Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование формирования елово-широколиственных насаждений крапивной серии типов леса в Брянском лесном массиве

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Нартов, Дмитрий Иванович, Брянск

} Л St /'

N/ 4,.

/ ' ' "

БРЯНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

НАРТОВ ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ

"V

ОБОСНОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЕЛОВО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ КРАПИВНОЙ СЕРИИ ТИПОВ ЛЕСА В БРЯНСКОМХШСНОМ МАССИВЕ

06.03.03 - Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель,

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор A.C. Тихонов

Брянск, 1998

СОДЕРЖАНИЕ

Стр

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ........................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................7

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА РАБОТ............................................................30

3. ПРИРОДНО - ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ БРЯНСКОГО ЛЕСНОГО МАССИВА............................................................41

3.1. Историческая ценность и рхянского

лесного массива...............................................................................41

3.2. Географическое положение и геологическое

строение........................................................................................................................................................44

3.3 Почвы....................................................................................................................................................48

3.4 Климат..................................................................................................................................................51

3.5 Лесной фонд Брянского лесного массива....................................55

3.6 Животный мир........................................................................................................................59

3.7 Хозяйственные условия............................................................................................60

4. ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

ЕЛ ОВО-ШИРОКОЛ ИСТВЕННОГО ЛЕСА....................................................61

5. АНАЛИЗ ЦЕНОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ ЯСЕНЯ С ДРУГИМИ ПОРОДАМИ В КРАПИВНОЙ

СЕРИИ ТИПОВ ЛЕСА..........................................................................................................................101

5.1. Взаимоотношения ясеня и дуба................................................................102

5.2. Взаимоотношения между ясенем и ольхой черной.. 115

5.3. Взаимоотношения между ясенем и елью....................................125

6. ВЕТРОВАЛЬНОСТЬ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД НА УВЛАЖНЕННЫХ ПОЧВАХ......................................................................................................140

7. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РУБОК УХОДА........................................................163

7.1. Экспериментальные рубки................................................................................164

7.1.1. Осветление............................................................................................................164

7.1.2. Прочистки............................................................................................................168

7.2. Общие принципы рубок ухода......................................................................187

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................................................199

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ..................................................203

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................206

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................................................................230

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сокращение площадей, занимаемых дубовыми насаждениями по всей стране, в частности, деградация дубрав степной зоны и Поволжья, требует обратить внимание на восстановление данной породы. Снижение площади дубрав происходит и в Брянской области.

В богатых условиях крапивной серии типов леса дуб черешчатый (Qercus robur, L. [236]) способен произрастать по II классу бонитета, ель европейская (Picea abies, Karst [236]) и ясень обыкновенный (Fraxinus excelsior, L [240]) - по I-Ia.

Несоблюдение норм своевременности рубок ухода в молодняках привело к тому, что в крапивной серии типов леса хвойно-широколиственные насаждения почти полностью сменились ольхой черной (Alnus glutinosa, Gaertn [240]).

Работа выполнялась по фундаментальной теме № 1.1.92 "Смена хвойно-широколиственных насаждений ольхой черной и разработка мероприятий по предотвращению ее распространения" и прикладной хоздоговорной теме № 4.30.189 "Восстановление хвойно-широколиственных насаждений в Брянском лесном массиве ".

Цель и задачи исследования. Изучение взаимовлияний между породами, произрастающими в крапивной серии типов леса для разработки общих принципов рубок ухода.

Научная новизна. Изучено взаимное влияние между породами, произрастающими в крапивной серии типов леса Брянского лесного массива. Впервые описаны взаимоотношения, возникающие между елью и ясенем обыкновенным.

Исследована ветроустойчивость смешанных древостоев при различных полнотах и влияние рубок на ветровальность насаждений.

Практическая ценность. На основании исследований взаимоотношения древесных пород, анализа их хода роста и ветроустойчивости были разработаны основные положения рубок ухода.

Личное участие автора. Составление программы и методики исследований, подбор участков, сбор, обработка и анализ экспериментального материала. Принимал участие в разработке эскиза программы рубок ухода.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований обеспечивается применением традиционных методик и объемом экспериментального материала.

Материал обрабатывался на ЭВМ с применением программ по статистике. Автором разработана программа по обработке модельных деревьев.

Апробация и публикации работы. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях БГИТА (Брянск 1996, 1997,1998 г.); международной научно-технической конференции "Проблемы рационального хозяйства и охраны лесных экосистем -98"(Москва,1998 ). Основные положения работы опубликованы в трех статьях. Внедрение рекомендаций по рубкам ухода осуществлено в на-

саждениях Учебно-опытного лесхоза Брянской государственной инженерно-технологической академии (приложение 1).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 253 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, заключения, основных выводов и предложений, списка литературы (243 наименований, из них 8 иностранных авторов). Текст иллюстрирован 18 таблицами и 29 рисунками, имеет приложения на 23 страницах.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

С давних времен лес использовался в народном хозяйстве. Он давал бревна, лыко, грибы, ягоды, сок и др. Но если на заре человечества для удовлетворения своих потребностей в древесине применялись в основном приисковые рубки, а сплошные использовались при подсечном ведении сельского хозяйства, то в более поздние времена необходимость в разнообразных сортиментах и развитие техники привели к преобладанию сплошных рубок.

В то же время учеными в ряде регионов отмечается деградация дубрав, которая вызвана комплексом факторов [8, 10, 61, 92, 125, 153, 206, 221,223].

Взятый правительством курс на индустриализацию и устранение последствий Второй мировой войны потребовал огромных объемов заготовок лесной продукции, что привело к развитию концентрированных и условно-сплошных рубок. Площади лесосек принимали не по лесоводственным требованиям, а по интенсивности развития транспортной сети [154]. Это привело к увеличению площадей ежегодных вырубок. Природа противостояла пертурбациям и восстанавливала лесную среду. Естественное лесовозобновление происходит удовлетворительно почти на всех вырубках и только 3-8% от их площади остается невозобновленными [143]. Но применение системы сплошных

рубок привело к смене коренных насаждений на производные мелколиственные [12,25,35,97,155, 189, 211, 242 и др.].

В.П. Разумов отмечает, что при первом лесоустройстве в Брянском лесном массиве елово-широколиственные насаждения занимали большую площадь. Эта формация состоит из ели, дуба, ильма, вяза, клена. Но за 100 лет после лесоустройства произошло резкое сокращение площади, занимаемой данной формацией [155]. По области динамику лесного фонда с 1947 г. до 1973 г. описали A.A. Луцевич и Ф.П. Дедовский, по их данным площадь семенных дубрав сократилась с 7,8% до 6,3%. В то же время увеличилась площадь порослевых дубрав с 5,8% до 12,9% [100]. Но в целом площади лесных земель с преобладанием дуба с 1956 по 1988 г. сократились на 17,5 тыс. га [19].

В таком же положении, а возможно даже в худшем, находится одна из ценнейших пород и спутник дуба - ясень обыкновенный. До революции древесина ясеня вместе с дубом шла на экспорт, и его бессистемно рубили на больших площадях. Все это способствовало не только сокращению площадей ясенников, но и уменьшению его доли в составе древостоев [94]. Можно ожидать, что этот процесс будет продолжаться [233]. И его сообщества можно считать угасающими.

Описывая смену хвойно-широколиственных пород мягко-лиственными, авторы большее внимание уделяли березе и осине и почти не уделяли ольхе черной. При описании влажной и сырой дубравы К.Б. Лосицкий, A.A. Цымек указывали на возможность смены их ольхой черной [97]. Вскользь на данную сукцессию указывали и другие исследователи [22, 75, 145,156, 191,207].

Впервые глубоко экзогенную сукцессию хвойно - широколиственных древостоев ольхой черной описал A.C. Тихонов. По его данным, эта порода почти полностью сменила хвойно-широко-лиственную формацию в сырой дубраве Д4 (87%) и влажной дубраве

Дз (85%) [122, 197]. Эти лесорастительные условия соответствуют крапивной серии типов леса. Подобная ситуация сложилась и в Белоруссии [228, 230, 235].

Ряд ученых (A.C. Берг, Г.Ф. Морозов, A.C. Тихонов и др.) отмечают, что нынешний период характеризуется общим увлажнением климата и снижением его континентальности [17, 122], а это дает предпосылки для распространения ольхи.

Известно, что в одинаковых условиях более эффективным в хозяйственном отношении является выращивание хвойной древесины и дуба [122]. Большинство авторов рекомендует в крапивной серии типов леса выращивать дуб, спутниками которого должны быть ясень, ель, ольха черная [48, 67, 94, 184, 194].

Для различных типов леса Белоруссии А.Д. Янушко составил ряд рентабельности выращивания различных пород. Он выглядит следующим образом : дуб (282,3%) - ель (176,9%) - ольха черная - (151,2%) - береза (72,9%) - осина (60,6%) [234]. Ясень в расчеты не включался.

Таким образом, смену хвоино-широколиственных насаждении в крапивной серии типов леса ольхой черной нельзя признать целесообразной. Необходимо восстанавливать коренные насаждения из главных лесообразующих пород ясеня, дуба и ели, произрастающих в этих условиях.

Ольха черная одна из самых быстрорастущих пород, особенно в молодом возрасте. Она в большинстве случаев превосходит по росту одновозрастную березу, которая является самым серьезным конкурентом главным породам [84]. Рост ольхи начинается в первой декаде мая и заканчивается во второй - третьей декаде июля. Его продолжительность 68-83 дня, то есть она относится к породам с большой продолжительностью роста [10, 44]. Способность успешно размножаться как семенами, так и порослью ставит ее в выгодное положение по сравне-

нию с другими лесообразующими породами. В возрасте 40 лет и более у деревьев данной породы могут появляться корневые отпрыски [42]. Ход роста семенных и порослевых черноольховых насаждений существенно не различается [167].

При анализе происхождения и развития черноолыиаников A.B. Кундзиньш отмечает, что и под пологом деревьев всходы ольхи черной появляются в большом количестве, но они гибнут, за редким исключением, в первом году из-за затенения древесным пологом и травянистым покровом. На вырубках возобновление ольхой происходит в первые годы. Впоследствии вырубки зарастают очень сильно, и появление всходов становится практически невозможным. Этим объясняется одновозрастность древостоев ольхи черной [84].

Корневая система ольхи мочковатая, она не образует стержневого корня и не уходит глубоко в почву. На них образуются своеобразные наросты, так называемые клубеньки, с азотофиксирующими организмами. Составляют их актиномицеты рода Frankia [2].

Способность повышать запасы азота ольха проявляет почти полным переносом его в почву вместе с опадом. Отток из листьев в ствол у этой породы не превышает 2%, в то время как у сосны реути-лизируется 74%, а у березы -51% [2]. Благодаря наличию азотофикса-торов, она является почвоулучшающей породой.

Вероятно, это и позволяет ясеню обыкновенному, как весьма требовательному к богатству почвы, произрастать совместно с ней, хотя В.А. Титов делает вывод об отсутствии на него в богатых условиях воздействия ольхи черной как почвоулучшающей породы [194]. А. Трибе отмечает, что в насаждениях с ольхой черной он встречается чаще, чем в других. Но скорость роста ясеня меньше, чем у ольхи. Поэтому в зависимости от типа леса и его доли в составе средняя высота

и

ясеня на 2,1-3,1 м ниже ольхи. Чем больше ясеня в составе насаждения, тем меньше его отставание [204].

Н.К. Старк отмечает, что на так называемых ясеневых почвах (перегнойно-карбонатные с гумусовым горизонтом до 50 см) формируются насаждения из ясеня, ольхи и ели. Эти породы вытесняют такое быстрорастущее дерево, как осина [184].

Ясень весьма требовательная, а скорее всего самая требовательная к плодородию почвы порода [128]. Он считается нитрофосфоро-филом. Растет ясень быстро (хотя и относится к породам с малой продолжительностью роста [10]) и в первый год способен достигнуть высоты 50 см, а затем прирост составляет до 1 м ежегодно. Такой интенсивный рост продолжается до 15-20 лет, а затем снижается. Чем богаче условия, тем продолжительнее период интенсивного роста [97].

Он сильно повреждается заморозками, об этом свидетельствует двойчатость деревьев. По данным А.И. Швиденко, у 14 % деревьев от их общего числа имелись двойчатки : 54 % имели на высоте до 0,5 м, 41,7 %, на 0,6-1,0 м и 4,1% на высоте свыше 1,1 м [243]. Но его отличительная особенность - способность восстанавливаться после таких повреждений.

Ясень относительно светолюбивая порода. В шкале М.К. Тур-ского он занимает 7 место, сразу после дуба. Другие исследователи ставят его на 4 место. А.И. Юодвалькис указывает, что ясень менее теневыносливый, чем дуб [226]. О.И. Евстигнеев в шкале теневыносливости по возрастным этапам в ювенильном этапе отводит ясеню второе место, понижая его в имматурном до 3-5 и виргильном до 7. Дуб располагается на 8 во всех этапах [47]. Таким образом, у ясеня с возрастом происходит сильное изменение теневыносливости .

Корневая система ясеня сильно разветвленная, поверхностная, она занимает небольшой объем почвы, который буквально пронизан

мелкими сосущими корешками [180]. Основная масса корней (90%) расположена в верхнем горизонте почвы [102], причем они растут очень быстро и в 10 - летних культурах распространены на расстоянии 3 и более метров от ряда [5].

Ясень, по Н.В. Лобанову [93], немикотрофная порода, кроме того, М.Т. Еникеева отмечает неблагоприятное его воздействие на микроорганизмы, участвующие в разложении органических остатков [50]. Только в исключительно благоприятных условиях ясень способен сформировать чистый древостой, но эти древостой характеризуются невысокой полнотой, большой сучковатостью и более низким выходом деловой древесины по сравнению со смешанными.

Другой главной породой, произрастающей по II классу бонитета в крапивной серии типов леса, является дуб черешчатый.

Дуб в молодом возрасте медленно растущая порода. Это происходит по тому, что он сначала развивает мощную корневую систему, а затем растет в высоту [26, 166]. В первый период жизни формируется исключительно стержневой корень, глубина проникновения которого в 8-10 раз превышает высоту дубка, а при хорошей развитой микоризе величина подземной части больше надземной в 27 раз [219].

С.И. Марченко отмечает, что в культурах Учебно-опытного лесхоза БрТИ дуб формирует преимущественно поверхностную корневую систему [105]. По его данным, четверть моделей имела деформированную при посадке корневую систему. Это еще раз доказывает необходимость более полного использования естественного возобновления (на это нацеливает "Концепция развития лесного хозяйства в СССР до 2005 года"[80]) или создание культур посевом.

Рост дуба начинается в третьей декаде апреля - начале мая при температуре воздуха 8-13 °С. При благоприятных погодных условиях у него нередко бывает по два прироста в сезон. Второй прирост насту-

пает спустя некоторое время после первого обычно к "иванову дню", и продолжительность его роста 22-44 дня, что несколько больше, чем первого -18-38 дней [44].

Дуб среднетребовательная к плодородию почвы порода - мезо-троф. По требовательности к отдельным элементам минерального питания дуб подходит к фосфорофильным породам, отрицательно реагирующим на избыток азота и калия, с оптимумом соотношения кальция и магния, сдвинутым в сторону магния [87]. По отношению к влаге он относится к переходной группе ксеромезофитов [199]. Интересно, что в крапивной серии типов леса дуб представлен только ранне распускающейся формой [229].

Н.В. Лобанов и ряд других авторов относят дуб к группе древесных пород микотрофных в сильной степени [93]. До сих пор существует две точки зрения на вопрос о возникновении симбиоза между грибами и растениями : одни считают, что их взаимоотношение - мутуа-листический паразитизм, в основе которого лежит предположение о нападении гриба на растение и выработка со стороны последнего защитных реакций, контролирующих развитие гриба; другие считают, что отношение представляет со�