Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Естественное возобновление на вырубках буковых насаждений, освоенных с применением вертолетов

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

Автореферат диссертации по теме "Естественное возобновление на вырубках буковых насаждений, освоенных с применением вертолетов"

14 Б ОД

<••■ г" " '

На правах рукописи

ЗАЙЦЕВ Константин Николаевич

ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ НА ВЫРУБКАХ БУКОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ, ОСВОЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕРТОЛЕТОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Сочи 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте горного лесоводства и экологии леса Федеральной службы лесного хозяйства России.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных тук,

профессор, академик РАЕН И.П. КОВАЛЬ

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Б.Ф. ОСТАПЕНКО

кандидат сельскохозяйственных наук А.Н. КРИВОШЕЯ

Ведущая организация - Краснодарское управление лесами

Защита состоится "/¿> " 3/ <• 1997 г. в /о часов на засе-

дании диссертационного совета К 064.92.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук при Майкопском государственном технологическом институте по адресу: 352700 Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Первомайская, 19], МГТИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан г 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, канд. с.-х. наук

ШАДЖЕ

Актуальность темы. Буковые леса Северного Кавказа занимают территорию свыше 700 тыс.га с запасом древесины 175 млн. кбм и в последние полвека интенсивно эксплуатируются.

Эта леса являются не только источником ценной древесины и других видов сырьевых ресурсов, используемых в различных отраслях народного хозяйства, но и выполняют важные защитные и средоформирующие функции.

В связи с этим изучение процессов формирования нового поколения леса на площадях рубок в буковых лесах при применении новых технологий и разработка практических предложений по улучшению их состояния имеет научное и хозяйственное значение.

Цель исследований. Изучить и оценить влияние рубок главного пользования на восстановление буковых насаждений с учетом технологических решений лесосечно-транспорткых операций на базе вертолетной техники, выявить основные закономерности формирования на вырубках нового поколения леса, разработать модели прогноза формирования и развития молодняков.

Научная новизна. Впервые изучено и оценено влияние рубок с вертолетной транспортировкой древесины на состояние, сохранность и динамику естественного возобновления буковых насаждений. Установлены ма-тематико-стзтистические зависимости между характером лесовосстанови-тельных процессов к лесорасгателышми и орографическими условиями вырубок, состоянием предварительного возобновления, структурой материнского насаждения, разработаны модели прогноза роста и развития молодняков.

На защиту выносятся следующие положении:

- материалы по сохранности подроста при рубках главного пользования с применением вертолетов;

- динамика возобновительных процессов на вырубках буковых насаждений;

- модели прогноза формирования молодняков на вырубках.

Обоснованность и достоверность результатов исследований базируется на массовом экспериментальном материале, полученном при изучении возобновительных процессов в динамике в течение 10 лет на 24 опытных участках. Использованы специальное программное обеспечение и компьютерные базы данных лесного фонда региона. Обработка и анализ материалов выполнены с применением статистических методов.

Практическая значимость. Настоящая работа является составной частью исследований, выполненных НИИгорлесэкол по темам И.3.2 (198185 гг.), Ш.2.5 (1986-90 гг.), по разработке способов и технологий рубок в горных лесах с применением авиатранспортных средств и темы 2.3.7 (1990-94 гг.), связанной с созданием моделей и программного обеспечения

для прогноза развития древостоев после рубок и оценкой их влияния на экологический потенциал насаждений.

Результаты исследований использованы при разработке " Инструкции по заготовке леса с применением вертолета Ми-8 в горных условиях Кавказа" (1986), "Инструкции по заготовке древесины с применением вертолета Ка-32 в горных условиях" (1991), "Правил рубок главного пользования в горных лесах Северного Кавказа" (1993), имитационной компьютерной системы "ЛЕС" (1994), предназначенной для прогноза роста древостоев при естественном развитии и после рубок главного пользования.

Личный вклад. Программа исследований и все работы по закладке опытных участков, сбору экспериментального материала, его обработке и анализу выполнены автором или при его участии.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на восьмой, девятой, десятой научных конференциях аспирантов и научных сотрудников ВНИИЛМ (Пушкино, 1985,1986,1987), Всесоюзном научно-техническом совещании по бук}' (Краснодар, 1988), Научно-практической конференции по интенсификации лесохозяйственного производства Северного Кавказа (Сочи, 1988), Ученых советах НИИгорлесэкол (1981-1994п\) и опубликованы в 10 научных работах.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 153 стр. машинописного текста, вюпочает 18 таблиц, 4 рисунка. Содержит введение, 7 глав, выводы и предложения, список литературы из 165 наименований, 5 приложений.

1. БУКОВЫЕ ЛЕСА СЕВЕРНОГО КАВКАЗА И ИХ ЛЕСОВОДСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

На Северном Кавказе буковые леса расположены преимущественно в среднегорной зоне, в полосе примерно 600-1300 м н.ум. Границы буковых лесов колеблются в зависимости от рельефа местности, экспозиции склонов: для северных склонов они снижены, для южных сдвинуты вверх.

Бук восточный - порода умеренно-теплого, влажного климата, бук на Северном Кавказе произрастает там, где среднегодовая температура не опускается ниже 5.5 град, и относительная влажность - 50% (Мальцев. 1988).

Формация буковых лесов приурочена к богатым (бурым горнолесным, перегнойно-карбонатным), с хорошим режимом увлажнения почвам. Избыточного и тем более застойного увлажнения бук не переносит.

Бук восточный принадлежит к числу наиболее теневыносливых пород, уступая в этом отношении самшиту, тиссу, пихте кавказской и ели восточной (Соколов, 1936, Гулисахпвили, 1956, Ильин, 1978). Максимальное плодоношение у бука отмечается в возрасте 100-150 лет и продолжается

до глубокой старости. Порослевая способность выражена слабо и практического значения не имеет.

Типологическая характеристика буковых лесов Кавказа приведена в работах многих исследователей: Поварицина (1936), Соснкна (1939), Сахарова (1939), Орлова (1953), Грудзинской (1953), Гулисашвили (1956, 1964, 1975), Нечаева (1960), Остапенко (1968, 1969,1970), Голгофской (1967), Мальцева (1980) и других.

Многообразие типов леса затрудняет их практическое использование в лесохозяйственном производстве. В связи с этим возникла необходимость их объединения в группы, сходные по режиму ведения хозяйства (Ярошенко, 1962, Мальцев, Калуцкий, 1972, Коваль, 1984, Щиншпсов, 1987).

Бук формирует преимущественно разновозрастные насаждения, что обусловлено его высокой теневыносливостью и длительным периодом роста. (Бицин, 1965, 1967).

В росте и развитии буковых насаждений выделены следующие этапы (Коваль, 1969, 1974): подроста (до 50-60 лет), юности (с 50-60 до 100-120 лет), возмужания (с 100-120 до 160-180 лет), физического поспевания (с 160-180 до 220-240 лет), старения (с 220-240 лет). Автор подчеркивает, что этапы развитая протекают в разновозрастном насаждении одновременно и проявляются как единый взаимосвязанный процесс.

Рост и развитие буковых насаждений происходит в порядке естественной смены поколений и это позволяет им произрастать в естественных условиях неопределенно долго при отсутствии антропогенного или стихийного (катастрофического порядка) вмешательств.

2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вопросы естественного возобновления и формирования молодняков на сплошных вырубках в букняках Северного Кавказа освещались в работах Степанова (1934), Солнцева (1949), Орлова (1953), Будянского (1954), Ильина (1956,1961,1980,), Калуцкого (1963, 1972), Мальцева (1959, 1970, 1988), Беленко (1965, 1979, 1990), Остапенко (1969), Яцыно (1964), Шугяева( 1967), Коваля (1969, 1970), Щинникова(1981, 1987,1988), Нетре-бенко (1987,1988. 1994) и других.

Практически все авторы отметили, что лучше возобновляются лесосеки свежей группы типов леса, хуже влажной. Подчеркивается важная роль предварительного возобновления в формировании молодняков, при его достаточном количестве на сплошных лесосеках обеспечивается господство коренной породы.

Выводы исследователей о роли последующего возобновления на сплошных лесосеках не однозначны. Солнцев, Орлов, Ильин, Беленко отрицают возможность последующего возобновления бука на сплошных лесосеках. В работах Степанова, Будянского отражена иная точка зрения:

ими подчеркивается важное значение последующего возобновления бука для облесения вырубок. Яцыно, Шутяев отмечали, что на вырубках 10-летнего возраста последующего возобновления бука зачастую больше, чем предварительного. Нетребенко установил, что количество подроста бука на вырубках в свежей группе типов леса возрастает за десятилетний период в 2-3 раза, его участие в составе молодняков увеличивается с возрастом вырубок.

Анализируя эти работы, необходимо отметить следующее.

Оценка возобновления при сплошных рубках проводилась на лесосеках больших размеров (до 50 га). За основу брались только разовые обследования, постоянных наблюдений за динамикой лесовосстановительных процессов на вырубках не осуществлялось. Исследования обычно приурочивались к 2-4-летним вырубкам, вырубки старшего возраста практически не обследовались.

Математико-статистические методы в исследованиях не применялись, отсюда установленные закономерности в большинстве своем носят логический, описательный характер и не формализованы в четких математических зависимостях, что затрудняет их примените в конкретных условиях.

В целом к настоящему времени по вопросу возобновления бука восточного в лесах Северного Кавказа выполнен большой объем исследований, выявлены многие закономерности возобновительного процесса под пологом насаждений и после рубок главного пользования. Однако остались не выясненными, в числе многих других, следующие вопросы.

Не изучено влияние рубок леса с применением вертолетной транспортировки древесины на возобновительные процессы.

В силу отсутствия наблюдений в динамике за возобновлением или их небольшой продолжительности в недостаточной мере освещены условия появления и интенсивность последующего возобновления бука, его роль в формировании нового поколения леса.

Требуются дополнительные исследования по оценке влияния различных факторов (структуры материнского насаждения, экспозиции и крутизны склона и других) налесовосстановительный процесс.

Методы оценки возобновления (т.е. прогноза дальнейшего развития насаждений на площадях рубок) основываются только на состоянии предварительного возобновления под пологом насаждений, что явно недостаточно, так как формирование нового поколения леса зависит и от ряда других причин.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБЪЕМЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ

Программа исследований включает следующие вопросы:

- условия произрастания и лесоводственно-биологические свойства бука восточного;

- состояние возобновления под пологом буковых насаждений;

- влияние рубок главного пользования и технологий лесосечно-траяспортнш операций на базе вертолетной техники на возобновление;

- оценка последующего возобновления на площадях сплошных и группово-постепегшых котловинных рубок с вертолетной транспортировкой древесины в буковых лесах;

- формирование и структура молодняков на площадях рубок буковых насаждений;

- разработка моделей прогноза динамики естественного возобновления на вырубках.

Основные объекты исследований сосредоточены в центральной части зоны распостранения буковых лесов Северного Кавказа (Псебайский лесхоз Краснодарского управления лесами, Лооский лесхоз НЙИгорлесэкол). Высотное расположение насаждений (600-1300 м н.у.м.) соответствует оптимальным условиям произрастания бука.

Древостой разновозрастные, возраст спелой части насаждений - 160 лет и более. Насаждения естественного происхождения, незатронутые хозяйственной деятельностью и не подвергнутые существенным антропогенным нагрузкам. Опытные участки заножены на склонах различных экспозиций крутизной 8-37 град. В типологическом отношении более представлены насаждения свежей группы типов леса, менее - влажной группы, что соответствует их рашостраленноста.

Отвод опытных участков в натуре, измерительные работы для определения таксационных показателей древостоев выполнялись в соответствии с требованиями отраслевого стандарта на площади пробные лесоустроительные (ОСТ 56-69-83).

На опытных участках определялись высота н.у.м., экспозиция и крутизна склона, устанавливался тип леса. Типы буковых лесов, сходные по характеру возобновительных процессов, объединялись в 2 хозяйственные группы: относительно хорошо возобновляющиеся (свежие) букняки и неудовлетворительно возобновляющиеся (влажные) букняки.

На опытных участках разбивались площадки для учета всходов, подроста подлеска травяного покрова 2x2 м. В зависимости от площади опытных участков па них было размещено от 25 до 50 учетных площадок. Способ размещения равномерный. Работы по учету возобновления проводились на этих площадках до и после рубки древостоев и в дальнейшем они использовались для наблюдения за динамикой возобновлештя в течение 10 вегетационных периодов.

У подроста определялись: породный состав и количество по породам, возраст, высота, качественное состояние (Коваль, 1969, Щинников, 1987), происхождение, численность всходов и их породный состав. После проведения рубок механические повреждения подроста оценивались по шкале Дробикова, Беленко (1967).

При учете подлеска учитывался его видовой состав, количество и высота. Устанавливался видовой состав травяного покрова, общее проективное покрытие и проективное покрытие доминантных видов в % к площади учетной площадки (Понятовская, 1964, Косенко, 1970).

Таксационные показатели насаждений вычислялись общепринятыми методами. При определении численности подроста применялась модель (методы) нормального распределения (Маслаков, 1972, Кожухов, 1971).

При изучении состояния возобновления под пологом насаждений, структуры молодняков, сформировавшихся на площадях рубок, анализировались материалы полевых исследований, базы данных лесного фонда репрезентативных водосборных бассейнов региона. Для анализа баз данных использовались специальные программы и имитационная компьютерная система "ЛЕС".

Для выявления факторов, влияющих на возобновительный процесс, оценки тесноты связей применялись методы корреляционного, простого и множественного регрессионного анализов. Вычисление статистических показателей проведено с помощью программ "3!а1Ы1ка" и

"этАтеггАРШСЗ".

При проведении исследований заложено 24 опытных участка общей площадью 23.8 га. На них выполнены различные варианты сплошных и группово-постепенных котловинных рубок с транспортировкой древесины вертолетами.

На опытных участках проведена разбивка и закрепление в натуре 843 учетных площадок. Наблюдения за состоянием возобновления осуществлялись под пологом насаждений, после рубки леса и транспортировки древесины, в течении последующих 10 лет после рубки. Общее количество описаний учетных площадок - 2806.

В качестве экспериментального материала использована база данных лесного фонда водосборного бассейна р. Пшеха, включающая 109 тыс.га лесных земель, в т.ч. более 35 тыс.га насаждений бука. База данных представляет структуированную в определенном порядке новыдельную лесо-таксационную информацию, занесенную на маппгпше носители для персональных ЭВМ в формате БВР-файлов.

База данных по этому объект}' создавалась при непосредственном участии автора.

4. СОСТОЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ВОЗОБНОВЛЕНИЯ В БУКОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ

Анализ лесоустроительных материалов репрезентативных водосборных бассейнов Северо-Западного Кавказа показал, что в бучилах преобладают насаждения свежей группы типов леса (86%), остальные относятся к влажным бучтам.

Породный состав подроста в естественных насаждениях довольно однороден. В подросте практически всегда доминирует бук (обычно 70100%), в насаждениях с примесью пихты значительна доля подроста этой породы. Из сопутствующих пород наиболее часто представлены граб, клены.

Для свежих условий характер™ значительные колебания численности подроста (от 0.5 до 13 тыс.шт./га). Среднее количество подроста 3.6 ±0.08 тыс.шт./га. По материалам репрезентативных водосборов установлено, что в 6.3% буковых насаждений подрост практически отсутствует, в 5.9% насаждений его количество менее 2 тыс.шт./га, в 31.8% - составляет 2-3.9 тыс.шт./га В 56.0% буковых насаждений имеется 4 и более тыс.шт./га.

Во влажной группе талон леса общее количество подроста составило 2.8+0.17 тыс.шт./га. Установлено, что примерно на 11% площадей подрост практически отсутствует, еще на 20% площадей его количество оказалось ниже 2 тыс.шт./га. Примерно на 37% площадей количество подроста составляет 2-3.9 тыс.шт./га. Лишь у 32% естественных бучин количество подроста характеризуется как достаточное для естественного возобновления площадей рубок главной породой (4 тыс.шт /га и более).

Под пологом буколых насаждений подрост бука представлен преимущественно экземплярами высотой более 1.5 м, в свежих условиях на его долю приходится свыше 50%, во влажных - около 60%. Среди сопутствующих пород преобладает мелкий подрост.

Максимальная численность подроста отмечается в среднеполнотных насаждениях, наименьшая - в высокополнотных древостоях. Рост подроста по высоте практически мало связан с полнотой насаждений и лишь при полноте 0.9 преобладает мелкий подрост, что скорее всего связано с недостатком света под пологом насаждений. Доля главных пород в составе подроста колеблется в пределах 85-95% от общего колиества прослеживается возрастание доли бука с увеличением полноты насаждений. Связи между характеристиками подроста и крутизной склонов не выявлено.

Таким образом, под пологом насаждений подрост бука и по численности и по интенсивности роста преобладает над сопутствующими породами и они не могут составить ему конкуренции. Процесс естественного развития таких насаждений идет без смены пород.

5. ВЛИЯНИЕ РУБОК НА ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ БУКОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Правша рубок главного пользования в горных лесах Северного Кавказа (1993 г.) внесли существенные изменения в стратегию рубок в буковых лесах. Во-первых, в них запрещено проведение постепенных рубок. Во-вторых, правила регламентируют не только применяемые способы рубок, но и технологии лесосечных работ (способы трелевки).

Для буковых лесов основными способами рубок признаны группово-выборочный, группово-постепенный (котловинный) и сплошной узколесосечный. В разновозрастных высокополнотных древостоях допускается проведение добровольно-выборочных рубок.

Гругатово-выборочные, труппово-постепенные котловшшые и сплошные узколесосечные рубки на базе вертолетов назначаются на склонах до 30 град. Размеры окон при группово-выборочных рубках должны соответствовать высоте древостоя, площадь котловин - 0.16-1.00 га, площадь лесосек на склонах до 201рад. - до 3 га на склонах 21-30 град. - до 2 та.

По обобщенным материалам 130 пробных площадей установлено, что сохранность подроста на площадях рубок главного пользования, освоенных с применением на трелевке древесины гусеничных тракторов и канатных установок, определяется применяемыми способами рубок, технологиями лесосечных работ и крутизной склонов (Гордиенко и др., 1994). Отмечается, что лучшая сохранность подроста наблюдается на лесосеках выборочных рубок, однако применение на трелевке древесины канатных установок в значительной мере повышает сохранность возобновления. Так сохранность подроста при добровольно-выборочных рубках с тракторной трелевкой на склонах 11-20 град, составляет 56% , в таких же условиях на сплошных лесосеках после подвесной трелевки канатными установками сохраняется около 67% подроста.

По материалам автора сохранность предварительного возобновления в буковых насаждениях при применении на горных лесозаготовках вертолетной техники характеризуется следующим образом.

Прослеживается зависимость величины сохранности подроста от уклона лесосек: с увеличением крутизны склона сохранность подроста уменьшается. Эта зависимость имеет прямолинейный характер и выражается уравнением:

С- 93.4 - 1.40У (1)

где С - сохранность подроста %; У - уклон лесосеки, град.

Между этими величинами существует (в пределах уклоновЮ-37 град.) тесная связь. Эта связь достоверна на уровне значимости - 0.01, при коэффициенте корреляции - 0.78.

Сохранность подроста на лесосеках после транспортирования древесины вертолетами примерно соответствует сохранности после рубок с трелевкой древесины канатными установками подвесным способом и существенно выше чем с применением других способов трелевки.

Установлено, что повреждаемость подроста не зависит от его размерных характеристик, то есть подрост различной высоты повреждается одинаково.

Таким образом применение на горных лесозаготовках воздушной транспортировки древесины на базе вертолетной техники обеспечивает су-

щественно лучшие условия возобновления вырубок главными породами, и, следовательно, производительные силы лесных экосистем имеют лучшие возможности для восстановления коренных древостоев.

Несмотря на сложившуюся общую экономическую ситуацию в стране, разработанная технология горных лесозаготовок с применением вертолетной техники используется производственными организациями и в настоящее время.

6. ДИНАМИКА ВОЗОБНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НА ВЫРУБКАХ, ОСВОЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕРТОЛЕТНОЙ ТЕХНИКИ

В результате выполненных экспериментальных исследований установлено, что после рубок в первые 3 года на опытных участках свежей группы типов леса отмечено интенсивное развитие травяного покрова. Его проективное покрытие увеличивается до 80-95%. Доминирует ежевика кавказская, доля остальных видов сравнительно невелика.

Одновременно происходит появление самосева и поросли граба, осины, березы, бука (семенного) и других пород.

Динамика последующего накопления подроста бука (N6n, тыс.шт/га) хорошо аппроксимируется логистической кривой: N6n = a/(l+l(F(b+ct))+d (2)

где a,b,c,d - коэффициенты уравнения; t - возраст вырубок, лет.

Значения коэффициентов уравнения (при t = 1-10 лет): а= 1.6038; Ь = 5.3757; с = -¿.9321; d = 0.2535 При этом коэффициент корреляции равен 0.80. Связь достоверна на уровне значимости 0.05.

Статистически не подтвердилась значимость влияния на последующее возобновление бука высоты н.у.м. (в пределах 900-1300 м), площади (0.2-3.0 га), уклона (10-37 град.) вырубок.

В первые годы после рубки основного полога насаждений увеличение количества подроста бука идет медленно. Наиболее интенсивен процесс накопления подроста на 4-8 летних вырубках, затем он опять замедляется. В среднем за 10 лет накапливается около 2 тыс.шт./ra бука.

Между экспозицией склона и последующим возобновлением бука на вырубках существует не очень тесная, но достоверная (на уровне значимости - 0.05) связь: бисериалышй коэффициент корреляции равен 0.55., т.е. на склонах северных экспозиций последующее возобновление букового подроста происходит более интенсивно, чем на склонах южных направлений.

Установлено, что численность подроста второстепенных пород (Nb, тыс.шт/га) определяется, наряду с возрастом вырубок, долей участия (в %) в составе материнского полога граба (Drp) и осины (Doc):

№ = 0.961 + 0.460гр + 0.340ос (3)

Множественный коэффициент корреляции (0.88) достоверен на уровне значимости 0.05. Частные коэффициенты корреляции существенны и достоверны. Уравнение хорошо описывает процесс накопления подроста второстепенных пород на вырубках в свежей группе типов леса при 1=1-10 лет, 0гр=0-20% и Сос-=0-30%.

Общее количество возобновления (предварительное и последующее) спустя 9-10 лет после рубки древостоя в этой группе типов леса достигает 21 -26 тыс.шт./га, в т.ч. численность подроста главных пород находится в пределах 2.7-4.8 тыс.шт./га, (1-2 единицы в составе). Среди главных пород - это в основном бук. Второстепенные породы представлены преимущественно грабом, осиной. Следует отметить, что основным конкурентом бука является граб. С возрастом вырубок его численность и доля в составе молодняков неуклонно растет. Заселение осины происходит в первые годы после рубки.

На вырубках формируются сложные по строению полога молодняки. Как правило, в верхней части полога доминируют такие быстрорастущие породы как осина, береза, в более влажных условиях встречается ольха. В составе верхнего полога бук представлен подростом предварительного происхождения, при этом доля его участия связана с состоянием возобновления под пологом материнского насаждения. Примесь граба обычна невелика (6-12%). В нижнем ярусе господство переходит к грабу, однако здесь присутствует и значительное количество бука последующей генерации.

Ведущим фактором, определяющим возобновительные процессы во влажной группе типов леса, является трзвянистая растительность. Ее высота (папоротников) достигает 1.5-2 м, проективное покрытие 90-95%. В связи с этим последующее возобновление в этой группе типов леса затруднено, накопление подроста бука за 10-летний период не превышает 0.7 тыс.шт./га. При этом отпад части мелкого здорового подроста составляет около 10%.

Установлено, что значимое влияние на последующее возобновление бука наряду с возрастом вырубок оказывают их размеры. Шп =0.101-0.308 (4)

где Б - площадь вырубок, га.

Связь достоверна на уровне значимости 0.05 при множественном коэффициенте корреляции - 0.85. Уравнение описывает зависимость переменных при 1=3-10 лет, 3=0.3-1.0 га. С увеличением возраста вырубок численность последующего возобновления возрастает, увеличение площади лесосек снижает интенсивность накопления подроста бука.

Основными факторами, определяющими ход возобновления второстепенных пород, являются возраст вырубок, их размеры и участие в составе материнского полога осины. Уравнение связи имеет вид: Ыв = 0.291+1.903+ 0.Шос (5)

Эта зависимость достоверна на принятом уровне значимости. Множественный коэффициент корреляции - 0.98.

С возрастом вырубок численность подроста второстепенных пород возрастает, этот процесс идет более интенсивно на лесосеках большего размера, участие в составе материнского насаждения осины усиливает этот процесс.

В целом во влажных условиях численность подроста бука определяется прежде всего состоянием предварительного возобновления. Последующее возобновление существенного значения не имеет. В результате, при плохом предварительном возобновлении, формируются низкополнот-ные, с наличием прогалин молодняки при численности подроста около 8 тыс.шт./га или менее. Смыкания крон за 10-летний период не происходит. При отсутствии подроста бука под пологом материнского насаждения участие его в составе молодняков ничтожно.

Далее в этой главе анализируется структура молодняков в лесном фонде водосборного бассейна р.Пшеха. Лесной фонд этого района включает свыше 2000 га молодняков, образовавшихся в бучинах на площадях сплошных рубок с наземной технологией лесосечных работ.

7. ПРОГНОЗ ВОЗОБНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И ДИНАМИКИ РОСТА МОЛОДНЯКОВ НА ВЫРУБКАХ

Прогноз возобновительных процессов на площадях рубок позволит оценить состояние молодняков в возрасте 1-10 лет и на этой основе обеспечить принятие оптимальных решений по их формированию, а именно: выбор способа рубки материнского насаждения, необходимость заблаговременного планирования лесокультурных мероприятий и рубок ухода их иптенсивиость, сроки и способы проведения.

При оценке состояния молодняков наиболее информативны и значимы такие характеристики как численность деревьев, их породный состав и высота.

В качестве параметров моделей используются количественные и качественные характеристики ведущих факторов, влияющих на формирование молодняков на площадях рубок: группа типов леса состав и численность предварительного возобновления, породный состав материнского насаждения, крутизна и экспозиция склонов, применяемые технологии и способы рубок.

Моделирование численности подроста производится следующим образом.

Общее количество подроста на вырубке определяется как сумма подроста главных и второстепенных пород:

Ко(() = Мглй) + Ывт(П (6)

Численность подроста главных пород слагается го предварительного (Мгя) и последующего возобновления (Н2гл):

Ыгл(0 = М1п1 + К2гд([) (7)

Количество подроста главных пород предварительного происхождения вычисляется с учетом его сохранности при рубках в зависимости от крутизны склонов и применяемых способов и технологий рубок.

Последующее накопление подроста главных пород на вырубках представлено преимущественно буком, численность прочих главных пород мала и несущественна для оценки состояния молодняков. В связи с этим количество последующего возобновления устанавливается по ранее полученным зависимостям (для свежей группы типов леса - формула 2, для влажной - 4). При этом учитывается влияние экспозиции склонов.

Численность подроста второстепенных пород определяется по приведенным выше формулам: для свежей группы типов леса- 3, влажной - 5. Отпад подроста как главных так и второстепенных пород учитывался при установлении используемых зависимостей.

Доля бука в составе молодняков определяется как отношение количества подроста бука к общей численности подроста.

Более сложной является задача определения участия в составе молодняков второстепенных пород. В свежей группе типов леса преобладают граб, осина, 1гримесь остальных пород незначительна. Во влажных условиях к ним добавляется ольха черная.

Доля указанных пород вычисляется как отношение численности возобновления ьпороды к общему количеству подроста. Численность подроста определяется по регрессионным зависимостям, установленным по материалам автора.

Кривые роста по высоте основных пород, входящих в состав молодняков на вырубках в буковых насаждениях, рассчитаны на основе баз данных лесного фонда. Для выравнивания данных применена парабола второго порядка:

Н(1)-к + Ьа+сад2 (8)

где Н - высота деревьев, м; а - возраст деревьев, лет; к.Ь,с, - коэффициенты уравнения.

Наиболее быстрым ростом в высогу в молодом возрасте отличаются деревья ольхи и осины, менее интенсивен прирост у граба, самый низкий у деревьев бука.

Накопление подроста граба и ольхи в течении первых 10-ти лет после рубки происходит равномерно, т.е. средний возраст деревьев этих пород можно принять равным половине возраста вырубки (У!). Так как заселение осины отмечается преимущественно в первые годы после рубки, то А^(И).

Накопление подроста бука происходит неравномерно, в связи с этим его средний возраст рассчитывается, как средневзвешенная через численность подроста разного возраста величина.

Использование разработанной прогнозной модели обеспечивается на базе персональных компьютеров. Программная реализация модели не представляет затруднений, так как влияние всех факторов на лесовозобно-вительный процесс выражено четкими математическими зависимостями. Выполнение прогнозных расчетов возможно с использованием лесотаксаци-онных баз лесного фонда, параметры уравнений учитываются при проведении лесоустроительных работ или задаются пользователем (способы и технологаи рубок).

Данные модели использованы при разработке имитационной компьютерной системы "ЛЕС".

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Буковые леса Северного Кавказа, как активный компонент биосферы и широко распостраненный элемент физико-географического ландшафта региона, имеют исключительно ценное сырьевое значение и выполняют сложные и важные функции по стабилизации природных процессов на горных водосборах

Интенсивная эксплуатация бучин с применением несовершенных способов рубок и технологических решений лесосечно-транспортных операций способствовали существенному снижению их качественной структуры и продуктивности и определили необходимость поиска новых 1гриемов их эксплуатации и восстановления. Важное значение в решении этой проблемы имеют разработки по совершенствованию способов рубок и технологий горных лесозаготовок на базе вертолетной техники.

2. При применешш средосберегающих технологий горных лесозаготовок на базе вертолетной техники в буковых лесах рекомендованы следующие способы рубок: группово-постепенньш котловинный, сплошной узколесосечный с ограничением размеров лесосек, группово-выборочный.

Использование на транспортировке древесины вертолетов повышает сохранность подроста на 30-35%, что способствует более надежному восстановлению буковых насаждений.

3. Возобновительные процессы в естественных буковых насаждениях свежей группы типов леса протекают более успешно, чем во влажной. Численность подроста под пологом в свежих условиях составляет в среднем 3.6 тыс.шт./га, во влажных - 2.8 тыс.шт./га. Подрост бука и по численности и по интенсивности роста преобладает над сопутствующими породами и они не могут составить ему конкуренции при естественном развитии насаждений. По существующим нормативам при эксплуатации лесосырье-вых ресурсов в 56% буковых насаждений свежей группы типов леса и в 32% влажной группы можно ожидать восстановления коренных насаждений без назначения дополнительных лесохозяйственных мероприятий.

4. Формирование нового поколения леса на вырубках определяется лесорастительными и орографическими условиями, качественными и ко-

личественными характеристиками предварительного возобновления и материнского древостоя, применяемыми способами и технологиями рубок.

5. На вырубках с вертолетной транспортировкой древесины свежей группы типов леса происходит последующее возобновление главных пород (в основном бука). К 10 годам количество подроста главных пород достигает 2.7-4.8 тыс.шт/га, в т.ч. последующей генерации около 2 тыс.шт./га. Одновременно, но более интенсивно, идет заселение вырубок второстепенными породами. В целом, несмотря на довольно значительную численность подроста бука, его доля в составе формирующихся молодняков составляет 1-2 единицы.

При естественном формировании молодняков и недостаточном предварительном возобновлении (менее 3 тыс лиг/га) имеет место долговременная смена пород. Основным конкурентом бука выступает граб, отличающийся хорошей возобновительной способностью. Однако, появляющийся на вырубках самосев бука в силу неравномерной сомкнутости полога имеет возможность выйти в основной ярус. В дальнейшем на таких участках возможно формирование насаждений с преобладанием бука. Для стимуляции этого процесса целесообразно проведение рубок ухода с 9-10-летнего возраста вырубок.

При наличии достаточного предварительного возобновления смена пород на вырубках в свежих условиях маловероятна.

6. I [©следующее возобновление бука во влажной группе типов леса затруднено и обычно приурочено к границам вырубок, уменьшение размеров вырубок ведет к усилению возобновительного процесса.

Формирующиеся молодняки отличаются редким и неравномерным размещением деревьев. Здесь, при недостаточном количестве предварительного возобновления, вероятно образование низкоподнотных, с преобладанием второстепенных пород древостоев. В таких условиях улучшение возобновительного процесса коренной породы обеспечивается применением труппово-выборочных рубок. Для предотвращения смены пород необходимо предусматривать лесокульгурные мероприятия посадкой крупномерных саженцев.

7. Разработанные модели естественной динамики возобновления дают возможность заблаговременно прогнозировать характеристики нового поколения леса с учетом лесорастигельных условий, состояния предварительного возобновления, состава материнского насаждения, применяемых способов и технологий рубок, крутизны и экспозиции осваиваемых склонов.

8. Основные результаты исследований по диссертационной работе использованы при разработке нормативной документации по применению вертолетной техники в лесозаготовительном процессе, действующих "Правила рубок главного пользования в горных лесах Северного Кавказа" (1993 г.) и имитационной компьютерной системы "ЛЕС" (1994 г.).

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ

ТЕМЕ

(в скобках указаны соавторы)

1. Повреждаемость подроста бука при транспортировке древесины вертолетом Ми-8Т. М, - С.53-58 - Деп. в ЦБНТИлесхоз 19.06.85, N 332 лх.

2. Сохранность подроста и древостоя при различных способах рубок. М.. - С. 17-20 - Деп. в ЦБНТИлесхоз 04.10.86, N 470 лх. (Карибова Е.Ф.)

3. Состояние подроста бука на площадях рубок главного пользования // Средообразующая роль лесов и ее изменения под влиянием антропогенных воздействий / Труды ВНИИЛМ. 1987. С. 95-99.

4. О факторах, определяющих сохранность подроста на лесосеках, освоенных с применением вертолетов. М, - С.46-48 - Деп. в ЦБНТИлесхоз 11.03.87. N 522 ах. (Ларионов Л.А.)

5. Лесоводственная оценка лесозаготовок на базе вертолетной техники // Пути улучшения использования лесосырьеЕЫХ ресурсов бука: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ. 25-26 мая 1988 г. в Краснодаре - М., 1988. С.45-47.

6. Естественное возобновление после котловинных рубок в б у кн яках // Интенсификация лесохозяйственного производства Северного Кавказа: Тез.докл. науч.-практ. конф. 13-15 апреля 1988 г. в Сочи,- Краснодар, 1988. С. 10-11.(Иваненко Ф.К.)

7. Способы рубок и технология лесосечно-трянспортных работ с применением вертолетов И Лесное хозяйство,- 1991.-N2,- С. 50-51. (Коваль И.П., Гордиенко В.А... Ларионов Л. А.)

8. Способы и технологии рубок в буковых лесах Северного Кавказа с использованием вертолетов И Лесопользование в различных категориях •защитное™: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн.совещ. 2-3 июля 1991г. в Москве -М., 1991. С.92-94.(Коваль И.П.)

9. Возобновление бука восточного после рубок // Лесохоз. инфор. 1994. N8. С. 28-35

10. Моделирование динамики возобновительного процесса в связи с рубками Н Экологические основы ведения хозяйства в горных лесах / Тр. НИИгорлесэкол- Сочи, 1994. С. 29-36

Зайцев Константин Николаевич Естественное возобовленне на вырубках буковых насажден;«!, освоенных с применением вертолетов

Подписано в печать 04- о7.97 Формат 60x84 1/16 Объем /V печ и. Тираж 100 эк;.