Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФИТОМАССА ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА ВЫРУБКАХ В ЕЛЬНИКАХ

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

Автореферат диссертации по теме "ФИТОМАССА ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ НА ВЫРУБКАХ В ЕЛЬНИКАХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А: ТИМИРЯЗЕВА

_ () Г) Яа правах рукописи

Борис Николаевич НОВИКОВ

ФИТОМАССА ЛЕСОРАСТИТЕЛЫШХ ОСТАТКОВ НА ВЫРУБКАХ В ЕЛЬНИКАХ

Специальность № 06.03.03. — «Лесоводство»

Автореферат ; диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1975

Работа: выполнена в Центральном научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте механизации и энергетики лешой промышленности.

.Научный руковадштель доктор ¿ельскохозяйствешшх наук — профессор В. Г. Нестеров.

Официальные оппоншты: доктор с ел ь-ско хозя йствен« ы х на у« ¡профессор /И. Н. Першина, кандидат сел ьско хозяйствен -1ных наук Д. И. Дерябин.

Ведущее предприятие — Сол>н ечиогосроии iî on ы тню-тток а за -тельный лесокомбинат ДЪим истер ста лесного хозяйства РСФСР.

Автореферат разослан « . . » . . . '< . . .1975 г. Защита диссертации.-состоится на заседании Ученого совета

факультета агромимшми почвоведения ТСХА « ,.».'. . .

1975 г. в « . ■ » час. .

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ (10-й корпус). Просим Вас принять личное участие в работе указанного Совета или прислать письменный отзыв по данному автореферату по адресу: 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 49, корпус 8, Ученый совет ТСХА:

Отзывы, заверенные печатью, просим направлять в двух экземплярах.

Ученый «виретарь Совета с академии , \ _

Ф. А. ДЕВОЧКИН

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы являлось изучение возможности использования порубочных остатков для поддержания плодородия почвы.

В связи с этим было использовано учение о биоэкосе, оптимальном комплексе растении и среды, в расчетной форме, определяемой на ЭВМ.

На лесосеках тесле заготовки леса остается до 50 тони порубочных остатков — ветвей, лчистьев, хвои, коры, обрезков, в которых содержатся сотни килограммов азота, фосфора и калия.

В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал о природе порубочных остатков, однако структура фптомассы крон ельников, процесс минерализации и разложения порубочных остатков на вырубках изучены.слабо.

Конкретно в задачи работы входило:

1. Изучить структуру фитомассы крон ельников и определить количество порубочных остатков, остающихся- после рубки.

2. Исследовать некоторые физические свойства древесины ветвей ели.

3. Рассмотреть особенности разрушения анатомических элементов древесины ветвей в процессе распада.

Выявить .некоторые за.ком о мерности распада -ветвей на вырубках.

5. Исследовать процесс минерализации азота, фосфора и калия из разрушающихся ветвей и определить количество поступающих в почву питательных элементов.

6. Исследовать влияние ветвей, оставленных на вырубках в качестве удобрения, на появление и рост ели.

7. Выбрать оптимальный способ очистки лесосек, при котором поддерживается плодородие почвы, с помощью линейного программирования.

Прн выполнении данной работы для изучения структуры фитомассы крон ельников было заложено 6 пробных площадей и взято 65 учетных деревьев.

Изучены физические

ели на 93 Цо(иоБс;(и!| (.'¡'Д.Содьмо. 1

лкадсиад км. л. л.

образцах, взято "44 образца ветвей на 14 вырубках для изучения процесса ра-спада ветвей, собрано 86 образцов па 21 вырубке п выполнено 192 химических анализа для изучения процесса минерализации ветвей, заложено 15 постоянных и временных пробных площадей для изучения естственного возобновления ели.

Практическая значимость выполненной работы состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы при разработке перспективных способов очистки лесосек и рекомендаций по использованию порубочных остатков в лесном хозяйстве.

Диссертация состоит из введения, общей части {обзор литературы, методика, характеристика территории), специальной части (три главы), выводов и приложения.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА

Одним из способов повышения плодородия почв является использование минеральных и органических удобрений. Еще в середине (прошлого .века Ю. Лнбнх (1У36) настойчиво подчеркивал необходимость возврата минеральных веществ почве.

Начиная с 50-х годов, внимание млопих 'исследователей привлекло 'использование л .качестве удобрения опилок, щепы п коры-Древесных пород и комткустов .из этих материалов. М, Е. Ткаченко (1931) отмечал успешный результат опытов Науманна и Вейцнера в Германии по удобрению культур ели еловыми ветвями. Благотворное влияние внесенных ветвей па рост ели- отмечали Ь. Г-аЬпсшэ (1956), Н, НеЫпсЬ (4964), Н. Ьип! (1951).

При оставленпш 'на вырубках ветвей, по данным N. Мук\\'Ы (1971), Н. В, Егоровой, В. К- Куликовой (1960), содержание азота, фосфора и калия в почве н в живом напочвенном покрове значительно увеличивалось.

На большое значение разбросанных ветвей для повышения производительности почвы указывали В. П. Тимофеев (1951), В.' 3; Гулисашвилп (4956), Н. П. Ремезов, П. С. Погребняк (1965), А. Е. Теплоухов (1850).

В разработанои В. Г. Нестеровым (1961) биоэкологической системе мероприятий но повышению продуктивности лесов Московской области использование порубочных ост а псов в качестве удобрения играет важную роль.

До настоящего времени вопросы минерализации и распада ветвей на вырубках изучены слабо. Проводившиеся исследования относились в основном к влиянию сжигания порубочных остатков на содержание зольных элементов в почве. По данным М. Н, Першиной (19.45), И. В. Егоровой и В. К, Куликовой

(1962), Г. К. Золотухина (1970), Lunt (1951), В. П Фирсовон (I960), -под воздействием сжнганш обмечалось'значительное увеличение содержания,;!) .почве огней И ill л егкоподв нжн ы х солен фосфора, к альцня; ч г ка-т i t я. Однако лр и, сжнган ни, пору- ■ бочных остатков*, наносится,ущерб почве /в/связи. -с, потерями * азота (Н. П. Ремезов, 1959; Н. Н. Степано'в,,-,1925;Y:.ИИ.' Слгольшпшов, 1969; А; В, Победннскнй, 1965;' Г. К- Золотухин, ,1970). :, _ .../ : . ;\ ... .,.„.■.. .. ;./... ....

Наиболее научен процесс минерализации подстилки и опада в лесу (HI Н. Степанов, 1940). При этом в работах П. А. Кос? тычева (1889)^Б- С. Шумакова (1941), И.-И. ( Смольянннова (1969), 3 В, ч Вишняковой (1968),ч В, П.г (Корнева- (1959), М. М. Кононовой (1963), В. Н. Второвой (1971), Л..С. Козловской л др. (1969), Е. В. Рябухи .(1972),.И.,В. Тюрина (1937) отмечалось увеличение содержания азота игольных элементов ■с разлагающемся опале й|.л10.1ст]1л.ке. Но при аорошеннн подстилки, но данным-'Hj. II. Смольянинова '(1969)^ содержание азота и фосфора уменьшается, а калий почти исчезает.

Интересными исследованиями по вопросам распада, органического вещества являются работы В, Я. ,Частухниа} и М. А. Николаевской,(1949, 1969). -.....,'.V . ...

Исследований, посвященных изучению скорости разложения порубочных остатков на вырубках"" имеется немного. (А. А. Молчанов,' И.Ф. Преображенсццй, 1957; Б; П.; Колесников, 1949; Н. Т. Картавёнко;:Б. ft.'Колесников^ 1962). ^ - Для определения количества питательных: веществ,, содержащихся в лесорастительных остатках, ,'И/изучения динамики распада н минерализации лесорастительных остатков;на;вы-рубках необходимо иметь данные о фнтомассе 'крон насаждении. • • .. .., .

Вопросы учета^.органнческой массы,в лесных фнтоценозах интересовали как почвоведов (Н. П. Ремезов, 1959), изучавших круговорот азота и зольных- элементов;,, так.н ', лесоводов (А. А. Молчанов, 1971; В. В. Смирнов, <1971), и др,, изучавших биологическую,продуктивность насаждений., ',ДА. , :;

При рассмотрении! вопроса об использовании ветвей в качестве удобрений, необходимо учитывать ,также влияние ветвей на.'возобновление ели. Некоторые исследователи отмечали положительное^ влияние сжнгання порубочных остатков . на появление всходов 'ели , (С. Н, Ш-евляков, 1930; М. Н. Про-копьев, 1957), но большинство ученых пришли^ заключению, что огневая очистка лесосек отрицательно влияет на возобновление ели, а оставление разбросанных ветвей благоприятствует появлению н развитию самосева ели (М. ЕпТкаченко,|1931; В; Г1. Тимофеев, 1936;'И. С. Мелехов, 1933; Н. Е. -Декатов, 1961; М. П.. Елпатьевский-и др., 1934; А; гКупфер,, 1928; С.. В. Алексеев, А. А.-;,Молчанов,, 1940;, П.иИ.;Яшнов, 1934;

А

М.'В," Кол тисов, 1936; 6. В. Гуман, 1931; Г." К.. Золотухин, 1970).

■ При сборе порубочных остатков в куч» или .валы пространство между ними оголяется от органического вещества, что отрицательно влияет напнтательный режим почв и микроклимат на вырубках.

" 5 Сбор порубочных остатков в валы положительно влияет на появление самосева ели в основном в горных районах (Тышкевич, 1962; Блюсик, 1956). При оставлении же порубочных остатков' в разброс а том состоянии самосева ели появляется больше, чем при сборе порубочных остатков в кучи или валы (Н, Е. Декатов, 1961; С. В, Алексеев, А. А. Молчанов, 1940).

Выполненный анализ разнообразных исследований позволяет считать вопрос использования лесор аст.ител ън ых остатков в качестве удобрения весьма актуальным. В связи со сла-бой^изученностью отдельных аспектов использования лесо-расгнтельны.ч остатков для удобрения (процесса минерализации и распада порубочных остатков л др.) и учитывая большую ценность тюрубочны.х остатков как источника питательных элементов, возникла практическая необходимость изучения всех вопросов, связанных с оставлением лесорастителыныч остатков на вьгрубках. '

ГЛАВА 11. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Изучение фятомассы кран ельников ирозшитли по методу ■учетных ветвей (О. С. Ватковский, 1968). В насаждении отбирали 10—12 учетных деревьев, на которых производили сплошной обмер диаметров ветвей у их основания. От каждого дерева методом случайного отбора брали по 4 ветви. Учетные ветви разделяли на фракции по диаметру. Для определения фитомассы крон осуществлялся переход от площади ■сечения стволов на высоте 1,3 ;м «.суммарной площади поперечного сечееия .ветвей .первого (порядка. ■

Физические свойства древесины ветвей ели изучали на образцах ветвей из кроны 130-летнего ельника - кисли чинка. Чисто годичных слоев в 1 см древесины подсчитывали с помощью микроскопа МБС- Г. Плотность абсолютно сухой древесины определяли ксилометрическим способом.

При'изучении процесса разложения ветвей на вырубках ветви разделяли по диаметру на 4 группы — очень мелкие <0,5—0,6 см), мелкие (1,0—1,3 см), средние (3,0—3,5 см) и крулшые (6,0—9,0 ом).

- На поперечных срезах ¡петаей определяли .размеры гнида, характер гнили, площадь зоны поражения древесины ветвей мягкой-гнилью. Видовой состав грибов определяли по плодовым телам, а также частично по методу влажных камер. ■А

і Плогиость поврежденной древесины ветвей определяли по методу, предложенному Н. Т. Картавенко.т Б, П, Колесниковым^ 1962). " '..■'■ . - . -:. ..'

Постоянные микронрепараты для изучения изменений анатомических элементов древесины іветвей в процессе распада готовили по общей ботанической методике.-" Исследования срезов, 4] р иготовл«нлых на микротоме МС-2, производили на микроокопе МБИ-3. * ' .

Для обнаружения бесцветных гиф грибов «а микротомных срезах «применяли способ Даймлера,.и Джерри. ......

' При изучении процесса минерализации ветвей на вы-рубках определение азота.производили по Конвею и Кьельдалю, фосфора — на фотоэлектрическом колориметре,- калия — на; пламенном фотометре. '■'■

Естественное возобновление изучали по методике кафедр лесоводства МЛТИчгТ.СХЛ. • ^

Выбор оптимального способа очлстки. лесосек, при котором поддерживается - плодородие почвы,- осуществлялся на основе математической модел и, разработанной проф. В, Г. Нестеровым, В ней был 'использован-принцип бііо^коса. Задача решалась на ЭВМ «Минск-22». ; ' . - "

- Исследования проводились в Новгородской области, в Кре-стецком леспромхозе ЦНИИМЭ, в ельниках-кнсличнпка.ч и ельниках-черничниках, Леса Крестецкого леспромхоза расположены в подзоне х.вонно-ш проколи-ственных лесов.

-Л4 • ' < ^ а" ' ' '

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА I. КОЛИЧЕСТВО ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ, ДИНАМИКИ ИХ РАСПАДА И МИНЕРАЛИЗАЦИИ НА ВЬІРУБКАХі

Фитомасса кроны ельника

." Фитомасса кроны ..изученных ельников колеблется от 20,1 до 57,8 т/га в абсолютно сухом состоянии, пли от 36,8 ;.-до,.. 98,2 т/га в свєлієм оостояінші (табл. 1, 2). Из обшей массы кроны іга долю ветвей I порядка в 80- н 130-летнем: ельниках приходится 51—55%, а из общей массы тетвей на долю ветвей более 3 см приводится от 22 до 38%'. 'РШПНпш-і^^мншцмамінцммі - -■НЙІІІ.~ В изученных ельниках на долю .ветвейтшаметром'более 2 см приходится от 40 до 60%. На долю хвои ш общей массы кроны ельников приходится от 27 до 38%.

Имеется тесная связь массы .хвои к «етгаен с диаметром дерева, корреляционное отношение составляет 0,94—0,97. Способом наименьших квадратов получены следующие уравнения: ; .....

' .Для ветвей:

-0,001 ДЗ.гаї

Мсо-0,037Д2.2І2

Для хвои:

ЛІІ0-0Л12Д2-"9 М1м-0,0(»Дг.иі

Если поел« трелевки хлыстов н'а лесосеке остается вся фн-томасса кроны, то после трелевкчг деревьев остается от 4,8 до 10,1 т/га,шли 40—50 складочных >м3, что составляет примерно 20—25% от фитомлссы кроны.

Таблица!

Вес абсолютно сухого вещества (т/га) франций фнтомассы исследуемых ельннков-кмеличников

Ветви (диаметр в см)

ó « о

Порода Хвоя старая 3« « г о С а 5 х; г- і 3 Ч й Í <ч «Ч о ч л £5 Ощ 4 о 7 ' о' СЧ х 1 ем -Г 1 РЭ 1 всего

Ель

Ллсгвенные — ' ' — — 0,4 — ' 1,8 — 12 0,4; —

Ель . — — 9,8 4,9 ; 1.5 4,2 3,5 —

1ІГОГО 10,2 4,9 3,3 4,2 8,6 5,9 —

80-летний ельник |Н,6 | 2,9 | 0,8 | 15,3 | | 2,1 j 6,8 | 9,0 | 7,2 j 9,2 f-12.5

130-леткнй ельник

3,4

23,5 26,9

* 'Полученные данные о фштомассе крон ельников послужили основой для расчетов поступл-еиия э.тементов питання в почву ',из разлагающихся порубочных остатков и коэффициентов для матриц. ■

. В торы м(этапрм^работ являлось исследование процесса 'разложения и минерализации, ветвей на вырубках. В связи с этим возникла необходимость изучения некоторых физических свойств'ветвей ели, влияющих на скорость разложения ветвей па вырубках, б

Некоторые физические свойства древесины ветвей ели

Число годичных СЛО&В.В 1 'СМ древесины ветвей колеблется от 28 до 48, а с древесине ствола — от 3 до 20. Средняя плотность древесины -ветвей ели составляет 0,690 г/ом3.

Таблица 2

Вес абсолютно сухого вещества (т/га) фракций фито массы ельников-кисличников н черничников

Возраст Порода Хвоя и Ветвн (диаметр в см)

листья до 2 более 2 всего

120 Лиственные , . , . . 5,8 0,45 4,4 1,2 6,0 2.46 10,4 3,65

Итого , . . 6,25 '■'5,6 " 8,45 14,05

!Ю Ель ... ..... 5,6 : 5,6 . ' 4,0 ' 9,6

Лиственные..... 1,0 ■1,6 ■ 3,7 5,3

Итого . . . 6,6 7,2 7,7 14,9

110 Ель........ 9,3 7.8 6,5 14,3

Лиственные..... 0,5 1,5 1.4 2,9

Итого , , , 9,8 9,3 7.9 17,2

120 Ель........ 6,0 4,9 10,9

Лиственные..... 0,5 и 2,4 3.5

Итого .. . . 5,75 7*1 7,3' 14,4 :

Плотность древесины из комлевой части средних ветвей колеблется от 0,793 до 0,873 г/см3 и не оавшсит от местоположения ветвч! в кроме (раЗЛИЧ'Ие 'недостоверно ). Это свойство древесины ветвей позволяет определять продолжительность периода нх распада на основами» данных о динамике плотности древесины ветвей, взятых на .вырубках разных лет.

Процесс распада ветвей ели,осины и березы на сплошных вырубках

В первый год на ветвях ели и осины (кроме, очень ¡мелких) появляется синева, которая -занимает 50—60% люверх-

ностн сечения ветвей ели и 40—55% у осины. На ветвях березы бурая окраска занимает до 90% сечения очень .мелких ветвей и 40—50% у более крупных. Основные дереворазруша-гоише грибы поселяются на ветвях осины н березы на второй гош, ели—ла третий год. (Polyporus hirsutus, Polyporus betulinus, Panus stipticus, Shizophillum commune, Lenzites sepiaria n др.).

Дере вора зр у ш а ю щ sie грибы, поселяющиеся на ветвях всех пород, являются са про фитам и срубленной и валежной древесины и не представляют опасности для подроста н окружающих стен леса..

Через 5 лет на нетвях осины и березы твердая -к мягкая светло-желтая или белая волокнистая гниль занзшают всю плошадь сечелня в-етвей, а 'на -ветвях лгз верхней части вала через 4 года имеется только твердая гниль.

Через 8 лет твердая и мягкая бурая гниль занимают до 95% площади сечения очень ¡мелких приземленных ветвей ели и 70% у более крупных. На ветвях ели из верхней части вала через 7 лет встречается только твердая -гаиль.

Имеется, тесная связь площади зоны поражения древесины ветвей мягкой гнилью с возрастом вырубок. Способом наименьших квадратов нолучелы следующие уравнения:

Диаметр 0,5—0,6 см 0,9—1,1 см 3,0—3,5 см

Ветви ели

S = 11,71 N—31,76 S = I0,44N—22,01 S=6,10N—5,87

Ветви березы

S=20,3» N—27,83 S = ]0,08N—19,39

Ветви осины

S — 12,64'N—26,13

Мелкие ветви всех пород разрушаются в 1,5—2 раза быстрее, чем мелкие ветви ел». Средние ветви осины разрушаются в 1,5—2 раза быстрее, а березы в 1,3—1,5 раза быстрее, чем средние ветви ели. Мелкие ветви ели разруша-ютсяв 1,5 раза быстрее, чем средние, что связано с размерами площадей, занятых креневой древесиной.

.Предо л-жнтел ьи ость период-а распада ветвей, -полученная по уравнениям, составила для очень мелких и мел«их ветвей ели 11—12 л«т, средних—,17—18 лет. Очень мелкие и мелкие ветви березы и оопны .раэ-рушаются за 6—7 лет, средине н крупные —за 10-Т-12 лет.

Установлена тесная связь плотности древесины ветвей, собранных на вырубках разных лет, с возрастом вырубок. Получены следующие уравнения зависимости плотности древесины ветвей от возраста шырубок: 8

Для ветвей с.'ш: Для ветвеП березы:

р.--0,376 N'.+0,666 р= ^0,062Ы+0,623

Для ветвей аенны _0,015Я+0,514

Рассчитанная по ириведеншшм уравнениям пр одо л житель-лость .распада ветвей составила для средних ветвей березы и осины 10—11 лет. ели— 18 лет. Получен-ньге зависимости позволили определить проценты потерн органического вещества ветвей во времени. ' '

Средние ветви ели за 8 лет теряют 40% органического вещества, ветви осины-и' березы за 6 лет —до 50% органического аещесгва, Средине »ветви ели II осины из .вермней части вала за 7 лет теряют соответственно 15 и 26% органического вещества. ■ . ■ ;

Полученные данные ягепользованы для 'расчета поступления питательных элементов д почву 'нз разлагающихся ветвей. Для получения цено-тшггельных данных о (процессе разложения ветвей также изучали разрушения анатомических элемен-. топ древесины -ветвей. .

Некоторые изменения анатомических элементов древесины ветвей в процессе распада

На шетвях ели в первый .год грибы—возбудители синевы используют запасные шгтательные .вещества лучевой паренхимы и -вызывают разрушения оболочек паренхимных клеток. На третий ,гад'грибы синевы частично разрушают целлюлозу во вторичных оболочках .трахеид. Через.,7. лет в результате деятельности... дереворазрушающн.х грибов наблюдаются разрушения окаймленных пор на радиальных срезах. Проникая из одной трахеиды в другую, гифы грибов разрушают замыкающую .пленку и торус .поры 11, .постепенно растворяя окаймление пор, разрушают канал поры, В местах расположения пор образуются «рупные отверстия. Вторичные оболочки тра-хеид разбухают и ¡изгибаются, отходя от первичных, и постепенно растворяются энзимами грибов. Разрушения первичных оболочек на отдельные части, ка:к это происходит при разложении древесины стволов, не наблюдается. Аналогичные выводы получены лрн изучении образцов ветвей березы и осины.

Процесс минерализации ветвей на вырубках

Из числа изученных элементов наиболее интенсивно осво-божааетсн ¡калин (табл. 3). Основное количество калия вымывается в первые три пода. Азот и фосфор 'освобождаются медленно, при этом из мелких ветвей интенсивнее," чем из крупных. ■ I

Содержание азота, фосфора н калия в мелких к крупных ветвях ели, осины, березы (в % на 100 г абсолютно сухого вещества) в зависимости 1 от возраста вырубок

Таблица 3

Диаметр ветвей, см

Возраст" вырубок, лет от 0,5 до 2 от 3 до 10 от 0,5 до 2 от 3 до 10 от 0,5 до 2 | от 3 до 10

N КзО 1 РА

Ветви на вырубках с порубочными остатками Ельник-черничник

Свежее

сост. 0,73 100% 0,26 100% 0,31 100% 0,11 100% 0,19 100% 0,09

2 0,58 0,20 0,05 .0,04 0,17 0,09

3 0,27 0,07 0,03 0,02 0,17 0,11

5 0,14 0,10 0,01 0,01 0,09 0,05

6 0,19 0,11 0,01 0,01 0,07 0,06

8 . 0,33 45% 0,28 108% 0,05 16% 0,04 36% 0,08 42% 0,06

1 0,19 | 26% | 0,07 | 27% 0,51 70% 0,23 8»%

100%

67%

Ветви из верхней части вала

0,01 I 3% I 0,03 I 27% | 0,03 I 16% | 0,02 ! 21% Ветви из нижней части вала

0,10 33% 0,05 45% 0,12 63% 0,08 90%

Продолжение таблицы 3

Диаметр ветвей, см

Возраст вырубок, лет от 0,5 до 2 от 3 до 10 от 0,5 до 2 от 3 до 10 от 0,5 до 2 от 3 до 10

N ! КЮ | РА

Ос ИНН н к-чернн чн ик

Свежее

сост. 0,98 100% 0,53 100% 0,46 100% 0,43 100% 0,37 109% 0,11 :..

1 0,54 0,20 0,23 0,11 0,24 0,08

2 0,42 0,12- 0,08 0,05 0,10 0,07

3 0,31 ■ - - 0,07 0,02 0,07 0,04

4 0,34 0,26 0,05 0,03 0,08 0,05

б . 0,31 32% 0,27 50% 0,03 6% 0,03 7% 0,10 27% 0,05 .

Ветви из верхней части вала

— — 0,07 13% — — оде 7% — —• 0,02

0,25

Ветви из нижней части вала

47% — — 0,Об 12%

Ш

37%

В веггзях всех пород с 3-лет.!тIX вырубок содержание азота ■ и фосфора относнтельнонебольшое, а ® гаетвях с 7—В-леишх вырубок и из нижней части вала содержашге элементов увеличивается. . " ■ . ■ ' '.* ' ' .

Известно, что в подстилке азота <н зольных элементов содержится больше, чем 1В свежем'опаае, ;что .связано с жизне-" деятельностью микроорганизмов. На это явл-етие впервые обратил ■внимаяне П.-Л.-Костычев; (1889). Одкако при .ворошении подстилки, с увеличением доступа тепла] света, -кислорода и'влагисодержание;азота'н фосфора ;(тодашым И, И*. Смольник нова, 1969)'ощутимо шдает,1 а калий почти исчезает. ,

Следует отметить",г что в первые годы ве|вн и сучья находятся на поверхности почвы 'и-подвергаются воздействию атмосферных факторов. Есл1и;'опад .в гёрироде: разрушается до. вольно быстро (3—4 года), то .ветви всех .пород разрушаются ' в течение 10—18лет7В. разложении опала главная роль принадлежит микроорганизмам, а в р-азлояшН'Ш!-,ветвей прншша-:,лют участие в основном грибы. Вероятно, на содержание азота п фосфора в ветвях,влияёт'вышелачиванне элементов атмосферными осадками, перощд](ческое замораживание и оттаивание 'ветвей. ПюдтвержаеН11ем этого может служить низкое содержание азота и фосфора;в ветвях-ели н осины из -верхней части вала через 7 лет. • . "

В процессе минерализации ветвей ели, осины и березы за , б—8 лет выносится 80^-90% калия. Из;мелкнх ветвей (как собранных в .¿алы,"'так и не собр-анных) за 0—8 лет освобождается большая часть : азота н фосфора. Из крупных ветвей ели, (не собранных в валы;за 8 лет освобождается около поло: вины от имевшегося количества "ааота^Г фосфора, а из ветвей осины и березы за в л ёт,освобож да¿тся тр!г четверти от имевшегося количества.;,' - .'.■'.

Следующим этапом работ было изучение влияния оставленных порубочных-остатков'наЧюявден.не <1Г рост ели. ' : 1

ГЛАВА 2. О ЕСТЕСТВЕННОМ ВОЗОБНОВЛЕНИИ ЕЛИ НА ВЫРУБКАХ "

гЧ На постоянных пробных илощадях за 5 лет ель возобновилась слабо (табл. 4), при этом набл[Одается примерно равноценное возобновление .как на очищенных,"так и на контрольных участках (без сборз порубочных остатков), Источшикалш обсеменения служили стены леса. На-участках с оставлен« ы-а«и ветая.ми и сучьями самосев ели ®стречалея чаще, чем на участках с собранными ветвями ;(на контроле 1100 штук, при сжигании 650 штук). ., ._/;■;.;. .

, Средняя высота, самосева .«лина участках с оставленными .ветвями была на 9 —(17%'-'боль ш е,, ч е м на"участках со сбором

Таблица 4

Характеристика возобновления на постоянных пробных площадок (шт/'га)

Самосев (высота в см)

Подрост (высота в см)

порода до 25 см 26—50 51—100 101-200 200 итого, шт/га ДО 25 см 26-50 51-100 101-200 >!0О итого, шг/га

Сбор в кучи — -3 тода после рубки

Ель I — - - | 1 -1 - 1 60 | 150 | 20 ] -1 220

• 4 года

Ель — 60 10 _ 70 _ 40 !20 90 20 270

Оси на — — 140 350 280 770

Береза ■ — 2160 1730 1730 420 6040

S лет *

Ель — ' 160 20 — — 180 — НО 150 190 - 480

Измельчение и разбрасывание — 3 года после рубки < • •

Ель 200 . 100 | -Ю - - | 310 80 170 300 - 1 ■ ;550

4 года '■ ■ J Í Í •

Ель 210 480 30 -- 720 — 2S0 260 10 '560

Осипа — 210 700 2220 И» 4030 - : І

Береза 700 1520 2930 3960 480 9590 і г' ' ■

5 лет 1 • \

Ель | * 390 j 160 - - | 550 - | 160 180 » 1 — ■ :4I<VÍ

Продолжение таблицы 4

Порода Самосев (висота в см) Подрост (высота в см)

до 25 си 26-50 51-100 101—200 200 итого, шт/га ло 25 см 26-50 51-100 ■ 101—200 >200 . итого, шт/га

Сжигание в кучах — 3 года после рубкн

Ель 180 — ■ — — ■ — 180 180 1220 900 30 2330

■ - 4 года

Ель Осниа Береза 200 140 170 2310 20 640 4310 1750 4680 1760 1070 360 4320 12160 400 1050 60 Г 1510

5 лег'''

Ель 30 540 ,50 10 —, 630 620 640 300 — 1560

і Конт >одь — 3 года ло< :ле рубкн . : Г

Ель 650 . ' гт — ■' ■— 4 650 года 250 850 ' 880 150 ' " —. 2130 '■■

Ель Осипа Береза 430 440 420 10 90 1990 2220 8380 3390 3380 і 880 . ■'. 5700. 14170 лет 20- • 560-- 1120 — ЗІ0- . • ^^ «V • >' —' 2010

Ели — 910 200 — — 1110 — 410 860 670 1940

в куч» или сжиганием. На вырубках с оставленными без сбора 'ветвям.II и.сучьями имеется удовлетворительное или хоро* шее возобновление.

На -6-летних вырубках насчитывается . от 3920 до 5480 шт/га елочек. Для изучения влияния оставленных ветвей на прирост ели был заложен опыт ио использованию ветвей в качестве удобрешя лесных .культур. Для этой цели в культуры ели вносил!i ветви из -расчета 35 т/га >в свежем состоянии.

Через 1 год средняя длина главного годичного побега на участках с разбросанными ветвями ели была на 36—38% больше; чем на 'Контроле. На второй год это различие составило ,в среднем 25%. Полученные различия достоверны (М = =*=3,31—3,59 л 3,26—3,34).

Полученные данные подтвердили наше предположение о положительном 'влиянии порубочных остатков на появление И рост ели.

Проведенные исследовании, дополненные данными других авторов, позволили перейти к заключительному этапу нашей работы— к решению задачи по выбору оптимального способа очистки лесосек, при котором поддерживается плодородие почвы,

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ОЧИСТКИ ЛЕСОСЕК

И СОСТАВЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ МАТРИЦ ДЛЯ ЭВМ

Данная задача ставилась на основе модели, разработанной проф. В. Г. Нестеровым, в 'Которой основные переменные XJ рассматриваются как величины, характеризующие ранговые показателя! -разных способов очистки лесосек. Задача сводится к тому, чтобы найти.максимум или минимум целевой функции F=EC jXj -> max(min), обеспеченной заданными условиями.

Здесь Су — оценка способа очистки лесосек, например, по успешному 'возобновлению леса, в расчете на 1 кбм заготовленной древесины.

Вся совокупность ограничений представляется <в виде:

п

Ха/у^^в, (i = 1,2.....m)

■ Х/>о

a¡j ' — коэффициенты, характеризующие выполнение требований разными способами очистки лесосек,

В качестве ограничений принимали: требования на поступление азота в почву из порубочных остатков, аналогичные требования .по фосфору, аналогичные требования по калию, требования к обеспечению пожаробезопасное™, фитоэнтомологи чес юте требования, требования по размещению порубоч-

iitix. остатков для обеспечения; равномерности ©несения питательных веществ в п о ч в у ¿и , обеспечен;ия противоинсоляционмой защиты сеянцев, требования, по..себестоимости древесины, тре-1 боваиля ло снижению загрязнения срёды/требования на ограничения по за пасу.* ^/V-: -у.,'-;/ ■ ..Vv ' ' '

Л/;. В '.качестве переметных':, рассматривались хараосгернстики способов очистки лесосек,—ХУ—сжиганиев .кутах; Х2—сбор в кучи;, Х3'— мехашЫфовакнын сбор в^; валы; Х4 — упрощенная очистка; Xg — стлошной tna'.i; X е — <из мел ь ч ени е и разбрасывание; X? —■ сбор на'-волоке;;Xg —'подчистка при методе узких "лент; Х9— оправка';подроста;,..:;у \ ...

Задача по выбору оптимального: способа очтктки лесосек решалась на Э ВМ ' «Минск-22». ■ Коэффигшенты для первых трех неравенств вычисляли на основании фактических данных

по формуле: ; ' - Л

^ - : ' - .....' -

■ ' ■ - ■■'■•Л;:■■■ ■ ■ ;

где P — mp о цент сад ер ж а ни я N, Р2О5, КгО в 'свежих порубочных остатках;. "'■ -■.а';,^":'" ' ' ""

' Pi — процент, содержания^,-PîOsî К2О jï старых порубоч-'Ч,,. ' пых остатках; . . , ■ ■ . •

M с—масса.свежих порубочных остатков;:

Мр—масса разложи вшихся/порубоЧныхостатков; ,

M —-нырубленный запас 11а 1 га. '>

• "' ' Коэ^ициенты'аля неравенств но'.пожароопасным и фито-энтомологическнм-оценкам- составляли'«а .основании литературных данных, обработанных способом*; рантовой корреляции. '■■ ■-.: r/r.^'^'ï.N1- '^•r'r..'- ■ ''■'■'" ;

Исходные биоэкологпческие.матрицы на оптимизацию способов очистки лесосек (табл. 5)'были составлены в 4 вариантах (2 для СЛучая-ТреЛеВКН.;ХЛЫСТОВ.:'И-,2 для трелевки деревьев). ' ' ' ■ Ч*

В результате, решения- "'получили,^о^лучплим способом очистни лесосек_ во ■ всех, [вариантах оказался способ измель-чешя и разбрпсывания4 пору бочных".* остатков (измельчение ветвей диаметром, более _3 см «разбрасывание мелких).

^"•¡•'Даиное pemeHiieV вытекает тлавным образом.из того, что ■ мы поставили довольно вьюоше требования на удобреине почвы: Такое требование обычно ставится.при стремлении не -допустить снижения продуктивности леса. г'.1;

я. ©

е, 5

О О

бз с;

= х = ьз

£ Л § 8

Ь) л

ч £

О о

я

Ь) —і -о

кі

о ь>

" 5 =

2 2

* Е

Л Ь

о 11'

а' Г-

— д

О

Э:

О

я 5

ю о О ООО о о .о о _ Ф ^ ■ ооо Ъ Ъч « --і в у -оо ЬЭОО о о о о Сжигание в кучах, X,

Её о О , О ООО О О О о 8 ' К- о о ьі 5! ' Й 5 55 Сбор в кучи, Хг

СП 0,780 1 0,210 0,175 0,015 0,025 0,0£0 0,014 0,475 0,005 1 Сбор в валы ме-хан,, Хз

15,7 і 0,850 0,200 0,505 0,010 0,020 0,225 0,002 0,402 0,035 I Упрмц. очистка, X,

со ■ VI 0,012 0,330 0,530 0,005 0,005 0,400 0,011 0,455 1 0,050 1 Сплош-коіі пал., ХІ

"о 0,650 0,210 0,510 0,035 0,020 0,350 0,020 0,465 і 0,005 1 Измельчение 11 раз брас., Х6

17,5 : 0,780 0,210 0,475 0,015 0,025 0,055 0,020 0,465 0,005 1 Сбор на волоке, х7

ОО .ООО о о о о - Я $ 2 к I £ V « Й Сто и ® О О ¿1 о о Подчистка—метод узких лент, X*

17,5 ОО ООО О сэ о о о ■ О "Ці о Ь а в V) о,** о о о Ф* їй ы — о о о 5 в о Оправка подроста, X»

шах. А А А А V Л А V V V § — 3 ^ о -.} ІЗ й 3 Объем и тип ограничений

я *

тз X

X в>

" о

І*

я = 2 « рі

_С

£5

з з

33

£

Я

О

К

В

^Ъ**^ •*. Ч — - : "к,'. '•■ "> * '*,*? •' ? '!' • ■' Л-". >

;; ; '' 1. Впервые решена Задача'по выбору' оптимального^ спо- . 'г ' ;"соба„онпстки лесосекна' Э ВМ:«М]шсх-22».с учетом.принципа ~ / .'поддержания плодородия почвы _(лу,чш»м оказался способ из-' ' ^ельченля и разбрасывания порубочных остатков).

Получены^новые'.'-дамные о'■структуре";фито массы крон- ,-, спелых ел ышк о в —исличии жоп ш (черетичииков Крестецкого леспромхоза, принтомфитомасса/ крон колеблется от 20 до : " ::: 57 т/га. После трелевки'Деревьев^в бесснежный перподостает-', ^ ^; ся 20—25% от мачхы.крон насаждений'.' г' . г ■^'-г^З. Получены -для -двух ельников, уравнения зависимости' / ?массы хвои и ветвей' от.днаметрадерева вндаМ=л • 0. т. -* ^-.;■; 4. Изучены некоторыефлзйческае свойства древесины вех- V ^ вен 'ели. Средняя плотность древесины Гветвен ели составляет" 0,690 г/см3, максимальная^- 0,873 г/см3.: Плотность древесины1 . комлевой частп.средних'ветвей; не-зависит от ^местоположения -^;?ветвей в. кроне;Это_положенне п о з во лило определить продол- ; ; 'жительность п ер-иода разложения, ветвей на вырубках. ; .■'.-'•г' 5, Определены-вндыгдереворазрушающнх' грибов, являю- ' *■' щнхся, в основном сапрофитами срубленной и'вллежной древе- ./

■ осины, п динамика заселения;грийа"мп:-порубочных остатков.

'Основные дереворазрушающие "грибыГпоселя(отся на ветвях , ' осины и березы через год после 1рубкн"а ща^ветвях ели —через-2 года. '■■.-Г -

6- Изучены осо0енностн;'разрушен11я';Древесшы ветвеГ[.'е.1и, : осины и берез ььнавырубках. Мелкие-: ветви'всех пород раз- -- Друшаются в 1,5—2 £аза-быстрее,' чем-крупные. Средние!ветви осины разрушаются' в /,5 раза"0ыстрее,- а-березы в 1,3—1,5 ' ;:раза б ы ст р ее.ч емср е днн еветви;ели",;- ;.:.- -

'.у 7. Получены'уравнения; свя'зй-площадн зоны поражения . . древесины ветвей мягкой* гнилью™.в'ида:;5*=а!М—Ь и плотности древесины ветвей с,возрастом вырубок ьнда 'р= —аИ+Ь, что 'позволило определить.процент потерн органического вещества ' ; . в процессе разложения, Л1елкне; ветви;;березы й осины, разру-и: шаются за 6—7 лет^ средние и крупные— 10—12 лет. Мелкие ветви ели — Н—12 лет, средние—17—18 лет,,' .

,8. Изучены разрушения ;анатомических}эл ем ентов древееи-' ; | мы ¡ветвей в процессе расл-ада: Гршбы —'вадбуднтелн синевы — '

вызывают разрушениеоболочек.'л арёнхимных клеток сердце.-'; винных лучей. Дереворазрушаюш1е; грнбьг вызывают разру-

■ -щение вторичных оболочек/Трахеид' и уВОЛОКНЛСТЫХ трахеид, • а также частично.и.первичных оболочек;-Разрушения первич-

■У- 'пых оболочек' трахенд^на" отдельные-части не наблюдается.

Л\9. В процессе,минерализации ветвей ели; осины и березы ;. " "из числа изученных элементов наиболее интенсивно освобождается калнй.' Пд'1штенснйностн_;6свобождення'изучаемые эле. 18 ■ .

менты можно расположить в порядке уменьшения следующим образом — кадии, азот, фосфор.

10. В процессе минерализации ветвей ели, осины и березы за 6—8 лет выносится 80—90% калия. Из мелких ветвей ели, осины и березы (как собранных в валы, так и не собранных) освобождается большая часть азота и фосфора (80—90%). Из крупных ветвей елн, не собранных в валы, освобождается около половины от имевшегося количества азота и фосфора, а из ветвей осины и березы — три четверти. Из крупных петлей ели, расположенных в верхней части вала, а также ветвей осины, собранных в валы, освобождается большая часть азота и фосфора (80—90%).

11. В результате 5-летннх наблюдений установлено благоприятное влияние порубочных остатков на естественное возобновление ели. На очищенных н неочищенных участках наблюдается равноценное возобновление е.тн.

12. Использование ветвей ели, осины н березы в качестве удобрения лесных культур оказало положительное влияние на рост сеянцев ели, при этом в первый ГОД 'Прирост елочек по высоте на удобренных участках превышал прирост контрольных экземпляров на 36—38%, во второй — на 25%, Внесенные ветви защищают сеянцы ели от ожогов корневой шейки и выжимания заморозками, являются источником элементов питания.

Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Новиков Б. Н. О динамике минерализации порубочных остатков. Труды ЦНИИМЭ, вып. 123, 1972, стр. 72—79.

2. Новиков Б. Н. О динамике расиала порубочных остатков на вырубках. Труды ЦНИИМЭ, вып. 123, 1972, стр. 80— 91.

3. Новиков Б. Н„ Авдеев А. Н. Использование ветвей для удобрения лесных культур, Ж. «Лесохозяйственная информация», 1973, Яг 4, стр. 9—10.

4. Новиков Б. Н. Естественное возобновление ели на вырубках. Ж. «Лесохозяйственная информация», 1973, jYs 20, стр. 9—10.

5. Ватковскпн О, С., Новиков Б. Н. Биомасса и прирост ветвей ели. Ж. «Лесоведение», 1973, .Ya 6, стр. 38—15.

6. Ватковскнй О. С„ Новиков Б. Н. О фитомассе крон ельников Новгородской области. Всесоюзное совещание по бно-геоценологни и методам учета первичной продукции в еловых лесах. Тезисы докладов. Петрозаводск, 1973, стр. 9.

7. Нестеров В. Г„ Новиков Б. Н. К вопросу о выборе оптимального способа очистки -лесосек в ельниках. Труды ЦНИИМЭ, вып. 141, 1974, стр. 46—51.

Объем !'/« п. л. Заказ 463. Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии им. К. А, Тимирязева 125008, Москва А-8, Тимирязевская ул., 44