Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесоводственная оценка и качество древесины хвойных насаждений на залежных землях

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Лесоводственная оценка и качество древесины хвойных насаждений на залежных землях"

На правах рукописи

ЛОХОВ ДЕНИС ВЛАДИМИРОВИЧ

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЛЯХ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

7 НОЯ 2013

005537113

Архангельск - 2013

005537113

Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Научные руководители: Бабич Николай Алексеевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мелехов Владимир Иванович доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Добрынин Александр Павлович,

доктор биологических наук, ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет», профессор кафедры биологии;

Дружинин Фёдор Николаевич,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина», доцент кафедры лесного хозяйства.

Ведущая организация: Архангельский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии.

Защита диссертации состоится 04 декабря 2013 года в 12:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 на базе ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Автореферат разослан « О/ » 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Клевцов Денис Николаевич

Актуальность темы. Проблема неиспользованния сельскохозяйственных угодий на Европейском Севере в последние два десятилетия приобрела большой размах. В результате обширные площади земель сельхоз назначения перестают обрабатываться, что приводит к естественному за-ращиванию их малоценными, мягколиственными древесными породами.

В Архангельской области из сельскохозяйственного использования выбыло около 200 тыс. га земель, в Вологодской области около 90 тыс. га. Причины этого процесса относятся в основном к социальным: отток населения, бездорожье, падение плодородия почв без внесения в течении долгого времени органических и минеральных удобрений и разрушения хозяйственной структуры предприятий. После того, как сельскохозяйственные земли утрачивают своё значение для сельского хозяйства и могут быть переведены в лесной фонд, возникает вопрос о своевременном лесовосста-новлении на этих площадях и возможном использовании их для целевого выращивания высококачественной древесины. Решение этой проблемы требует рационального подхода к выбору способа проведения лесовосста-новительных мероприятий, обеспечивающих формирование высокопродуктивных древостоев необходимого качества. Это может быть достигнуто путем естественного лесовозобновления, с применением эффективных мер содействия естественному возобновлению, а также созданием лесных культур. Проведение исследований в этом направлении актуально.

Цель работы - исследование лесоводственной эффективности хвойных насаждений искусственного и естественного происхождения и изучение качественных характеристик древесины сосны, произрастающих на залежных землях Европейского Севера России (на примере Архангельской и Вологодской областей).

Задачи исследования:

• выполнить анализ состояния вопроса по теме исследования;

• провести исследования и дать сравнительную оценку роста и продуктивности в древостоях различного происхождения;

• исследовать динамику возрастных изменений показателей макростроения древесины сосны в насаждениях искусственного и естественного происхождения;

• исследовать особенности изменения биометрических показателей древесины сосны и её физико-механических свойств по высоте ствола.

Научная новизна. Проведена оценка роста и продуктивности хвойных насаждений I - III классов возраста искусственного и естественного происхождения на залежных землях, выявлены изменения биометрических и качественных показателей древесины сосны с возрастом и по высоте ствола.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы при разработке программ по целевому выращиванию древо-стоев заданного качества в плантационных культурах. Оценка качества древесины сосны в насаждениях естественного и искусственного происхождения на землях исключенных из сельскохозяйственного использования позволяет определить роль лесных культур в восстановлении лесов Европейского Севера.

Достоверность результатов и обоснованность выводов подтверждаются достаточным объёмом экспериментального материала, обработанного с применением современных методов статистического, корреляционного и регрессионного анализов, соответствующего программного обеспечения.

Личное участие автора. Выполнен аналитический обзор состояния вопроса, составлена программа, разработана методика исследований, подобраны объекты, проведены полевые работы, обработаны экспериментальные данные, обобщен материал и сделаны выводы.

Апробация работы и научные публикации. Основные результаты исследований доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. По результатам работы опубликовано 3 статьи, в том числе одна в издании по перечню ВАК России.

Структура и объём диссертации. Диссертация представлена на 135 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, содержит 18 таблиц и 23 рисунка, включает 196 наименований отечественных и зарубежных авторов.

В первой главе приведено состояние вопроса и обоснование темы исследований. Согласно данным М.М. Войлока (2005) к 2005 году в России сельским лесхозам передано для проведения лесокультурных мероприятий более 10 млн. га бывших сельскохозяйственных угодий, что привело к значительному увеличению лесокультурных площадей в лесном фонде сельских лесхозов. По данным H.H. Соколова (1978,1979,1983), на заброшенных пашнях формируются сосновые древостой разной густоты. К аналогичному выводу пришли исследователи Е.А. Жучков и др. (2003), A.C. Степанов (2004), изучавшие зарастание сельскохозяйственных угодий на южной границе ареала сосны обыкновенной. Формирование еловых лесов без смены породного состава на территории Европейского Севера изучал В .Г. Чертовской (1978), по его данным такие древостой формируются в том числе и на землях бывших в сельскохозяйственном пользовании. Исследователи B.C. Серый и Н.С. Минин (2009) установили, что в облесении

4

на залежных землях средней подзоны тайги активное участие принимают сосна, ольха, береза и ивы. Схожие данные получил А.И. Уткин и др. (2002) для условий Верхнего Поволжья, где на начальных стадиях расселения, на залежах участвуют 10-12 видов древесно-кустарниковых пород. Из них только ольха серая и береза относятся к преобладающим видам в формировании молодняков. В лесокультурной практике проводились попытки создания искусственных насаждений на землях исключенных из сельскохозяйственного пользования (Макарова, 2002; Подольская, Шабу-кин, 2004; Торцев и др., 2004). Стоит отметить, что анализ литературных данных свидетельствует, что большинство сформировавшихся естественным путем древостоев на бывших сельскохозяйственных землях отличаются высокой продуктивностью, произрастая по 1а -1 классам бонитета.

Количественная и качественная изученность таких древостоев в регионе остаётся недостаточной. В этой связи определена цель работы и намечены задачи исследований.

Во второй главе приведена характеристика природных условий Района исследований. Под Европейским Севером на основе сходства природных и естественноисторических условий считают территорию Архангельской, Вологодской областей и Республики Коми (Калинин, 1965; Мелехов, 1966; Чупров, 1981 и др.).

Для всей таёжной зоны европейской части России характерен умеренно континентальный климат. Лето хотя и прохладное, но достаточно тёплое для произрастания хвойных лесов. Средняя температура июля на севере не ниже 13-14°С, на юге около 18-19°С (Мильков, 1977). В зимний период среднемесячные температуры не ниже -20°С. Длительность безморозного периода 75-90 дней на севере зоны, 100-120 дней на юге, а сумма температур воздуха за период с устойчивой температурой выше 10°С поднимается от 800°С на севере и до 2000°С на юге. Характерны для данного региона поздневесенние и раннеосенние заморозки, которые нередко вызывают обмерзание побегов у древесных растений. Снежный покров, в общем, обилен и держится на юге 160-165 дней, а на севере до 200 дней.

Изменение биоклиматических факторов с севера на юг и с запада на восток, как и изменение характера почвообразующих пород, обусловило формирование следующих основных типов почв: тундрового, подзолистого, болотного и гумусового, или дернового (Зонн, 1966).

В третьей главе приведена методика и краткая характеристика объектов. Исследования проводили в искусственных насаждениях и естественных древостоях сформировавшихся на землях выбывших из сельскохо-

5

зяйственного пользования путём их предварительных рекогносцировочных обследований с последующей закладкой пробных площадей в соответствии с требованиями ГОСТ 16483.6-80, ОСТ 56-69-83 и методических рекомендаций В.В. Огиевского, А.А. Хирова (1967); Н.П. Кобранова (1973); Н.Н. Соколова (1978); А.Р. Родина, М.Д. Мерзленко (1983). Изучение ле-совосстановительных процессов под пологом древостоя проводили в соответствии с рекомендациями И.С. Мелехова (1954), А.В. Побединского (1962), Д.А. Усовой (1978). Описание ботанического состава живого напочвенного покрова выполнено в соответствии с методиками Л.Г. Рамен-ского (1937), JI.E. Астрологовой и Г.Б. Гортинского (1980). Морфологическое описание почв выполнено с учётом ОСТ 56-81-84, а также в соответствии с рекомендациями Г.А. Склярова, А.С. Шаровой (1972), АЛ. Паршевникова (1974), Е.Н. Наквасиной и соавт. (1998, 2007). Для изучения элементов макроструктуры древесины на образцах в виде кернов использовали оптико-дигитальную установку А.М. Антонова (2007).

Заготовка кряжей длиной 300 мм, проводилась по высоте ствола дерева на каждом нечетном метре из числа средних для древостоя модельных деревьев и дальнейшее изготовление из них малых чистых образцов для проведения физико-механических испытаний осуществлялась согласно ГОСТ 16483.6-80, ГОСТ 16483.0-89 и рекомендаций Н.И. Стрекаловского (1949); Ф.И. Коперина (1955); Б.Н. Уголева (1965, 2002); Н.Л. Леонтьева (1970). Определение плотности древесины проведено в соответствии ГОСТ 16483.1-84, количество годичных слоев в 1 см и содержания поздней древесины в годичном слое с учётом требований ГОСТ 16483.18-72, а также методических рекомендаций О.И. Полубояринова (1976).

Определение предела прочности древесины при сжатии вдоль волокон выполнено согласно ГОСТ 16483.10-73. Лабораторные испытания проведены в С(А)ФУ на испытательной машине Р-5.

Полученные полевые материалы обработаны методами вариационной статистики (Леонтьев, 1966; Дворецкий, 1971; Лакин, 1980; Гусев, 2002) с применением персонального компьютера. Для выявления закономерностей были применены корреляционный и регрессионный анализы полученных данных. Для оценки достоверности различий применялись квантиль распределения Стьюдента (t). Статистическая обработка результатов выполнена с использованием программ: «Измеритель», KKOREL, Microsoft Excel, REGRES, STAT.

Исследования проведены в южной подзоне тайги, на территории Вологодской области (Бабаевский, Вологодский, Кадуйский район) в культурах сосны 30...60-летнего возраста, где заложено 23 пробных площади. Часть исследований проведена в средней подзоне тайги, на территории

6

Архангельской области (Вельский, Каргопольский район) в культурах сосны 10, 25-летнего возраста в течении 2009-2010 гг.

В ходе проведения полевых работ измерено около 6 тыс. диаметров деревьев и более 700 измерений высот деревьев. В результате проведения почвенных исследований заложено 15 почвенных разрезов с описанием 87 генетических горизонтов. Взято 597 керна.

В четвертой главе обсуждаются вопросы лесоводственной оценки древостоев на залежных землях. В системе критериев устойчивого управления лесами России продуктивность занимает первое место, предопределяет не только ресурсную, хозяйственную ценность лесов, но и полноту выполнения ими большинства экологических и социальных функций. Стоит отметить возрастающий интерес к вопросу лесовыращивания на залежных землях плантационных культур сосны, ели, березы и осины с высокой производительностью и с коротким, до 50 лет, оборотом рубки.

В главе проведено сравнение основных таксационных показателей культур и естественных древостоев сосны, сформировавшихся на бывших пахотных землях, с таблицами хода роста самых продуктивных искусственных и естественных лесов на территории Европейского Севера.

Диаметр древостоев является одним из главных критериев их лесо-таксационной оценки. Средний диаметр культурфитоценозов и естественных древостоев на залежных землях в возрастном диапазоне от 30 до 60 лет имеет преимущество над показателями естественных и искусственных древостоев сформировавшихся на лесных землях (рисунок 1).

ЕЗ искусственные древостой на залежи

0 естественные древостой на залежи

И высокопродуктивные сосновые древостой (по В.И. Левину, 1966)

1 высокопродуктивные сосново-березовые древостой (по O.A. Неволину, 1971)

□ высокопродуктивные

искуственные сосновые древостой (по Л.Ф. Ипатову, 1986)

Рисунок 1. Значения среднего диаметра в культурах сосны на залежных землях в южной подзоне тайги

30 40 60

Возраст, лет

Разница диаметров между культурами и естественными древостоями на залежи в 30 летнем возрасте практически отсутствует и составляет 0,2 см (1,3%), а в 60 - летнем возрасте увеличивается до 3,6 см (15,0%), это можно объяснить большей густотой стояния деревьев на единице площади в естественном древостое.

20

15

10

Рисунок 2. Значения средней высоты в культурах сосны на залежных землях в южной подзоне тайги

□ искусственные древостой на залежи

высокопродуктивные сосновые древостой (по В.И. Левину, 1966).

высокопродуктивные сосново-березовые древостой (по O.A. Неволину, 1971) В высокопродуктивные искуственные сосновые древостой (по Л.Ф. Ипатову, 1986) Я высокопродуктивные сосковые древостой (по ПН. Львову и др.,1980)

В естественные древостой на залежи

30

40

Возраст, лет

60

Рисунок 3. Значения средней высоты в культурах сосны на залежных землях в южной подзоне тайги

30 40

Возраст, лет

□ искусственные древостой на залежи

S высокопродуктивные

сосновые древостой (по В.И. Левину, 1966)

¡22 высвкопродухтивэЕые

сосново-березовые древостой (по O.A. Неволину, 1971)

ЕЗ высокопродуктивные искуственные сосновые древостой (по Л.Ф. Ипатову, 1986)

В высокопродуктивные

сосновые древостой (по П.Н. Львову и др.,1980)

S3 естественные древостой на залежи

Успешность роста в высоту является наиболее важным критерием оценки многих факторов, влияющих на рост дерева. На протяжении 30 лет, по достижению 60 летнего возраста, преимущество роста в высоту остается за культурами на залежных землях (рисунок 2).В 60 летнем возрасте запас культур выше, чем в естественных древостоях согласно данных: по В. И. Левину - на 189 м3/га (37,9%), по О. А. Неволину - на 67 м3/га (13,4%), по П.Н. Львову - на 229 м3/га (45,9%) (рисунок 3). Интенсивный рост в высоту и по диаметру позволяет соснякам, произрастающим на залежных землях в южной подзоне тайги в возрасте 30 - 60 лет сформировывать высокие запасы древостоев от 260 до 500 м3/га. Исследование культур сосны 1-П классов возраста созданных на залежных землях в средней подзоне тайги, выявило их интенсивность в росте, которая определяет жизнестойкость и продуктивность в будущем, 25-летние культуры превосходят по высоте молодняки сосны кисличного типа согласно данных: по Н.Н Соколову - на 2,6 м (21,3%), по П.Н.Львову - на 5,4 м (44,3%).

Сравнительной оценке, рассмотрению преимуществ и недостатков роста и формирования посевов и посадок посвящено большое количество работ. Объектами исследований послужили культуры сосны в Бабаевском районе, Вологодской области, представляющие большой теоретический и практический интерес для решения рассматриваемого вопроса. Культуры созданы весной 1973 г. на бывшых сельскохозяйственных угодьях. Согласно книги учета лесных культур подготовка почвы в посевах, площадки (0,3 х 0,4 м), в количестве 4000шт./га. К 39 годам сформировался сосняк кисличный, 1а класса бонитета с участием ольхи. Посадка произведена под меч Колесова однолетними сеянцами, с первоначальной густотой 4000 шт./га размещением 2,5x1,0 м.Через 39 лет здесь сформировалось сомкнутое насаждение, чистое по породному составу с показателями роста 1а класса бонитета. Результаты исследования на 6 пробных площадях приведены в таблице 1. При сравнительной оценке сосновых молодняков существенных различий по средним диаметрам и высотам между посевами и посадками не выявлено (КЗ).Строение полога 39(40)-летних культурфито-ценозов созданных посевом и посадкой имеют много общего, насаждениям характерна одноярусность. Процесс дифференциации деревьев приводит к образованию господствующей и подчиненной части насаждений. В господствующей части выделяются наиболее развитые экземпляры "деревья лидеры" с большей толщиной, высотой и более развитой кроной. В древостое, сформировавшемся от посевов, запас деревьев диаметром 24 см и более составил 57%, в посадках 54% соответственно. В посадках учтены деревья диаметром 34 см, в посевах их нет, причем эти деревья в 40-летнем возрасте имеют высоту 24 м.

Таблица 1. Усредненная таксационная характеристика 39(40)-летних культур сосны, созданных посевом и посадкой в Бабаевском сельском лесхозе

Номер квартала, выдела Составные части древостоя Вошедшие ступени толщины,см Средние Класс бонитета Количество деревьев, пгг./га % Полнота Площади сечения, м2/га % Запас, м'/га %

О,см Н, м

Посев

Кв.34 выд.7 Цревосгой 8-32 20,5±0,4 20,0±0,4 1а 1281 100 1,17 42,1 100 407 100

Господствующая часть 16-32 21,7±0,4 20,4±0,5 1а 1092 85,2 1,10 40,3 95,6 393 96,6

в т.ч. наиболее развитые деревья 24-32 25,7±0,3 20,9±0,5 1а 451 35,4 0,63 23,5 55,6 233 57,3

Подчиненная часть 8-12 11,3±0,6 14,3±0,5 - 189 14,8 0,07 1,9 4,4 14 3,4

2-ой ярус из ольхи 8-24 15,6±0,6 15,5±0,5 - 140 - - 2,7 - 22 -

Посадка

Кв.20 выд.14 Древостой 8-36 20,1 ±0,5 20,6±0,4 1а 1569 100 1,35 50,0 100 491 100

Господствующая часть 16-36 21,8±0,4 20,7±0,4 1а 1262 84,0 1,25 47,0 93,9 469 95,6

в т.ч. наиболее развитые деревья 24-36 26,1 ±0,3 21,5±0,5 1а 487 34,5 0,69 25,9 52,6 264 53,7

Подчиненная часть 8-12 11,2±0,6 14,0±0,6 - 307 16,0 0,10 3,0 5,6 21,7 4,4

\

Естественные ступени

Рисунок 4. Распределение числа стволов по естественным ступеням толщины.

Возраст, лет

■ высокопродуктивные искусственные сосновые древостой (по Л.Ф. Ипатову, 1986)

■ 39-летние посевы

-»—39(40)-летние посадки

Рисунок 5. Ход роста по высоте посевов и посадок

Насаждения отличаются высокой полнотой, составившей в посевах 1,13, 1,17 и 1,20, а в посадках 1,21, 1,34 и 1,40. Количество деревьев главной породы в посевах в среднем с трех пробных площадей составило 1281 шт./га, в посадках 1569 пгг./га, т.е больше на 22%, что является свойством культур, созданных методом посадки. Процесс формирования древостоя происходит более интенсивнее в посевах (рисунок 4). Ряд естественных ступеней толщины в них (0,5-1,6) менее растянут по сравнению с посадками (0,4-1,7). Ход роста по высоте посевов и посадок представлен на рисунке 5. Мнение о существенных преимуществах посадок сосны с позиции выращивания высокопродуктивных древостоев проведенными исследованиями не подтверждается. Из посевов и посадок сосны к 39(40)-летнему возрасту формируются равноценные древостой с близкой продуктивностью в размере 400-500 м3/га. Если хозяйством ставиться задача по выращиванию высокопродуктивных насаждений, то оба метода создания культур оправдывают себя.

В лесокультурном деле, как и вообще в лесоводстве, большое значение имеет проблема оптимизации породного состава.

Таблица 2. Таксационная характеристика смешанных культур

Номер пробы Первоначальная густота, шт./га Состав Средние Класс бонитета Количество деревьев, шт./га Полнота Запас, м3/га

Е)±т, см Н, м

57 - летние посадки ели

3 4680 10Б +С 19,0±0,2 25,0±0,4 24,1 24,7 1а 1541 41 1,0 0,05 498 25

4 4680 9Е 1С 17,7±0,3 24,3±0,8 22,5 22,9 1а 1616 71 1,0 0,1 444 57

57 - летние посадки сосны

5 4350 8С 2Е 24,3±0,2 17,9±0,6 25.6 22.7 1а 777 323 0,9 0,2 411 70

6 4350 8С 2Е 24,1±0,3 17,3±0,5 25,9 20,6 1а 895 468 1,0 0,3 492 103

Исследования по данному вопросу проводились в Диковском учебно-опытном лесничестве, Вологодского лесхоза. Смешанные культуры из ели и сосны в возрасте 57 лет имеют очень высокий запас древесины на 1 га: в елово - сосновых культурах 500...520 м3/га, в сосново - еловых культурах - 480...600 м3/га. Наибольшие запас древесины приходятся на со-сново-еловые культуры (таблица 2). Из приведенных в таблице 3 результатов следует, что елово-сосновые древостой на залежных землях имеют меньший средний диаметр на 7,1%, преимущество по высоте на 10,3% и по

запасу на 1,6% по сравнению с чистыми еловыми древостоями сформировавшихся на землях, бывших в сельскохозяйственном пользовании на Европейском Севере.

В сосняке-кисличнике, как сосна, так и ель полностью соответствуют месту произрастания для достижения биологически максимального роста. Из таблицы 2 видно, что обе породы характеризуются высокими таксационными показателями по диаметру и высоте, также можно отметить, что сосна и ель находятся в состоянии конкурентных взаимоотношений, причем первая выступает в господствующей роли в смешанном древостое, по усредненным данным средняя высота сосны опережает ель на 4,1 м (15,9%).

Таблица 3. Различия таксационных показателей смешанных елово-сосновых культур с еловыми древостоями возникших на залежных землях

Объекты Средние Количество деревьев, шт./га Полнота Запас древесины ели, м3/га

D, см Н, м

57-летние посадки ели, ПП 3 и ПП 4 (средние показатели) 18,4 100 23.3 100 1635 100 LI 100 512 100

60-летние еловые древостой, возникшие на пашне (Чертовской, 1978) 19.7 +7,1 20.9 -10,3 1660 +1,5 L2 +9,1 504 -1,6

Отметим, что в кисличном типе лесорастительных условий 57-летние смешанные сосново-еловые посадки по средней диаметру и высоте главной породы в культурфитоценозе превосходят самые продуктивные естественные сосновые древостой. Полученные таксационные результаты позволяют сделать вывод, что на бывших в использовании пашнях совместное выращивание сосны и ели в данных лесорастительных условиях следует рассматривать как биологически оправданное лесоводственное мероприятие.

В пятой главе приведены результаты по изучению макростроения и физико-механических свойств древесины сосны. Зависимость макрострук-турных показателей от возраста насаждений определялась в древостоях II-III классах возраста созданных посадкой и древостоях возобновившихся естественным путём. Графическая зависимость построена по усредненным данным для каждого возраста (рисунки 6-11). С изменением возраста в сосняке кисличном искусственного и естественного происхождения наблюдается четкая тенденция увеличения содержания поздней зоны древесины.

28,5 ^ 27.5 Н 3 26,5 1 25.5

I 24'6 "

I 23,5 22,5 21,5

у = 0.0065Х2 - 0,4124х + 29,592

30 35 40 45 50 55 Возраст, лет

2,9 2,8 2,7 -2,6 -2,5 -2,4 -2,3 -2,2 2,1 -2 1.9

у V0.0005X2 + 0,0128х + 2,9372

30

35 40 45 50 55 6С Возраст,лет

Рисунок 6. Изменчивость содержания поздней древесины с возрастом в древостое искусственного происхождения

5

m 4,8

i s«.«1 о Б. 4,4

е s 4,2 н ф

5. 4

| 3,8 3,6 -3,4

у = 0.0005Х2 + 0.0029Х + 2.8299

30 35 40 45 50 55 60 Возраст, лет

Рисунок 8. Изменчивость количества годичных слоев в I см с возрастом в древостое искусственного происхождения

I 3,1-1 у = -О.ООЦ!1 + 0.0446Х + 2,5548

к 2,9 -о

5 2,7 -

о

0 2,5 -

1 »1

0 2'1 " | 1,9-

1 1,7 --

25 30 35 40 45 50 55 60 Возраст, лет

Рисунок 10. Изменчивость ширины годичного слоя с возрастом в древостое естественного происхождения

Рисунок 7. Изменчивость ширины годичного слоя с возрастом в древостое искусственного происхождения

g з

27,5 26,5 -25,5 24,5 23,5 -22,5 -21,5 20,5

у = 0,0028х - О.ОЗОВх + 19,455

25 30 35 40 45 50 55 60 Возраст, лет

Рисунок 9. Изменчивость содержания поздней древесины с возрастом в древостое естественного происхождения

у = 0.0034Х2 - 0,2146х + 6,7801

| 5,551

0 =

1 § 4.5

I- «Н

I 3,5 3

25 30 35 40 45 50 55 60 Возраст, лет

Рисунок 11. Изменчивость количества годичных слоев в 1 см с возрастом в древостое естественного происхождения

Исследователи A.M. Антонова (2007) и Д.Е. Чалых (2010) отмечают, что к возрасту 60 лет (период интенсивного роста дерева) наблюдается снижение содержания поздней древесины в годичном слое за счет увеличения ранней зоны, что не подтверждается нашими данными. Тем самьм древостой произрастающие на залежных землях к возрасту 60-ти лет возможно формируют более качественную структуру с точки зрения содержа-

ния поздней зоны древесины. Достоверность полученных показателей (1=3,8) и (1=3,2); коэффициенты корреляции 0,97 и 0,99 в искусственных и естественных насаждениях соответственно. Теснота связи по М.Л. Дворецкому (1971) очень высокая.

С изменением класса возраста (рисунки 7,8,10,11) на высоте 1,3 м происходит снижение ширины годичного слоя с одновременным увеличением количества годичных слоев в 1 см, достоверность этих значений подтверждается 0=10,6) и 0=16,2), коэффициент корреляции составляет 0,91 и 0,98. Теснота связи очень высокая. Таким образом, в древостоях искусственного и естественного происхождения на землях выбывших из сельскохозяйственного оборота с увеличением класса возраста формируется более плотная структура древесины по количеству годичных слоев в 1 см, с одновременным увеличением содержания поздней древесины в годичном слое. Согласно исследованиям В.Е. Вихрова, А.К. Лобасёнка (1963) для древесины сосны в 1 сантиметре может быть от 3 до 25 годичных слоев, что определяет ее качественные показатели. В нашем случае в лесных культурах и естественных древостоях образовывается не менее 3 годичных слоёв, что отвечает требованиям формирования качественной древесины.

Для установления физико-механических и макроструктурных показателей по высоте ствола дерева исследования проводились в 56-летнем сосняке кисличном, естественного происхождения на старопахотных землях. В исследуемых насаждениях происходит равномерное, уменьшение плотности и прочности древесины по направлению к вершине, до высоты 13-14 метров (рисунки 12,13).Можно предположить, что это связано с деятельностью камбия и характером кроны сосновых древостоев, что отмечено в работах А.Ю. Рейхардта, Л.М. Перелыгина (1933), О.И. Полубоя-ринова (1976), Ларсона (1962,1963).

Высота, м Высота, м

Рисунок 12. Изменение плотности древесины Рисунок 13. Изменение сопротивления древесины (г/см!) по высоте ствола в 56-летнем древостое сжатию (МПа) по высоте ствола в 56-летнем

древостое

Снижение качественных показателей древесины по высоте ствола дерева отмечены также в работах Р.Б. Фёдорова (1986), С.А. Москалёва, Г.А. Чибисова и др. (1988), Р.В. Щекалёва, С.Н. Тарханова (2006), Д.Ю. Коновалова (2007), Д.Е. Чалых (2010). Результаты изменения показателей качества древесины по высоте ствола представлены в таблице 5. Теснота связи очень высокая (г = 0,91 и более). По высоте ствола наблюдается закономерное уменьшение содержания процента поздней древесины, числа годичных слоев в 1 см, плотности древесины и сопротивления сжатию вдоль волокон с одновременным увеличением ширины годичного слоя.

Таблица 5. Качественные показатели древесины по высоте ствола в 56-летнем сосняке кисличном естественного происхождения

Показатель Высота, м Корреляционное отношение

1,3 3 5 7 9 И 13 15 17

Процент поздней древесины, % 25,85* 25,17 26,01 24,84 25,03 23,17 22,41 20,89 19,21 0,94

Ширина годичного слоя, мм 1,82 1,99 2,27 2,39 2,61 2,85 3,01 3,14 3,19 0,95

Количество годичных слоев в 1 см, шт. 5,54 5,33 5,11 4,82 4,85 4,21 3,89 3,38 3,13 0,99

Плотность при влажности 12%, г/см3 0,378 0,361 0,352 0,347 0,339 0,325 0,317 0,304 0,299 0,99

Предел прочности при сжатии вдоль волокон,МПа 52,6 51,7 51,0 50,3 51,2 50,1 49,4 47,3 46,8 0,97

*- приведены средние значения по пробным площадям

Изучение изменчивости макроструктуры древесины в насаждениях различного происхождения проводились в южной подзоне тайги. Исследуемые участки насаждений однородны по почвенно-гидрологическим условиям. Почвы на исследованных участках в естественных древостоях глубокоподзолистая старопахотная среднесуглинистая слабодифференци-рованая на тяжелом суглинке, в искусственных насаждениях

глубокоподзолистая старопахотная слабодифференцированая легкосуглинистая на средне-суглинистой морене. На всех исследованных участках сформировались высокополнотные, сосновые древостой II-III класса возраста, 1а класса бонитета. Древостой незначительно отличаются по густоте стояния деревьев на 1 га. Качественные показатели древостоев различного происхождения приведены в таблице 6.

Таблица 6. Качественные показатели макроструктуры древесины сосны

Показатели Происхождение древостоя

естественное (30, лет) искусственное (34, года) достоверность различий вариантов (t) естественно«; (43, года) искусственное (40, лет) достоверность различий вариантов (t) естественное (56, лет) искусственное (57, лет) достоверность различий вариантов (t)

Ширина годичного слоя, мм * 1П о о" 4J а\ CS* m о о" & оо (N о о о" Й »n CN «п о„ о" +1 ■Ч" оо es" ON VO оГ со о" А оо„ ю о о" -н го <4 г- CN

Количество годичных слоёв в 1 см, пгг. «л о о" -н СП 3,60±0,07 VO оо 0\ О о" * СП OV о о" +1 •ч-»n СП in оо es" in о" -н 1-in 1Л г-сГ -н оо 00 оол CN

Содержание поздней древесины, % <ч 7! Г-- о, CS о А сп CN СП а\ о" -н ч- СП СП CS о, 3 CN СП CS о VO Oi, о -н in оо in CS (N 00 о" ■ä оо CS m о

*- приведены средние значения по пробным площадям

Полученные данные, характеризующие изменчивость элементов макростроения в древостоях различного происхождения, свидетельствуют, что на различных возрастных этапах формирования естественных и искусственных древостоев различия по показателям макростроения несущественны. Различия вариантов опыта по всем показателям недостоверны < 3), поэтому можем предположить, что древостой искусственного происхождения идентичны естественным.

выводы

- Результаты исследований, проведенных в пределах южной и средней подзоны тайги Европейского Севера, позволяют расширить представления об успешности лесных культур, созданных на залежных землях и являются научно-методической базой для создания плантационных культур.

- При отсутствии естественного возобновления хозяйственно-ценными породами, успешное выращивание высокопродуктивных древо-стоев la - I класса бонитета на залежных землях может быть обеспечено путём создания лесных культур.

- Выбор эффективного метода создания культур на землях выбывших из сельскохозяйственного пользования следует определять в соответствии с целевыми задачами производства.

- Целенаправленное выращивание хвойных насаждений смешанных по породному составу на землях выбывших из сельскохозяйственного оборота обеспечивает повышение продуктивности древостоев к IV классу возраста на 2-7%.

- В средневозрастных древостоях сформировавшихся на землях исключенных из сельскохозяйственного пользования процент поздней древесины в годичном слое увеличивается, что характеризует повышение качества структуры древесины в целом.

- При оценке качества древесины искусственных и естественных древостоев сформировавшихся на залежных землях не выявлены существенные различия между макроструктурными показателями древесины.

Список публикаций автора

1 Мелехов, В.И. Лесоводственный потенциал неиспользуемых сельскохозяйственных сельскохозяйственных угодий [Текст] / В.И. Мелехов, A.M. Антонов, Д.В. Лохов // Вестник Поморского университета, серия "Естественные науки" №3 / Архангельск, 2011. - С. 62-66.

2 Лохов, Д.В. К вопросу о формировании насаждений на залежных землях [Текст] / Д.В. Лохов // Экологические проблемы Севера. Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 13,2010. С. 72-73.

3 Лохов, Д.В. Лесоводственная оценка и показатели качества древесины культур сосны на залежных землях [Текст] / Д.В. Лохов // Экологические проблемы Севера. Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 14, 2011. С. 73-76.

Просим Ваши отзывы на автореферат диссертации с заверенными подписями и печатью организации в 2-х экземплярах присылать по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова. Учёному секретарю диссертационного совета.

Подписано в печать 29.10.2013. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1988.

Издательско-полиграфический центр им. В.Н. Булатова ФГАОУ ВПО САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Лохов, Денис Владимирович, Архангельск

ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет

имени М.В.Ломоносова»

На правах рукописи

04201451550

ЛОХОВ ДЕНИС ВЛАДИМИРОВИЧ

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЛЯХ

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство

и лесная таксация

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук профессор Н.А. Бабич доктор технических наук профессор В.И. Мелехов

Архангельск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

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

1. КРАТКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ............................................7

2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................23

2.1 Климатические условия..........................................................................................................................26

2.2 Рельеф и гидрология..................................................................................................................................30

2.3 Почвы и их естественное плодородие........................................................................................31

2.4 Географическая обусловленность лесов..................................................................................36

3. МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................43

3.1 Методика проведения полевых работ..........................................................................................43

3.1.1 Закладка пробных площадей............................................................................................................43

3.1.2 Методика отбора деревьев и взятия образцов древесины..................................47

3.1.3 Изготовление малых чистых образцов древесины........................................................48

3.2 Характеристика объектов исследования....................................................................................50

3.3 Методика проведения камеральных исследований..........................................................58

3.3.1 Методика проведения исследований макроструктурных

показателей..................................................................................................................................................................58

3.3.2 Определение плотности древесины модельных деревьев....................................59

3.4 Методика обработки результатов экспериментальных

исследований........................................................................................................................................60

4. ЛЕСОВОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ДРЕВОСТОЕВ НА ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЛЯХ................................................................................................................................................................69

4.1 Сравнение лесотаксационных показателей сосны искусственного и естественного происхождения..................................................................................................................70

4.2 Рост и продуктивность сосны в посевах и посадках....................................................76

4.3 Продуктивность сосны и ели в смешанных древостоях................................................87

4.4 Взаимосвязь почвенных показателей с продуктивностью хвойных насаждений на землях вышедших из-под сельскохозяйственного использования..........................................................................................................................................................92

5. ИЗМЕНЧИВОСТЬ МАКРОСТРУКТУРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДРЕВЕСИНЫ

СОСНЫ................................................................................................................. 98

5.1 Зависимость макроструктурных показателей древесины от

возраста древостоя................................................................................ 99

5.2 Зависимость макроструктурных и физико-механических показателей древесины по высоте ствола............................................................. 104

5.3 Изменчивость макроструктуры древесины в древостоях естественного

и искусственного происхождения..................................................... 110

ВЫВОДЫ...................................................................................... 114

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................... 115

1. КРАТКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ

С давних времен в таежной зоне Европейского Севера России обитали различные, преимущественно угро-финские племена, с момента поселения на рассматриваемой территории образ жизни которых был связан со скотоводством и частично земледелием, в лесной зоне зарождается подсечно-огневая система земледелия. Она являлась одной из наиболее исторически устойчивых систем земледелия в лесной зоне и просуществовала вплоть до 30-х годов XX века (Осипов, Гаврилова, 1983). Подсека была единственным способом освоения новых лесных территорий. Участки для подсек тщательно выбирались, учитывались качество почвы и экспозиция (защита от ветра и прогревание). Размер подсеки обеспечивал сохранение лесного микроклимата без поздневесенних и ранневесенних заморозков, т.е. благодаря такому способу землепользования удлинялся вегетационный период (Афанасьева и др., 2001, 2003). Урожайность освоенных участков была высокой, но лишь первые 2-4 года. Механическая обработка почв при данной системе земледелия была минимальной, удобрения не вносились (Осипов, Гаврилова, 1983; Абатуров, 1996). После истощения земли, начинался осваиваться другой участок леса, а брошенный участок «ляда» использовался для выпаса домашнего скота, сенокоса, или забрасывался вовсе. Лес на заброшенных подсеках восстанавливался за 30-40 лет (Советов, 1950; Копанев, 1951; Осипов, Гаврилова, 1983; Уткин, Гульбе и др, 2005).

На Севере в условиях сурового климата, наличия крупных лесных массивов и относительно небольшой плотности населения широкое распространение подсечно-огневого земледелия было экономически выгодно и достаточно экологично, так как не разрушало среду, поскольку значительная часть территории оставалась под естественной растительностью, которая регулировала биохимический режим ландшафта. О размахе подсечно-огневого земледелия свидетельствует тот факт, что практически все участки коренных (зональных) ельников Вологодской области не сохранились, а восстановились. Палинологический анализ лесных почв в еловых насаждениях свидетельствует,

что все они прошли в разные годы стадии гари (пала), луга и пашни. (Афанасьева и др., 1999; 2003)

В России и в других странах, применение сплошных рубок связано с расчисткой площадей для сельского хозяйства, так например в Европе снижение лесистости до 75% произошло в средние века, а в настоящее время составляет до 30% (Сеннов, 1999).

В значительной степени захват древесно-кустарниковой растительностью сельскохозяйственных угодий связан с экономическими условиями и стабильностью проживания местного населения. Все социальные потрясения исторически сочетались в таежной зоне с изменением землепользования вследствие миграции населения и оставления освоенных земель Ярким примером того, может служить отток сельского населения в промышленные центры в послевоенные годы.

Наступивший упадок сельского хозяйства в начале 1990-х годов привёл к тому, что многие колхозы и совхозы страны, прежде всего из числа нерентабельных, перестали использовать в качестве сельскохозяйственных угодий удалённые, а затем и близ лежащие участки. Причины такого состояния, по мнению А.И. Уткина с соавторами (2002), сугубо социальные: отток населения, бездорожье, падение плодородия почв без внесения уже долгое время органических и минеральных удобрений. Независимо от причин оставления освоенных сельскохозяйственных земель происходит их заселение древесно-кустарниковыми породами как семенным, так и вегетативным путём в местах длительного аграрного использования земель.

По данным приведенным в таблице 1.1 в Архангельской области из сельскохозяйственного использования выбыло около 200 тыс. га земель, в Вологодской области около 330 тыс. га.

Восстановление сельскохозяйственных угодий, после того как на них сформировалась древесно-кустарниковая растительность невозможно без дорогой раскорчевки, что дает предпосылки для перевода данных земель в государственный лесной фонд.

Таблица 1.1

Состояние неиспользованной пашни Архангельской области на 01.01.2012 года

Районы Наличие пашни, тыс.га по состоянию: Неиспользуемая пашня Состояние неиспользуемой пашни, тыс. га

По состоянию на 01.11.2011 г. закустаренность и залесённость заболачивание и подтопление

01.01.1990 г. по данным РОССТАТ 01.01.2011 г. по данным РОССТАТ Всего до 2-х лет от 2-х до 10 лет более 10 лет

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Вельский 32,04 31,19 16,42 2,40 9,77 4,25 0,54 -

Верхнетоемский 10,46 10,21 9,49 0,28 3,65 5,56 0,43 -

Вилегодский 20,55 20,00 13,40 0,68 3,66 9,06 1,82 -

Виноградовский 7,36 6,46 5,40 0,35 2,08 2,97 0,41 -

Каргопольский 40,41 38,87 21,40 0,36 14,56 6,48 3,79 -

Коношский 13,71 12,15 8,44 2,35 6,09 0,30 -

Котласский 20,86 20,00 17,41 0,87 6,71 9,83 0,51 -

Красноборский 16,52 16,05 11,44 2,93 8,51 0,69 -

Ленский 5,67 5,65 4,10 0,45 0,56 3,09 0,46 -

Лешуконский 3,50 3,37 3,37 0,85 2,52 0,18 -

Мезенский 2,35 2,17 1,98 1,17 0,81 0,24 -

Няндомский 7,94 7,50 4,25 0,18 1,99 2,08 0,38 -

Онежский 3,43 3,27 2,37 0,18 2,19 0,31 -

Пинежский 8,42 8,17 6,65 3,86 2,79 0,76 -

Плесецкий 20,36 18,65 12,29 5,41 1,34 5,54 0,39 -

Приморский 4,45 4,66 3,98 0,82 1,18 1,98 0,14 -

Устьянский 42,36 41,31 28,83 3,07 5,23 20,53 1,54 -

Холмогорский 12,03 11,36 6,60 1,71 1,48 3,41 0,19 -

Шенкурский 17,56 15,67 12,93 3,44 9,49 1,93 -

Всего: 289,98 276,71 190,75 16,58 66,99 107,18 15,01 -

Продолжение таблицы 1.1 Состояние неиспользованной пашни Вологодской области на 01.01.2012 года

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Бабаевский 28,4 23,4 12,3 - - 12,3 12,2 0,1

Бабуш кинский 31,5 16,0 16,8 - - 16,8 16,6 0,01

Белозерский 16,9 15,7 6,7 - 0,2 6,5 6,4 0,1

Вашкинский 9,6 7,9 1,1 - - Ы 1,1 0,01

Великоустюгский 39,4 32,8 27,7 - 10,7 17,0 16,1 0,9

Верховажский 25,1 21,7 6,8 - 1,1 5,7 5,6 0,1

Вожегодский 21,5 19,0 8,1 - 1,8 6,3 6,3 -

Вологодский 93,2 84,0 8,9 - 5,5 3,4 2,4 1,0

Вытегорский 11,6 9,3 4,1 - 1,6 2,5 2,5 -

Грязовецкий 62,8 54,5 20,0 - 3,0 17,0 17,0 -

Кадуйский 11,8 12,4 7,7 - 5,2 2,5 2,5 0,02

Кирилловский 24,4 19,4 6,2 - 0,1 6,1 5,2 0,09

Кич-Городецкий 43,5 30,4 24,6 - 14,0 10,6 10,6 -

Междуреченский 20,5 14,3 11,2 - - 11,2 11,2 -

Никольский 40,7 23,7 28,3 - 6,4 21,9 21,9 0,013

Нюксенский 23,5 20,9 14,0 - 0,6 13,4 13,4 0,02

Сокольский 31,9 27,9 4,3 - - 4,3 4,2 0,1

Сямженский 19,2 17,7 9,7 - 2,3 7,4 7,2 0,18

Тарногский 40,4 39,4 20,3 - 15,4 4,9 4,7 0,2

Тотемский 26,2 25,4 5,3 - 2,2 3,1 2,8 0,002

Усть-Кубенский 21,2 19,2 2,4 - - 2,4 2,2 0,2

Устюженский 32,8 28,4 21,3 - 15,0 6,3 6,3 -

Харовский 19,4 16,3 6,6 - 0,3 6,3 6,3 0,024

Чагодощенский 10,4 9,3 1,5 - 1,2 0,3 0,3 -

Череповецский 72,9 55,0 40,4 - 10,6 29,8 29,5 0,3

Шокснинский 48,7 39,9 9,4 - - 9,4 9,4 0,01

Всего: 823,5 683,9 325,7 - 97,2 228,5 224,6 3,379

Площадь неиспользуемых сельскохозяйственных земель составила к концу 90-х годов, по данным Минсельхоза РФ, в целом по стране 33,8% или 5,1 млн. га. По данным М.М.Войтюка (2005) в Российской Федерации только сельским лесхозам передано для лесокультурных мероприятий более 10 млн. га бывших сельскохозяйственных угодий. Одной из причин передачи сельскохозяйственных угодий лесхозам послужила их низкая потенциальная продуктивность почв, так как сельхозпроизводители не имели средств для внесения удобрений.

Однако ведение лесного хозяйства на площадях, вышедших из сельскохозяйственного пользования, связано с определенными трудностями. Если лесовосстановлению на вырубках и гарях посвящен значительный ряд работ во многих регионах страны (Мелехов, 1954, 1980; Санников, 1961, 1966, 1968, 1970; Побединский, 1965, 1982, 1986; Маслаков, 1981, 1984; Яковлев, 2003 и др.), то данные о формировании насаждений на бывших сельскохозяйственных землях весьма отрывочны и разрознены.

В работе О.А Сорокиной рассматриваются изменения условий местопроизрастания и, прежде всего, эдафотопа, происходящие в результате распашки земель. Отмечается, что для участков, подвергшихся распашке, характерна плоская поверхность без каких-либо следов лесного микрорельефа и отсутствие сгнивших пней и валежин (Сорокина, 2005).

О былой распашке также свидетельствуют борозды, что связано со способом обработки почвы. Они могут сохраняться в течение нескольких сотен лет и влиять на ход демутационной сукцессии, создавая элементы микрорельефа (Осипов, Гаврилова, 1983).

Свидетельством бывшего сельскохозяйственного освоения являются морфологические признаки почвенного профиля, которые сохраняются довольно длительное время 100 - 150 лет (Баранова, Номеров, Строганова, 1989). К ним, прежде всего, относятся мощный (16-20 см) пахотный горизонт с резкой ровной границей перехода в нижележащий горизонт «плужная

ч

подошва», представляющая собой уплотненный слой, который в определённой мере может выполнять роль водоупора (Сорокина, 2006).

По некоторым данным, структурная дифференциация пахотного горизонта на верхнюю и нижнюю части начинается спустя 60 лет после прекращения сельскохозяйственной обработки почвы (Martynenko, Goncharuk, 2004). Повышенное содержание питательных веществ и гумуса, как один из признаков сельскохозяйственного освоения ещё длительное время сохраняется под лесной растительностью (Апарин, Васильев, 1981). Характер изменения химических свойств тесно связан со свойствами, как самой почвы, так и с возрастом залежи и типом: формирующегося на ней биоценоза. При зарастании пашни лесом основные изменения химических свойств в почве наблюдаются в бывшем пахотном горизонте, тогда как нижние части профиля (горизонты В и ВС) остаются неизменными. Наиболее быстро восстанавливаются такие свойства как кислотность и обменные основания за 30-70 лет. Содержание же гумуса за 100 - 150 лет так и не достигает уровня коренного леса (Баранова, Номеров, Строганова, 1989). Изменения, происходящие в почвах при зарастании сельскохозяйственных угодий, выражены слабее, чем в характере растительности, поскольку почвы - более консервативный элемент ландшафта (Владыченский, Телесина, Иванько, 2006).

В результате распашки земель в лесной зоне формируются почвы с более мощным гумусным горизонтом без признаков его деградации и с более благоприятными водно-физическими свойствами (Апарин, Васильев, 1981). Последствия окультуривания почв проявляются в более высокой продуктивности насаждений (Соколов, 1978, 1979) и их принадлежности к более производительным типам леса по сравнению с лесными сообществами, сформировавшимися на не подвергавшихся распашке участках.

Состав пород заселяющих вышедшие из-под сельскохозяйственного использования земли на территории Европейского Севера различен и имеет чётко выраженную зональность. Опубликованы данные о породном составе

молодняков на залежных землях в Архангельской (Соколов 1978, 1979), Вологодской (Шиманюк, 1950) областях.

В подзоне южной тайги основными лесообразующими породами являются ель европейская (Picea abies), сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), берёза пушистая (Betula pubescens), осина (Populus tremula), ольха серая (Alnus incana). Все они в определённой степени участвуют в заселении бывших сельскохозяйственных земель, но роль их в этом процессе различна и зависит не только от биоэкологических свойств древесных пород, но и от многих других факторов.

Г.Ф. Морозов отмечал: «...Лес распространяется и завоёвывает соседние места с помощью своей опушки, которая постепенно надвигается на ... безлесное пространство. Подобное надвигание и разрастание опушки происходит от нескольких причин: 1) в составе её находятся такие кустарники и древесные породы, которые способны размножаться с помощью корневых отпрысков; 2) в составе её находятся легкосеменные, быстрорастущие и светолюбивые породы; 3) опушка и соседнее с нею безлесное пространство по своему положению находятся в благоприятных условиях роста и возобновления» (Морозов, 1949)

Способность древесных пород заселять освободившиеся пространства (в том числе и залежи) семенным путём зависит от наличия источников, обсеменения, периодичности плодоношения и семенной продуктивности древесных пород, дальности разноса их семян, которая в свою очередь обусловлена способом распространения семян, а также длительностью сохранения всхожести семян после опадения.

Существенное значение для быстрого захвата территории лесообразующим видом, также приобретает начальный возраст его устойчивого семеношения. У древесных пород он неодинаков и в зависимости от видов и от условий произрастания варьирует в широких пределах. В среднем начальный возраст плодоношения ели европейской - 15-20 лет, сосны обыкновенной - 10-15 лет, берёзы пушистой - 8-10 лет, осины - 15-20 лет,

ольхи серой - 10-15 лет, (Заборовский, 1962; Булыгин, Ярмишко, 2000). Сосна обыкновенная и ель европейская плодоносят раз в 3-5 лет, берёза пушистая и осина ежегодно, ольха серая - с периодичностью раз в 1-2 года (Заборовский, 1962; Булыгин, Ярмишко, 2000).

Количество семян у осины и ив достигает сотен миллионов, у берёз -десятков миллионов (20-30 млн. шт.), у хвойных (сосна, ель и др.) - десятков тысяч (30-50тыс.шт.) (Нестеров, 1949, 1960; Ткаченко, 1952; Молчанов, 1967).

Особенность естественного лесовозобновления обусловлена биоэкологическими свойствами лесных пород, лесорастительными условиями, а также определяется хозяйственной деятельностью человека.

Очевидно, что качественные и количественные показатели формирующихся на бывших сельскохозяйственных угодьях молодняков будут различаться. Об этом свидетельствуют литературные данные разных исследователей. Так, например, исследования лесообразования на старопахотных землях, проведенные группой ученых Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ) (Жучков и др., 2003) на южной границе ареала сосны обыкновенной, показали, что на расстоянии до 75 м от стены леса густота подроста составляет 8,0 тыс. экз./га, а на расстоянии от 76 до 824 м последняя снижается до 2,0 тыс. экз./га. При увеличении расстояния до 825-975 м количество подроста не превышает 1,0 тыс. экз./га, а при большей удаленности от стены леса подро�