«ЛЕСОВОДСТВЕННО – ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕЛЬНИКОВ В ПРОИЗВОДНЫХ ЛЕСАХ ВОСТОЧНО–ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ ...»
Оценка экономической эффективности рубок на момент заготовки древесины не в полной мере отражает многие долгосрочные затраты. В затратах, принимаемых для оценки эффективности видов рубок, должны учитываться факторы возникающие после лесосечных работ. Так при сплошных рубках достаточно высоки затраты, связанные с очисткой и подготовкой площадей вырубок к искусственному лесовосстановлению и его осуществлению. При выборочных рубках эти затраты у лесозаготовителей существенно меньше. Из анализа влияния плотности лесной транспортной инфраструктуры на экономическую эффективность выборочных рубок следует, что затраты на валку леса, очистку от сучьев и раскряжевку не зависят от этого показателя.
Оценивая экономическую сторону выборочных рубок, чаще приходят к выводу о преимуществе сплошных рубок. Выборочные рубки требуют более высоких эксплуатационных затрат, расходов на лесохозяйственную подготовку к рубке, расширение сети дорог, их эксплуатацию. Однако комплексная экономическая оценка затрат и результатов в более широком диапазоне, включая затраты на лесовосстановление и создание будущего древостоя при сплошных и выборочных рубках, возможность увеличения прироста на остающихся деревьях и предотвращения смены пород, не говоря о защитном (экологическом) значении последних, может быть иной.
В результате исчисленной себестоимости при производстве выборочных рубок нами установлено, что себестоимость заготовки древесины примерно в 1,5 раза ниже, в сравнении со сплошными. Экономическая эффективность длительно-постепенных рубок почти в 4 раза выше, чем сплошных.
Качественная оценка древесины, формирующейся после рубок, позволила выявить следующее. При уменьшении количества сохраняемых деревьев господствующего древесного яруса обеспечивается увеличение доли бессучковой части на стволах деревьев берёзы после РПР. Зона ствола с сухими сучьями практически отсутствует, крона в большей степени компактная и достаточно развита. В сравнении с РПР при производстве ДПР у сохраняемой части древостоя в отношении суковатости и выделяемых зон стволов показатели по бессучковой зоне, с сухими сучьями, длине кроны значимо ниже. Очищаемость от сучьев среди отдельных экземпляров сильно варьирует (6,5-14, м). Зона с сухими сучьями зафиксирована у всех деревьев. Крона однобокая, изрежена.
Протяженность различных зон ствола у подпологовой ели после постепенных рубок связана, прежде всего, с жизненным состоянием ели, а не с видом рубки. При количестве сохраняемых на последующее лесовыращивание стволов березы 300 экз./га бессучковая зона у подпологовой ели составляет 0,5 м. Это на 40 и на 120% меньше, чем в вариантах с количеством стволов 375 экз./га и 450 экз./га. Протяженность кроны и зоны с сухими сучьями во всех вариантах изменяется в небольших пределах. Достоверность различий по данному показателю не доказана.
Увеличение интенсивности рубки отражается на диаметрах сучьев, как у ели, так и у березы. В варианте с количеством стволов 300 экз./га средний диаметр сучьев вблизи стволов ели составил 1,6 см. Это на 20% больше, чем в варианте с количеством берёзы 375 экз./га и на 34% больше, чем в варианте 450 экз./га. Достоверность различий не выявлена между вариантами с количеством стволов 375 экз./га и 450 экз./га.
Связь между диаметром сучьев и высотой их прикрепления оказалась очень высокой (г = от 0,97 до 0,98) и характеризуется параболическим кубическим уравнением.
Аналогичные результаты получены и по стволам березы. Коэффициент корреляции (r) достигает между этими показателями 0,93-0,97.
Процентное содержание поздней древесины оказалось наибольшим (от 16,1 до 32%) в зоне, сформированной за 9 лет до проведения выборочной рубки во всех представленных вариантах. После выборочной рубки стала формироваться более широкослойная древесина. Во всех рассматриваемых вариантах количество годичных слоев между зоной до и после проведения рубок уменьшилось более чем на 30%.
Таблица 10 – Статистические показатели Условная плотность древесины ели условной плотности древесины (кг/м ) ели колеблется в пределах 334-375 кг/м3. У деревьев, имеющих период первоначального показатели 15,8 12,9 12,1 12,8 16,9 13,0 груди существует тесная связь. Плотность Примечание: М – среднее значение, m – древесины на высоте груди выше на 2-3% ошибка среднего значения, – среднеквадра- плотности древесины всего ствола.
тическое отклонение, C - точность опыта Статистическая обработка показала, что среднее значение плотности древесины ели на высоте груди находится в пределах 342-416 кг/м3. Значимых различий при этом не выявлено. В начальные годы жизни с возрастом плотность уменьшается, затем в 30-40 лет начинает возрастать (таблица 10).
Изменчивость чаще умеренная (6-10%) и реже значительная (11-20%).
Оценка селективного метода отбора деревьев в рубку показала, что чешуйчатокорая форма ели занимает в большинстве своём господствующее положение. По типу ветвления лидерами является ель с гребенчатой и щетковидной формой. Средний диаметр деревьев с гладкой корой меньше, чем у других форм.
По формовому разнообразию крон деревьев наблюдается следующая закономерность: ель с плоским типом ветвления имеет наибольший диаметр на площадях, находящихся под березовым и еловым пологом, а на открытых участках преобладает щетковидная форма кроны. Среднегодовые приросты по указанным формам при возрасте 35лет находятся в пределах 25-60 см.
При проведении несплошных рубок и, прежде всего, рубок ухода за лесом, деление деревьев на три категории: лучшие, вспомогательные, подлежащие удалению необходимо проводить с учетом формового разнообразия ели. При прочих равных условиях к категории «лучших» необходимо относить деревья ели с гребенчатым и щетковидным типами ветвления, к категории «подлежащих удалению» – с плоским типом ветвления, а так же худшие деревья с гребенчатой и щетковидной формами.
ГЛАВА 6 ФОРМИРОВАНИЕ НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ
ЕЛИ ПОСЛЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
В последние годы большое внимание уделяется депонированию углерода лесным покровом. Роль лесов в глобальном углеродном балансе, как справедливо утверждает В.А. Усольцев (2001), является экологической загадкой, суть которой состоит в противоречии между результатами прямых изменений и косвенных (модельных) расчетов потоков углерода. Поэтому в настоящее время пока не возможна корректная оценка глобального углеродного бюджета и роль в нём лесного покрова. Однако это не означает, что исследования в этой области бесперспективны.Морфологические и морфометрические показатели хвои у подпологовой ели исследовались на стационарах «Норобово» и «Чекшино» в березняках черничных. У 70подроста и второго яруса ели до рубки в верхней части крон в среднем до 30-40% приходится на световую хвою. Через 3 (стационар «Чекшино» – сплошная рубка лиственного полога) и 4 (стационар «Норобово» – РПР) года после рубки световая хвоя на побегах верхних мутовок доминировала (80-100%). В то же время на контрольном участке усилилось угнетающее влияние лиственного яруса древостоя, вследствие чего до увеличилась представленность деревьев ели с теневой хвоёй (70-80%). При этом, на лесосеках перед выборочными рубками и контроле продолжительность жизни хвои составила 122 лет.
Продолжительность жизни хвои при полной уборке лиственного яруса (стационар «Чекшино») сократилась до 81 лет за счёт отмирания теневой хвои старшего возраста.
Поэтому вполне целесообразно оставление части лиственных пород для оттенения ели от избытка солнечной радиации.
До рубки на лесосеках РПР световая хвоя продуцировала у крупного подроста до 50-70 – летнего возраста в верхней части крон, а у особей старшего возраста – только при их высоте свыше 10-12 м. У ели в возрасте свыше 110-130 лет встречалась единично. По ширине хвоинок не выявлено существенных различий по вариантам рубок. Ширина хвоинок находится в пределах 0,9-1,2 мм. (таблица 11).
Таблица 11 – Динамика морфометрических После изреживания лиственпоказателей хвои после рубки ного яруса древостоя ассимиляциПоказатели хвои (А – масса 100 хвоинок, онный аппарат развивался с образоИнтенсив- кг; Б – ширина, мм; В – длина, см) после ванием световой хвои. Преимущерубки
АБВАБВАБВ
Контроль 0,247 1,20 1,100,194 1,10 1,04 0,185 1,101,06 Об этом свидетельствуют данные по 0,263 1,10 1,140,256 1,10 1,03 0,261 1,101,28 разным частям кроны во всех вариантах наблюдений.Между продолжительностью жизни хвои и возрастом подроста прослеживается тесная (r = - 0,86) обратная связь, которая выражается уравнением: у = 17 х 0,99х, где у – продолжительность жизни хвои; х – возраст подроста.
Таким образом, жизненное состояние подпологовой ели, её морфологические и морфометрические показатели должны учитываться при назначении лесохозяйственных мероприятий. Данные учёта предопределяют смысл и интенсивность рубки господствующего лиственного яруса древостоя по созданию наиболее благоприятных экологических условий для успешного формирования хвойных насаждений с использованием естественного лесообразовательного процесса.
Надземная фитомасса подпологовой ели выявлялась на объектах с различными видами рубок (таблица 12). Фитомасса хвои через 4 года после рубки, по сравнению с контролем, увеличилась на 22-68%.
Таблица 12 – Надземная фитомасса подроста и второго яруса ели (средние данные по модельным деревьям) Варианты опыта: 1 – доращивание берёзы на фанерное сырьё и пиловочник; 2 – ДПР с отпускного диаметра; 3 – РПР с комбинированным методом отбора деревьев в рубку; 4 – КМР со сплошной выборкой лиственного яруса древостоя; 5 – Контроль.
Возросла масса хвои в нижней и средней частях крон по всем вариантам интенсивности изреживания. Тенденция к аналогичной закономерности прослеживается и по массе ветвей. Их масса в нижней части крон в большинстве вариантов выше, чем на контроле.
Ещё более убедительны показатели по соотношению массы хвои с другими фракциями. Накопление массы хвои по отношению к массе ветвей по сравнению с контролем увеличилось в 2-3 раза. В свою очередь, накопление стволовой древесины по отношению к ветвям изменилось в 1,5-2,5 раза. По изменению структуры ассимиляционного аппарата лучшим оказался вариант с интенсивным изреживанием лиственного яруса и оставлением части берёзы для доращивания на фанерное сырьё и пиловочник.
Исходя из приведенных данных по надземной фитомассе, наибольшей продуктивностью древостоя характеризуются варианты комплексных рубок с полной уборкой лиственного яруса древостоя и прореживанием подроста до 1,5-2,5 тыс. экз./га.
Ель в возрасте до 60 лет хорошо реагирует на улучшение светового режима и условий среды. После рубок доминирует образование световой хвои и, в первую очередь, в верхней части крон, что влечёт за собой усиление энергии роста ели бывшей под угнетением господствующим лиственным пологом.
Хвоя усиливает темпы линейного прироста. Происходит увеличение её фитомассы через 3-4 года после лесосечных работ на 22-60%. При этом накопление массы хвои по отношению к ветвям возрастает в 2-3 раза. Аналогичные тенденции проявляются после адаптационного периода и по объёму стволовой древесины.
Во избежание усиления опада хвои, сопровождающегося уменьшением продолжительности её жизни с 12 до 8 лет, требуется независимо от жизненного состояния хвойного элемента леса оставление части лиственных пород для оттенения ели. При ослабленном жизненном состоянии подпологовой ели и её возрасте свыше 60-70 лет целесообразным является изреживание лиственного яруса при первом приёме рубок до полноты не более 0,4-0,5. Такой подход обеспечит успешность адаптации хвойного элемента леса к изменившимся условиям среды и последующее формирование еловых, елово-лиственных насаждений.
ВЫВОДЫ
1. Лесорастительные условия Русской Равнины (подзоны южной и средней тайги), обусловленные климатическими, орографическими, эдафическими условиями, за исключением типов леса на сухих песчаных и верховых торфяных почвах, соответствуют произрастанию коренных еловых лесов.2. В результате антропогенных и природных сукцессий лесной растительности площадь хвойных формаций постоянно сокращается и в настоящее время на долю производных лиственных насаждений в регионе исследования приходится свыше 49% от занятой лесом территории.
3. Жизнеспособный подрост и второй ярус ели, имеющийся под пологом производных лиственных и лиственно-хвойных лесов (около 70% от занимаемой площади), является мощным потенциалом для восстановления коренных ельников с использованием естественного лесообразовательного процесса и применением различных лесохозяйственных мероприятий.
4. Продолжительность жизни подроста и деревьев второго яруса ели высотой до 10-12 м достигает 170-210 лет. Однако способность их эффективной адаптации к изменению условий среды при изреживании древостоя сохраняется лишь до 110-130 лет.
5. Успешность восстановления ельников с использованием естественного возобновления сопровождается повышением энергии роста, качества и продуктивности формирующегося из подроста и второго яруса елового древостоя до I-III классов текущего бонитета.
6. Для восстановления ельников посредством постепенной системы рубок пригодны лиственные, лиственно-еловые насаждения с широкой амплитудой высотно-возрастной структуры ели. Критериями для назначения вида, метода, способа, интенсивности числа приёмов рубок, являются жизненное состояние и количество подпологовой ели, а также качественное состояние господствующего лиственного элемента леса.
7. Необходимым условием для проведения длительно-постепенных рубок является достаточное в соответствии с лесорастительными условиями представительство кроме спелой части древесных пород в древостое, также и неспелой хвойной части в виде второго яруса и подроста, образующего полноту не менее 0,3-0,4 (0,6-1,0 тыс. экз./га) и обладающей достаточной устойчивостью и жизнеспособностью; или подроста в переводе на крупный (свыше 1,5 м) в количестве 2 тыс. экз./га и более.
8. Длительно-постепенные рубки следует ориентировать на освоение лиственных, лиственно-еловых насаждений с низкой товарной структурой древостоя, в том числе смешанного происхождения при высоком жизненном состоянии подпологовой ели с отпускного диаметра по каждой древесной породе (верховой метод). К следующему приему рубок формируется преимущественно балансовая лиственная древесина, что снижает привлекательность последующих (заключительного) приемов рубок. При реализации этих рубок решается в основном задача – восстановление ельников.
9. Равномерно-постепенные рубки назначаются в высокополнотных одновозрастных и условно-разновозрастных древостоях семенного происхождения при сильном угнетении второго яруса и подроста ели, а также в насаждениях, где в процессе равномерного изреживания обеспечивается сопутствующее возобновление. При их производстве используется комбинированный, преимущественно из крайних ступеней толщины, метод отбора деревьев в рубку. Интенсивность изреживания господствующего яруса при первом приёме рубок – до полноты 0,5.
10. При отсутствии достаточного сопутствующего возобновления последующий приём рубок может назначаться на 5-6 лет позже при условии завершения равномернопостепенной рубки в течение одного класса возраста ели (15-20 лет). При этом в рубку поступает сохраняемая при первых приёмах ель, достигшая возраста спелости или близкая к нему.
11. После равномерно-постепенных рубок к следующему приему лесосечных работ через 5-8 лет накапливается до 10-40 м3/га запаса и происходит увеличение доли крупномерной древесины как минимум на 5-10%.
12. Постепенная система рубок в лиственных, лиственно-хвойных насаждениях стимулирует сопутствующее возобновление и подпологовая ель (до 70-80%), вступает в фазу семеношения. Для обсеменения лесосеки вполне достаточно 40-60 деревьев на 1 га, вступивших в репродуктивную стадию.
13. В системе лесохозяйственных мероприятий по восстановлению ельников должны применяться комплексные рубки, предусматривающие одновременное выполнение на одном и том же участке леса элементов по заготовке спелой и перестойной древесины и рубок ухода в соответствии со стадией онтогенеза подпологовой ели или применение специализированного ухода (обрезка сучьев и ветвей):
- за один приём обеспечивается преобладание в древостое елового ценоэлемента с высокой его последующей энергией роста в пределах I-III классов текущего бонитета и устойчивостью к лесоразрушающим факторам;
- полностью вырубается приспевающий или спелый лиственный ярус, производятся прочистки, прореживание или обрезка сучьев и ветвей в еловом ценоэлементе;
- вырубаются спелые и перестойные деревья всех древесных пород, в том числе внесение раундапа в стволы фаутных лиственных (осина, берёза) деревьев, в неспелой хвойной части уходы включают комплексно нескольких видов основных рубок ухода;
14. Критерием при подборе лесосечного фонда для назначения комплексных рубок следует считать хорошее жизненное состояние ели, характеризующееся среднегодовым приростом в высоту последнего пятилетия более 10-15 см, сравнительно однородным высотно-возрастным строением в количестве на стадии молодняка не менее 3 тыс.
экз./га, а в жердняковой стадии – полноту не менее 0,3-0,4.
15. Для формирования ельников из подроста высотной категории до 4 м (средняя – до 1,5-2,0 м) с обеспечением продуктивности древостоя по I-III классу текущего бонитета достаточным является сохранение подроста в пределах 1,5-2,0 тыс. экз./га. Такой подход позволяет осуществлять более качественный уход (прореживание) за подростом.
16. По особенностям изменения структуры ассимиляционного аппарата и морфометрическим показателям надземной фитомассы подпологовой ели можно судить о её жизненном состоянии и оценивать эффективность рубок на ранней стадии их производства, когда оценка по таксационным показателям еще затруднена. При этом следует учитывать следующие признаки:
- продолжительность жизни хвои у ели снижается по мере давности и степени угнетения с 13-14 лет до 5-7 лет, а при чрезмерной интенсивности рубки, даже при высоком жизненном состоянии с 12 лет до 8 лет;
- на ранней стадии через 3-4 года после рубок основными критериями высокой эффективности, выполняемых лесоводственных мероприятий по восстановлению ельников, являются: доминирующее образование световой хвои в верхней части крон, усиление темпов её прироста (длина) на 30-60% по всей протяжённости кроны по сравнению с контролем; увеличение в 2-3 раза массы хвои по отношению к массе ветвей.
17. Одним из путей использования закономерностей естественного лесообразовательного процесса (динамики древостоев) является сокращение срока лесовыращивания, а вместе с этим и оборота хозяйства, как минимум, на 30-40 лет. В итоге при среднегодовом приросте запаса в 2-4 м3/га возможно, как минимум, получение дополнительно не менее 60-120 м3/га древесины.
18. В молодняках при единичном участии ели целесообразна реконструкция малоценных насаждений посредством создания культур.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Восстановление ельников посредством сплошных рубок с предварительным возобновлением оправдано в насаждениях с достаточным количеством сравнительно однородной по высотно-возрастному строению и размещению подпологовой ели (не менее 2,0-2,5 тыс. экз./га в переводе на крупный подрост). Доминирующая часть елового ценоэлемента должна характеризоваться высоким жизненным состоянием, наиболее надежными критериями которого являются относительный прирост в высоту за последние годы не менее 4-5%, сравнительно пирамидальная, охвоённая крона и возраст не более лет. С целью обеспечения успешной адаптации к изменившимся условиям среды, особенно при неоднородности высотно-возрастного строения подпологовой ели, необходимо оставлять деревья лиственных пород с диаметром до 12-14 см.2. Регулирование интенсивности изреживания господствующего яруса (полноты сохраняемой части древостоя) определяется отпускным диаметром (Дотп, см) по каждой древесной породе, исходя из его среднего значения (Дср, см). При назначении Дотп = Дср;
Дотп = Дср + ступень толщины; Дотп = Дср – ступень толщины, полнота оставляемой части господствующего яруса будет находиться в пределах соответственно – 0,3-0,5; 0,4-0,6;
0,2-0,3.
3. Восстановление ельников при доращивании берёзы с повышенным выходом крупномерной древесины обеспечивается рубками обновления (переформирования), а также равномерно-постепенными рубками на ранней стадии спелости (возраст берёзы до лет). При этом необходимо учитывать определенные требования к березнякам, разработанные нами на основе прямых и кореллятивных признаков:
- берёзовые насаждения должны быть семенного происхождения и находиться на стадии приспевания или ранней стадии спелости (35-65 лет);
- жизненное состояние березы должно характеризоваться высокой устойчивостью и товарной ценностью;
- стволы березы должны иметь компактную крону протяженностью, не превышающей /3 от высоты дерева;
- отсутствие пороков и плодовых тел на стволах.
4. На стадии средневозрастности, исходя от полноты древостоя, на доращивание после первого приема рубок должны сохраняться деревья березы от 12 до 20 – сантиметровых ступеней толщины в количестве 0,8-1,2 тыс. экз./га.
«