассы этих насаждении после проведения рубок ухода.
Дать товарную оценку древесного сырья, получаемого от рубок ухода.
Ня.учная новизна. Впервые для условий южной Карелии и всего Европейского Севера изучена структура фитомассы смешанных сосново-лиственных насаждений и ее изменение после рубок ухода. Выявлено влияние породного состава древостоя на сортиментную структуру древесины, получаемой от рубок ухода, выход древесной зелени и сучьев.
Практическая ценность и реализация результатов. На основании изучения структуры фитомассы выявлены биологические запасы
различных частей дерева в насаждениях разного видового состава в возрастной динамике. Определены реальный выход древесной зеле-номошных и процент ее потерь при заготовке. Составлены сортимент-но-сортные таблицы для определения выхода древесного сырья при рубках ухода в сосняках южной Карелии. На основании этих таблиц составлены программы для оценки древесины с помощью ЭВМ (централизованный учет древесины от рубок ухода по лесхозам Карелии).
Результаты работ использованы при проработке Институтом леса Карельского филиала АН СССР темы "Изучение особенностей формирования и строения сосново-лиственных насаждений Карелии с целью разработки региональных.мероприятий, повышающих их продуктивность" по заданию 053.01.02 HS Госкомитета по науке и технике Совета Министров СССР, в республиканской целевой программе "Лесные ресурсы, их рациональное использование и интенсификация воспроизводства, развития отраслей лесного комплекса". В процессе проработки диссертационной работы выполнено 2 хоздоговорных работы. По договорам о творческом содружестве в трех лесхозах Карелии проводились опытно-производственные проверки отдельных предложений автора. Материалы исследований использованы при составлении "Наставления по рубкам ухода в лесах Карельской АССР", издана серия (Ш 220-77 и 40-83) информационных листков.
Апробация работы. Отдельные положения исследований доложены на конференции молодых ученых Карелии (Петрозаводск, 1978), молодежной научно-практической конференции северных филиалов АН СССР "Проблемы рационального использования биологических ресурсов Севера" (Сыктывкар, 1979), 1 Всесоюзном совещании "Пути интенсификации сельского хозяйства Крайнего Севера" (Магадан, 1980), республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы комплексного использования древесины и охрана природы" (Петрозаводск, 1981), конференции мало-
дых ученых биологов (Петрозаводск, 1982).
Результаты работ автора экспонировались на республиканских выставках научно-технического творчества молодежи (1977 и 1981 гг.) и на ВДНХ СССР в павильоне "Биология" в 1980 г., где экспозиция была отмечена бронзовой медалью.
Публикации.По материалам диссертации опубликовано II работ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Влияние породного состава древостоя на фитомассу и ее структуру на примере сосново-лиственных насаждений южной Карелии.
Влияние рубок ухода на структуру фитомассы сосново-лиственных насаждений.
Обоснование необходимости-составления справочно-инфор-мапдонного материала для оценки древесного сырья при рубках ухода.
Объем работы. Содержание диссертации изложено на 118 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы, включающего 250 наименований, в том числе 8 на иностранных языках и 10 приложений. Работа проиллюстрирована 74 таблицами и 20 рисунками.
Работа выполнена в Институте леса Карельского филиала АН СССР в течение 1973-1983 гг.
Программа и методика исследований
В настоящее время биогеоценотические принципы становятся теоретической основой лесоводства. Комплексный биогеоценоти-ческий подход позволяет установить основные звенья биологического круговорота органического вещества в лесных фитоценозах и выявить их хозяйственную и биологическую продуктивность. В связи с осуществлением исследований по международной биологической программе и программе "Человек и биосфера" проделаны в международном масштабе большие работы по изучению биологической продуктивности растительных сообществ, и, в частности, сосновых. Проводимые в СССР исследования в этом плане посвяще ны изучению преимущественно чистых насаждений. Однако в условиях Карелии и в других районах Европейского Севера важным объектом хозяйственной деятельности являются смешанные сосново-лиственные насаждения, занимающие значительные площади. Сведения об их биологической продуктивности неполны, а такие важные теоретические вопросы как влияние состава насаждения на структуру фитомассы не изучались вообще. Это и предопределяет постановку исследований в данном аспекте. Наряду с этим необходимо уточнить некоторые противоречивые положения относительно строения сосново-лиственных насаждений. Также надо иметь в виду, что в связи с развитием промежуточного пользования в республике, смешанные насаждения являются первоочередным объектом для проведения рубок ухода. В этом отношении большой практический интерес представляет изучение влияния рубок ухода на структуру фитомассы после изреживания насаждений, на выход и качество реальных запасов древесного сырья, вовлекаемого в хозяйственный оборот.
Таким образом, наряду с изучением теоретических вопросов, связанных с биологической продуктивностью и структурой фитомассы сосново-лиственных насаждений разного состава в возрастной динамике и особенностей их строения, важно решить и практические задачи по определению реальных запасов древесного сырья, получаемого при рубках ухода.
С учетом намеченных задач в процессе исследований ставились для проработки следующие программные вопросы: 1. Выявить влияние состава насаждения на строение древо-стоев (распределение деревьев по толщине, форму и полнодревес-ность ствола, другие таксационные показатели). 2. Изучить структуру фитомассы сосново-лиственных насаждений и определить ее изменение после проведения рубок ухода. 3. Дать товарную оценку древесного сырья, получаемого при рубках ухода.
Исследования проводились в сомкнутых смешанных сосняках зеленомошных южной Карелии, являющихся объектами рубок ухода. При изучении особенностей строения смешанных сосново-%листвен-ных насаждений заложено 55 пробных площадей, на которых срублено и обработано 2286 учетных деревьев. Минимальное необходимое число пробных площадей в древостоях с равным средним диаметром элемента леса и одинаковым видовым составом принималось равным трем (Захаров и др., 1962). Пробные площади закладывались в насаждениях сосняков черничных и брусничных в возрасте от 15 до 90 лет в соответствии с требованиями теории таксации (Тюрин, 1945; Третьяков и др., 1965; Анучин, 1971). На пробных площадях проводился сплошной перечет деревьев с разделением по элементам леса и классам роста (по Крафту). Выделялись господствующая и подчиненная части древостоев. Сухостой учитывался отдельно. Интервалы ступеней толщины были приняты следующие: при среднем диаметре древостоя до 10 см - I см; до 16 см - 2 см, свыше 16 см - 4 см (Моисеев, 1966).
До рубки у учетных деревьев замерялись диаметры крон. У срубленных деревьев измерялась длина ствола, прирост по высоте за последние 5 и 10 лет, диаметр на 1,3 м и на половине длины ствола, протяженность кроны. Для определения объема ствола последний разделяли на секции длиной от 0,5 до 2 м, в зависимости от длины ствола. На их срезах в 2-х взаимоперпендикулярных направлениях измерялся диаметр в коре и без нее, прирост за последние 5-Ю лет. Объем ствола определялся по сложной формуле Губера. Для построения графика высот, при необходимости дополнительно измерялась высота 3-4 растущих деревьев в каждой ступени толщины. Значения видового числа, второго коэффициен та формы, протяженности кроны стволов, статистики рядов распределения деревьев по толщине получены при обработке данных на ЭВМ "Минск-32".
При исследованиях фитомассы древостоев и напочвенного покрова использовались методические приемы, излаженные в работах А.А.Молчанова и В.В.Смирнова (1967), Л.Е.Родина и др. (1X8), Д.К.Позднякова (1968), а также в "Программе минимум по определению первичной биологической продуктивности наземных растительных сообществ" (1967). На II пробных площадях модельные деревья отбирались пропорционально представленности деревьев в пределах каждой ступени толщины в количестве 15-20 штук на пробной площади. Всего срублено и обработано 188 модельных деревьев. Кроме того на 2-х пробных площадях в чистом и смешанном сосняке произведена сплошная рубка. Получены данные по фитомассе 387 деревьев.
Краткая характеристика объектов исследования
Изучение структуры фитомассы сосново-лиственных насаждений проводилось в среднетаежной подзоне Карелии (Прионежский, Кондопожский районы). Исследовались смешанные сосняки зелено-мошные естественного происхождения в возрасте от 15 до 90 лет, являющиеся объектами рубок ухода. Разница в возрасте деревьев в них, в основном, не превышает 10 лет. При этом береза старше сосны, как правило, на 2-3 года. СОСНЯК брусничный ( Pinetum vaccinios un ) Сосняки брусничные произрастают на хорошо дренированных почвогрунтах положительных форм рельефа. Почвы - иллювиально-железистый песчаный подзол. Мощность профиля этих почв колеблет ся от 63 до 104 см. Лесная подстилка достигает толщины 2-6 см. При морфологическом описании выделяются следующие горизонты? А0 0-2 см Лесная подстилка темно-бурого цвета, переплетена корнями кустарничков, образующих плотный войлок. Состоит из органических остатков, которые в верхней части сохраняют свою форму, в нижней - разлагаются. А 2-5 см Пепельно-серый, песчаный, влажный, сложение рыхлое. Переход к следующему горизонту ясный Bj 5-20 см Темно-охристый вверху, в нижней части светлее. Пронизан корнями древесных растений. Переход к следующему горизонту постепенный. Ь? 20-50 см Светло-желтый, песчаный, менее плотный. Корни растений встречаются редко. Переход к поч-вообразующей породе постепенный. С 50 см и глубже Крупно-, средне- и мелкозернистые пески с галькой и валунами. Подрост в спелых сосняках брусничных средней густоты представлен сосной обыкновенной и елью европейской с примесью березы повислой.
В подлеске встречаются рябина обыкновенная ( Sorbus aucuparia L. ), МОЖЖевеЛЫШК Обыкновенный ( Juni perus. сошлют L. ), ива КОЗЬЯ ( Salix caprea Ъ. ). Эдифика торная роль в напочвенном покрове сосняка брусничного (ІУ класс возраста) принадлежит бруснике ( Rhodococcum vitis-idaea (L.) Avr. ), проективное покрытие которой составляет, в среднем, 36$, встречаемость - 100$. Покрытие ПОЧВЫ черНИКОЙ ( Vacoinium myrtillus L. ) составляет 10-15$, при встречаемости 50-100$. Из остальных видов более представлен вереск Обыкновенный ( Oalluna vul ж Усредненные данные по 10 почвенным разрезам в Кондопожском районе (Морозова, Лазарева, 1979) garia(L.)Hiii). Встречаемость его от 2 до 72$. С увеличением возраста проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса колеблется. Моховскпишайниковый ярус сплошной. Встречаются плевроци ум Шребера ( Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. ) (по крытие 55-59$), ГИЛОКОМИум блестящий ( Hylocomium splenlens (Hedw.) ) , ДИКрануМ МеТЛОВИДНЫЙ ( Dicranum scopa rium Hedffl- ) И МНОГОНОЖКОВЫЙ ( D. polisetum Mich. ) (ДО b%), ПТИЛИум Гребенчатый ( Ptilium crista castrensis ( Hedw. ) ) (до 1%). Покрытие лишайниками (кла донии) в среднем до 13$. единично встречаются цетрария исландская ( Cetraria islandica (L.) Arh. ) И ПелЬТИГера Пупыр-чатая ( Peltigera aphthosa (L.) Willd ). Возраст исоледуемых сосняков брусничных от 15 до 80 лет, полнота - от 0,6 до 1,3, запас - от 26 до 460 м3/га, бонитет - Ш-ІУ. СОСНЯК ЧернИЧНЫЙ ( Pinetum myrtillosum ) Сооняки черничные в южной Карелии занимают плоские вершины гряд, повышенные равнины, пологие склоны. Почвы - иллювиально-железисто-гумусовый подзол. От иллю-виально-железистых подзолов эти почвы отличаются большей мощностью горизонтов и наличием гумусово-железистого горизонта (см. профиль). Ао 5-9 см Лесная подстилка, подразделяется на 2-3 слоя.
Пронизан тонкими корнями деревьев и кустарни ков. Aj-Ag 2 см Переходный горизонт, палевого цвета, супес чаный, рыхлый. Отмечается на отдельных участ ках. к-2 3 см Подзолистый горизонт. Белесый, мшшесчаный, слегка уплотнен, с корнями деШвъезЦш кустар ВДЄЗД » I, „ НИКОВ. Bj до 35 см Иллювиальный горизонт, темно-охристый, песчаный, слегка уплотненный, с корнями деревьев; встречаются галька, дресва, валуны. Вг до 35 см Желтовато-охристый, песчаный, средней плотности. Встречаются галька, дресва, валуны, в небольшом количестве корни деревьев. ВС - до 80-100 см Переходный горизонт, плотный, песчаный. С на глубине от 65- до 100 см Подстилающая порода; песчаная, с галькой, дресвой, валунами. Подроста в сосняке черничном мало; представлен, в основ ном, елью. Количество подроста колеблется от 300 до 2500 экзем пляров на I га. Средняя высота около І м. В подлеске в боль шом количестве встречаются можжевельник обыкновенный, рябина обыкновенная, ива козья, ольха серая ( Ainus incana (L.) Moench. ). Травяно-кустарничковый ярус спелого сосняка черничного характеризуется большим разнообразием видов. Проективное покрытие, в среднем, составляет 60$, из которых на чернику приходится - 38$, бруснику - 16$.
Изменение объема ствола и прирост древостоя
С линейными показателями прироста ствола в высоту и по диаметру тесно коррелирует объемный прирост. Текущий прирост каждого ствола по объему через пять лет после рубок тем выше, чем чем больше степень разреживания древостоя (табл. 44).
При сильной интенсивности выборки текущий прирост у тонкомерных стволов сосны увеличился на 50-63$ по сравнению с контролем. У средних и крупных деревьев этот показатель увеличился менее значительно (на 8-26$). Слабое разреживание повлияло только на подчиненную часть соснового древостоя, где прирост деревьев увеличился на 15-40$; в господствующей части различия с контролем минимальны. У березы увеличение прироста по объему по сравнению с контролем на разреженных участках наиболее значительно у средних и крупных деревьев (45-100$). У тонкомерных стволов березы реакция на разреживание наблюдается только на сильноразреженном участке (8-20$). Относительный текущий прирост сосны на всех участках до ухода был практически равен. После ухода произошло значительное его увеличение на сильноразреженном участке (табл. 45),за исключением самых крупных деревьев, которые и до рубки находились в наилучших условиях. На слаборазреженном участке увеличение относительного прироста произошло у мелких и средних деревьев, так как уход здесь осуществлялся, практически, по низовому способу. У средних и крупных деревьев березы увеличение относительного прироста довольно значительное и оно тем выше, чем больше степень прореживания.
Несколько иная картина наблюдается при анализе текущего прироста (абсолютного и относительного) всего насаждения. На сильноразреженном участке, несмотря на выборку более 1/3 за паса и примерно такой же доли прироста, текущий прирост по запасу через 5 лет после рубки сравнивается с приростом на контроле. Это вызвано более интенсивным продуцированием запаса осветленных деревьев (табл. 46). Сильное разреживание увеличило относительный прирост сосны на 1,4$ по сравнению с контролем, слабое разреживание на изменении этого показателя не сказалось. Продуктивность березы на 1$ ниже, чем у сосны, но после сильного разреживания рассматриваемый показатель увеличился по сравнению с контролем на 1,3$, а при слабом - всего лишь на 0,2$. Наряду с оценкой продуктивности древостоев после рубок ухода нами определена общая производительность древостоев (табл. 47). В настоящее время большинство исследователей пришло к выводу, что рубки ухода в сосновых насаждениях не повышают их общую производительность, а лишь увеличивают размер пользования древесиной с единицы площади, т.е. повышается общая продуктивность древостоев (Кайрюкштис, 1969; Кожевников, 1971; Сен-нов, 1977; Атрохин, 1980; Юодвалькис, 1981 и др.).
Экономическая эффективность рубок.ухода в Карелии
Надо учесть, что не вся древесная зелень со срубленных деревьев может быть собрана для дальнейшей переработки. Нами проведены работы по определению реальных выходов древесной зелени при проведении проходных рубок в чистых сосняках в зимнее время, когда потери хвои и зелени наибольшие (рис. 20). Реальный выход древесной зелени с увеличением диаметра дерева увеличивается. Наибольшие потери при зимней заготовке о зелени ( tc = -Ю-0С) наблюдается у наиболее толстых деревьев ( до 40$) и у наиболее тонких деревьев (до 60$). Средний процент потерь равняется 30. Различий между потерями лапки у деревьев на волоке и на пасеке не выявлено. При валке деревьев при температуре воздуха -5-7С средний процент потерь равен 31, при tc= -10-15 потери составляют около 55$, при сильном морозе (свыше -20) потери могут достигать 80$. При летней заготовке зелени потери ее значительно ниже по сравнению с зимней. Так по данным Кар-НИИЛПа выход зелени на I м3 древесины зимой составляет 7,6 кг, а летом - 19,3 кг.
Данные по потерям сосновой зелени ниже по сравнению с данными В.Е.Гейне (1971). Это объясняется тем, что мы не учитывали потери при транспортировке зелени на верхний склад. Как отмечалось ранее, в условиях КА.ССР имеются значительные ресурсы для увеличения объемов промежуточного пользования. Одной из важнейших причин, сдерживающих развитие рубок ухода, является высокая себестоимость получаемого сырья. Это объясняется малой концентрацией ресурсов на осваиваемой площади, пониженным качеством сырья, отсутствием специализированной техники по заготовке и переработке маломерной и низкосортной древесины. При существующей госбюджетной системе проводимых рубок ухода операционные затраты не отражают фактических расходов на проведение рубок ухода, которые до настоящего времени считаются нерентабельными. По Министерству лесного хозяйства КА.ССР только операционные расходы на заготовку I кубометра древесины превышают выручку от его реализации по прейскуранту 07-02 в 3 раза при прореживаниях, и в 1,5 раза при проходных рубках.
В отличие от реализации деловой древесины, переработка дров на технологическую щепу и заготовка древесной зелени является рентабельным производством. Рентабельность производства щепы из дровяной древесины и отходов лесозаготовок при прореживаниях и проходных рубках достигает 56$, а заготовка древесной зелени - 29$. Таким образом, важно комплексно использовать древесное сырье, получаемое в процессе рубок ухода, что может повысить их рентабельность. С этой целью необходимо наладить заготовку и переработку коры, сучьев и древесной зелени и организовать сбыт продукции. Расчеты Отдела экономики Карельского филиала АН СССР показали, что снижение дефицита в древесном сырье за счет внут-риреспубликанского использования древесины от промежуточного пользования дает экономию на 2-7 рублей на I м3, по сравнению с ввозом этой древесины из восточных районов Европейского Севера или Западной Сибири. В лесном хозяйстве эффект от рубок ухода, проявляющийся от улучшения качественного состава древесины, повышения рекре ационных и других функций леса ориентировочно принимается в размере I рубля на I м3 древесины. Кроме того, эффект от экономии капитальных вложений в лесопромышленное производство для получения этих объемов древесины составляет не менее 4 рублей на I м3. Таким образом, суммарная величина народнохозяйственного эффекта от освоения промежуточного пользования составит в среднем около 7 рублей на заготавливаемый кубометр древесины. С биологической и экономической точек зрения целесообразно проведение более редких и сильных по интенсивности выборки рубок ухода. По данным А.Ф.Козлова (1981) при проходных рубках интенсивностью 40% выборки по запасу производительность труда по сравнению с рубкой интенсивностью 20% в среднем повышается на 20%, как на человеко-день, так и на машино-смену. Это достигается повышением концентрации техники и эффективности ее использования. Резюмируя, можно отметить, что развитие рубок ухода высокой интенсивности при комплексном использовании древесного сырья, учитывая вышеприведенные аргументы, с народнохозяйственной точки зрения являются экономически обоснованными.
