Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-лесоводственные основы повышения эффективности искусственного лесовосстановления на Европейском Севере

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Эколого-лесоводственные основы повышения эффективности искусственного лесовосстановления на Европейском Севере"

2 к \Ш 1997

На правах рукописи

БЕЛЯЕВ Владимир Васильевич

ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

06.03.01. - Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - 1997

На правах рукописи

Беляев Владимир Васильевич

ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

06.03.01. - лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - 1997

Работа выполнена в Архангельском институте леса и лесохимии

Научный консультант - заслуженный деятель науки России, академик Академии естественных наук России, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Редько Г.И.

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор И.А.Маркова.

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор М.Д.Мерзленко.

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор М.Н.Прокопьев.

Ведущая организация - Архангельский государственный технический университет

Защита состоится ^^/часов на заседании диссертационного Совета Д 063.50.04 при Санкт-Петербургской лесотехнической академии, Институтский пер.,5, главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан _1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Полубояринов О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: Повышение продуктивности лесоЕ и, прежде всего, их ссноеного компонента - древостоя, является одной ¡13 важных и трудных проблем современного лесоводства. Теоретической базой для разработки приемов и способов управления растительным покровом, куда еходят и создаваемые искусственные насаждения, является биогеоценологическое учение В.Н.Сукачева.

На Европейский СеЕер в настоящее время приходится около 30% объема заготовки древесины всех республик СНГ. В регионе до 90 годов сплошными концентрированными рубками ежегодно вырубалось около 400 тыс. га лесов и при этом заготовлялось 60-65 млн. м3 дреЕесины. В связи с общим спадом производства в России, начавшимся с начала 90-х годов, объемы рубок снизились почти вдвое. В последние десятилетия на лесозаготовках стала широко использоваться тяжелая агрегатная техника, которая сильно повреждает, или полностью уничтожает подрост хвойных пород, нарушает почвенный покров, что приводит к масштабному снижению производительности лесных почв (Чибисов, 1993) . Увеличивается разрыв между рубкой леса и лесовосстановлением, нарастают площади, оставляемые под естественное заращивание. На лесосеках, где использовалась агрегатная техника, возобновление даже березой происходит с задержкой на 4-5 лет (Вялых и др., 1988). В результате естественные процессы, являющиеся основным способом воспроизводства лесных ресурсов в регионе, не обеспечивают восстановление лесов хозяйственно-ценными породами (Чибисов, 1992). Искусственное облесение таких Еырубок хвойными породами также затруднено вследствие невозможности использования машин и орудий из-за сильной захламленности. В целом на Европейском Севере смена хвойных лесов мелколиственными породами наблюдается на 50-60= площади молодых лесов (Аникеева, Чибисов, 1990). По данным лесоустройства, на площадях пройденных рубками в период с 1961 по 1982 г. смена хвойных пород на лиственные произошла в Архангельской области на 53,3 Вологодской - 49,9 и Республике Коми - на 41,5

Искусственное лесовосстановление является одним из основных элементов системы лесохозя^стЕенных мероприятий при воспроизводстве лесных ресурсов. В настоящее время на Европейском Се-

Еере России имеется уже сЕыше 1,5 млн. га лесных культур (Писа-ренко, Редько, Мерзленко, 1992). Однако, довольно часто, в силу многих причин искусственные насаждения имеют низкое качество, формируются через смену пород. В этих случаях происходят существенные потери материальных средств и .труда. Конечная цель -воспроизводство продуктивных хвойных насаждений не всегда достигается. История лесокультурного дела на Севере, по сравнению с другими регионами, не очень богата. Остаются не решенными многие важные вопросы лесокультурного дела. Все это позволяет рассматривать разработку научных основ повышения эффективности и качества создаваемых искусственных насаждений, как актуальную проблему,^имеющую самостоятельное.теоретическоеважное,народно-хозяйственное значение.

Цель и задачи исследования: Цель исследования - с позиций системного подхода обосновать необходимость и разработать основные направления повышения эффективности и качества искусственного лесовосстановления на Европейском Севере, базирующиеся на результатах региональных лесоводственных, лесокультурных и экологических исследований. В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило:

-изучение состояния лесовосстановления в регионе; -изучение экологических (лесорастительных) условий в наиболее представленных типах вырубок (основной категории лесокультурного фонда) и их изменение в связи с лесокультурным освоением;

-разработка способа комплексной оценки качества посадочного материала и рекомендаций по его применению при создании культур в условиях региона;

-обоснование набора признаков для массового отбора быстрорастущих сеянцев и саженцев основных культивируемых пород;

-разработка предложений по совершенствованию технологии создания культур хвойных пород (подбор площадей и древесных пород, способы обработки почвы, осушительная мелиорация, внесение минеральных удобрений).

Личный вклад автора: Работа выполнена в Архангельском институте леса и лесохимии и является самостоятельной работой автора. Она представляет собой итог 20-летних исследований, осуществленных автором в порядке проработки следующих госбюджетных

и хоздоговорных тем в роли ответственного исполнителя:

-"Саженцы деревьев и кустарников. Технические -требования к показателям саженцев" (Ы г.р. 76043115);

-"Разработать рекомендации по лесохозяйстЕенному освоению болот для различных районов страны" (Ы г.р. 76043117);

-"Разработать агротехнику культур хвойных пород на свежих вырубках с использованием сеянцев и саженцев с открытой и закрытой корневой системой при разных способах подготовки почеы и схемах размещения" (Ы г.р. 76043116);

в роли научного руководителя:

-"Разработать проект государственного стандарта "Лесные культуры. Оценка качества" (М г.р. 81053753);

-"Лесоводственное обоснование объемов лесовосстановитель-ных работ в предприятиях "Архмежхозлес" (Ы г.р. 01870057985);

-"Выращивание высокопродуктивных культур хвойных пород на осушенных болотах Европейского Севера" (И г.р. 01880086994);

-"Разработать научные основы плантационного лесовыращива-ния, решить комплекс прикладных задач для практической реализации ускоренного производства древесины на лесосырьевых плантациях" (Ы Г.р. 01900057327);

-"Разработать технологию создания лесосырьевых плантаций хвойных пород для ускоренного лесовыращивания в условиях средней подзоны тайги (Ы г.р. 01900035878);

-Создание опытно-производственных культур хвойных пород селекционно улучшенным посадочным материалом в условиях средней подзоны тайги" (Ы г.р. 01940007013).

При непосредственном участии аЕтора собран и обработан весь экспериментальный материал. Лично автором составлены программа и методика исследований, обоснованы научные еыеоды, подготовлены, составлены и опубликованы практические рекомендации.

Научная новизна: Впервые на основе биолого-экологического системного подхода, с учетом региональных лесорастительных условий и особенностей лесокультурного производства с использованием большого экспериментального материала, предложена и научно обоснована система лесокультурных приемов, обеспечивающая значительное повышение результативности искусственного лесо-Еосстановлекня. Установлено, 470 только использование высококачественного ' селекционно улучшенного посадочного материалов

комплексе с существенным улучшением экологических условий лесо-культурных площадей посредством мелиоративных приемов (обработка почвы, осушение, применение минеральных удобрений) существенно усиливают рост и улучшают состояние лесных культур. Разработан способ комплексной оценки, качества посадочного материала, обеспечивающий возможность отбора сеянцев (саженцев) обладающих способностью хорошо приживаться и интенсивно расти на лесокультурной площади. Предложены рекомендации по дифференцированному, в зависимости от лесорастительных условий, применению посадочного материала. Обоснован ряд признаков для массового отбора быстрорастущих сеянцев и саженцев в процессе их предпосадочной "подготовки'. " Предложены дополнения^ к~технологическим-приемам создания искусственных насаждений хвойных пород на Севере европейское части России. Элементам научной новизны отвечает :

1) методика оценки качества посадочного материала; 2) установленные различия в сезонном росте сеянцев и саженцев разных селекционных категорий в лесных культурах; 3) получены данные о разной реакции селекционно улучшенного посадочного материала на стартовую подкормку минеральными удобрениями; 4) выявленная зависимость интенсивности и частоты заморозков в приземном слое воздуха от степени осушения лесокультурной площади.

Предметом защиты являются:

-критическая оценка состояния лесовосстановления на Европейском Севере;

-способ комплексной оценки качества посадочного материала и рекомендации по дифференцированному применению его в лесо-культурном деле;

-обоснованный набор признаков для массового отбора быстрорастущих сеянцев и саженцев в процессе их предпосадочной подготовки;

-подобранный комплекс технологических приемов, обеспечивающий существенное улучшение микроклиматических и эдафических условий концентрированных вырубок Севера для культивируемых пород;

-разработанные предложения по подбору площадей для создания культур ели с целью снижения вероятности побивания их заморозками;

-сформулированные основы совершенствования технологии создания лесных культур.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований : Результаты исследований могут рассматриваться как решение проблемы воспроизводства таежных лесов Севера путем создания лесных культур. Основные итоги могут быть использованы при разработке систем лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышение продуктивности таежных лесов. На основе выполненных автором многолетних исследований разработаны практические и методические рекомендации по созданию в суровых условиях Севера высокопродуктивных насаждений хвойных пород, которые внедряются —-- в-практику искусственного-лесовосстановления региона:----------------

-"Рекомендации по созданию культур на осушаемых болотах Европейского Севера";

-ГОСТ 24835-81 "Саженцы деревьев и кустарников, технические условия";

-"Комплексная оценка качества посадочного материала и его применение на Европейском Севере" (Методические указания)

-ОСТ 56-92-87 "Культуры лесные. Оценка качества";

-"Рекомендации по применению селекционно улучшенного посадочного материала хвойных пород при создании высокопродуктивных культур на Европейском Севере" и другие нормативные документы.

Отдельные положения диссертационной работы вошли в "Государственную программу лесовосстановления" (М., 1990).

Апробация работы: Основные положения, выводы и результаты исследований доложены и получили положительную оценку на Международном симпозиуме "Северные леса: состояние, динамика, антропогенное воздействие" (Архангельск, 1990] , Всесоюзных конференциях, координационных совещаниях и семинарах (Ленинград, 1981; Архангельск, 1983; 1991; Москва, 1983; Йошкар-Ола, 1996), республиканской школе-семинаре (Архангельск, 1984), ежегодных научных сессиях по итогам научно-исследовательских работ (Архангельск, 1979-1995 гг.).

Публикации: По результатам исследований опубликовано более 52 печатных работы в различных периодических изданиях, включающих ведомственные научные труды, журналы: "Лесоводство, лесные культуры и почвоведение", "ЛеЬнои журнал", "Лесное хозяйство" общим объемом 21 п.л., в том числе 4 брошюры. В большинстве

публикаций с соавторами личный вклад диссертанта является основным.

Структура работы: Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и практических предложений, заключения, списка литературы и приложения на 23 страницах. Она изложена на 274 стр. машинописного текста. включает 126 таблиц, 19 рисунков, библиографию из 501 наименования (23 иностранных) на 51 странице. Общий объем диссертации 470 страниц.

При оформлении работы автор пользовался консультациями и помощью директора АИЛиЛХ, академика Г.А.Чибисова, коллег по работе, к.с.х.н: Ф.Т.Пигарева. В.Я.Попова, Б.А.Мочалова, В.Д.Козловского, Р.В.Сунгурова.-- Всем--им--выражаем искреннюю благодар--------

ность. Выражаем особую признательность своему учителю - академику Г.И.Редько.

Глава 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСОБЕННОСТЕЙ

ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА

На основе сходства природных и историко-экономических условий в Европейский Север принято включать Архангельскую, Вологодскую области и Республику Коми (Чибисов, 1990). Общая площадь региона (1148,7 тыс. кв. км) имеет протяженность от 59° до 68° с.ш. и от 36° до 66° в.д. и равняется территории Финляндии, Швеции, и Норвегии вместе взятым. По отношению к Европейской территории России в целом - это Европейский северо-восток (Мелехов, 1966). Такие территориальные придержки Европейского Севера широко вошли в научную литературу (Львов, 1971; Ипа-тов, 1974; Гусев, 1Э78; Чупров, 1989; Чибисов 1990).

Регион отличается специфическими природными и экономическими особенностями. Средняя площадь лесхозов равна 979 тыс га, а лесничества - 130 тыс га, что в 5-20 раз больше, чем в центральных областях (Заволожин, Чупров, 1988).

Большая часть рассматриваемого региона по обеспеченности растений теплом (Шашко, 1958) относится к умеренному поясу с суммами температур выше 10 °С более 1200 °С. Среднегодовая температура Еоздуха изменяется от -2, 9 °С на севере Архангельской области до 0,5 "С в Вологодской области.

Для всей территории региона характерны возвраты холодов и

заморозки во Еремя вегетационного периода. По многолетним данным (Изотов, .1968) частота заморозков на вьгрубках в северной подзоне тайги составляет: в июне - 9-13 , в июле - 4-5, в августе - 1-8 и в сентябре - 6-18 дней. Эта особенность региона накладывает сильный отпечаток на процессы возобновления вообще и возобновление ели в частности. Известно (Драчков, 1970), что появившаяся на вырубках ель, при ежегодном обмерзании в течение 2-3 лет, отмирает . Наиболее сильно повреждаются её экземпляры высотой до 0,25 м.

По обеспеченности влагой Европейский Север отнесен Д.И.Шашко (1958) к зоне избыточного увлажнения. Годовая сумма осадков более чем на 100 мм превышает - возможное испарение.--- Радиационный индекс сухости (по М.И.Будыко, 1948) в таежной зоне составляет 0,42-0,65 и свидетельствует о потенциальной возможности заболачивания. Особенности климатических условий предопределяют и разработку лесовосстановительных мероприятий и, в частности, искусственного восстановления леса.

Неблагоприятные климатические факторы накладывают определенный отпечаток на состав лесных формаций. Прослеживается четкая закономерность в распределении лесов по типам леса и подзонам тайги. Доля наиболее производительных типов леса (кисличные, черничные, травяные) увеличивается от северной подзоны к южной соответственно от 38 до 64 %. Наиболее представленными типами еловых лесов являются черничные и долгомошные. Их наличие в лесфонде с севера на юг изменяется соответственно с 44 до 60% и с 32 до 13 %. В сосновой формации преобладают черничные (29-25%), сфагновые (13-46%), брусничные (23-12%) (Чибисов, 1990) .

Основным видом хозяйственного использования лесов являются рубки главного пользования, составляющие 96-98% объема заготавливаемой древесины. Основной способ рубок - сплошные концентрированные. Такие рубки, являющиеся по сути антиэкологическими, проводятся на огромных площадях уже более полувека, привели к тому, что в регионе на площади свыше 12 млн. га образовался и продолжает формироваться специфический комплекс антропогенных ценозов (Ларин, Паутов, 1989).

Лесное хозяйство ведется:ло экстенсивному типу. Наряду с этим, избыток влаги и недостаток тепла являются главными факто-

рами среды, елияющими на состояние и рост создаваемых лесных культур. Поэтому, основная цель лесокультурных приемоЕ должна быть направлена, прежде всего, на снижение их негативного влияния .

Глава 2.ОБОСНОВАНИЕ ПОСТАНОВКИ ПРОБЛЕМЫ.

Изучению лесообразовательных процессов на Севере посвящено значительное количество работ ( Ткаченко, 1931, 1939; Мелехов, 1933, 1935, 1944, 1949, 1953, 1960 и др.; Молчанов, 1939; Шима-нюк, 1954, 1956; Побединский, 1955; Казимиров, 1961,1971; Чертовской, 1963, 1972; Артемьев, 1970; Валяев, 1971; Цветков, 1971; Гусев, -1978,- 1991; - Мелехов,— ' Листов, ---1980; Прокопьев, 1987; Зябченко, 1984; Тюрин, 1987; Ларин, Паутов, 1980; Чибисов, 1990 и др.). Эти и другие оригинальные исследования позволяют утверждать, что под пологом хвойных пород к возрасту рубки в большинстве случаев накапливается достаточное количество подроста, способное сформировать полноценные насаждения.

По мнению многих из указанных авторов, на Европейском Севере на 60-70% площадей вырубок лес может успешно возобновляться за счет сохранения подроста. Однако, как показывают более поздние работы (Ларин, Паутов, 1980, 1989; Тюрин, Корякин, 1989 и др.) фактически наблюдается сокращение площадей вырубок, возобновившихся с преобладанием хвойных пород. Несмотря на значительное количество исследований, выполненных в регионе ранее, вопросы естественного возобновления остаются актуальными до настоящего времени. Это вызвано тем, что со времени выполнения некоторых работ прошло уже достаточно много времени. За этот период существенно изменились объемы и технология лесозаготовок, структура лесокультурного фонда и, следовательно, изменились и условия для роста древесных пород на этих площадях. Кроме того, имеющиеся сведения по возобновлению леса как под пологом насаждений, так и на Еырубках, рассредоточены по многим публикациям, что вызывает определенные трудности в использовании этих данных.

Несмотря на существенные сдвиги в деле искусственного ле-совосстановления в 70-х годах (более подробно этот вопрос рассматривается в главе 5) обиее состояние лесных культур улучшилось незначительно. В результате не обеспечивается выращивание

хвойных порол на вырубках. В силу тех или иных причин, площади высокопродуктивных хвойных насаждений непрерывно сокращаются (Тюрин, 1939). Поэтому проблема повышения качества искусственного лесовосстановления на Севере в последние десятилетия приобрела особую актуальность.

Основной культивируемой породой на Европейском Севере в последние годы является ель. Одной из биологических особенностей ели является её медленный рост в первые годы ( Миронов, Смирнов, 1975; Родин, 1975, 1977; Чмыр, 1977 и др.). Без проведения лесоводственных уходов искусственные насаждения ели так же, как и естественные ельники, формируются через смену пород.

------(Чибисов,.. Вялых,—1971 и др.).Частые повреждения заморозками-во-------------

время вегетации является причиной не только медленного роста культур ели, но и их гибели. Исследованиям по вопросам защиты ели от воздействия заморозков до сих пор не уделялось должного внимания.

Более половины лесного фонда Европейского Севера представлено лесами с переувлажненными почвами (Мелехов и др., 1966). Доля вырубок в переувлажненных местообитаниях неуклонно возрастает. Естественное возобновление хвойных на них растягивается на длительный период. Лесокультурное освоение избыточно-увлажненных вырубок сдерживается отсутствием машин для расчистки и эффективной обработки почеы, обеспечивающих коренное улучшение лесорастительных условий.

Применяемые до настоящего времени технологии создания культур, включающие упрощенные приемы частичной обработки почвы (сдирание лесной подстилки), не отвечают требованиям по существенному улучшению среды на Еырубках и нуждаются в коренном совершенствовании (Шумаков, Кураев, 1973; Пигарев, и др., 1973, 1980; Варфоломеев, 1974, 1979; Маркова, 1989 и др.). Обработка холодных и бедных почв на Еырубках Севера должна осуществляться таким образом, чтобы обеспечивалось и более полное использование запаса органического вещества в комплексе с улучшением еод-но-воздушкого и теплового режимов почвы (Пигарев, Варфоломеев, Сенчуков, 1976; Маркова, Матюхина, 1984; Шутов и др., 1984). Научное обоснование этих вопросов позволит определить главные направления развития основных ^элементов технологии искусственного восстановления леса.

Одной из современных задач лесоводов является перевод практики лесоЕосстановления и лесоЕыращиЕания на селекционно-генетическую основу( ПраЕдин, 1967; Шутов, Маслаков, Маркова, 1984, 1991; Долголиков, 1987 и др.]. Вместе с тем, наследственно обусловленные свойства организмов, в том числе и древесных пород, в наибольшей степени могут реализоваться в более благоприятных для них условиях среды.

В нашей стране и за рубежом, интенсивно прорабатываются вопросы ранней диагностики быстроты роста растений, особенно древесных (Попов и др., 1974, 1984, 1986; Долголиков, 1972; Ковалев, 1983, 1987; Роне, 1980; Федорова, 1983; Чепик, 1982,

1983; Canne_L,____Thompson, Lir.-.îj, !'->ЗП; Thompson,- 1991- и .др.) .-В-----------

качестве диагностических признаков используют длину хвои, густоту охвоения побегов, размеры верхушечных почек, число семядолей, треххвойность сосны обыкновенной, степень выраженности му-товчатости у ели и другие признаки. Накоплен значительный опыт использования отбора сеянцев и саженцев по прямым признакам (высота, диаметр, масса) (Беляев, 1982; Долголиков, 1987; Маркова, 1989 и др.). Менее изученным остается вопрос об эффективности использования отборных (быстрорастущих) сеянцев и саженцев при создании лесных культур в сочетании с комплексом мелиоративных приемов.

Известно, что одним из эффективных приемов повышения продуктивности насаждений является применение минеральных удобрений (Казимиров,Коржайский, 1968; Шумаков,1971 ; Победов, Шиманс-кий, 1973; Рябинин, 1983, 1984; Дроздов, 1984; Шутов и др., 1984; Glatzel, 1987 и др.). Своеобразие климатических условий Севера, широкое распространение бедных, часто переувлажненных почв, предопределяют необходимость проведения региональных исследований. Особенно важным является изучение эффективности стартовой подкормки культур минеральными удобрениями, в связи с тем, что самым критическим периодом для них является первый год после посадки. Состояние проблемы воспроизводства хвойных пород в этом обширном регионе и запросы практики выдвинули приоритетные направления исследований, для выполнения которых была составлена программа и методика. В самом общем виде пути и решения поставленной в работе задачи иллюстрируется рисунком 1.

АНАЛИЗ

Естественное

ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЛЕСА

Современное. состояние

искусственного лес060сстан0в/1ения

ПРОБ

ЛЕМА

ПОВЫШЕНИЕ.

ЭФФЕКТИВНОСТИ

искусственного

ие со восстановления

ПУТИ РЕ LUE НИЯ

Aecopactwt ельиые. условмя лесокультурного ^ронда

X

Исполььовдни е биоэкологических свойств

ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД

I

Агромелиоративные приёмы

селекционный

от б о р

выявление перспективны». форм и происхождений (к/1иматипов)

отбор на продукти6 ность по прямым и

косвенный призна kam.

Выбор древесной породы — Подготовил Л ЕС 0 КУЛЬТУРНЫ к плоицдп

1 1

Выбор посадочного материала Обработка почвы

1 1

Вид, возраст Осушительная мелиорлция

1 1

Комплексная оценка качества удобрения

1 |

Дифференцированное применение Уходы

РЕЗУЛЬ ТАТЫ

Ускоренное Воспроизводство двойных пород

МЕТОЛ 1 КОНТРОЛЯ

Нормативы ookajateaeh качества искусственны)«, насаждении

Рис. I Общая схема решения проблемы.

Глава 3. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА, ОБЪЕКТЫ И ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Воспроизводство таежных лесов и повышение их продуктивности мы рассматриваем как взаимообусловленный и взаимосвязанный процесс, который обуславливается комплексом природных, экономических и социальных условий региона.

В основу разработки эколого-лесоводственного обоснования главных направлений повышения эффективности лесных культур в широком диапазоне лесорастительных условий региона положен системный подход.Это- вызвано- тем —„что--процесс-выращивания- искусс--------

твенных насаждений, базирующийся на использовании довольно мощных технических средств, оказывает существенное влияние на лесные экосистемы. В результате этого процесса создаются новые системы с заранее определенным породным составом, измененными почвенно-грунтовыми условиями и другими компонентами. Но новые насаждения создаются на месте ранее существовавших, со сложившимися и действующими определенными взаимосвязями между их компонентами. Для того, чтобы добиться более эффективного функционирования новых систем в отношении поставленных хозяйственных целей, необходимо решить биологические, экологические и технологические задачи в их сложной взаимосвязи и взаимообусловленности, а этого сделать нельзя без системного подхода.

Согласно этих положений и были спланированы экспериментальные исследования.

Проблема решалась с учетом существующих природных лесово-зобновительных процессов как под пологом исходных насаждений, так и на концентрированных вырубках, эффективности искусственного лесовосстановления. Состояние проблемы и запросы практики искусственного лесовосстановления выдвинули следующие приоритетные программные вопросы.

1. Изучить состояние лесовосстановления в регионе с целью оценки его эффективности и качества.

2. Экспериментально обосновать главные пути ■ совершенствования искусственного лесовосстановления в таежной зоне Европейского Севера:

а) изучить лесорастительные условия наиболее представлен-

ных типое вырубок и их изменение в связи с лесокультурным освоением;

б) разработать способ комплексной оценки качества посадочного материала и рекомендации по его применению, обосновать возможность отбора быстрорастущих сеянцеЕ и саженцев в процессе их предпосадочной подготовки;

в) обосновать набор признаков для массового отбора быстрорастущих сеянцев и саженцев;

г) разработать предложения по совершенствованию лесокуль-турного производства (подбор площадей и древесных пород, способы обработки почвы, осушение внесение минеральных удобрений).

_________Лесоводственные, лесокульт.урные,_почвенные../ ...микроклимата-.

ческие и физиологические исследования выполнены по общепринятым, апробированным методикам.

При изучении лесовосстановительных процессов в лесу, на вырубках и на участках культур руководствовались положениями ГОСТа 18486-77 и методическими рекомендациями И.С.Мелехова (1954), Д.П.Столярова и В.Г.Кузнецовой (1978) с учетом выводов и предложений, изложенных в работах А.В.Побединского (1962, 1966), А.И.БуЗыкина (1969), Е.Л.Маслакова (1968, 1972), А.Н.Мартынова, И.В.Шутова (1975), Мартынова (1977, 1982).

В основу методики изучения культур положен зонально-типологический и статико-динамический метод исследований по Н.П.Кобранову (1973), при котором производится изучение большого количества участков культур в отдельных фазах роста и развития, созданных основными методами, при разных способах обработки почвы, в наиболее распространенных лесорастительных условиях .

Экспериментальный материал, раскрывающий эффективность искусственного лесоЕосстаноЕления на Европейском Севере получен методом однократных учетов и обмеров на временных пробных площадях и ежегодных перечетов на постоянных опытных участках. При выполнении этих исследований и режимных наблюдениях руководствовались методиками, широко применяемыми в лесоводстве (Сукачев, Зонн, 1961; Мелехов, Корконосова, Чертовской, 1965), лесной метеорологии (Аникеева и др., 1983), таксации (Мсшкалев и др., 1965; Моисеев, Мошкалев;. Нахабцев, 1968; Соколов, 1978 и др.), а также при изучении лесных культур (Огиевский, Хиров,

1967; КобраноЕ, 1973; Чмыр, 1977; Маслаков и др., 1978, 1983; Родин, Мерзленко, 1983).

При создании опытных лесных культур исходные лесорасти-тельные услоеия изучались согласно методики И.С.Мелехова (1961, 1965, 1966) . На каждый участок составлялось лесоводственно-гео-ботаническое описание, с характеристикой топографического положения, гидрологических условий, микрорельефа, естественного возобновления древесных пород. Эффективность отдельных лесокуль-турных и мелиоративных приемов и их комплексов определялась на основе сравнения показателя качества одновозрастных лесных культур, заложенных как в однородных лесорастительных условиях при различном сочетании. испытываемых_лриемов ,_._.так и в- различных--лесорастительных условиях при одинаковом сочетании приемов.

Для получения объективных данных о связи индивидуальных биометрических показателей с состоянием и ростом лесных культур в дополнении к общепринятым методикам (Кобранов, 1930; Огиевс-кий, Хиров, 1964) давали подробную характеристику каждого растения отдельно до и после посадки, в лабораторных условиях был заложен специальный вегетационный опыт (Беляев, 1982). В опытных культурах также велись наблюдения отдельно за каждым растением.

В специфических условиях Севера сеянцы и саженцы растут очень медленно в первые 1-2 года после их пересадки на лесо-культурную площадь. Поэтому различия между их индивидуальными биометрическими признаками (высотой, диаметром, приростом по высоте) очень незначительны. В то же время прирост по объему стволиков у разных по продуктивности растений отличается в 6-9 раз. В связи с этим, для более полной характеристики индивидуальных свойств особей ели и сосны был использован показатель -увеличение Д'Н за 2-4 года, который наиболее тесно коррелирует с объемом стволика (Беляев и др., 1979). Этот показатель отражает накопление сеянцами (саженцами) фитомассы, что особенно важно для их характеристики с лесокультурных позиций.

Для оценки изменчивости и взаимосвязи биометрических показателей посадочного материала подробно исследовали 11 видов посадочного материала сосны и ели, выращенного в 6 питомниках Архангельской области. У двухсот растений каждого варианта измеряли высоту, диаметр у шейки корня, прирост за последний год роста

в питомнике, определяли массу всего растения в абсолютно сухом состоянии, массу корней, хвои, стЕолика, надземной части. Для оценки качества сеянцев и саженцев мы впервые использовали новый показатель - величину гальЕанотока в лубе растений (Беляев, 1986, 1990). С этой целью была изготовлена гальванопара из серебряного и цинкового электродов (диаметр 1 мм, длина - 5 мм), смонтированными на колодке из оргстекла с расстоянием между ними 5 мм. В качестве регистрирующего прибора был применен трехшкаль-ный гальванометр от люксметра Ю-16. Чувствительность по шкалам 1, 5 и 15 мВ на одно деление (Коловский, 1980). При измерениях электроды вводили в луб на уровне корневой шейки в трех точках по. окружности^стволика и. брали. отсчеты. ..При камеральной обработ- . ке для каждого саженца по 3 отсчетам вычислена средняя Ееличина гальванотока (Беляев, 1990).

При изучении вопросов ранней диагностики быстроты роста сосны обыкновенной использовали признак треххвойности (Попов, Жариков, 1974, 1979, 1984), ели - степень выраженности мутовча-тости (Попов и др., 1984, 1986), лиственницы - окраску женских шишек.

На всех опытных участках лесных культур согласно "Руководству по полевому исследованию почв" (Паршевников, 1974), проводились рекогносцировочные, а затем и детальные исследования почвенного профиля.

Влияние механической обработки почвы серийно выпускаемыми орудиями, в том числе с активными рабочими органами на изменение водно-воздушных и агротехнических свойств почвы изучалось с применением общепринятых методов полевых и лабораторных исследований (Агрофизические методы ..., 1966; Агрохимические методы ..., 1975; Вадюнина, Корчагина, 1973 и др). Изучалась также динамика уровня почвенно-грунтовых вод, характер зарастания посадочных мест травяной и древесно-кустарничковой растительностью, изменения элементов микроклимата в приземном слое воздуха (Вом-перский, 1964; Мелехов и др., 1965; Стернзат, 1968; Аникеева и др., 1983).

При изучении экологических услоеий на опытных объектах также использовали общепринятые методики (Вадюнина, Корчагина, 1973; Гречин, .1964; Молчанов, 1:960; Побединский, 1979; Протопопов, 1975; Роде, 1952) . Полученные данные анализировались с по-

мощью корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов (Зайцев, 1973; Свалов, 1975; Гусев, 1980; Никитин, Швиденко, 1978) .

Объем работ, выполненных за 20-летний период при решении задач данного исследования, характеризуется следующими основными показателями:

В зависимости от способов обработки почвы, применяемого посадочного материала и доз минеральных удобрений создано более 400 вариантов опытных культур сосны, ели, лиственницы и кедра на площади более 80 га;

При изучении вопросов качества посадочного материала изме--рены. биометрические-показатели, более-чем-у.200 . тыс.-.......растений, —-величина гальванотока - у 1200 растений, интенсивность фотосинтеза - у 300 растений, транспирация - 258, сделано 166 определений показателя водного дефицита побегов.

Исследованиями естественного возобновления на площадях, вышедших из-под рубок главного пользования, охвачено более 1500 га (103 участка) путем закладки учетных площадок и, кроме того, по материалам лесоустройства определена характеристика подроста хвойных пород на 688 участках общей площадью 37 83 га.

При изучении лесных культур обследовано с закладкой пробных площадей 92 участка общей площадью более 2 тыс. га. Взято и обмеряно более 3 тыс. модельных деревьев (1823 сосны и 1189 -ели). Кроме того, по материалам лесоустройства проанализировано состояние и рост культур на 796 участках общей площадью около 30 тыс. га.

При изучении процессов естественного возобновления леса на участках культур произведен обмер около 12 тыс. модельных деревьев .

При изучении по эффективности стартовой подкормки минеральными удобрениями заложено 19 вариантов опытов с разными дозами удобрений для 10 видов посадочного материала. Анализ образцов хвои на содержание азота, фосфора и калия выполнен на 25 вариантах опытных культур. Все опыты закладывали в 3-4 повтор-ностях.

Глава 4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ЛЕСА

Успех возобновления леса в природе в основном определяется наличием и характером источников обсеменения, количеством и качеством семян, условиями среды для их прорастания и существования всходов, самосева и подроста (Мелехов, 1980) .

Проблеме возобновления под пологом леса. на Европейском Севере посвящено значительное количество исследований (Мелехов, 1949, 1965; Шиманюк, 1965; Репневский, 1961; Мелехов, Чертовской, Моисеев, 1966; Львов 1971, 1980; Ларин Паутов, 1989; Цветков, 1971,1991 и др).

Обобщение литературных данных и анализ обеспеченности подростом насаждений основных групп типов леса на 68 8 участках общей площадью около 4 тыс. га показало, что в северной подзоне около 4 6% площади насаждений имеют под своим пологом достаточное количество подроста для того, чтобы сохраняя его в процессе рубок, можно было бы обеспечить восстановление на вырубках хвойных пород. В условиях средней подзоны, соответственно, около 70% (табл. 1).

Наши данные хорошо согласуются с результатами исследований В.Б.Ларин и Ю.А.Паутов (1989), которые отмечают, что около 50% годичной лесосеки в Архангельской области и Коми АССР, т.е. не менее 200 тыс. га, обеспечены достаточным для последующего лесо-восстаноЕления количеством подроста.

Заселение вырубок древесными породами сложный и длительный процесс, который определяется природно-климатическими условиями, типом леса, сохранностью подроста при лесозаготовках, наличием источников семян и степенью воздействия на почву механизмов при лесосечных работах. Вопросы общей характеристики молодняков естественного происхождения на Еырубках достаточно полно и объективно освещены в ряде публикаций ( Мелехов, 1949, 1953, 1974, 1975; Побединский, 1955; Некрасова, 1955; Шиманюк, 1955; Валя-ев, 1971; Чибисов, Вялых, 1971; Листов, 1973; Гусев, 1978; Львов, 1980; Прокопьев, 1982; Зябченко, 1984; Тюрин, 1980, 1995; Тюрин, Корякин, 1989; Цветков, 1968, 1970, 1971; Чибисов 1990 и др.). Однако со времени выполнения этих исследований технология лесозаготовок, а следовательно, и лесорастительные условия вырубок существенно изменились. 'чВ связи с этим вопросы динамики

1. Наличие подроста под пологом основных групп типов леса

Группы типов (типы) леса, краткая

характеристика полроста

Представленность , в

сосняках ельниках

Пло- [Распределение площадей по количест-щадь,|ву подроста для восстановления,га/*

', С достаточным количеством 1 подроста по категориям !крупности

1 0,1- ; 0,6 ¡более', всего ! 0,5 1 1,5 | 1,5 1

С недостаточным количеством подроста

Ельники черничные. Подрост ели 5-40 л. Ель в составе от 60 до 100 %.

Сосняки и ельники брусничные и близкие к ним типы леса. Подрост сосны в возрасте 15-30 и ели 10-4Э лет

Ельники и сосняки долгомошные и сфагновые. Подрост ели и сосны в возрасте 10-50 лет

Северная подзона тайги

26,0 184,0 210,0

20, 6 46, 3

14, 4

40,0 27,4

827, 4 100

260, 0 100

241, Э 100

3,0

618, 4

22,2 25,2 74,8

21,0 161,0 182,0 78,0

8,1 61,9 70,0 30,0

12,7 93,5 106,2 135,7

5, 2 38,7 43, 9 56,1

В среднем по подзоне, % - - - 5,4 41 ,0 46, 4 53 ,6

Средняя подзона тайги

Ельники кисличные - 1421,8 61, 5 360, 6 473, 7 896,8 526, 0

черничные и близкие ---- ------ ---- ----- ---- — -----

к ним типы леса. 67, 0 100 4, 3 25,4 33, 3 63, 0 37, 0

Подрост ели в воз-

расте 10-25 лет,

состав 10Е.

Сосняки черничные. 48 256, 6 - - 164, 7 164,7 91, 9

Подрост сосны и ели ---- ----- --- --- ----- ----- ----

в возрасте 5-25 лет, - 100 - - 64, 0 64, 0 36, 0

состав 6Е4С.

Сосняки брусничные - 114,7 - 22,0 71, 1 93, 1 21, 6

Подрост сосны в воз- --- ----- --- ---- --- — ---- ■--- —

расте 5-25 лет, - 100 - 19,2 62, 0 81,2 18, 8

состав ЮС.

Березняки кисличные - 664, 2 - 60, 9 455, 4 510,3 147, 9

и черничные. Подрост --- ----- --- ---- ---- •- ----- ---- •-

ели в возрасте 5-25 - 100 - 9,2 68, 5 77,7 22, 3

лет, состав 10Е.

В среднем по подзоне, % - - 1, 0 13,5 57, 0 71,5 28, 5

последующего возобновления на концентрированных вырубках в современных условиях остаются довольно актуальными, так как без знания их невозможно даже в самых общих чертах установить необходимые объемы создания культур.

Ранее отмечалось (Алексеев, Молчанов, 1938; Лазарев, 1952; Шиманюк, 1955; Львов и др., 1960 и др.), что на Европейском Севере до 60-70% вырубок потенциально могут успешно возобновляться за счет сохранения подроста. Однако, как показывают более поздние работы (Ларин, Паутов, 1980, 1989; Тюрин, 1982; Тюрин, Корякин, 1989; Чибисов, 1990, 1992; Редько, Бабич, 1991, 1994, Бабич, 1993 и др.), наблюдается сокращение площадей выру-§ок,_ возобновившихся с преобладанием хвойных.пород._Это связано, со значительным уничтожением и повреждением подроста при лесозаготовках, изменением структуры вырубаемых площадей в связи с вовлечением в рубку низкобонитетных насаждений, произрастающих на избыточно увлажненных почвах, где обеспеченность подростом намного ниже. Крупный подрост и тонкомер нередко имеет возраст 50-100 лет (табл 1), и для их адаптации к условиям вырубок требуется 10 и более лет. Последующее возобновление также часто происходит неудовлетворительно или значительно растянуто во времени. В результате только за последние 20 лет только в Вологодской области смена хвойных насаждений лиственными произошла в среднем на 62,4% вырубок, а в наиболее продуктивных типах леса на 73-79% (Тюрин, 1995).

На основании материалов обследования более 100 вырубок в 5 лесхозах региона на общей площади около 3000 га и анализа материалов лесоустройства на 796 участках лесных культур для 7 лесхозов Архангельской области изучено естественное возобновление на концентрированных вырубках региона. Сравнение полученных данных со шкалой по оценке возобновления вырубок с преобладанием хвойных пород (Руководство по проведению лесовосстановитель-ных работ ..., 1977), показало, что только чуть больше половины (52% вырубок удовлетворительно возобновляются хвойными породами .

В целом о Европейском Севере можно сказать, растянутое во времени восстановление леса на сплошных вырубках здесь происходит. С возобновлением хвойных ;пород (ель, сосна) дело обстоит иначе. Происходит интенсивная смена хвойных лесов на листвен-

ные, особенно на юге и юго-востоке региона, и сосны на ель. В перспективе ожидается уменьшение доли хвойных лесов, особенно сосновых (Гусев и др., 1994). По данным Н.П.Чупрова (1989) возраст количественной спелости ели последующего возобновления по типам леса равен 110-140 годам, т.е. на 30-40 лет выше, чем в исходных ельниках. Возраст технической спелости этой породы на пиловочник в "новых" древостоях равен 150-160 годам и выше, т.е. запаздывает на 40-60 лет, что является следствием задержки роста ели верхним лиственным пологом. За 50-60 лет, как показывает опыт Северо-Запада (Шутов, Маслаков, Маркова, 1984; Маркова, 1989 и др.) можно получать деловую древесину ели, если выращивать эту породу в культурах по интенсивным технологиям, '"например "на'лесосёменных "плантациях.......

Глава 5. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ

К концу 8 0-х годов ежегодные объемы вновь создаваемых лесных культур в регионе приблизилось к 89 тыс га/год и составляли в Архангельской области 21-25%, в Вологодской - 25-29% и в республике Коми - 15-20% от ежегодной площади сплошных рубок. С 1990 года началось снижение объемов создания культур почти синхронно с уменьшением площадей рубок. Общий спад к 199 6 г. достиг более чем двукратного значения. Соотношение площадей создаваемых культур и площади рубок изменилось не значительно, а доля посадок в их общем объеме даже увеличилась.

Основной культивируемой породой на Европейском Севере является ель (70-80% площади культур). Семян ели заготовляется значительно больше, чем сосны. Применяемая до настоящего времени технология создания лесных культур на Севере не отвечает современным требованиям и нуждается в коренном совершенствовании, поскольку она базируется на применении простейших приемов частичной обработки почвы, что далеко не всегда оправдано, так как лесорастительная среда на вырубках, в особенности переувлажненных, существенно при этом не улучшается (табл. 2).

Основной отпад растений в культурах происходит в первые годы после их создания. Сохранность культур в Архангельской области составляет 451, в Вологодской - 35%, а в республике Коми - лишь 20% (Писарекко, Редько, Мерзленко, 1992). Основной при-

2. Расперделение культур по способам обработки почвы

Группы (типы)| Способы обработки почвы

леса ;----------------------------------------------------------------------------------------------

до рубки ¡Вручную Покровосди-1 Покровосди- ¡Кустарно изго-\ Плуг ПЮ1-70|Плуг ПЛП-135;Беэ | Нецзвес-

I площадками|ратель ЯП ¡ратель ПДН-1|товленные пок-| | ;обработки!тен

! 1 | |ровосдиратели ! I I 1

га : % 1 га : ч : га 1 * 1 га : & ! га ! 4 ! га ', % 1 га | % : га ! г

Северная подзона

3,2 24,3 10,1 38, 9 23, 5

Лишайниковый 23 --- 176 ---- 73 ---- 282 ---- 171 ---- - - - - - -

0, 1 1,0 0, 4 1,5 0,9

5, 5 23,2 21,0 31, 4 36, 2 0,3 1 , 3

Брусничный 94 --- 394 ---- 35 ---- 532 ---- 614 ---- 5 --- - - 22 —

0, 5 2,2 0,2 2,9 3,3 0, 03 0 , 1

4,1 45, 5 3,8 21,4 20, 6 3,3 1 ,3

Черничный 660 --- 7285 ---- 610 --- 3431 ---- 3299 ---- 518 --- - - 259 --

3,4 39,5 3,3 18,6 17, 9 2,8 1 , 4

Средняя подзона

13,0 13, 5 50, 9 20, 3 2,3

Лишайниковый не ---- 122 ---- - - 460 ---- 184 ---- - - 21 - -

1,2 1,2 4,5 1,8 0,2

10, 1 51,3 1,3 19, 6 16, 5 1 , 3

Брусничный 210 ---- 1065- ---- 26 --- 408 ---- 344 ---- - - - - 26 --

2, ! 10, 5 0,2 4,0 3,4 0, ; 2

29,0 28,8 4,0 22, 2 : 11,0 о, а 4, , 2

Черничный 2084 ---- 2070 ---- 280 --- 1601 ---- 789 ---- - - 54 — 306 --

20, 5 20, 4 2,8 15,7 7,8 0, 5 3, ,0

ПРИМЕЧАНИЕ: над чертой - 1 от площади культур в типе леса

под чертой % от площади культур в подзоне тайги

чиной гибели культур является низкий уровень их агротехники (Беляев, 1986; Ларин, Паутов, 1989). Участие лиственных пород в формировании искусственных насаждений является региональной закономерностью. Зарастание вырубок лиственными породами начинается уже в первые годы после их закультиЕирования. Наиболее интенсивно лиственные породы возобновляются в брусничной и черничной группе типов леса (не менее 5-15 тыс. экз. на 1 га) в возрасте культур до 15 лет.

При таком количестве лиственных пород решающее влияние на рост культур оказывает их высота. Например, при увеличении количества березы и осины с 5 до 20 тыс. шт/га рост ели существенно не меняется,.-- в . возрасте-11 лет разница-в средних высотах составляет около 3 см. В аналогичных условиях, если высота лиственных пород достигает 2-3 м, т.е. в 3 и более раза превышает высоту ели, культуры значительно отстают в росте. Различия в высотах 11-летних культур составляет почти 150%.

В условиях региона культуры сосны в большинстве случаев к 9-10, а ели к 12 годам достигают средней высоты 1 м и 0,7 м соответственно . Это позволяет перевести их в лесопокрытую площадь, что само по себе еще не гарантирует сохранения культур.

Искусственные насаждения нашего региона являются продуктом незавершенного лесохозяйственного производства, оценка которого представляет определенную сложность (Бабич, 1982, Редько, Бабич, 1994).

В работе рассматриваются вопросы обоснования нормативных показателей оценки качества культур ели и сосны при их.переводе в лесопокрытую площадь. Эти нормативы включены в ОСТ 56-92-87.

Сопоставление качественных показателей культур с нормативами этого стандарта показало их невысокое качество. Большую часть (72-83%) составляют культуры 2 класса качества.

Известно, что рост лесных культур в условиях Севера не уступает естественным насаждениям, а в ряде случаев существенно превосходит их (Соколов, 1971; Тюрин, 1972; Ипатов, 1974; Редько, Бабич, 1994).

К этим сообщениям следует подходить очень осторожно, ибо, так называемые старые культуры создавались на месте высокопродуктивных насаждений с хорошо дренированными почвами и были выполнены очень тщательно. Кроме того, 50-60 лет назад технология

лесозаготовок была принципиально иной, преобладала конная трелевка и пр. Поэтому лесорастителъные условия площадей на которых создавались культуры были значительно благоприятнее для их роста, по сравнению с современными концентрированными вырубками .

Приведенные в работе данные убедительно свидетельствуют, что несмотря на имеющиеся примеры высокопродуктивных искусственных насаждений, лесокультурное производство региона в настоящее время в силу объективно сложившихся обстоятельств (технология рубок, слабая техническая вооруженность лесхозов, структура лесокультурного фонда и др.) направлено на элементарное восстановление леса по довольно примитивным-технологиям. Агротехнические и лесоводственные уходы проводятся недостаточно, или вовсе отсутствуют. Культуры несут значительные потери в период приживания, имеют низкую сохранность и вероятно в последствии будут иметь низкую продуктивность.

В настоящее время самой актуальной проблемой искусственного лесовосстановления в регионе является проблема повышения качества создаваемых лесных культур. В дальнейшем на площадях с наиболее плодородными почвами можно будет переходить на ускоренное воспроизводство хвойных пород на основе селекции, применения комплекса мелиоративных приемов и подбора наиболее перспективных для этой цели древесных пород. При недостатке материальных ресурсов надо культур закладывать меньше, но более высокого качества (Шутов и др., 1991).

Глава б. ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ВЫРУБОК ПРИ ИХ ЛЕСОКУЛЬТУРНОМ ОСВОЕНИИ

В лесах Европейского Севера преобладающими типами леса являются черничные долгомопные, сфагновые и брусничные, которые после рубки леса трансформируются в разнообразные, но довольно определенные типы вырубок с присущими им экологическими условиями (Мелехов, 1965; Мелехов и др., 1966).

Более половины лесокультурного фонда составляют вырубки с постоянным или периодическим переувлажнением. Их доля в последнее Еремя заметно возрастает в связи с вовлечением в рубку низ-кобонитетных насаждений, произрастающих на избыточно увлажненных почвах. Это будет происходить и дальше вследствие того, что

наиболее продуктивных насаждений, произрастающих на богатых дренированных почвах, становится всё меньше.

80% вырубок имеют число пней на 1 га около 800 шт. На 90% площадей захламленность порубочными остатками составляет более 20 м3/га (Ярков, 1988) .

Важнейшее значение для лесокультурного производства имеют значительные различия в строении и свойствах почв между между дренированными и избыточно увлажненными вырубками. Водно-физические свойства верхних горизонтов первых чаще всего бывают благоприятными для произрастания хвойных пород. Объемная масса в горизонте А2 и В колеблется от 1,2 до 1,5 г/см3, общая порис-..тость. __-„.31-52.%_-_.Э.ти. же ..горизонты,.бедны гумусом,._азотом,.„подвижг.^ кыми формами фосфора и калия.

Исследования показали, что особенностью почв избыточно-увлажненных вырубок является, прежде всего, . расчлененность их профиля по морфологическому строению и физико-химическим свойствам. Это связано с образованием двух генетически разнородных частей: верхней - органогенной, и нижней минеральной. По водно-физическим свойствам верхние горизонты отличаются низкой объемной массой {0,69-0,25 г/см3), большой пористостью (общ. пористость 80-95%) и влагоемкостью. Минеральные горизонты являются значительно более плотными (объемная масса 1,20-1,70 г/см3), менее пористыми (общ. пористость 35-50 %) и, следовательно, менее влагоемкими. Верхние органогенные горизонты более богаты питательными элементами.

При использовании агрегатной техники плотность верхних горизонтов почвы на вырубках достигает 1,7-1,8 г/см3. На минеральных уплотненных участках вырубок запас влаги в почве составляет 110-125%, на участках с ненарушенным напочвенным покровом - 62-67% и в ельнике - 34-50% от полной влагоемкости. Известно, что при влажности 75-80% от полной влагоемкости начинаются процессы заболачивания (Вялых и др., 1989; Серый и др., 1991). Поэтому при выборе технологических приемов создания лесных культур необходимо исходить из различий в условиях между вырубками с дренированными и избыточно-увлажненными почвами.

Установлено, что при частичной (полосной) обработке, являющейся наиболее распространенной в лесокультурном производстве во всей таежной зоне России, нарушается естественное сложение

почеы на 20-40-"; площади вырубок. Последствия, вызванные этим агротехническим приемом изменений продолжаются более 10 лет (Пигарев и др., 1978; Пигарев, 1979; Маркова, 1989).

На дренированных вырубках, особенно в песчаных подзолах, диапазон изменения физических свойств является наименьшим, по сравнению с изменениями их в других почвах в еиду маломощности лесной подстилки и преобладания в обрабатываемом слое однородного материала. В избыточно-увлажненных типах вырубок (долго-мошные, крупнотравные) с болотно-подзолистыми почвами обработка приводит к более значительным изменениям почвенного профиля. При этом почва фрезерованных полос и фрезерованных грядок по физическим _свойствам... характеризуется- усредненными-значениям! аналогичных характеристик сильно различающихся между собой органогенного и минерального исходных горизонтов вовлеченных в обработку (табл. 3).

Таким образом, в процессе лесокультурного освоения экологические условия вырубок претерпевают значительные изменения и, прежде всего, под воздействием механической обработки почвы. По проблеме обработки почвы имеется обширная литература, например, работы В,С,Шумакова и В.Н.Кураева, 1973; Н.П.Исакова, 1976; В.В.Миронова, 1977; В.И.Суворова, 1970, 1988; Н.А.Смирнова, 1977; Ф.Т.Пигарева, Б.А.Сенчукова, В.В.Беляева, 1979; И.А.Марковой, Н.В.Дерябиной 1981; И.А.Марковой, 1989 и др. В связи с изменениями физических свойств почеы в результате её обработки улучшаются водный, воздушный и тепловой режимы, активизируются микробиологические процессы. Причем интенсивность этих изменений обуславливается, прежде всего, расчлененностью профиля на генетические горизонты и интенсивностью воздействия, т.е. глубиной и характером обработки.

Рубка древостоя уже сама по себе является мощным фактором, изменяющим в сторону улучшения температурный режим на Еырублен-ных площадях по сравнению с исходными древостоями.Вместе с тем, вырубка лесоЕ в таежной зоне Севера сопровождается повышением уровня грунтоЕЫХ вод или ЕерхоЕодки из-за резкого сокращения расходов влаги на десукцию, что повышает необходимость проведения мероприятий по регулированию водного режима. Эти изменения в режимах тепла и Благи под влиянием Еырубки леса рассматриза-

3.Водно-физические свойства почвы при разных способах обработки

Тип вырубки, почва | Способ обработки ; (орудие, тип ! посадочного 1 места) !Глу-!бина, 1 см ( 1 Объемная масса, г/см2 i Общая ! порис- !тость, % ! Полная 1Елаго-i емкость г

Вырубка из-под сос няка брусничного, подзол маломощный, Минерализованная полоса (ПДН-1) 0- 5 5-10 15-20 1,32 1,26 1,34 52 59 35 39 44 41

Фрезерованная полоса 0- 5 (ширина 0,6-0,8 м 5-10 глубина обр-ки 15-25см)15-20 1,10 1,07 1, 14 61 61 __ 5 9_ 56 57 52

Крупнотравный, торфянисто-пере-гнойно-глеевая на супеси Минерализованная полоса (ПДН-1) 0- 5 5-10 15-20 1, 09 0, 95 0, 77 58 63 69 53 66 90

Фрезерованная полоса (ФБН-0,9) 0- 5 5-10 15-20 0,50 0, 61 0, 71 79 74 71 158 121 109

Долгомошный, торфянисто-подзолистая глееватая иллюви ал ь н о - гуму -совая на маломощной супеси Плужный пласт (ПКЛ-7 0) 5-10 15-20 1,19 0, 24 50 86 42 330

Фрезерованная полоса (ФБН-0,9) 5-15 0,11 91 840

Насыпная грядка высота 20см, ширина 0,6м 5-15 0, 60 75 125

Фрезерованная грядка высота 20см, ширина 0,6м, глубина обработки 20 см 5-15 0, 42 80 190

Фрезерованная грядка высота 20см, ширина 0,6м, глубина обработки 30 см 5-15 0, 30 87 155

ются как первый этап в изменении водно-тепловых сеойсте зональных почв на вырубках. Второй этап составляет целенаправленная обработка почвы для создания культур. В зависимости от погодных условий конкретного года обработанная почва (пласты ЛКН-600) прогреваются до устойчивых среднесуточных температур 5-6 'С на 5-10 дней раньше, чем необработанная (Беляев, Елизаров, 1994). Среднесуточный прирост корней достигает своего максимума при температуре 14 °С для ели и 16,5 оС - для сосны.(Корепанов, 1986). По нашим наблюдениям такие условия в плужных пластах создавались в условиях средней подзоны тайги в конце мая-сере-дине июня, а в необработанной почве в конце икэня-начале июля. ■Обычно-в летнее время к 13-часам-обработанная- почва-на- —глубине-10-20 см прогревается сильнее, чем целина на 1-5 оС. Тепловой режим обработанной почвы в большей степени зависит от способа обработки и параметров формируемых микроповышений и в меньшей от тепловых характеристик исходной почвы.В целом наибольший эффект в тепловой мелиорации достигается интенсивной обработкой почвы: на дренированных вырубках при фрезеровании почвы на глубину 15-25 см полосами шириной 0,6-0,8 м; на избыточно-увлажненных вырубках при создании гряд, пластов высотой 10-20 см и шириной 0,6-0,8 м. При этом разница в температурах на глубине 10 см между обработанной и целинной почвой за период июнь-сентябрь составила 3-6 оС.

Установлено, что обработка почвы приводит к сглаживанию температуры приземного слоя воздуха: повышению минимальных и снижению максимальных температур на её поверхности и, соответственно, уменьшению амплитуды (табл. 4).

Минимальные температуры воздуха на поверхности пласта еы-ше, чем на целине на 2-4 "С, в отдельные дни разница превышает 5 гС. Различия в максимальных температурах несколько больше -5С и иногда достигают 8-9 °С.

Влажность торфяно-болотных почв связана с уровнем почвен-но-грунтоЕых вод, который регулируется интенсивностью осушения (Романов, 1961; Вомперский, 1965; Елпатьевский и др, 1970). Обработка Солотно-подзолистых и торфяно глеевых почв на избыточно-увлажненных вырубках путем перемешивания органогенного слоя с минеральной.частью почвы II образовании микроповышений, создает благоприятные для древесных растений условия увлажнения

(Варфоломеев, 1978; Маркова, Матюхина, 1978; Пигарев и др., 1981) .

4 . Температуры воздуха ''С на поверхности почвы (пласт) и мохового покрова (целина) (оп. участок "Кулой")

Период 1 Пласт (ЛКН-60 0) ! Целина

наблюдений н---------------------------+-------------------------

I средние ! абсолютные 1 средние ! абсолютные

пип ! шах | пип ; шах I дйп ) паах ! пип ! тах

— ------------ -------- ----------- -■—-------- 1988 г. ---------- ----------------._ - ----------

10. .06-30. .06 10, 0 27, 7 0, 0 36,4 8,6 29,5 -3, 1 38,2

01, .07-31. ,07 12,8 32,0 6,2 36,2 10,0 34, 6 3,9 39, 5

1989 г.

01. .06-30. .06 8,5 30, 8 0, 6 38, 2 5, 6 33,4 -2,0 40,7

13. .07-31. , 07 9,4 31,2 2,2 39, 3 7,0 32,1 0, 6 41,3

Влажность необработанной почвы зависит от сложения генетических горизонтов почвенного профиля и обуславливается количеством атмосферных осадков, а влажность обработанной - от изменения микрорельефа и состава почвенных компонентов (органическая, минеральная) обработанного слоя. Колебания влажности по всему обработанному слою почвы сглаживаются. Эффективность обработки почвы с целью улучшения водно-воздушных свойств повышается на торфянистых почвах избыточно-увлажненных вырубок, имеющих в исходном состоянии неустойчивый водно-воздушный режим. На хорошо дренированных почвах различия во влажности обработанной и необработанной почвы минимальны.

Материалы исследований и анализ литературы (Стратанович, 1966; Вомлерский, 1972; Шумаков, Кураев, 1979; Суворов, 1977; Пигарев и др., 1979; Шутов, Маслаков, Маркова, 1984; Маркова, 1984; Мерзленко, 1989 и др.) позволяют констатировать, что, в процессе лесокультурного освоения вырубок, значительно изменяются их экологические условия и, прежде всего, под воздействием механической обработки почвы. При этом происходят существенные изменения морфологического профиля почвы, её физико-механичес-

ких свойств, водно-воздушного и температурного режимов. Значительное улучшение теплоЕого и Еодно-Еоздушного режимов создаются в микроповышениях, выполненных в виде гряд.

Установлено, что наиболее эффективными приемами улучшения физических свойств, Еодно-воздушного и теплового режимов лесных почв при их механической обработке на вырубках Севера является формирование микроповышений высотой 10-20 см , шириной 0,6-0,8 м из измельченных недоразложившихся растительных остатков лесной подстилки, включая корни, сучья и т.п. и перемешивания их с минеральными горизонтами почвы. На избыточно увлажненных почвах, кроме того, обязательна прокладка дренирующих бо-... ■. _ розд--через^ 6-8...м,— глубиной 0, 3-0, 6 м._. _____________ . __________________

Преобразования, вызванные механической обработкой, сохраняют свой характер на протяжении более 10 лет.

Глава 7.ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЛЕКЦИОННО УЛУЧШЕННОГО ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ СОЗДАНИИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР

В решении проблемы повышения продуктивности лесов наряду с комплексом мелиоративных мероприятий (обработка почеы, удобрения, рубки ухода и т.д.) одно из перЕых мест занимает селекция древесных пород. Многие исследователи указывают на то, что 70-80% быстрорастущих сеянцев (саженцев) сохраняют свой ранг и в последующие годы (Родин, 1975, 1977; Маслаков, 1978, 1984; Беляев, 1982; Маркова, 1989) .

Интенсивно прорабатываются вопросы ранней диагностики быстроты роста древесных растений (Попов, Жариков, 1974, 1978; Орленко, Кукса, 1975; Роне, 1980; Чепик, 1982, 1983; Федорова, 1983; Ковалев, 1983, 1986; Долголиков, 1992 и др.).

В качестве диагностических признаков используют длину хвои, густоту охвоения побегов, размеры верхушечных почек и количество боковых почек (Орленко, 1971), сроки распускания почек (Веверис, 1970; Роне, 1980), число семядолей (Попов, Жариков,

1973, 1978), треххвойность сосны обыкновенной (Попов, Жариков,

1974, 1977, 1984, 1986; Григорьев, Григорьева, 1983), степень выраженности мутовчатости у ели (Попов и др., 1984, 1986). Накоплен значительный опыт использования массового отбора сеянцев и саженцев по прямым признакам (Еысота, диаметр, масса) (Долго-

ликов, 1987; Маркова, 1989; Беляев, 1990) .

Оценка качества посадочного материала основывается на тесной взаимосвязи морфологических признаков и физиологического состояния растений. Установлено, что сеянцы (саженцы) ели и сосны отличаются сильной изменчивостью биометрических показателей. Особенно сильно варьирует масса растений (С=б0-90%).

При сортировке посадочного материала по высоте или диаметру состав растений в ранжированных группах отличается по массе в 4-10 раз. Фитомассу растений необходимо учитывать при оценке качества посадочного материала.

На основе установленных закономерностей изменчивости и ---взаимосвязи-биолого-морфологических —признаков-сеянцев и-сажен— цев в зависимости от эффективности лесных культур в различных лесорастительных условиях от свойств посадочного материала нами разработан способ комплексной оценки качества посадочного материала и рекомендации по его применению на Европейском Севере (Пигарев, Беляев, Сунгуров, 1987).

Приживаемость и интенсивность роста в культурах отражаются разными не коррелирующими между собой биометрическими показателями сеянцев (саженцев) (Беляев, 1982). В связи с этим мы попытались найти интегральный показатель качества посадочного материала, который бы отражал его способность к приживанию и росту на лесокультурной площади.

Выявлено, что величина гальванотока в лубе сеянцев тесно коррелирует с их биометрическими показателями и может быть использована в качестве показателя, отражающего способность посадочного материала приживаться и расти на лесокультурной площади (Беляев, 1990).

К числу признаков, используемых в целях ранней диагностики быстроты роста ели обыкновенной относится степень проявления мутовчатости. Этот признак формируется в раннем возрасте, существует на последующих этапах онтогенеза, тесно связан с другими признаками (тип ветвления по Сильвену) и отражают продуктивность спелых деревьев (Попов, Тучин, Сурсо, 1984, 1986). Мы в своих исследованиях также использовали данный показатель. Саженцы, отобранные по данному признаку, отличаются более интенсивным ростом в лесных культурах. В 5-летних посадках (биологический возраст растений 10 лет) на вырубке из-под ельника чер-

ничника ссоби с четко выраженной мутовчатостью имеют высоту, диаметр, прирост по высоте соответственно на 32,6%, 24,4;: и 37,4% больше, чем несортированные растения. Еще большие различия (более чем е 2 раза) в показателе Д"Н, который наиболее тесно связан с объемом стволика. Отмечена тенденция к превосходству по показателям роста особей ели с четко выраженной му-товчатостью над растениями, отобранными перед посадкой по относительной массе (табл. 5).

5.Биометрические показатели растений в 5-летних культурах ели созданных разным посадочным материалом

Посадочный материал

Высота, см М + т

Диаметр ш.к.,мм М + ш

Прирост по!Д'Н, высоте, см|см3 М ± т I

Саженцы 5(2+3) несортированые 61,2+2,0 13,1±0,30 13,1±0,30 105,0 Саженцы 5(2+3) отобранные по 72,0+2,5 16,7±0,40 14,5+0,50 188,9 относительной массе (масса более 1,2 от средней

Саженцы 5(2+3) с четко вы- 81,2+2,0 16,3±0,50 18,0+0,62 215,7 раженной мутовчатостью

Обследование 4-летних культур, созданных несортированными 5(2+3)-летними саженцами показало, что из 525 растений 152 (28%) были с четко выраженным признаком мутовчатости. Это совпадает с данными В.Я.Попова и др. (1986), которые отмечают, что на еловой плантации около 30% особей от общего числа растений составляют деревья с гребенчатым типом ветвления кроны.

Отбор 5(2+3)-летних саженцев перед посадкой по относительной массе не изменил структуру насаждения в 9-летнем возрасте по представленности особей с четко выраженной мутовчатостью. Из 502 обследованных растений они составляли 142 шт. или 28,3%.

Известно, что минимально допустимый возраст, когда у растений ели можно определить будущий тип ветвления кроны составляет 8-10 лет (Попов и др.,1984, 1936). Установлено (Веля-ев, 1982), что -на Севере саженць?-, ели следует выращивать в школьном отделении не более 3 лет, т.е. для посадки используются са-

женць: не старше 6(3+3) лет. В связи с этим представляется важным установить точность определения будущего типа ветвления у ели в более молодом возрасте. С этой целью отбирали перед посадкой 5(2+3)-летние саженцы по признаку четко выраженной му-товчатости. Спустя 4 года, когда возраст растений в культурах составлял уже 9 лет, оказалось, что только 50% особей составляют растения с данным признаком. Следует отметить, что даже такая точность отбора на практике вполне допустима, так как в последующем при проведении рубок ухода можно в первую очередь удалять растения с плосковетвистой кроной и регулировать структуру насаждения густотой посадки.

— - --Таким образом-,- использование -саженцев-ели-<г*четко выраженной мутовчатостью позволяет значительно ! на 25-30%) повысить продуктивность культур ели, по крайней мере, на первых этапах выращивания.

6.Состояние и рост 6-летних культур сосны на осушенном переходном болоте созданных 3-летними сеянцами разных категорий

Категории сеянцев

Высота, см М ± т

Диаметр ш.к.,мм М + т

Прирост по|Д Н, высоте, см|см3 М ± га |

Несортированные 110*4,0 22±1,0 2611,0 532

Отборные по признаку

треххвойности 140*6, 0 30(± 1,2 331:1,1 1260

Наблюденния за ростом культур сосны, созданных сеянцами с наличием треххвойных пучков показало, что они растут значительно интенсивнее. Так их высота в 6-летних культурах (биологический возраст 9 лет) превосходит высоту растений из несортированных сеянцев на 27%, диаметр - 3 6%, а Д"Н - почти в 2 раза (табл. 6).Отбор сеянцев(саженцев) сосны с треххвойными пучками при их сортировке перед- посадкой также позволяет заметно повысить продуктивность создаваемых культур.

Отбор хозяйственно ценных климатипов и форм древесных пород рассматривается как эффективное средство повышения продук-

тивности созлава.е1тх насаждений(Патлай, 1965; Вересин, 1970; Редько, Дурсин, 1982). Испытание в условиях средней подзоны тайги (Вологодская обл.) выявленных в географических культурах АИЛиЛХ (Улиссова, 1992) шести перспективных климатипов ели обыкновенной из Псковской, Ленинградской, Новгородской, Калининской, Витебской областей показало, что как в питомнике, так и на лесокультурной площади, более интенсивным ростом отличалось потомство климатипов из Калининской, Псковской и Ленинградской областей. Кроме того, отбор 5(2+3)-летних растений в пределах климатипа по относительной массе и признаку мутовча-тости так же сказался на на интенсивности их роста в культурах.

-Прирост-по высоте-и биометрические показатели растений в --трех----------

летних культурах выше у отборных по массе и признаку мутовча-тости особей, по сравнению с несортированными саженцами. Показатель Д:Н, наиболее тесно связанный с объемом стволика, достигает наибольших значений 77,5; 77,2 и 65,8 см3 у отборных по массе саженцев соответственно у Калининского, Псковского и Ленинградского климатипов. Эти значения, соответственно, на 60, 63 и 27% выше, чем у несортированных саженцев названных климатипов.

Таким образом, эффективность использования лучших климатипов ели для создания культур существенно повышается, если среди них проводить отбор наиболее быстрорастущих особей по прямому (относительной массе) или косвенному (степень выраженности му-товчатости) признакам.

Вопросы ранней диагностики быстроты роста разработанны не одинаково для различных древесных пород. Например, для лиственницы этот вопрос остается до сих пор практически открытым. Формы лиственницы сибирской по окраске женских шишек выделены давно (Шредер, 1899). Однако, их селекционное значение почти не изучено.

Испытание в культурах потомства данных форм лиственницы в условиях средней подзоны тайги выявило некоторые преимущества красношишечнсй формы. Так, их приживаемость была выше на 12,8 и 4,0% выше, соответственно, на первый и второй год выращивания. Различия в приросте по высоте в трехлетних культурах составили 33,3%, а по : объему стволика (Д"Н) - 12,5%. Эти данные свидетельствуют, что в лесокультурном производстве следует отдавать

предпочтение красношишечной форме лиственницы.

Изучение сезонного роста растений в опытных культурах созданных селекционно улучшенным посадочным материалом, выявило ряд особенностей. Так, в пятилетних культурах ели рост центрального побега у несортированных растений начался на 3-5 дней позднее (10.06-15.06), чем у отборных по массе саженцев и саженцев с признаком мутовчатости. Окончание их роста отмечено на пятидневку раньше (20.07-25.07). Хотя начало и окончание роста у саженцев, отобранных по относительной массе и признаку мутовчатости совпадают, последние росли значительно интенсивнее на протяжении всего вегетационного периода (табл.7).

7. Сезонный прирост центрального побега саженцев ели 5(2+3) разных категорий в пятилетних культурах

Категории саженцев ! Средний прирост, | см по пятидневкам

июнь ! июль

! 51-10 !10-1-15 ¡15-1201-201-25 ¡25-¡-30 ;зо-: ! 5 ¡5-¡-10 ¡101-15 ¡15-¡-20 1 201 -25 ¡251 -30

Несортированные 0 0,1 0,7 1,8 2,1 0, 8 0,7 0, 9 0,1 0

Отборные по

относительной

массе 0, 1 0,3 2,0 2,1 4,2 1, 5 1,5 1,9 1,9 0,2 0

Отборные по

признаку

мутовчатости 0,7 1, 0 2,2 3,0 4,2 2, 1 2, 1 3,0 1,0 0,1 0

Глава 8. ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВЫРАЩИВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ КУЛЬТУР ХВОЙНЫХ ПОРОД

Искусственное лесовосстановление на Европейском Севере не отвечает современным, требованиям ведения лесного хозяйства и нуждается в существенном совершенствовании (Сунгуров и др., 1996).

Приведенные в работе результаты многолетних исследований

убедительно свидетельствуют о возможности создания высокопродуктивных культур в регионе.

Одной из предпосылок решения задачи является рациональное использование в лесовосстаноЕлении плодородия лесных почв. При Еыборе площадей для создания высокопродуктивных культур можно применять разработанную АИЛиЛХ бонитировочную таблицу для оценки лесных поче (Паршевников, Серый, Бахвалов, 1978).

Для ускоренного воспроизводства хвойных в регионе целесообразно использовать традиционно таежные породы: сосну, ель и лиственницу. Конкретно в каждом случае выбор породы определяется с учетом лесорастительных условий лесокультурной площади.

......Доказана, возможность. - .подбора... площадей - для—выращивания

культур ели на которых меньше вероятность их побивания заморозками (Козловский, 1989; Беляев, 1990, 1991).

8. Состояние и рост 8-летних культур сосны, созданных 2-летними сеянцами на долгомошной вырубке при разных способах обработки почвы

почвы |Сох- ! Высота, см 1 Диаметр, см !

места)+ран-

!ность ! М1т ; % к 1 М-ш % к ]

% ) 1 1 ', конт ! ролю 1 1 1 контролю ]

Д-Н,

Корчеванные полосы без дополнительной обработки (контроль) 47 Пласты, сформированные плугом ПКЛ-7 0 47 Фрезерованные гряды высота 10-20 см, ширина 0,6м 7 5 Насыпные гряды высота 10-20 см,ширина 0,6 м, глубина обработки почвы под ними 15-20 см 80

100*4,5 100 2,440,1 100 576

11115, 0 111 2, 6Ю, 1 108 750

15716,3 157 4,310,2 179 2902

'15616,3 156 4,3-0,1 179 2884

Многолетними исследования:™ в регионе установлено, что наиболее эффективными приемами обработки почвы на вырубках дренированных местообитаний является перемешивание верхних генетических горизонтов на глубину 15-25 см. На переувлажненных и заболоченных Еырубках лучшие результаты дает формирование микроповышений в виде гряд высотой 10-20 см из измельченных растительных остатков, перемешанных с верхними горизонтами почвы в сочетании с прокладкой частой сети (через 6-8 м) дренирующих борозд глубиной 0,3-0,6 м. Гряды формируются по обе стороны от дренирующих борозд на расстоянии 1,0-1,5 м от них. При этом, культуры в первое десятилетие растут в 1,2-1,5 раза быстрее,

. .........чем. _при-,.наиболее..распр.остраненной, обработке, почвы -путем её -

нерализации (табл. 8). Близкие результаты по параметрам микроповышений получены для условий Северо-Запада России. (Маркова, 1989) .

Эффективным приемом, обеспечивающим форсированный рост растений в культурах признано внесение минеральных удобрений (Победов, 1977; Шубин, 1980; Шутов, Маслаков, Маркова, 1984). В лесокультурном деле региона этот вопрос остается одним из наименее изученных.

Результаты исследований показали, что при стартовой подкормке рост всех испытываемых видов посадочного материала усиливается с первых лет создания культур. Особенно эффективно данное мероприятие в сочетании с использованием селекционно улучшенного посадочного материала. Так, 5-летние культуры сосны в условиях осушенного переходного болота, созданные несортированными 3-летними сеянцами при стартовой подкормке полным минеральным удобрением в дозе* N600P120K75 достигают средней высоты 105-1-4,8 см, при этой же дозе удобрения, внесенной в отборные по относительной массе сеянцы, их высота составляет 143+6,0.см, в то время, как высота сосенок из несортированных сеянцев без внесения удобрений составила только 90+3,8 см. Если сравнить эти высоты с "Прогнозными таблицами хода роста плантационных культур" (Л, 1988), то оказывается, что лучшие из этих культур растут по первому классу бонитета.

* Примечание: При одной и той же дозе удобрений их расход на 1 га культур зависит от густоты посадки, способа внесения (полосы, площадки) т.е. от величины удобряемой площади. Пример:

густота посадки 2,5 тыс. растений на 1 га, удобрения вносят площадками радиусом около 2 5 см вокруг растений. Удобряемая площадь составит 500 м; на 1 га культур; расход удобрений кг/га по д.в. при дозе М600Р120К75 составит N3 0;Рб;КЗ,3.

Выявлена разная реакция на внесение одних и тех же доз удобрений у сеянцев (саженцев) разных селекционных категорий (несортированные, отборные по признаку треххвойности, отборные по признаку мутовчатости) Это, вероятно, объясняется различиями в их анатомическом строении (количество смоляных каналов в хвое, количество ксилемно-флоэмных групп)(Попов, Караваева, 1979) .

На- осушенных- - торфянистых - почвах переходных болот и избь:-- -.....

точно увлажненных вырубках в качестве стартовой подкормки хорошие результаты получены при внесении фосфорных удобрений в дозе Р200-250 кг/га (норма расхода удобрений составила Р4-5 кг/га).

В условиях вырубок на минеральных почвах лучшие результаты показала подкормка фосфорно-калийными удобрениями в дозе Р120К120 (норма расхода - Р6, Кб кг/га). Удобрения лучше вносить локально, площадками вокруг растений, радиусом около 25 см.

В целом, изложенные в работе результаты многолетних исследований убедительно доказывают, что при комплексном применении соответствующих лесорастительным условиям способов обработки почвы, селекционно-улучшенного посадочного материала, стартовой подкормки минеральными удобрениями культуры ели и сосны в 1,5-2 раза быстрее достигают высоты, необходимой для их перевода в лесопокрытые площади. С достаточной вероятностью можно утверждать, что при соответствующем уходе такие культуры и в последующем будут отличаться повышенной продуктивностью.

Таким образом, в технологический процесс выращивания искусственных насаждений хвойных пород следует включать наиболее эффективные приемы повышения их качества и продуктивности, которыми прежде всего являются:

-Еыбор древесных пород биоэкологические свойства которых соответствуют целям и условиям Еыращивания;

-технологическая подготовка Еырубок, обеспечивающая внедрение машин и механизмов;

-интенсивная обработка почвы в сочетании с осушительной мелиорацией;

-использование селекционно улучшенного высококачественного посадочного материала;

-оптимальное размещение растений на площади; -регулирование взаимоотношений между культивируемыми породами, травянистой и древесной растительностью;

-формирование оптимальных по составу, густоте и структуре насаждений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На Европейском Севере сплошными концентрированными рубками охвачены сотни тысяч гектаров лесов. Экотопы лесных ландшафтов коренным образом изменяются , поскольку используемая при лесозаготовках техника уничтожают подрост, подлесок, напочвенный покров и обедняют почву.

Основным способом лесовосстановления в регионе остается естественное возобновление, но в силу объективно сложившихся обстоятельств (нарушение технологии рубок, уничтожение подроста и т.д.), оно не обеспечивает восстановление вырубок хозяйственно-ценными породами.

Ежегодно на значительных площадях проводятся лесокультур-ные работы. К сожалению, применяемые при этом, технологии не в полной мере соответствуют лесорастительным условиям вырубок. В результате происходит значительное снижение качества лесных культур, существенные потери материальных средств и труда без достижения конечной цели - воспроизводства высокопродуктивных хвойных насаждений. Площади хвойных древостоев непрерывно снижаются, происходит нежелателная смена пород.

Многолетние исследования, выполненные в регионе, убедительно свидетельствуют, что в порядке повышения эффективности основное внимание должно быть сосредоточено на резком повышении качества искусственного лесовосстановления. Иначе лесные культуры, как один из основных элементов системы лесохозяйственных мероприятий при воспроизводстве лесных ресурсов, не смогут реализовать свои богатые возможности в решении общей проблемы повышения продуктивности лесов Севера. Технологии создания культур должны быть нацелены на улучшение лесорастительной среды вырубок путем использования комплекса мелиоративных приемов и применение высококачественного посадочного материала.

Дальнейшее повышение эффективности и качества лесных культур и, г конечном итоге, повышение продуктивности лесов связано с широким применением достижений лесной селекции. Приоритетными направлениями этого периода следует принять:

-выявление наиболее перспективных происхождений (районов заготовки семян) для конкретных условий лесовыращивания;

-отбор среди них наиболее быстрорастущих и устойчивых особей методами ранней диагностики по прямым и косвенным признакам.

Культуры следует создавать прежде всего на участках с наиболее богатыми почвами, на территориях с развитой инфраструктурой (развитая дорожная сеть, наличие технических средств и

-Т.д..) ,, тяготеющим-к крупным-потребителям древесины........

Экономические расчеты показывают, что только в результате дифференцированного применения посадочного материала, в зависимости от лесорастительных условий, можно значительно сократить количество, или вообще обойтись без агротехнических уходов за культурами, что позволит на 80-250 тыс.руб.(в ценах 1994 г.) снизить затраты на создание 1 га лесных культур.

Ранее установлено (Пигарев и др., 1979, 1986; Козловский, 1992), что применяя соответствующие приемы обработки почвы при создании культур можно получить к возрасту спелости дополнительно с 1 га 100-150 и3 древесины, за счет повышения продуктивности выращиваемых насаждений на 1-1,5 класса бонитета. Стоимость этой древесины на 40-50 руб. (в ценах 198 6 г.) превышает затраты на создание 1 га культур.

В целом, следует отметить, что сейчас уже нельзя ориентироваться на простое воспроизводство прежних древостоев. Создаваемые искусственные насаждения должны отличаться высокой продуктивностью и в полной мере отвечать целям выращивания. Разработке эколого-лесоЕодственных основ ускоренного воспроизводства ценнейших хвойных пород Севера и посвящена данная работа.

Материалы диссертации опубликованы в 52 работах из которых в качестве основных можно назвать следующие:

1. Агротехническая и технологическая оценка способов обработки осушенных торфяных почв//Материалы годичной сессии по итогам НИР за 1978 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1979. -С. 77-78. (Соавторы Пигарев Ф.Т., 'Сенчуков Б.А.).

2. Изменчивость биометрических признаков сосны и ели на

разных этапах выращивания//Искусственное восстановление леса на Севере. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1979. -С. 68-79. (Соавторы Пи-гарев Ф.Т., Сенчуков Б.А.).

3. Взаимосвязь биометрических признаков сеянцев и саженцев сосны и ели//ИскусстЕенное восстановление леса на Севере. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1979. -С. 79-85.

4. Состояние и рост лесных культур в зависимости от вида, возраста и размера посадочного материала//Искусственное восстановление леса на Севере. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1979. -С. 85-98. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А.).

5. Корреляция прироста сосны и ели в культурах с биометрическими признаками сеянцев и саженцев//Материалы.годичной ._сесг. сии по итогам НИР за 1979 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1980. -С. 97-98. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А.).

6. Влияние фитомассы и размеров сеянцев и саженцев на рост культур сосны и ели//Материалы годичной сессии по итогам НИР за 1979 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1980. -С. 77-79.

7. Рекомендации по созданию лесных культур на осушаемых болотах Европейского Севера. -Архангельск, -АИЛиЛХ, 1981. 14.с. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А., Варфоломеев Л.А.).

8. Рост культур сосны и ели в зависимости от фитомассы сеянцев и саженцев в условиях Европейского Севера//Тез. докл. на Вс. конференции молодых ученых посвященной XXVI съезду КПСС 5-7 мая 1981 г. -Л., -1981, -С. 48-50.

9. Оценка качества и дифференцированное применение посадочного материала//Материалы отчетной сессии по итогам НИР в десятой пятилетке (1976-1980 гг.) -Архангельск, -1981.-АИЛиЛХ, -С.57-58. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А., Гаевский Н.П.).

10. Способ комплексной лесокультурной оценки качества посадочного материала//Материалы годичной сессии по итогам НИР за 1981 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1982 -С. 50-51. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А.).

11. Принципы и критерии оценки качества лесных культур //Проблемы повышения продуктивности лесов и перехода на непрерывное рациональное использование в свете решений XXVI съезда КПСС (тезисы докладов на всесоюзной научно-практической конференции 22-23 ноября 1983 года). -Архангельск, -1983, -С. 53-54. (Соавтор Пигарев Ф.Т.).

12. Ход роста е высоту и оценка качества культур сосны при переволе их в.лесопокрытую площадь//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за 1983 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1984. -С. 22-23. (Соавтор Макарьина М.А.).

13. Способ комплексной лесокультурной оценки качества посадочного материала//Экспресс-информация. -М., -ЦБНТИлесхоз, -1983, -Вып. 13. -С. 13-15. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сенчуков Б.А.).

14. Рост и биологическая продуктивность сосны северной подзоны тайги Европейского Севера//Экспресс-информация, -М., -ЦБНТИлесхоз, -1985, N4, -С. 16-21. (Соавтор Бабич H.A.).

----- 15 .-Оценка-качества -культур - ели при переводе их в покрытую------

лесом площадь//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за 1984 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1985. -С. 26-27.

16. Оценка качества культур сосны и ели на Европейском Севере/ /Вопросы искусственного лесовосстановления на Европейском Севере. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1986. -С. 23-29.

17. Оценка качества и дифференцированное применение посадочного материала//Научно-исследовательские работы в 1981-1985 гг. Министерство лесного хозяйства РСФСР, -М.,-1986, -С. 79-82. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сунгуров Р.В., Козловский В.Д.).

18. Лесные культуры на северо-востоке европейской части РСФСР//Лесное хозяйство, -1986, -N4, -С. 37-38. (Соавторы Бабич H.A., КизенкоЕ В.Е., Травникова Г.И.).

19. Комплексная оценка качества посадочного материала и его применение на Европейском СеЕере/Методические указания/-Ар~ хангельск, -1987,-14.с. (Соавторы Пигарев Ф.Т., Сунгуров Р.В.).

20. ОСТ 56-92-87. Лесные культуры. Оценка качества. -М., -1987, 33. с. ( Коллектив авторов под общ. ред. Суворова В.И.).

21. ЛесовосстаноЕление вырубок в межхозяйственных лесхозах Архангельской области//Материалы отчетной сессии по итогам КИР за 1987 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1988. -С. 48-50. (Соавторы Елизаров Ф.П., Грабовской Г.П.).

22. Адаптация саженцев ели и сосны к условиям осушенного болота//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за 198 8 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1989. -С. 28-29.

23. ГальЕаноток - ва:кныи-: показатель качества посадочного материала//ЛесоЕодстзо, лесные культуры и почвоведение. -Л.,

-ЛТА, -1990. -С. 19-22.

24. Эффективность использования селекционно улучшенного посадочного материала на осушенном болоте в средней подзоне тайги//Селекция и семеноводство хвойных пород на Европейском Севере.-Архангельск, -1990. -С.97-105. (Соавтор Елизаров Ф.П.).

25. О температурном режиме воздуха и почвы на осушенном переходном болоте//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за

1989 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1990. -С. 29-31.

26. К проблеме ускоренного выращивания древесины хвойных пород на Европейском Севере//Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера. Тез. докл. Вс. научн. конф. посвященой 280-летию,со дня .рождения М.В-Ломоносова — -Архангельск, -1991. -С. 234-236. (Соавторы Бахвалов Ю.М., Козловский В.Д.).

27. О температурном режиме приземного слоя воздуха вырубок разной давности//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за

1990 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1991. -С. 22-24. (Соавторы -Бахвалов Ю.М., Козловский В.Д.).

28. Лесокультурная оценка индивидуальной изменчивости сеянцев и саженцев сосны и ели//Международный симпозиум "Северные леса: состояние, динамика, антропогенное воздействие".Часть II. -М., -1990. -С. 100-107.

29. Состояние и пути улучшения искусственного лесовосста-новления на Европейском Севере//Социально~экономические проблемы Севера. Межвузовский сборник научных трудов. -Архангельск, -1991. -С. -145-158. (Соавторы Попов В.Я. и др.).

30. Особенности роста сеянцев хвойных пород из семян разных селекционных категорий//Материалы отчетной сессии по итогам НИР за 1991 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1992. -С. 34-36.

31. Эффективность стартовой подкормки минеральными удобрениями при ускоренном выращивании лесных культур//Материалы отчетной сессии по итогам КИР за 1992 год. -Архангельск, -АИЛиЛХ, -1993. -С. 37-38.

32. Влияние стартовой подкормки минеральными удобрениями на состояние и рост культур//Изв. вузов. Лесной журнал, -1993, N5-6. -С.26-30.

33. Эффективность использования сеянцев с наличием трехх-войных пучков при создании культур сосны обыкновенной//Изв. ву-

зое. Лесной журнал, -1995, N2-3. -С.16-19.

34. О леСорастительных условиях вырубок Севера в связи с их лесокультурным освоением//ИзЕ. вузов. Лесной журнал, -1996, N3. -С.12-20.

35. Влияние отбора посадочного материала по прямым и косвенным признакам на состояние и рост культур//Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции "Интенсификация выращивания посадочного материала" 10-14 сентября 1996 г. Йошкар-Ола, -1996.

36. Искусственное лесовосстановление на Европейском Севере: состояние, проблемы, перспективы//Лесохозяйственная информация. -1996, N5 -С. 18-29; N6. -С.

37. Эффективность отбора посадочного материала по прямому и косвенным признакам//Изв.вузов. Лесной журнал, (в печати).

38. Состояние и перспективы лесокультурного дела на Европейском Севере//Лесное х-во. (в печати).

Отзывы на автореферат - в двух экземплярах (с заверенными подписями) просим направлять по адресу:

194021, Санкт-Петербург, Институтский переулок, 5, Лесотехническая академия, Ученый Совет.

ОНТИ АИЛиЛХ. 06.03.97 г. Заказ 43. Усл. печ.л. 2,7 5-. Тираж 100 экз. Архангельск, ул НикитоЕа, 13.