Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Концепция трансформации производных мягколиственных насаждений в темнохвойные с целью повышения продуктивности лесов Урала

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Концепция трансформации производных мягколиственных насаждений в темнохвойные с целью повышения продуктивности лесов Урала"

КОНЦЕПЦИЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ МЯГКОЛИСТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ТЕМНОХВОЙНЫЕ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСОВ УРАЛА

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная

таксация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

12 ЯНВ 2015

Екатеринбург 2014

005557987

005557987

Работа выполнена на кафедре лесоводства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет»

Научный консультант: Луганский Николай Алексеевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры лесоводства ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехничекий университет».

Официальные оппоненты: Шиятов Степан Григорьевич,

доктор биологических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории дендрохронологии Института экологии растений и животных УрОРАН;

Пахучий Владимир Васильевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой лесное хозяйство Сыктывкарского лесного института (филиал Санкт - Петербургской лесотехнической академии им. С.М.Кирова

Кулагин Алексей Юрьевич,

доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией лесоведения Института биологии Уфимского научного центра РАН.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова»

Защита диссертации состоится 4 марта 2015 г. в 12:00 часов на заседании диссертационного Совета Д 220.003.01 при Башкирском государственном аграрном университете по адресу: 650001, г. Уфа, 50 - летия Октября, 34. Тел./факс (347) 228-08-98, E-mail: bgau@ufanet.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Башкирский ГАУ и на официальном сайте Министерства образования и науки Российской Федерации http://vak.ed.gov.ru. Автореферат разослан «. Л .» января 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук, доцент^ ^ л Гайфуллин Радик Разилевич

f УЬ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В общественном сознании под воздействием причин экологического и социального характера укрепляется понимание того, что леса надо рассматривать не только как природный ресурс, но и как важнейший компонент биосферы, выполняющий свойственные только им природообразующие и средозащитные функции. Поэтому задачи повышения качественного состава лесов и технического уровня ведения хозяйства в них должны решаться комплексно, эффективно и рационально в рамках современной парадигмы устойчивого управления лесами. В условиях Урала наиболее продуктивными и в максимальной степени выполняющими биосферные функции являются коренные (первобытные) и условно - коренные темнохвойные насаждения. Производные от них мягколиственные насаждения с экологической, лесоводственной и экономической точек зрения являются наименее предпочтительным состоянием темнохвойных лесов. Анализ динамики лесов таежной зоны России за последние сто лет показывает неуклонное увеличение площадей, занятых производными мягколиственными насаждениями. Поэтому проблема предотвращения процесса смены пород и формирования продуктивных темнохвойных насаждений в максимально короткие сроки для лесоводства является актуальной и приоритетной. Актуальность темы подтверждается справками о внедрении, выполнением договорных тем, заключенных с Министерством промышленности, энергетики и науки Свердловской области, патентами на изобретения и дипломами лауреата конкурсов и выставок.

Степень разработанности. По проблеме формирования продуктивных темнохвойных (в широком смысле этого слова) лесов и тесно связанным с ней процессом смены пород накоплен значительный теоретический и практический материал. Этим вопросам посвящены исследования Н.Е. Декатова (1931, 1958, 1963), П.В. Воропанова (1950),М.Е. Ткаченко (1952), А.П. Шиманюка (1956), И.И. Шишкова (1958), A.B. Побединского (1962, 1977), A.C. Тихонова (1965), В.Я. Колданова (1966), Р.П. Исаевой (1968), В.Н. Данилика (1968, 1970 ), Н.П.

Чупрова (1968), Н.И. Казимирова (1970), H.A. Моисеева (1972), Б.П. Колесникова (1973), А.И. Писаренко (1973), H.A. Луганского (1974 ), В.А. Дудина (1975), И.И. Гусева (1978), С.А. Дыренкова (1984), E.II. Смолоногова (1994), С.Г. Казанцева, C.B. Залесова, A.C. Залесова (2006) и др. Некоторые рекомендации (Теринов Н.И., Куликов, 1991) и даже способы рубок (Алексеев, 1967; Побединский, 1963) вошли в действующие нормативные документы. Тем не менее происходящий в значительных масштабах негативный процесс смены коренных хвойных насаждений на производные мягколиственные до сих пор имеет неуправляемый характер. Это подтверждает несовершенствование применяемых методов и способов ведения лесного хозяйства. До сих пор во главу угла ставится решение прежде всего сиюминутных экономических задач, отодвигая на второй план социальную и экологическую роль лесных насаждений. Осмысление имеющейся информации и построение хозяйственной деятельности на основе современной парадигмы устойчивого управления лесами открывает новые возможности во взаимоотношении общества с лесными экосистемами. В научной и практической деятельности это будет способствовать поиску иных концептуальных и соответствующих им технологических решений.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является разработка системы мероприятий по трансформации коротко - производных мягколиственных насаждений (по Б.П.Колесникову) в мягколиственно -темнохвойные или темнохвойные насаждения, где основными являются рубки, выполняемые в строго определенные сроки и на основе специализированной классификации деревьев по возрасту и состоянию.

Цель реализуется следующими задачами:

- выявить особенности роста темнохвойных пород, произрастающих в нижнем ярусе и подросте производных мягколиственных древостоев;

- определить методические подходы и обосновать критерии для выделения перспективных поколений темнохвойных пород, способных после вырубки мягколиственных древостоев сформировать темнохвойные насаждения;

- обосновать наиболее перспективные способы рубок, обеспечивающие отно-

сительно быструю и эффективную трансформацию производных мягколист-венных насаждений в темнохвойные насаждения;

- предложить экологизированные технологии рубок трансформации с применением малогабаритного трактора;

- представить практические рекомендации проектным организациям для планирования хозяйственных мероприятий, а производству - технологические схемы для эффективного осуществления рубок трансформации.

Научная новизна. Период произрастания мягколиственных насаждений в предложенной концепции рассматривается как восстановительно - возрастной этап формирования темнохвойных насаждений, ограниченный жесткими временными рамками (до 60 лет), и в этом качестве он включается в систему ведения лесного хозяйства в темнохвойных лесах. Предложенный подход к решению проблемы смены пород может служить методологической базой для построения подобных систем для других хвойных насаждений. Формирование темнохвойных насаждений осуществляется системой рубок трансформации, основу которой составляют принятые на производстве способы выборочных рубок, но со специфическими лесоводственно - техническими параметрами. Кроме этого, установлены индикационные морфологические признаки, определяющие состояние и возраст деревьев темнохвойных пород, способных после удаления верхнего мягколисгвенного яруса сформировать темнохвойный древостой с удовлетворительными таксационными характеристиками.

Практическая значимость работы.

1. Метод формирования темнохвойных насаждений через произрастание одного поколения мягколиственных пород и при их доминировании в верхнем ярусе древостоев, может быть принят для перспективного планирования, назначения хозяйственных мероприятий и позволит более активно включать производные мягколиственные насаждения в оборот хозяйства.

2. В производных мягколиственных насаждениях проводится рубка или цикл рубок трансформации способами и технологиями (в том числе с применением малогабаритного трактора), обеспечивающими высокую вероятность фор-

мирования темнохвойных насаждений и сохранение лесорастительной среды.

3. Рубки трансформации по сравнению с регламентируемыми методами позволяют как минимум на 10 - 15 лет ускорить формирование продуктивных темнохвойных насаждений, сократить оборот рубки темнохвойных древостоев в 2 раза и осуществлять эксплуатацию трансформированных спелых темнохвойных насаждений через 50 - 55 лет, восстановить исходный (до рубки) запас древостоя через 45 лет, но уже за счет деревьев темнохвойных пород, формировать более производительный темнохвойных древостой по отношению к древостою после сплошной рубки с сохранением подроста.

4. При таксации насаждений рекомендовано давать полную характеристику древостоев по элементам леса, начиная со средневозрастных древостоев.

Методология и методы исследований. Методология основана на изучении литературных данных и сборе полевого материала по общепринятым методикам, которые используются при проведении лесоустроительных и научно — исследовательских работах. Исследования проводились в лесных насаждениях на постоянных и временных пробных площадях, заложенных в соответствии с ГОСТами. Эти объекты включали экспериментальные и контрольные к ним участки. Исследования продолжались в лабораторных условиях с использованием соответствующего оборудования и последующей статистической обработкой полученных результатов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Период произрастания производных мягколиственных Етсаждения с наличием молодых поколений темнохвойных пород, сформировавшихся после вырубки еловых древостоев или в результате воздействия на них других экзогенных факторов, рассматривается как восстановительно - возрастной этап развития темнохвойных насаждений по коротко - производному типу, является объективным и одним из стратегических направлений лесообразования и в этом качестве включается в схему формирования рубками темнохвойных лесов.

2. Формирование темнохвойных насаждений через смену пород осуществляется системой рубок трансформации, составной частью которой являются

принятые на производстве выборочные рубки, но со специфическими лесоводственно - техническими параметрами.

3. Сроки проведения рубок трансформации в цикле этого вида рубок и специализированная классификация отбора деревьев в рубку, в том числе при проведении последней рубки трансформации, принципиально отличаются от применяемой лесоводственной (хозяйственно - биологической) классификации отбора деревьев при рубках ухода.

4. Техническое и технологическое сопровождение рубок трансформации предполагает применение природосберегающей малогабаритной техники.

Степень достоверности и апробации результатов. Во время полевых и лабораторных исследований весь комплекс научно - исследовательских работ с последующей обработкой, анализом и обобщением полученных результатов выполнен автором лично. Материалы диссертации докладывались на международных и региональных выставках: «Лесдревмаш - 2008» (Москва, 2008), Выставка научно - технических достижений 21 созыва (КНР, Харбин, 2008), «Лес и деревообработка» (Уфа, 2008); международных конференциях: «Кадровое и научное управления лесами: состояние и перспективы» (Йошкар-Ола, 2005), «Биологическая рекультивация нарушенных земель» (Екатеринбург, 1996), «Экология таежных лесов» (Сыктывкар, 1998), «Мониторинг лесных экосистем» (Петрозаводск, 1999), «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2000), «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2000), «Экологические, экономические и социальные аспекты лесоустройства и лесозащиты» (Брянск, 2004.); «Инновации и технологии в лесном хозяйстве - 2013 (Санкт - Петербург, 2013); Всесоюзных и региональных конференциях : «Экология лесов Севера» (Сыктывкар, 1989); «Проблемы устойчивости биологических систем» (Севастополь, 1990); «Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам среды» (Ростов-на-Дону, 1990); «Проблемы рационального использования, воспроизводства и экологического мониторинга лесов» (Свердловск, 1991); «Русдендро» (Екатеринбург, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 56 работ. Из них

13 работ включены в список изданий рекомендованных ВАК, получено 3 патента на изобретение.

Объем выполненных работ. Из всего объема обследованных лесных насаждений и вырубок в материалы диссертации вошло только часть участков, общая площадь которых составила около 450 га. На них было заложено 48 пробных площадей, где инструментально - перечислительными методами устанавливалась полная таксационная характеристика древостоев. При проведении опытных рубок, площадь которых составила 52,2 га, весь цикл организационных, подготовительных, производственных и исследовательских работ выполнен при непосредственном участии автора. Для определения и уточнения типа леса и типов почв сделано 70 почвенных разрезов и прикопок, фиксировался напочвенный покров. Взято 604 образца древесины, на которых произведено более 30000 измерений ширины годичных колец. Сделано 800 замеров освещенности участков. Выполнено 15000 измерений приростов у подроста темно-хвойных пород но высоте. Из этого числа ежегодно в течение 7 лет замеры производились у 180 экземпляров, а в течение 10-11 лет - у 1350. Для определения характеристик подроста заложено около 2000 учетных площадок.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, библиографического списка, рекомевдаций производству и приложений. Текст рукописи представлен на 320 страницах, в т.ч. 272 страницы основного текста, иллюстрирован 40 таблицами и 38 рисунками. Библиографический список включает 287 работ, в т. ч. и зарубежных авторов.

Связь темы диссертации с плановыми исследованиями и личный вклад автора. Приведенный в диссертации экспериментальный материал и результаты исследований получены автором в период его 32 - летней работы с 1982 по 2014 гг. на Уральской ЛОС ВНИИЛМ, которая впоследствии была преобразована в Институт леса УрО РАН, а затем - в Ботанический сад УрО РАН. В этот период соискатель был исполнителем и руководителем ряда бюджетных и хоздоговорных тем. Окончательный вариант диссертации подготовлен и оформлен в период его обучения в докторантуре ФГБОУ ВПО «Уральский го-

сударственный лесотехнический университет». Автором непосредственно ставились задачи, разрабатывалась программа и подбирались объекты исследований, осуществлялся сбор, статистическая обработка и анализ экспериментального материала, делались выводы, организовывалась и проводилась опытно - производственная проверка основных результатов исследований и их внедрение в производство. Последнее подтверждается соответствующими документами.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СМЕНЫ ПОРОД

И ТРАНСФОРМАЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ МЯГКОЛИСТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ В КОРЕННЫЕ ТЕМНОХВОЙНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ

Смена хвойных пород на мягколиственные характерна для многих регионов России, в том числе и для Урала, что связано с закреплением и доминированием до настоящего времени сплошнолесосечного способа рубок и низким техническим уровнем ведения лесного хозяйства. Так с 1927 по 1966 гт. площадь хвойных лесов в Костромской, Вологодской и Кировской областях сократилась на 20 - 30 %. В лесном фонде Свердловской области доля мягколиствен-ных лесов с 24% в 1930 г. к настоящему времени достигла 42%. Только в 2007 г. по отношению к 2006 г. площадь мягколиственных насаждений увеличилась на 2,6%. Согласно информации, размещенной на сайте информационно - аналитического и энциклопедического портала «Русская цивилизация», процесс замены темнохвойных насаждений на мягколиственные в Уральском регионе происходит со скоростью 270 км2 в год.

После сплошной вырубки хвойных древостоев формирование хвойного насаждения через смену пород естественным методом может идти в двух направлениях. Первое направление - через формирование коротко - производных насаждений - является наиболее перспективным, так как «преобладание главной (материнской) породы в древостое обеспечивается за период жизни ее одного поколения» (Колесников и др., 1973). Характеризуются эти насаждения заметным участием главной (хвойной) породы в составе древостоя или она обильно представлена в подросте. Второе направление - через формирование длительно

- производных насаждений. В них коренная хвойная порода представлена малым количеством экземпляров, и ее преобладание не происходит за время жизни как минимум одного поколения временно преобладающих мягколиственных пород. В практической деятельности при периодическом воздействии на леса экзогенных факторов, в частности рубок, и прерывании мягколиственной сукцессии на каком — либо ее этапе, термины «коротко - производное и длительно - производное насаждение» удобно заменить соответственно на термины «первично -производное и вторично - производное насаждение» (Лысов,1986). Они определяют степень удаленности производных мягколиственных насаждений по отношению к коренному (хвойному) типу леса.

Исследования, проведенные в темнохвойных насаждениях, позволяют предположить механизм формирования условно - коренных ельников через производные мягколиственные насаждения. Объясняется это «стремлением» экосистемы восстановить нарушенный в результате рубок свою структуру и энергетический баланс (Манаков, Никонов, 1981; Павлова и др., 1996). Так потеря органического вещества в ельнике в виде вырубленной стволовой древесины составляет около 1/3 элементов питания от его общего количества в насаждении (Казимиров, Морозов, 1973). Эта потеря восполняется в процессе произрастания в течение 40 - 60 лет мягколиственных древостоев (Н.И.Теринов, Тур-ков, 1983; Дедков и др., 1987). В этот же период происходит увеличение численности подроста ели. Некоторые исследователи в качестве фактора повышения устойчивости хвойных насаждений предлагают их кратковременную смену на мягколиственные или смешанное лесовыращивание (Казимиров, 1970; Тем-нухин и др., 1998).

Существует и другая точка зрения, где смена пород оценивается как наиболее экстенсивный путь развития, неприемлемый для лесного хозяйства (Моисеев, 1972). Березовые и осиновые древостой, улучшая плодородие и некоторые водно - физические свойства лесных почв, берут из нее больше элементов питания, чем еловые и сосновые (Ремезов, Погребняк, 1965). Горные темнохвойные леса оказывают более благоприятное влияние на водный сток, чем мягколист-

венные (Рубцов и др., 1990). За счет сохранения молодых поколений хвойных пород можно обеспечить возобновление до 65% вырубок в смешанных лесах и лесах таежной зоны. При прочих равных условиях экономическая эффективность двух оборотов рубки мягколиственных древостоев до 2 - х раз ниже, чем одного оборота рубки хвойных. Производительность березовых древостоев с каждой вегетативной генерацией снижается на класс бонитета, а через 3 - 4 генерации лесное насаждение разрушается полностью. На основании комплексных исследований ряда лесных научных учреждений, сделан вывод о нецелесообразности в таежной зоне и зоне смешанных лесов смены коренных ельников и сосняков на производные березняки и осинники (Изучить процессы ..., 1975). Таким образом, имеется два подхода, две концепции лесовыращивания в таежной зоне России. Одна целенаправленно предполагает чередование хвойных и мягколиственных сукцессий, другая базируется на классической схеме ведения лесного хозяйства, при которой формирование мягколиственных насаждений на месте темнохвойных расценивается как негативный процесс. Наиболее рациональным вариантом решения вопроса смены пород в ельниках является включение этого процесса в систему управления лесными ресурсами. При этом ведение хозяйства в производных лесах не должно быть шаблонным. В силу их специфичности и рассмотрения в качестве восстановительно - возрастного этапа развития еловых насаждений, в этот период должен быть определен порядок проведения мероприятий, и прежде всего, рубок. Как было отмечено выше, период мягколиственной сукцессии, в течение которого происходит накопление демутационного потенциала темнохвойного насаждения, составляет 40 - 60 лет, т.е. ограничивается возрастом приспевания мягколиственных древостоев. С целью поддержания этого процесса на высоком уровне уход в этот период должен осуществляться исключительно за молодыми поколениями темнохвойных пород. В этом случае в рубку (в отличие от рубок ухода) в первую очередь назначаются наиболее развитые деревья из верхнего яруса древостоя. Поэтому имеет смысл отдельно выделить мероприятия (рубки), направленные исключительно на трансформацию (от лат. transformation - преобразование, превращение) мяг-

колиственных насаждений в темнохвойные в период до возраста рубки спелых березняков и осинников. Рубку или цикл рубок, главной целыо которых является формирование темнохвойных насаждений из последующих генераций и поколений темнохвойных пород в онтогенезе производного мягколиственного насаждения и проводимых в период (как правило) до возраста рубки спелых мягколиственных древостоев, предлагается именовать рубкой трансформации. То есть, процесс формирования темнохвойного насаждения начинается на ранних этапах мягколиственной сукцессии, что существенно сокращает сроки выращивания высокопроизводительного темнохвойного древостоя к возрасту рубки. Институтом интеллектуальной и промышленной собственности (ФИПС) в 2014 г. на рубки трансформации был оформлен патент на изобретение. По приблизительным подсчетам площадь еловых насаждений, которые могут быть объектом для этих рубок, только в Свердловской области составляет 1,5 - 2 млн. га. Первыми рубками трансформации с четко поставленной первоочередной задачей и сроком их проведения следует считать рубки Д.М. Кравчинского, осуществленные в конце XIX - начале XX столетия в средневозрастных и приспевающих мягколиственных древостоях. На основании изучения результатов этих рубок Н.Е.Декатовым (1963) было предложено в лиственно - еловых древостоях удалять верхний мягколиственный ярус в возрасте 30 - 40 лет. Другие исследователи рекомендовали проводить первый прием «постепенной рубки» в 35 -летнем возрасте мягколиственных древостоев (Рубцов, Майоров 1966).

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Согласно лесорастительному районированию территории Свердловской области (Колесников и др., 1873) регион исследований располагается вдоль хребта Уральских гор, находится в пределах трех лесорастительных областей (Уральской горио — лесной, Восточно - Европейской горно - лесной и Западно -Сибирской равнинной лесной), четырех провинций (Среднеуральской низкогорной, Предуральской предгорной, Зауральской холмисто - предгорной и Зауральской равнинной) и трех лесорастительных округов. Он подразделен на че-

тыре района исследований: Нижнесергинский (округ широколиственно - хвойных лесов), Причусовской, Красноуральский (южнотаежный округ) и Серов-ский (среднетаежный округ). Два первых района относятся к горным лесам, что накладывает свой отпечаток на функционирование лесных экосистем. По лесо-хозяйственному районированию все районы относятся к Таежной зоне Средне -Уральского таежного района. На основании изучения почвенно - климатических, лесорастительных условий и восстановительно - возрастной динамики насаждений следует, что в регионе исследований активно происходит смена пород, но при этом существуют все объективные условия для успешного формирования продуктивных темнохвойных насаждений естественным методом.

3 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований являлись производные мягколиственные насаждения I - III класса бонитета с участие в составе верхнего яруса от 6 до 10 единиц мягколиственных деревьев, с поколениями (возраст от 40 до 95 лет) и подростом темнохвойных пород, а также молодняки и средневозрастные темно-хвойные насаждения, сформировавшиеся после рубок мягколиственных древо-стоев. Объекты приурочены к трем наиболее распространенным в регионе исследований группам типов леса (разнотравной, липняковой и травяно - зеле-номошной). При изучении лесообразовательного процесса применялись методы стационарных (стационар «Сабик») и маршрутных исследований с закладкой 48 пробных площадей. На них инструментально - перечислительными методами устанавливалась полная таксационная характеристика древостоев. Основным документом, регламентирующим закладку пробных площадей, явился Справочник общесоюзных нормативов для таксации лесов (1992). Обработка образцов древесины производилась с помощью прибора «1лтаЬ 3». Лесорастительные условия, типы леса и типы лесных почв устанавливались на основании исследований Института растений и животных УФАН СССР (Зубарева, 1967; Колесников и др., 1973; Фирсова, 1977). Обработка данных исследований произведена на базе пакета программ «81аП$1ка».

4 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РУБОК ПО ТРАНСФОРМАЦИИ ПРОИЗВОДНЫХ МЯГКОЛИСТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ТЕМНОХВОЙНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ

4.1 Опыт проведения равномерно — постепенной рубки с выборкой в первый прием только деревьев хвойных пород

В статье И.И. Шишкова (1958) предлагалось в лиственно - еловых насаждениях в первый прием равномерно - постепенной рубки вырубать деревья ели. Имеющиеся литературные данные (Нестеров, 1954; Ткаченко, 1952; Карпов, 1969; Тихонов, 1979) не исключают целесообразность такого решения. Влияние отбора только хвойных деревьев в первый прием равномерно - постепенной рубки на динамику роста елового подроста по высоте изучалось в Предчусов-ском районе (южнотаежный округ) на участке опытной рубки. Полученные результаты сравнивались с ростом елового подроста по высоте на участке стационара «Сабик», где отбор деревьев в первый прием равномерно - постепенной рубки производился в соответствии с Правилами рубок главного пользования в лесах Урала (1994), т.е. вырубались преимущественно мягколиственные древесные породы (таблица 1). При сравнении среднепериодических приростов подроста ели на контрольных участках установлено, что на опытном участке он достоверно в 1,3 раза меньше, чем на стационаре. Это указывает на изначально лучшие условия для роста подроста ели во втором случае. Условия для роста елового подроста на обоих участках после первого приема выравниваются, а через 6 лет на опытном участке оказываются наиболее благоприятными (1факту= 5,47,1о,о5— 1 >96). Отношение прироста подроста ели по высоте за 7 лет на пасеке первого приема равномерно - постепенной рубки на стационаре к контролю и участку сплошной рубки составило соответственно 180,0 и 52,2%. На опытном участке, где в первый прием в пасеках вырубались хвойные породы - соответственно 308,2 и 85,5%. Следовательно, при прочих равных условиях для роста подроста ели в чистом березняке складываются наиболее благоприятные условия, чем в смешанном древостое. Отмечена тесная и достоверная связь между освещенностью и приростом подроста ели по высоте (г = 0,88, р < 0,05).

Таблица 1 - Прирост елового подроста по высоте после первого приема равномерно - постепенной рубки на опытном участке и стационаре «Сабик» (Причу-совской район, южнотаежный округ)

Показатели Опытный участок Стационар «Сабик»

древостоя сплошная равномерно- лес(конт- лес (конт- равномерно- сплошная

рубка постепенная роль) роль) постепенная рубка

Состав - 10Б 8Б2Е 7БЮс2Е 7БЗЕ -

Полнота - 0,5 0,8 0,9 0,55 -

Изреженность, % - 40 - - 39

Подрост: количе- -

ство, тыс.экз./га 1,9 2,8 3,7 11,7 8.6 5,5

средняя высота,м 1,3 1,2 1,1 1,1 1,2 1,2

Прирост елового подроста по высоте после рубки по годам, см

1 5,3+0,48 6,8+0,40 3,1 ±0,28 4,0±0,37 4,2±0,68 3,9±0,23

2 7,7±0,79 8,3±0,46 2,8+0,21 4,1 ±0,22 3,9±0,72 5,9±0,50

3 8,2±0,88 7,9±0,58 2,5±0,25 3,9±0,30 5,5±0,91 11,3+0,97

4 13,1+1,62 11,7+0,85 3,7±0,46 5,7±0.50 10,1 ±0,99 15,1+1,29

5 12,1 ±1,66 10,5 ±0,76 3,4±0,39 4,5±0.59 10,1+1,00 18,7+1,59

6 9,1±1,78 9,1 ±0,76 3,5±0,29 3,3±0,33 8,1 ±0,96 19,0±1,74

7 28,1±1,20 17,2±0,82 4,2±0,40 3,1±0,52 9,6±1,07 24,7±1,68

8 37,8+1,99 17,6±0,99 3,4±0,24 - - -

9 39,1±1,30 20,7± 1,03 2,5±0,15 - - -

Среднепериоди- 3,2±0,19 4,1 ±0,33

ческии 1Ф,„. = 2,40; to.cs = 2,15

За первые 7 лет 83,6 71,5 23,2 28,6 51,5 98,6

Освещенность, 24,1 ±0.31 5.3±0.51 2,4±0,09 1,7±0.11 5,8+0.30 28.3+0.47

тыс. люкс/% 100 22 10 6 21 100

На другом опытном участке (Серовский район, среднетаежный округ) структура древостоя и его месторасположение (лесопарковая часть зеленой зоны) дали основание для проведения ландшафтной рубки с вырубкой всех деревьев темнохвойных пород из верхнего яруса древостоя. При его повторном обследовании через 8 лет было установлено, что вырубка всех крупномерных деревьев ели позволила увеличить участие деревьев березы в верхнем ярусе древостоя до 10 единиц и до 0,45 снизить его полноту. Из крупного подроста ели, кедра и части деревьев старшего возраста сформировались тонкомерные деревья высотой 9 м в количестве 350 экз./га. При следующем приеме рубки планируется несколько снизить полноту верхнего яруса и вырубить тонкомерные деревья березы. В результате целенаправленно стимулируется рост темно-хвойных деревьев, произрастающих в нижних ярусах древостоя. Все это укладывается в Методические указания по организации и ведению хозяйства на оси-

ну и березу в лесах таежной зоны европейской части РСФСР (1974) и Руководство по организации и технологии рубок главного и промежуточного пользования в мягколиственных насаждениях со вторым ярусом и подростом хвойных пород (1997). Таким образом, наиболее благоприятные условия для роста елового подроста создаются при равномерно - постепенной рубке с выборкой в первый прием деревьев хвойных пород, чем при вырубке мягколиственных деревьев. Метод отбора только хвойных деревьев в рубку с перспективой формирования темнохвойных насаждений может использоваться как технологический элемент при проведении ландшафтной рубки, а также при проведении первого приема равномерно - постепенной рубки в хозяйствах, ориентированных на выращивание крупномерных деревьев мягколиственных пород.

4.2 Опыт проведения равномерно - постепенной рубки в качестве рубки

трансформации

Изменение метода отбора деревьев в первый прием равномерно - посте-степенной рубки с целью трансформации мягколиственных насаждений в тем-нохвойные может быть весьма эффективным. Первый прием опытной рубки с таким методом отбора деревьев был проведен в производных мягколиственных насаждениях на площади 46,2 га (Нижнесергинский район, округ широколиственно - хвойных лесов). С целью установления различий в динамике заселения и роста молодых поколений древесных пород на лесосеках в трех различных вариантах были проведены первые приемы равномерно - постепенной рубки. В первом и втором вариантах вырубались соответственно только хвойные (ПП 16, 3, 5, 6) и преимущественно хвойные деревья (ПП 1а, 4, 9). В третьем варианте (ПП 2) - только мягколиственные породы. В результате текущих наблюдений установлено, что вырубка в пасеках в первый прием наиболее крупных деревьев березы и осины не спровоцировала массового появления их поросли. Это обстоятельство позволило объединить первые два варианта в один. Через 10 лет на этих участках в составе подроста преобладают темнохвойные породы (таблица 2). В отличие от них в третьем варианте (ПП 2) сложившиеся лесорастительные условия способствовали значительному участию в составе подроста мягколи-

Таблица 2 -Характеристика подроста после первого приема опытных равномерно - постепенных рубок (Нижнесергинский район,округ широколиственно -хвойных лесов)

№ Древес- Характеристика подроста

П ные по- через три года после рубки через десять лет после рубки

П роды, высота деревьев, м состав высота деревьев, м состав количество,

выруба- темнох- мягко- темнох- мягко- экз./га

емые в войных листвен- войных листвен- темнохвойного

первый ных ных под- тонко-

прием рубки роста мерных деревьев

1 Только 1,4±0,16 1,3±0,16 4П2ЕЗОс1Б 2,8+0,14 2,6±0,22 7П2ЕЮс+Б 4050 150

5 и преи- 2,0+0,21 1,1 ±0,08 4П2Е40с 2,7±0,18 3,7±0,83 7П2ЕЮс+Б 6450 600

3 мущес- 1,5+0,14 0,8+0,05 60с2Е2П 2,4+0,23 - 6П4Е+Ос 1850 150

4 твенно 1,0±0,08 0,8±0,06 5П2ЕЗОс 1,8±0,14 - 7ПЗЕ 5050 250

6 хвой- 1,7±0,16 Данных нет 3,5+0,21 4,5±0,71 7П2ЕЮс 8000 1500

9 ные 2,2+0,15 - 5Е5П 2,9±0,20 - 5Е5П 3750 500

2 Мягко-лиственные 1,2+0,20 1,3±0,05 60С1БЗП+Е 2,5±0,11 2,9±0,14 Ш1Е40с1 Б 5350 250

7 Лес (копт-роль) 1,2+0,06 6П4Е 1,5+0,06 6П4Е 3500

ственных деревьев и их «стремлению» в перспективе доминировать в нем. В свою очередь наличие тонкомерных 75 - летних деревьев ели и пихты в количестве 250 экз./га и 5,6 тыс. экз./га подроста не исключает формирование древостоя с преобладанием темнохвойных пород. Это и наблюдается на ПП 2: через 10 лет после рубки участие мягколиственных пород в составе подроста снизилось с 70 до 50%. Как бы не складывалась ситуация на всех стадиях развития насаждения на этом участке, в перспективе мягколиственные деревья могут составить серьезную конкуренцию темнохвойным породам. Степень этой конкуренции будет зависеть не только от состава молодняков, но и от соотношения высот темнохвойных и мягколиственных деревьев. В связи с этим важным является вопрос динамики роста темнохвойного подроста разных категорий высот на первых этапах развития насаждения, вышедшего после рубки. На основании представленного фрагмента таблицы 3 можно сделать вывод, что независимо от древесной породы наибольшие значения приростов по высоте имеют деревья крупной категории. Связь высоты темнохвойного подроста до рубки с его об-

Таблица 3 — Динамика роста темнохвойного подроста по высоте после проведения опытных рубок равномерно - постепенным способом в ельнике липняковом (Нижнесергинского район, округ широколиственно - хвойных лесов), см

№ Метод отбора де- После Ель Пихта

ПП ревьев в рубку в рубки, категория высот категория высот

первый прием лет крупная средняя мелкая крупная средняя мелкая

6 Только или преи- 5 19,5±2,30 7,7±0,76 - 21,9±2,60 6,9±0,58 -

мущественно 6 16,3+2,20 8,1+1,12 - 38,4±4,52 11,4±1,05 -

хвойные породы 7 21,4±3,96 7,8+1,00 - 36,0±3,63 15,3±1,31 -

8 24,8+4,45 10,9±0,95 - 44,3+3,94 15,6±1,87 -

9 17,9+3,11 7,4±0,91 - 18,7+2,41 11,0+0,07 -

10 21,3±2,75 7,8+1,13 - 23,1 ±2,45 9,3+0,97 -

11 10,0+1,03 4,7+0,42 - 22,9± 1,79 8,1 ±0,72 -

12 12,2+1,61 7,0±0,52 - 20,8± 1,49 8,9±0,71 -

1 Только или преи- 2 3,0±0,55 3,5±0,33 2,8+0,33 15,1+1,73 7,9±0,71 4,7±0,50

мущественно 3 4,4±1,32 4,4±0,42 3,2±0,39 21,7±1,85 13,9+0,88 6,8+0,57

хвойные породы 4 8,5±1,39 10,7±0,98 7,6±0,81 29,2± 1,90 14,7+1,08 9,7+0,78

5 9,7±1,54 7,5±0,75 4,4±0,36 24,8± 1,95 11,5+0,87 6,1 ±0,73

6 13,9+1,52 9,7+0,79 5,7±0,29 35,4±1,86 16,8+1,89 8,7+1,02

7 13,8+1,57 6,8+0,60 - 25,6±1,35 12,0+0,94 -

8 21,5 ±2,54 10,3+1,12 - 24,9±1,27 14,8+0,84 -

9 11,2±0,92 7,9±0,67 - 16,2+0,81 8,5+0,60 -

10 15,1+1,45 11,4+0,67 - 19,5±1,48 9,0±0,74 -

2 Только мягколи- 3 3,0+0,37 2,7±0,38 - 8,2+0,52 6,2±0,66 4,1 ±0,41

ственные породы 4 П,8±2,01 10,8±1,26 - 24,5±2,23 15,4+1,35 5,8±0,59

5 10,9+1,42 8,4±0,97 - 17,2+1,19 12,6+1,23 5,3±0,42

6 16,3±2,44 9,3+1,04 - 27,9±1,89 18,6+1,35 7,5 ±0,56

7 15,6+2,11 9,9+1,11 - 27,6±1,00 14,4±0,94 -

8 25,5±2,95 13,4+1,05 - 32,3+1,50 19,6+1,18 -

9 17,8+1,62 8,6+0,77 - 22,3+1,51 11,4+0,85 -

10 22,6±1,83 10,6 ±0,90 - 28,3+1,59 12,5±0,92 -

щим приростом после рубки тесная и достоверная: у ели - г = 0,74, р < 0,05, у пихты - г = 0,95, р < 0,05. Наивысшие абсолютные значения приростов у подроста ели и пихты средней и крупной категорий высот в подавляющем числе случаев зафиксированы на 6 - 8 -й год после рубки. После этого периода их приросты стабилизируются и постепенно снижаются, при этом у подроста ели и пихты крупной категории они в среднем соответственно в 2,3 и 2,5 раза выше, чем у средней категории. О высокой жизнеспособности и перспективности подроста крупной категории после рубки свидетельствуют и другие исследователи (Чупров, 1963; Рубцов, Майоров, 1966; Чертовской, 1968; Вялых1969; Санников, 1970). С целью поддержания пока еще достаточно высокого темпа роста темнохвойного подроста по высоте на 12 - й год после проведения первого

приема рубки на части ПП 6 была осуществлена полная вырубка верхнего мяг-колиственного яруса. Низкая его полнота и высокоподнятые кроны деревьев березы и осины обеспечили единичное повреждение подроста ели и пихты во время рубки. В результате на этом участке к настоящему времени сформировался 30-35 -летний темнохвойный молодняк (7П2ЕЮс+Б) со средней высотой 4,9 м и в количестве 5,9 тыс.экз./га.

Наблюдения за устойчивостью древостоев проводились ежегодно на всех опытных участках, начиная с года рубки. За все время наблюдений с 2002 по 2013 гг. в ельнике липняковом запас ветровальных деревьев составил 0,6% от общего запаса древостоя, оставшегося после первого приема рубки.

В период между приемами равномерно - постепенной рубки не исключено и получение некоторого дополнительного прироста древесины мягколист-венных деревьев. Первый прием рубки существенно не повлиял на увеличение прироста деревьев березы по диаметру, хотя при условии падения темпа их роста с возрастом мог его стабилизировать. Их среднегодовой прирост по диаметру после рубки составил в среднем 0,2 см. За 8 лет диаметр деревьев березы ступени толщины 16 см и 20 см увеличился соответственно на 1,2 и 1,5 см, а более крупных деревьев - на 2 см. Расчеты, проведенные для конкретного лесного участка (ПП 1), показали, что за 8 лет прирост деловой древесины деревьев березы составил около 16 м3/га, или 10% от запаса деревьев березы верхнего яруса, оставленных до второго приема рубки.

4.3 Трансформация насаждений чересполосным постепенным способом

Опытно - производственная проверка чересполосной постепенной рубки в условиях Урала осуществлялась с 1983 по 1989 гг. на стационаре «Сабик» в двух вариантах: через пасеку шириной 30 м и через полупасеку шириной 15 м. За 7 - летний период наблюдений был рассмотрен ряд вопросов, касающихся изучения микроклиматических условий, накопления и сроков таяния снега, устойчивости древостоев, динамики роста подроста мягколиственных и темно-хвойных пород и их соотношения в составе молодняка (Теринов, 1990). Уста-

новлено, что защитное влияние стены леса на смежный вырубленный участок составляет 20 м, влияние бокового освещения на увеличение темпов роста тем-нохвойного подроста по высоте распространяется до 10 м вглубь древостоя. От мечена тесная и достоверная связь между темпом роста елового подроста по высоте и степенью освещенности его экотопа (г = 0,81, р < 0,05). Гибель сохранившихся темнохвойных тонкомерных деревьев и подроста на вырубленных пасеках и полупасеках не превысила 25%, но существует высокая вероятность формирования смешанных молодняков со значительным участием мягколиствен-ных пород в их составе.

Оценка результатов чересполосной постепенной рубки в качестве эффективного метода для формирования темнохвойных насаждений продолжилась в древостоях, сформировавшихся на вырубках 13 - 15 - летней давности (Серов-ский район, среднетаежный округ). Первое, на что обращено внимание, - это игнорирование при таксации насаждений сложной вертикальной и возрастной структуры мягколиственных древостоев. Но именно сохранение в процессе чересполосной постепенной рубки темнохвойного подроста и 45 — 70 - летних деревьев ели, пихты, кедра обеспечило формирование чистых или смешанных еловых древостоев. На необходимость таксации средневозрастных насаждений «по элементам леса для выполнения последующих хозяйственных расчетов» указывали и другие исследователи (Смолоногов, Поздеев, 1994). На основании соотношения в составе молодняков темнохвойных и мягколиственных пород после проведения чересполосных постепенных рубок установлено, что формирование темнохвойных насаждений без проведения дополнительных уходов за составом древостоев возможно на 35% вырубок.

При обследовании насаждений в Красноуральском районе исследований (южнотаежный округ) также выявлен факт игнорирования при таксации древостоев тонкомерных деревьев как элемента леса. Но именно за счет них сформировались темнохвойные древостой после завершения чересполосной постепенной и сплошной рубок. Так в кв. 206, выд. 12 через 7 лет после сплошной рубки сформировался 65 - летний среднеполнотный (0,5) чистый темнохвойный

древостой (7ЕЗП) высотой 11 м, количеством деревьев 950 экз./га и запасом 65 м3/га. При обследовании смежных участков в древостое (кв. 205, выд. 5) и на лесосеке чересполосной постепенной рубки (кв. 206, выд. 1) Красноуральского участкового лесничества были обнаружены старые заросшие волоки. При изучении радиальных приростов деревьев и таксационных характеристик древосто-ев установлено, что на этих участках 25 лет назад были проведены достаточно интенсивные выборочные рубки. Это позволило до настоящего времени на первом участке (кв. 205, выд. 5) удерживать хороший темп роста по диаметру деревьев ели по сравнению с участком, где рубка не производилась (кв. 205, выд. 4), а на втором - существенно его усилить после проведения чересполосной постепенной рубки (кв. 206, выд. 1) (рисунок 1). На этом участке темнохвойный

Второй (заключительный) прием чересполосной постепенной рубки

Первый прием 1/ чересполосной постепенной рубки в

Выборочная рубка

уС-' А

С

I--'

1970 1975

1985 1990 1995 2000 Период наблюдений по годам

2005 2010

Рисунок 1 - Радиальный прирост деревьев ели за последние 40 лет, произрастающих в восстановленных ельниках после двухприемной чересполосной постепенной рубки и в нижнем ярусе производного мягколист-венного насаждения (Красноуральский район, южнотаежный округ)

А - после выборочной рубки 25 - летней давности {кв. 205, выд. 5); В - после выборочной рубки 25 - летней давности и чересполосной постепенной

рубки 13 - летней давности (кв. 206, выд. 1); С - в нетронутом рубками производном мягколиственном насаждении (кв. 205, выд.4)

древостой (8Е1П1Бед.К) в возрасте 55 лет имел средний диаметр 17 см, среднюю высоту 14 м и запас 105 м3/га. При проведении второго приема чересполосной постепенной рубки по центру некоторых пасек были прорублены дополнительные волоки. Такое нарушение технологии рубки произошло по причине образования большого угла разворота при трелевке деревьев, вырубленных

в центральной части пасек. Это сопровождалась значительным повреждением подроста и деревьев нижнего темнохвойного яруса. Таким образом, рассматривая способы равномерно - постепенной рубки с выборкой в первый прием преимущественно хвойных деревьев и чересполосной постепенной рубки в качестве последних рубок в цикле рубок трансформации, можно отметить, что после их проведения существует высокая вероятность формирования темнохвойных древостоев без - или с проведением дополнительных мер по уходу за их составом. Первый способ рубки имеет преимущества по отношению ко второму, так как при его применении сдерживается появление поросли мягколиственных пород в период между приемами. Для своевременного назначения рубок трансформации вышеназванными способами таксацию производных мягколиственных насаждений необходимо проводить по элементам леса, начиная со стадии средневозрастного древостоя. Продолжительность периода между рубками определяется началом стабилизации и постепенного снижения величин текущих приростов подроста по высоте ели и пихты средней и крупной категорий высот и составляет 8 лет. С лесоводственных и природоохранных позиций ширина вырубаемых в первый прием полос при трансформации мягколиственных насаждений чересполосным постепенным способом не должна превышать 20 м. Эффективность рубок возрастает, если им предшествуют другие выборочные рубки.

5 КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВНОСТИ МОЛОДЫХ ПОКОЛЕНИЙ ТЕМНОХВОЙНЫХ ПОРОД, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ ПОД ПОЛОГОМ ПРОИЗВОДНЫХ МЯГКОЛИСТВЕННЫХ ДРЕВОСТОЕВ

5.1 Рост молодых поколений темнохвойных пород

Целью исследования являлось определение периода, в течение которого у темнохвойных пород с начала их заселения и произрастания под пологом производных мягколиственных древостоев происходит активный рост. В биологическом смысле - это период, когда на начальных стадиях онтогенеза комплекс эндогенных факторов не оказывает на подрост серьезного негативного влияния.

Характеризуется период ежегодным увеличением радиального прироста по отношению к предыдущему году до первой точки максимума, после которой начинается его постепенное снижение. В результате исследований установлено, что между временем заселения темнохвойных деревьев на вырубке или в древостое и периодом их активного роста под пологом мягколиственных деревьев, существует обратная связь: чем позже он заселяется, и чем соответственно старше древостой, тем меньше этот период. Выявленная зависимость достоверно описывается уравнением у = 0,01х2- 0,8х + 28,9, при 0< х< 35 (т| = 0,98 ± 0,08), где аргументом «х» является возраст мягколиственных пород в момент появления всходов ели и пихты (рисунок 2). В рассчитанном уравнении зало-

Рисунок 2 - Период активного роста подроста ели и пихты в зависимости от их появления на вырубке или под пологом мягколиственных деревьев

жен некий биологичекий смысл, и выражается он в способности деревьев темнохвойных пород успешно развиваться до определенного возраста независимо от степени развития верхнего яруса древостоя. Согласно рисунку 2 этот возраст составляет около 15 лет. Таким образом, можно предположить, что область определения функции выходит за 35 - летний возраст мягколиственных древо-стоев. Результаты исследования являются основанием для планирования первой рубки трансформации. Например, при появлении под пологом 15 - летнего мяг-колиственного молодняка деревьев ели и пихты первую рубку трансформации необходимо осуществлять по окончании периода их активного роста, т.е в 20

Возраст мягколиственных древостоев в момент появления всходов темнохвойных древесных пород, лет

лет. К этому сроку возраст мягколиственных деревьев будет составлять соответственно 35 лет. Отсутствие своевременного ухода за молодыми поколениями темнохвойных пород может обернуться низкими таксационными характеристиками трансформированных древостоев. Так на ПП 8 (Нижнесергинский район, округ широколиственно - хвойных лесов) в результате рубки переформирования из состава верхнего яруса (ЗЕ2П5Б) были вырублены все деревья березы, возраст которых составлял 80 лет. В результате сформировался низко-полнотый (0,35) верхний темнохвойный ярус (7ЕЗП+Б), в котором деревья ели и пихты в возрасте 100 лет имели среднюю высоту 19 м. Для ельника липняково-го это является низким показателем. Тонкомерные 80 - летние деревья ели и пихты в силу их возраста и размера (средняя высота - 12 м, средний диаметр -12 см) малоперспективны для формирования к возрасту рубки производительного темнохвойного древостоя. Согласно приведенному выше уравнению (рис. 2), замену мягколиственного древостоя на темнохвойный с наибольшим эффектом нужно было проводить либо 50 лет назад, либо 20 - 25 лет назад. В первом случае возраст елово - пихтового подроста совпадал бы с возрастом деревьев березы и составлял 30 лет. Во втором случае возраст части темнохвойного подроста, достигшего в настоящее время крупной категории и количества 1,9 тыс. экз./га, исчислялся бы 10 - 15 годами, а возраст деревьев березы верхнего яруса - 55 годами. Справедливость отмеченного выше подтверждается сложившейся ситуацией на рядом расположенном с ПП 8 участке (ПП 6). Возраст темнохвойного подроста при его высоте 1,1 м на период первого приема рубки на ПП 6 составлял около 15 лет, а березы и осины, находящихся в верхнем ярусе древостоя, - 65 лет. Через 8 лет после рубки мягколиственного древостоя средняя высота елово - пихтового подроста при возрасте в 23 года достигала уже 3 м. Исследование их поперечных спилов показало, что на момент первого приема рубки на этом участке радиальный прирост у подроста ели и пихты был максимальным. Таким образом, период активного роста темнохвойных деревьев связан со временем его заселения под пологом мягколиственных пород: чем старше и более развит верхний мягколиственный ярус, тем короче этот период. Окончание

периода активного роста темнохвойного подроста является основанием для проведения первой рубки трансформации. Запаздывание с проведением рубки трансформации в перспективе может обернуться низкой производительностью спелых темнохвойных древостоев к возрасту рубки и удлинению периода формирования темнохвойных насаждений.

5.2 Реакция деревьев разных по возрасту и функциональному значению па изменение лесорастительной среды

На основании литературных данных можно предположить, что оптимальный возраст деревьев ели и пихты на заключительном этапе трансформации мягколиственного древостоя в средневозрастный ельник должен находиться в пределах 40 - 60 лет. С целью проверки этой гипотезы в разных лесоститель-ных условиях были исследованы образцы древесины у внешне здоровых деревьев ели, пихты и кедра возрастом от 20 до 95 лет (таблица 4). Установлено,

Таблица 4 - Среднепериодические радиальные приросты темнохвойных деревьев до и после проведения различных способов рубок, мм

Порода, группы возраста, лет Среднепериодический радиальный прирост до и после проведения рубок

Равномерно-постепенная (Нижнесергинское район, округ широколиственно - хвойных лесов) Чересполосная постепенная (Серовский район, среднетаежный округ) Сплошная (Красноураль-ский район,южнотаежный округ)

до после до после до после

-ль 20-30 - - 0,7±0,23 1,0±0,33 - -

40-50 1,1±0,10 2,1 ±0,24 1,1+0,18 3,7±0,35 0,7±0.05 3,3+0,27

55-65 1,3±0,09 2,0±0,13 - - - -

60-65 - - 1,2+0,1X 2,2+0.22 1.6±0,18 3,6±0,44

75-85 1,1±0,06 1.3+0,11 - - - -

90-95 0,8±0,11 1.2+0,17 - - - -

Пихта 40-50 1,2+0,13 2,4+0,27 - - - -

55-65 1,1+0,18 1,8+0,18 - - - -

Кедр 20-30 - - 0,3±2,03 1,0±0,27 - -

40-50 - - 0,4+0,11 1,6+0,19 - -

60-65 - - 0,3±0,09 2,8±0,58 - -

что после проведения рубок деревья ели и пихты в возрасте от 40 до 50 лет наиболее активно отреагировали на изменение экологических условий. У деревьев кедра максимальное значение радиального прироста после рубки насту-

пает в 60 - 65 - летнем возрасте. Обследование образцов древесины показало, что у деревьев пихты, начиная с возраста около 70 лет, отмечено развитие стволовой гнили. В возрасте 80 - 85 гниль наблюдалась у 37%, а свыше этого возраста - у 66% деревьев. Установлено, что деревья ели и пихты в возрасте от 40 до 50, а кедра в возрасте 60 - 65 лет являются наиболее перспективный объектом для формирования темнохвойных насаждений. Дальнейшие их развитие должно сопровождаться снижением доли деревьев пихты в составе древостоев.

5.3 Оценочные критерии санитарного состояния и возраста деревьев

темнохвойных пород

В рамках настоящего исследования ставилась задача по внешним признакам выявить деревья темнохвойных пород в качестве объекта для формирования темнохвойных насаждений. Параллельно у экспериментальных деревьев измерялся радиальный прирост, который служил критерием при их разделении на перспективные и неперспективные (таблица 5). Независимо от возраста об-

Таблица 5 - Распределение перспективных (+) и неперспективных (-) деревьев ели и пихты в зависимости от некоторых показателей состояния кроны (Нижне-сергинский район, округ широколиственно - хвойных лесов), %

Порода и Возраст, Состояние кроны Доля де-

состоя- лет Форма Протяженность по от- Охвоение ревьев со

ние де- кону- овальная. ношению к стволу стволовой

ревьев совидная шаровидная, не- 2/3 и более 1/2 1/3 и менее гнилью

пропорцио- низко- высокопод- нор- разре-

нально раз- опу- нятая крона маль жен-

витая щенная крона ное ное

Ель + 40-50 94 6 94 6 0 100 0 0

Ель- 55-65 14 86 0 55 45 27 73 14

Ель + 70-90 63 37(ов&чьная) 25 756 0 100 0 0

Ель- 70-90 60 40 20 0 20 60 40 7

Ель + 100-120 100 0 89 11 0 100 0 0

Ель - 100-140 10 90 10 70 20 50 50 10

Пихтач- 25-35 100 0 100 0 0 100 0 0

Пихта + 40-65 100 0 88 12 0 100 0 0

Пихта - 70-90 55 45 0 36 64 36 64 55

щими признаками при определении перспективных деревьев ели и пихты явля-

ется конусовидная форма кроны с нормальным охвоением (для данной породы, возраста и условий местопроизрастания) и занимающая 2/3 и более длины ствола дерева. Установлено, что начиная с 70 - летнего возраста деревьев пихты разреженность их кроны почти в 90% случаев связана с наличием стволовой гнили. У деревьев ели в возрасте 80 лет в условиях жесткой конкуренции конусовидная и овальная формы кроны, занимающая 1/2 и более длины ствола, являются нормой. Но абсолютные значения радиальных приростов у деревьев ели с овальной и конусовидной кроной существенно различаются почти в 3 раза. До рубки они составляли соответственно 1,3±0,45 мм и 3,7±0,67 мм, после рубки - 2,3 ± 0,24 мм и 6,5±1,23 мм.

На основании анализа результатов возрастной и вертикальной структуры древостоев до и после проведения рубок было установлено, что наличие после рубки 500 и более здоровых деревьев ели, пихты и кедра на гектаре в возрасте 40 - 60 лет и около 1 тыс. экз./га темнохвойного подроста крупной категории могут с высокой долей вероятности гарантировать формирование на вырубке чистых темнохвойных насаждений. Кроме того, А.С.Дыренков (1966) полагал, что при наличии на вырубке более 400 экз./га тонкомерных елей и 2 тыс. экз./га темнохвойного подроста не приведет к их залужению и заболачиванию. Гибель тонкомерных деревьев и подроста в процессе и после последней рубки трансформации может быть снижена при своевременном проведении цикла этих рубок. При этом полнота древостоев в пасеках между волоками поддерживается на уровне не выше 0,6, удаляются наиболее развитые мягколиственные породы, а трелевка срубленных деревьев из пасек осуществляется в виде сортиментов.

Наряду с общим состоянием деревьев еще один показатель, который необходимо устанавливать при определении перспективности поколений темнохвойных пород, - это их возраст. Дерево в соответствии с его биологическими особенностями формирует свою структуру на том уровне, на каком это позволяют условия местопроизрастания. Выбраны следующие его параметры: средняя высота, средний диаметр, высота до первой живой ветви в кроне, протяженность кроны по отношению к длине ствола. Одно из исследований проведено в

ельнике зеленомошно - разнотравном в Серовском районе исследований (сред-нетаежный округ) (таблица 6). Высота и диаметр деревьев ели, имеющих воз-

Таблица 6 - Показатели деревьев ели и кедра, произрастающих в нижнем ярусе производного мягколиственного насаждения и после проведения в нем чересполосной постепенной рубки (Серовский район, среднетаежный округ)

Участок, способ рубки Порода (возраст через 14 лет после рубки, лет) Средняя высота, м Средний диаметр,см Высота до первой живой ветви в кроне дерева, м Протяженность кроны относительно ствола дерева,%

Лес (контроль) Ель (45 - 50) Ель (65 - 70) Ель (80 - 85) 5,5 + 0,35 9,4 ± 0,84 14,8 + 0,78 6,2 ± 0,37 10,2 ± 1,19 17,4+1,40 1,3 ±0,21 2,5+0,16 4,9 + 0,31 76,8 ±2,17 71,7+1,67 66,4 ± 2,30

Чересполосная постепенная Ель (40-50) Ель (60-75) 5,9 ± 0,39 13,6 ± 0,56 6,5 + 0,50 19,2 ± 1,26 1,2 ±0,31 2,8 + 0,25 81.3 + 3,40 79.4 ± 1,45

Кедр (45 - 50) Кедр (60-75) 4,9 ± 0,69 8,6 ± 0,65 5,8 ± 0,92 11,8 ± 1,23 1,2 + 0,17 1,7 + 0,12 75,2 ± 2,73 80,7 ± 1,06

раст во время проведения чересполосной постепенной рубки 45 - 60 лет, через 14 лет достоверно увеличилась соответственно в 1,4 и 1,9 раза по отношению к деревьям такого же возраста, произрастающих на контрольном участке. При этом высота до первой живой ветви в кроне у деревьев одинакового возраста на вырубке и на контрольном участке оказалась равной. На этом основании можно сделать вывод, что высота до первой живой ветви в кроне, на протяжении 15 лет после рубки является стабильным показателем и после изменения лесорас-тительных условий может быть использован для визуального определения возраста дерева. Установлено, что высота до первой живой ветви в кроне деревьев ели в интервале возраста 40 — 85 лет в разных лесорастительных условиях оказалась наиболее информативным показателем, достоверно и тесно связанным с ее возрастом (г = 0,85, р < 0,05). Возраст ели от 40 до 65 лет также тесно коррелирует с ее высотой и диаметром. Возраст деревьев кедра в интервале от 45 до 65 лет достоверно связан с высотой деревьев, их диаметром и высотой до первой живой ветви в кроне (г =0,56 - 0,70, р < 0,05).

В округе широколиственно - хвойных лесов (Нижнесергинский район) как и в среднетаежном относительно всей совокупности наблюдений у деревьев ели и пихты, произрастающих в нижнем ярусе, тесная и достоверная связь уста-

новлена между возрастом и высотой до первой живой ветви в кроне (г = 0,80, р < 0,05). В интервалах возраста деревьев ели от 50 до 60 и от 70 до 80 лет в сред-нетаежном округе и округе широколиственно - хвойных лесов были отмечены почти одинаковые абсолютные значения их высот, диаметров и расстояний до первой живой ветви в кроне. Результаты исследований были сравнены с табличными данными (Лесотаксационный справочник для лесов Урала, 1991) (рисунок 3). Установлено, что в возрасте деревьев ели 50 - 60 лет, произрастающих в

'ШЙ

40 - 45 50 - 60 70 - 80 90 • 100

□ - производный мягколиственный древостой (округ широколиственно - хвойныхлесов)

□ - производный мягколиственный древостой (среднетаежный округ) ■ - разновозрастный еловый древостой

Рисунок 3 - Высота до первой живой ветви в кроне деревьев ели, произрастающих в нижнем ярусе производных мягколист-венных древостоев и в разновозрастных еловых древостоях

нижнем ярусе мягколиственного насаждения, крона начинается на 1,5 м ниже, чем в соответствующем возрасте в разновозрастном ельнике. В 70 - 80 лет это расстояние сокращается до 0,7 - 0,8 м, в 90 - 100 лет - до 0,4 м. Результаты исследований позволили классифицировать деревья ели, способные после рубки трансформации сформировать темнохвойное насаждение (таблица 7). Деревья, относящиеся к первым двум категориям, являются перспективными объектами для формирования темнохвойных насаждений. Деревья третьей и четвертой категорий в период между приемами рубки и после ее завершения могут выполнять средообразующую и защитную роль по отношению к темнохвойному самосеву и подросту. В отличие от деревьев третьей категории, деревья четвертой категории могут вырубаться при рубке трансформации. Пятая категория деревьев - это отставшие в росте или имеющие неудовлетворительное санитарное сос-

Таблица 7 - Деревья ели нижнего яруса, способные после рубки сформировать темнохвойное насаждение

Кате-го-рия Параметры деревьев Дополнительные признаки (описание коры) Возраст, лет Форма кроны Протяженность кроны по отношению к длине ствола

высота, м диаметр, см высота до первой живой ве-гви в кроне, м

1 5-7 6-8 до 1,5 Цвет - коричневый, грубая кора отсутсвует 40-50 конусовидная 2/3 и более

2 8-10 9-12 1,6-2,0 55-65

3 до 12 до 14 3,0 - 3,5 Цвет - коричневый, местами имеется серый налет. Грубая кора в нижней части ствола 70-80 конусовидная 1/2 и более

4 до 14 до 16 4 и более Цвет- коричневый с серым налетом. Грубая кора до 0,1 высоты дерева 85-95 конусовидная,овальная 1/2 и более

5 Отдельные признаки деревьев или их совокупность: протяженность кроны по отношению к длине ствола (для 1 и 2 категорий - менее 2/3, для 3 и 4 категорий - менее 1/2); крона любой формы, кроме конусовидной, охвоение отличается от нормального для данной породы и условий местопроизрастания.

тояние особи. Такие деревья либо погибают, либо вырубаются в процессе формирования темнохвойного насаждения.

6 РУБКИ ЛЕСА НА БАЗЕ МАЛОГАБАРИТНОГО ТРАКТОРА

6.1 Перспективное техническое средство для проведения рубок и влияние лесозаготовительной техники на лесорастительную среду

Выращивание продуктивных лесных насаждений, формирование состава,

вертикальной и возрастной структуры древостоев, трансформирование производных мягколиственных насаждений в темнохвойные возможно только при условии обязательного и своевременного проведения соответствующих рубок. Для осуществления лесосечных работ в этих условиях необходима специализированная техника, которая, наряду с решением приоритетных задач по сохранению лесорастительной среды и древостоя, сочетала бы в себе оптимальное соотношение цены и качественных показателей: экономичность, производительность, проходимость, универсальность, удобство обслуживания и эксплуатации. Работы по решению этой задачи начались более 20 лет назад при испытании минит-рактора румынского производства (аналог шведскому «Железный конь») при

проведении выборочных санитарных рубок. В ходе исследований проводилось сравнение его возможностей с колесным трактором МТЗ - 82 и гусеничным -ТДТ - 55 по сохранению лесорастительной среды. В результате установлено, что в бесснежный период при работе механизма с удельным давлением 0,15 кг/см2 не нарушается структура и не оказывается существенного отрицательного воздействия на водно - физические свойства верхнего горизонта (АО лесных почв. По части же производительности и универсальности (удобства эксплуатации в течение всего года, использования оборудования для проведения других лесохозяйственных работ) возникали большие сомнения. В результате был сделан вывод, что для эффективной работы на рубках ухода в условиях Свердловской области нужна принципиально другая техника. Работа по созданию отечественного малогабаритного трактора была начата нами 18 лет назад. В результате в рамках технического задания был создан его первый опытный образец (ЛМТ-1). Относительно небольшая его масса (около 1 т) и резиновые гусеницы шириной 400 мм, опирающиеся на три пары пневматических катков, создают равномерное давление на почву около 0,1 кг/см2 на всей площади контакта с ней. Габариты трактора (3000x1400) позволяют во многих случаях производить трелевку заготовленной древесины без разрубки технологических коридоров, а при их наличии - ограничивать ширину до 2,0 - 2,5 м. Для повышения производительности при транспортировке заготовленной древесины в сортиментах и сохранения напочвенного покрова трактор укомплектован тележкой -роспуском.

6.2 Результаты опытно - производственной проверки трактора ЛМТ - 1 и перспективы использования малогабаритных тракторов на производстве

Испытания опытного образца малогабаритного трактора ЛМТ-1 осуществлялись в летний период па территории Сухоложского мехлесхоза (Свердловская область) в насаждении, отведенном под проходные рубки. Их интенсивность составляла 10% от исходного запаса древостоя. Данный участок расположен в санитарной зоне санатория «Глядены» в 100 м от р. Пышма, и поэтому к проведению этих работ предъявлялись жесткие требования по сохранению лес-

ной среды. Лесосека была организована без разрубки технологических коридоров. Хронометрические наблюдения позволили определить ряд важных эксплуатационных показателей трактора. Рейсовая нагрузка находилась в пределах 1,5 -1,8 м3. Производительность трактора (с учетом проведения всего комплекса лесозаготовительных работ) составила до 10 - 12 м3/смену. При этом расход топлива не превышал 7 литров. Для изучения влияния малогабаритного трактора на уплотнение верхнего горизонта почвы из горизонта А] на участке, где был произведен 5 - кратный проход трактора с полной нагрузкой, были взяты образцы почвы в 10 - кратной повторности. Параллельно производился отбор образцов на смежном контрольном участке. Существенных различий в показаниях плотности почвенных образцов на опытном и контрольном участках не выявлено. Установлено и подтверждено, что существенного нарушения напочвенного покрова и уплотнения верхнего горизонта (АО почвы при воздействии на нее техники с удельным давлением до 0,15 кг/см2 не происходит.

В ходе испытаний малогабаритного трактора ЛМТ - 1 были рассмотрены варианты его применения как в автономном режиме, так и в комплексе с другой лесозаготовительной техникой. Эффективность механизма также была продемонстрирована в горных условиях при разрубке горнолыжной трассы.

При проведении рубок ухода и трансформации пасечным методом с использованием малогабаритной техники в средневозрастных древостоях лесосеку целесообразно разрабатывать узкими пасеками шириной 14 м (12 м - пасека, 2 м -технологический коридор (волок), прокладываемый по центру пасеки). При последней рубке трансформации, проводимой в приспевающих древостоях, только нечетные или только четные 2 - метровые коридоры расширяются до 3 или 4 метров. В результате общая ширина пасеки между вновь разрубленными коридорами будет равняться соответственно 26 м. В ее пределах ширина полупасеки, ограниченной с одной стороны вновь разрубленным, а с другой - старым 2 - метровым коридором, составит соответственно 11,5 и 11 м. Такой ширины достаточно, чтобы при рубке обеспечить высокую сохранность нижнего яруса деревьев, подроста и уложиться в регламентированную площадь техноло-

гических коридоров.

Применение малогабаритных тракторов с другой лесозаготовительной техникой может рассматриваться в качестве самоходной лебедки для подтрелевки хлыстов к волоку при разработке лесосек широкими пасеками. Это актуально для ветровальных территорий и при выборочных санитарных рубках, где площадь технологических коридоров ограничивается 7% от площади лесосеки. Расчеты показали, что при наличии парка малогабаритных тракторов теоретически возможно на территории Сухоложского мехлесхоза за ревизионный период дополнительно провести рубки ухода на площади 15027 га. Это в 1,9 раза больше площади утвержденной лесоустройством. Таким образом, применение в лесу малогабаритных тракторов с удельным давлением до 0,15 кг/см2 обеспечивает сохранение напочвенного покрова, существенно не уплотняет и не нарушает водно — физические свойства верхнего горизонта почвы (АО, возможно без разрубки технологических коридоров. При разработке лесосек пасечным методом возможно совершенствование технологических схем лесозаготовок и использование малогабаритного трактора в комплексе с другой лесозаготовительной техникой. При наличии парка малогабаритных тракторов в хозяйственный оборот могут быть вовлечены дополнительные площади лесных насаждений, нуждающиеся в рубках ухода. Все это актуально, прежде всего, для лесов защитной категории, где к сохранению лесорастительной среды предъявляются повышенные требования.

7 ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМНОХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВОССТАНОВИТЕЛЬНО - ВОЗРАСТНЫХ ЭТАПОВ, СТРУКТУРЫ ДРЕВОСТОЕВ И СПОСОБОВ РУБОК

7Л Рубки трансформации в общей схеме формирования рубками темнохвойных насаждений

В результате проведенных исследований вырисовывается целостная картина по организационному и технологическому сопровождению направления формирования темнохвойных насаждений через смену древесных пород. Этот процесс происходит в рамках развития насаждений по коротко - производному

типу, сопровождается рубками трансформации и в общей схеме формирования темнохвойных лесов (рисунок 4) занимает определенное место (правая тонированная часть). Схема состоит из блоков, где каждое направление лесообразова-ния обозначено первой цифрой: 1 - без смены пород, 2 - через переформирование мягколиственных молодняков, 3 - через первично - производное мягко-лиственное насаждение. Первые два направления сопровождаются регламентированными мероприятиями, которые назначаются при определенном состоянии лесных насаждений (Правила ухода за лесами, 2007). Сроки выполнения мероприятий в схеме привязаны к возрасту рубки спелых хвойных (101 год) и мягколиственных (61 год) древостоев. Стадии формирования древостоев обозначены прямоугольниками, овалом - хозяйственные мероприятия. Вторая цифра в них обозначает классы возраста древостоев. Тонкой и жирной линиями -желательное и предпочтительное, а пунктирной - нежелательное направление развития насаждения. Формирование темнохвойных насаждений через смену пород, а конкретно - через первично - производное мягколиственное насаждение, на схеме обозначено первой цифрой 3. Рассмотрим один из вариантов этого процесса, где рубки трансформации проводятся в случае одновременного появления темнохвойных и мягколиственных деревьев после сплошной рубки. Мягколиственные молодняки I класса возраста (3.1) формируются, как правило, с участием в составе 1-3 единиц сохранившегося после рубки темнохвойного подроста предварительной генерации. В перспективе их целесообразно использовать в качестве материнских деревьев. Во II классе возраста (позиции 3.2.2, 3.2.1(1), 3.2.1) при необходимости за ними проводится уход (3.2) путем удаления мягколиственных пород вокруг отдельных экземпляров в радиусе 1,5 - 2 м (Декатов, 1958). Темнохвойному подросту и поросли мягколиственных пород к этому времени будет 15 - 20 лет (3.2.2). В средневозрастном, средне - и высо-кополнотном 21 - 30 - летнем мягколиственном древостое и при наличии подроста возрастом 25 - 30 лет (3.3.2) проводится первая рубка трансформации (3.3). При ее выполнении удаляются наиболее развитые деревья березы и осины и применяются малогабаритные трактора. Степень изреживания древостоя зави-

Рисунок 4 - Схема формирования темнохвойных насаждений рубками: блок I - без смены пород; блок 2 - через переформирование мягколиственных молодняков; блок 3 - через первично - производное мягколиственное насаждение

сит от его полноты: при высокой (0,8 - 1,0) она снижается - до 0,6, при средней (0,7) - до 0,5. Такое изреживание обеспечивается 30 - 35% выборкой деревьев по запасу в пасеках между технологическими коридорами. Очередная рубка трансформации (3.4) проводится через 8 лет в IV классе возраста. Последняя рубка трансформации является двухприемной. При равномерно - постепенном способе в первый прием (3.5) из первого яруса вырубаются хвойные деревья и наиболее развитые экземпляры мягколиственных пород. Возраст темнохвойных деревьев в нижнем ярусе древостоя будет составлять 45 ± 5 лет, а в верхнем (если они имеются в составе древостоя) - около 80 лет. Второй прием рубки (3.6) проводится в 51 - 60 - летнем возрасте мягколиственных древостоев. В производных березняках и осинниках на дренированных почвах и слабой дифференциации деревьев по диаметру последняя рубка трансформации может быть осуществлена чересполосным постепенным способом. С позиции (3.5.1) берет начало направление формирования темнохвойных насаждений через рубку спелых (61 год) березовых древостоев. Таким образом, предложенная схема формирования темнохвойных насаждений рубками позволяет определиться со стратегическим направлением лесообразования (без смены или через смену пород), сопровождающими этот процесс мероприятиями, отследить и скорректировать дальнейшее развитие насаждения.

7.2 Лесоводственная эффективность и хозяйственная продуктивность древостоев при применении рубок трансформации

Лесоводственная эффективность рубок трансформации определялась для

лесного участка, где первая рубка выполнена выборочным, а последняя - чересполосным - постепенным способом. Расчеты показали, что после завершения этого цикла рубок восстановление исходного запаса древостоя, который до рубки составлял 220 м3/га, произойдет через 45 лет, но уже за счет темнохвойных деревьев. К возрасту спелости темнохвойного древостоя (101 год) прогнозируемый запас его верхнего яруса составит 265 м3/га. Это на 33% больше по сравнению с запасом, который ожидается после сплошной рубки с сохранением тонкомерных темнохвойных деревьев и подроста.

Расчеты по определению хозяйственной продуктивности древостоев произведены также для конкретных лесных участков (таблица 8). Рассматривалось

Таблица 8 - Хозяйственная продуктивность древостоев после равномерно - постепенной рубки и цикла рубок трансформации

Параметры древостоя Первый вариант Второй вариант

двухприемная равномерно - постепенная рубка цикл рубок трансформации (завершается в 60 лет)

верхний-ярус гонкомерные деревья подрост верхний ярус гонкомерные деревья подрост

Возраст лет, Состав Высота, м Диаметр, см 93 6Б10с2Е1П 22 26 78 5ЕЗП2Б 13 13 33 7П2Е10с 2,3 3,0 с 35 по 60 8Б1Е1П 55 8Е1П1Б 14 17 30 4ЕЗПЗК 2.5 3,0

Запас, м'/га: 240 20 2 190* 105 -

Отпад деревьев м3/га 45 5 - 0 0 -

Прирост деревьев, м3/га оставшихся до второго приема рубки к возрасту 90 лет

25 5 3 120

Продуктивность, м3/га 310 30 5 190 | 225 | -

345 415

Примечание. 190* — запас древостоя, вырубленный в процессе цикла рубок трансформации.

два варианта. Первый вариант - это участок двухприемной равномерно - постепенной рубки. При втором варианте хозяйственная продуктивность рассчитывалась после проведения цикла рубок трансформации в онтогенезе подобного мягколиственного насаждения. Результаты вычислений показали, что за 90 лет при втором варианте продуктивность древостоя ожидается на 20% выше, чем при первом и составит 70 м3/га. Стоимость древесины, получаемой в результате и при содействии рубок трансформации, составит 20,8 тыс. руб/га, что в 1,6 раза выше, чем при равномерно - постепенной рубке. Таким образом, формирование темнохвойных насаждений через одно поколение мягколист-венных пород (первично - производное насаждение) является самостоятельным направлением в общей схеме формирования рубками темнохвойных насаждений в рамках их развития по коротко - производному типу. Это направление сопровождается рубками трансформации средневозрастных и приспевающих мягколиственных насаждений. При применении рубок трансформации к возрас-

ту спелости ожидается формирование более производительного древостоя, чем после сплошной рубки с сохранением тонкомерных темнохвойных деревьев и подроста. Продуктивность древостоя и стоимость древесины возрастает соответственно в 1,2 и 1,6 раза, если вместо двухприемной равномерно - постепенной рубки проводится цикл рубок трансформации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. С целью регулирования лесообразовагельного процесса и повышения продуктивности темнохвойных лесов на Урале предложен метод, оформленный в виде концепция трансформации производных мягколиственных насаждений в темнохвойные. Предполагается, что ее применение на первом этапе позволит сдерживать негативный процесс замещения темнохвойных насаждений на мяг-колиственные, а в перспективе - сбалансировать темнохвойные и мягколист-венные леса в определенной пропорции, исходя из их экологического значения, лесорастительных условий и перспектив развития конкретной территории.

2. Концепция трансформации производных мягколиственных насаждений с нижним ярусом и (или) подростом темнохвойных пород в темнохвойные насаждения основана на генетической лесной типологии Б.П. Колесникова. Она адаптирована к лесохозяйственному производству, представлена в виде самостоятельного направления в рамках формирования темнохвойных насаждений по коротко - производному типу и входит составной частью в схему формирования темнохвойных насаждений рубками (рисунок 4).

3. Концепция обеспечивается системой рубок трансформации, которая включает в себя собственно рубки, выполняемые равномерно - постепенный и чересполосный постепенный способами, информацию о таксационной характеристике мягколиственных насаждений по элементам леса, начиная со средневозрастных древостоев, методику отбора деревьев в рубку, определение срока первой рубки трансформации и количества этих рубок в онтогенезе первично -производных березняков и осинников, классификацию деревьев ели по возрасту и состоянию, способных после вырубки верхнего мягколиственного яруса

сформировать продуктивное темнохвойное насаждение, техническое и технологическое сопровождение рубок трансформации.

4. Применение системы рубок трансформации способствует сохранению лесорастительной среды, как минимум, на 10 - 15 лет ускоряет формирование темнохвойных насаждений по сравнению с рубками спелых мягколиственных древостоев, обеспечивает пользование древесиной мягколиственных пород, достигших наиболее крупных размеров и (при определенных условиях) эксплуатацию трансформированных продуктивных спелых темнохвойных насаждений через 50 - 55 лет.

5. Продуктивность трансформированного древостоя и стоимость древесины возрастает соответственно в 1,2 и 1,6 раза, если вместо двухприемной равномерно - постепенной рубки в производном мягколиственном насаждении проводится цикл рубок трансформации.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Таксацию производных мягколиственных насаждений с участием в составе верхнего яруса древостоя 7 и более единиц мягколиственных пород, с темнохвойным нижним ярусом и (или) подростом производить по элементам леса, начиная со стадии средневозрастного древостоя. Указывать состав, возраст, высоту и количество древесных пород, произрастающих в нижних ярусах.

2. Фиксировать такие насаждения в материалах лесоустройства и при соответствующих параметрах древостоев назначать в них рубку трансформации.

3. Срок проведения первой рубки трансформации следует определять согласно уравнению у = 0,01х2- 0,8х + 28,9, где аргументом «х» является возраст мягколиственных пород в момент появления всходов ели и пихты. Период между очередными рубками трансформации составляет 8 лет.

4. Наиболее перспективное темнохвойное поколение деревьев к последней рубке трансформации должно имеет возраст 40 - 50 лет, высоту и диаметр соответственно 5 м и 6 см и более, здоровую, низкоопущенную (2/3 длины ствола) крону конусовидной формы. Их количество должно быть не менее 800 экз./га.

5. Первая и вторая рубки трансформации являются выборочными. При их проведении в первую очередь вырубаются наиболее развитые мягколиственные деревья и применяется малогабаритная техника. После рубок полнота древостоя в пасеках между волоками должна составлять 0,5 - 0,6.

6. При участии в составе верхнего яруса древостоя хвойных деревьев к последней рубке трансформации целенаправленно формировать хвойно - мягко-лиственное среднеполнотное насаждение с участием в составе верхнего яруса до 3 - 4 единиц хвойных пород.

7. Последняя рубка трансформации является двухприемной. При проведении ее первого приема равномерно - постепенным способом удалению подлежат хвойные породы и единичные хорошо развитые мягколиственные деревья.

8. В средневозрастных древостоях ширину' пасеки следует ограничить до 14 м (12 м - пасека, 2м- технологический коридор (пасечный волок). При последней рубке трансформации в приспевающих древостоях ранее прорубленные только нечетные или только четные 2 - метровые пасечные волоки расширять до 3 или 4 метров.

9. Последнюю рубку трансформации в чистых мягколиственных древостоях на дренированных почвах рекомендуется проводить способом чересполосной постепенной руки. Ширина вырубаемых пасек (полупасек) в первый прием, включая волоки, не должна превышать 20 м.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Макаренко, Г.П. Совершенствование равномерно - постепенных рубок в березово - еловых древостоях / Г.Г1. Макаренко, H.H. Теринов // Лесное хозяйство. - 1997. - №5. - С. 26 - 28.

2. Теринов, H.H. Опыт проведения каймовых рубок в сосняках Среднего Урала / Н.Н Теринов, А.Н. Папст // Известия Санкт - Петербургской государственной лесотехнической академии. - 2007. - Вып. 181. - С. 22 - 29.

3. Толкач, О.В. Динамика годичного радиального прироста в лиственных

древостоях в период массового размножения насекомых с учетом лесорасти-тельных условий / О.В. Толкач, Н.Н Теринов, Н.В.Шаталин // Известия Санкт

- Петербургской государственной лесотехнической академии. - 2007. - Вып. 181.-С. 22-29.

4. Теринов, H.H. Состояние и динамика роста соснового подроста на лесосеке каймовой рубки / Н.Н Теринов, А.Г. Магасумов, А.Н. Папст // Вестник Московского государственного университета леса. Лесной вестник. - 2008.

- №3(60). -С. 85-88.

5.Теринов, H.H. Лесной многоцелевой малогабаритный трактор / H.H. Теринов. A.A. Терин // Лесное хозяйство. - 2008. - № 6. - С. 34-35.

6.Теринов, H.H. Вариант восстановления еловых насаждений / H.H. Теринов // Известия Санкт - Петербургской государственной лесотехнической академии. - 2009. - Вып. 188. - С. 53 - 62.

7. Теринов, H.H. Динамика естественного возобновления после проведения несплошных рубок в производных елово - лиственных насаждениях / H.H. Теринов // Аграрная Россия. - 2009. - Спец. вып. - С. 45 - 46.

8. Теринов, H.H. Управление темнохвойными лесами эксплуатационного назначения / Н.Н.Теринов // Хвойные бореальной зоны. - 2010. - Т. XXVII. - № 3-4.-С. 308-313.

9. Теринов, H.H. Восстановление коренных темнохвойных пород после вырубки производных мягколиственных насаждений на Урале / Н.Н.Теринов, A.B. Мехренцев, A.B. Полухин // Вестник Московского государственного университета леса. Лесной вестник. - 2011. -№5,- С. 22 - 27.

10. Теринов, H.H. Значение полной таксационной характеристики насаждений при восстановлении коренных темнохвойных древостоев / Н.Н.Теринов, A.B. Мехренцев, A.B. Полухин, Ю.А. Джанунц // Аграрный вестник Урала. -2012. -№ 1.-е. 60-63.

11. Магасумова, А.Г. Каймовые рубки в сосняке травяном подзоны пред-лесостепных сосново - березовых лесов Свердловской области / А.Г.Магасумова, А.А.Терин, Н.Н.Теринов // Вестник Башкирского государст-

венного аграрного университета. - 2012. - № 2. - С. 65 - 68.

12. Теринов, H.H. Сравнение методов измерения годичных колец деревьев и применение этих методов в лесных исследованиях / Н.Н.Теринов, A.B. По-лухин // Журнал Сибирского федерального университета. - Серия: Биология. -2012.-Т. 5.-№ 1.-С. 97- 107.

13. Теринов, H.H. Каймовые рубки как метод сохранения и восстановления коренных хвойных древостоев / Н.Н.Теринов, A.A. Терин, А.Г. Магасумова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2012. - № 6. - С. 24 -31.

Патенты на изобретения:

14. Малогабаритный трактор для работы в лесу: патент РФ на полезную модель №74364. - М.: ФГУ ФИПС, 2008. - Бюл. 18.

15. Роспуск малогабаритного трактора для работы в лесу: патент РФ на полезную модель № 77218. - М.: ФГУ ФИПС, 2008. - Бюл. 29.

16. Способ трансформации производных мягколиственных насаждений в темнохвойные: патент РФ на изобретение № 2521706. - М.: ФГУ ФИПС, 2014. -Бюл. 19.

Статьи в рецензируемых журналах и сборниках научных работ:

17. Макаренко, Г.П. Оптимизация сохранения и воспроизводства сырьевых и защитных функций еловых лесов на основе взаимоотношений поколений леса и пород / Г.П. Макаренко, H.H. Теринов // Исследование лесов Урала. - Екатеринбург: Институт леса УрО РАН, 1997. - С. 88 - 90.

18. Макаренко, Г.П. Использование минитракторов - основа сохранения водоохранно - защитной роли лесов Урала / Г.П. Макаренко, Н.Н.Теринов // Исследование лесов Урала. - Екатеринбург: Институт леса УрО РАН, 1997. - С. 112-114.

19. Теринов, H.H. Рубки переформирования в елово - березовых древосто-ях / Н.Н.Теринов // Исследование лесов Урала. - Екатеринбург: УрО РАН, 2002,- С. 64-65.

20. Теринов, H.H. Ведение лесного хозяйства в темнохвойных насаждени-

ях на эколого - лесоводственной основе / Н.Н.Теринов // Леса Урала и хозяйство в них. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. - Вып. 23. - С. 101 - 104.

21. Теринов, H.H. Стратегия ведения хозяйства в темнохвойных лесах эксплуатационного назначения / Н.Н.Теринов // Кадровое и научное сопропровож-дение устойчивого управления лесами: состояние и перспективы: материалы международной конференции, 19-24 сент. 2005 г. - Йошкар - Ола: МарГТУ, 2005. - С. 149 - 153.

22.Теринов, H.H. Оценка лесоводственной эффективности некоторых вариантов выборочных рубок в производных елово - лиственных древостоях / Н. Н. Теринов // Леса России и хозяйство в них. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2009. -Вып. 4 (34). - С. 8 - 14.

23.Теринов, H.H. Метод формирования темнохвойных насаждений / H.H. Теринов // Труды Санкт - Петербургского научно - исследовательского института лесного хозяйства. - 2013. — Вып. 1. — С. 64 - 71.

24. Теринов, H.H. Естественное возобновление хвойных пород на сплошных вырубках / Н.Н.Теринов // Проблемы рационального использования, воспроизводства и экологического мониторинга лесов. - Екатеринбург: Институт леса УрО АН СССР, 1991.-С. 149-151.

25. Данилик, В.Н. Лесоводственная эффективность постепенных и выборочных рубок в ельниках Билимбаевского лесхоза / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, H.H. Теринов // Научные основы использования и воспроизводства таежных лесов Среднего Урала. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986.-С. 86-97.

26. Данилик, В.Н. Основы сохранения среды при использовании и воспроизводстве лесов Урала / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, H.H. Теринов, О.В. Толкач // Экологические основы рационального использования и воспроизводства лесов Урала. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. - С. 17-19.

27. Данилик, В.Н. Сохранение водоохранно - защитных функций горных лесов Урала при ведении хозяйства в них / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, H.H. Теринов, О.В. Толкач // Горные экосистемы Урала и проблемы

(ч /

рационального природопользования: информационные материалы. - Свердловск: ИЭРиЖ УНЦ АН СССР, 1986.-С. 16.

28. Данилик, В.Н. Изменение водоохранно - защитной роли лесов Среднего и Южного Урала под влиянием хозяйственных мероприятий / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, H.H. Теринов, О.В. Толкач // Средообразую-щая роль лесов и ее изменения под влиянием антропогенных воздействий. М.: ВНИИЛМ, 1987. - С. 3 - 21.

29. Теринов, H.H. Условия, влияющие на количество и состояние естественного возобновления ели в елово - березовых древостоях / H.H. Теринов // Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам среды: тезисы 6-й Ростовской областной научно-практической школы-семинара. -Ростов-на-До ну: НИИ биологии Ростовского государственного университета, 1990.-Т. 1.-С.91.

30. Данилик, В.Н. Влияние способов рубки на лесовосстановительные процессы в елово - лиственных насаждениях Среднего Урала / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, О.В. Толкач, H.H. Теринов, A.A. Кутовая // Ле-соводственные основы лесопользования и средозащитная роль лесов Урала. -Свердловск: УрО АН СССР, 1991. - С. 75 - 101.

31. Данилик, В.Н. Изменение водно - физических и стокорегулирующих свойств лесных почв Урала под антропогенным воздействием / В.Н.Данилик, Г.П. Макаренко, М.К. Мурзаева, О.В. Толкач, H.H. Теринов, A.A. Кутовая // Лесоводственные основы лесопользования и средозащитная роль лесов Урала. -Свердловск: УрО АН СССР, 1991. - С. 123 - 154.

32. Макаренко, Г.П. Способ рубки и восстановления сосновых лесов в зонах техногенного загрязнения/ Г.П. Макаренко, H.H. Теринов, В.А. Федосов // Биологическая рекультивация нарушенных земель: тезисы докладов международного совещания. - Екатеринбург: Институт леса УрО РАН, 1996. - С.93 - 94.

Подписано в печать «24 »ноября 2014 г. Объем2 пл.

Заказ № 315 Тираж 100 экз. Екатеринбург. Сибирский тракт, 37. ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет» Отдел оперативной типографии