Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесоводственная оценка рубок с применением канатной трелевки вв горных темнохвойных лесах Западного Саяна

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

Автореферат диссертации по теме "Лесоводственная оценка рубок с применением канатной трелевки вв горных темнохвойных лесах Западного Саяна"

КРАСНОЯРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ; , ... О Д На правах рукописи

ЕРОХИНА Зоя Валерьяновна

УДК 630.375.11(571.1)

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РУБОК С ПРИМЕНЕНИЕМ КАНАТНОЙ ТРЕЛЕВКИ В ГОРНЫХ ГЕМНОХВОЙНЫХ ЛЕСАХ ЗАПАДНОГО САЯНА

06.03.03. -Лесоведение и лесоводство,

лесные пожары и борьба с ними

06.03.01. -Лесные культуры, селекция, семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск - 1997

Работа выполнена на кафедре лесоводства Красноярской государственной технологической академии.

Научные руководители: -доктор сельскохозяйственных наук,

академик МАН ВШ П.М.Матвеев

-кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник А.М.Савчеико

Официальные оппоненты: -доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.В.Голиков

-кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник А.И.Бузыкин

Ведущее учреждение: -государственный комитет по охране

окружающей среды Красноярского края Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды

Защита диссертации состоится " февраля 1997 года в " часов на заседании диссертационного совета К 063.83.06 при Красноярской государственной технологической академии по адресу: 660049, г.Красноярск, пр.Мира 82, КГГА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан " января 1997 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук ' П.А.Тарасов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы определяется тем, что в Сибири, как и по всей стране, горные леса в качестве источника получения древесины приобрели важное значение вследствие прогрессирующего истощения лесных ресурсов в равнинных районах. Однако эксплуатация горных лесов традиционной техникой приводит к сильным нарушениям экологической обстановки в горах, исчезновению ценных в природоохранном отношении лесных массивов, а в ряде случаев и к разрушению почвенного покрова из-за развития эрозионных процессов после тракторной трелевки. Ухудшающийся экологический фон в районах лесозаготовок, нарастание необлесившихся площадей в горных лесах и ужесточение и связи с этим природоохранных требований заставили лесозаготовителей создавать новые технические средства, способные свести к минимуму ущерб, наносимый природной среде лесосечными работами.

Бывший Кавказский и Иркутский филиалы ЦНИИМЭ разработали полуподвесные самоходные канатные установки на базе трактора ТТ-4, из которых Иркутская установка МЛ-43 была принята в серийное производство и достаточно широко внедрилась в восточных районах России.

В этой связи необходим тщательный анализ рубок с применением полуподвесных канатных установок, позволяющий оценить их последствия с лесоводственных позиций.

Современные проблемы рубок и возобновление леса

Лесовосстановление сегодня - одна из наиболее острых и сложных технических, экономических и экологических проблем. При современном уровне эксплуатации лесов, в условиях комплексной

механизации лесоза! отовок, когда основным способом рубок главного пользования в горных условиях продолжает оставаться сплошной способ рубки, лесовосстановление вырубок по-прежнему будет ориентировано на естественное возобновление за счет сохранившегося подроста, либо на искусственное восстановление.

После проведения сплошных рубок, особенно с применением современной лесозаготовительной техники, существовавшая ранее лесная экосистема почти полностью уничтожается, а лесная среда трансформируется. Применение новой природосберегающей лесозаготовительной техники в горных лесах требует строгого соблюдения и дальнейшего совершенствования технологии лесосечных работ с целью уменьшения отрицательного воздействия ее на лесную среду и сохранение подроста, находившегося до рубки под пологом материнского древостоя.

Цель и задачи исследований. Целыо исследований являлась оценка влияния технологии лесозаготовок с использованием полуподвесных самоходных канатных установок на лесорастительные условия вырубок и на возобновление хвойных пород в горных темнохвойных лесах.

В связи с этим были определены следующие основные задачи исследований:

1. Дать качественную и количественную оценку возобновления под пологом леса.

2. Разработать технологические схемы рубки леса при использовании самоходных полуподвесных канатных установок.

3. Изучить сохранность подроста и тонкомера после работы самоходных канатных установок при разных технологических схемах сплошных и несплошных рубок.

4. Определить степень минерализации поверхности почвы и исследовать изменения водно - физических свойств почвы на вырубках после канатной трелевки.

5. Исследовать влияние трелевки древесины самоходными канатными установками на эрозионные процессы почв горных склонов.

6. Изучить изменения лесорастительной среды и ход возобновления леса на вырубках.

7. Определить целесообразность лесовосстановления вырубок при канатной трелевке лесокультурньши методами.

Защищаемые патоженин:

Преимущество технологии, основанной на использовании полуподвесных самоходных канатных установок, при проведении лесозаготовок в горных темнохвойных лесах Западного Саяна с лесоводствснных позиций.

Научная новизиа работы. Впервые дана лесоводственная оценка сплошных и постепенных рубок в горных лесах Западного Саяна при полуподвесной канатной трелевке. Установлена степень сохранности подроста и тонкомера при полуподвесной канатной трелевке. Доказано на экспериментальном материале незначительное влияние самоходных канатных установок на минерализацию, водно-физические свойства почвы и эрозионные процессы. Установлено, что в ряде случаев даже при данной технологии лесозаготовок необходимо создание лесных культур.

Практическая значимость и область применения

На основе оценки успешности лесовосстановления разработаны технологические схемы лесосечных работ при использовании самоходных канатных установок. Материалы исследований вошли в новые "Правила рубок главного пользования в лесах Восточной

Сибири" (1994), в которых узаконено применение полуподвесной канатной трелевки.

Апробация результатов исследований. Основные результаты исследований по теме диссертации докладывались на конференциях молодых ученых в СибНИИЛПе/Красноярск, 1988,1989/, Всесоюзной конференции по проблемам лесовосстановления в таежной зоне СССР /Красноярск, 1988/, научном семинаре лаборатории лесоводства Института леса УрО АН СССР [Свердловск, 1988], а также на научно-практических и научно-методических конференциях КГТА [Красноярск, 1995; 1996].

Рекомендованные технологические схемы лесосечных работ при использовании самоходных канатных установок прошли опытно-производственную проверку на предприятиях Хакасии, в Унгутском ЛИХ и Нарвском сплавном участке Манской сплавной конторы (Манский лесхоз) Красноярского края, в ряде леспромхозов Иркутской области (Никнеудинский и др.), Бурятии (Челутаевский, Байкальский, Инской ЛПХ,Усть-Баргузинский ЛК) и на Сахалине.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, изложена на 248 страницах, содержит таблиц, -57 рисунок. Библиография включает названия, в том числе ¿5" иностранных.

Глава 1. РАЙОН И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводили, в основном, в Аскизском ЛПХ (Бирикчульский лесхоз) объединения "Хакаслес". Его база, согласно лесохозяйственному районированию, выполненному Институтом леса им. В.Н.Сукачева СО РАН, отнесена к горно-черневому округу Алтае-

Саянской горной области и расположена в пределах Бирикчульского и Балыксинского лесхозов (Смагин и др., 1978).

Сырьевая база Лскнзского ЛПХ объединения "Хакаслес" характеризуется следующими показателями: древостой состава 7П1К1Л1Е +Ос, средний запас древесины на 1 га 175 м3, средний объем хлыста 0,58 м3. Опытные работы проведены при трелевке с кронами и ширине пасек до 30 - 35 м в основном на склонах крутизной более 20°.

Из-за длительного срока эксплуатации сырьевая база этого предприятия в значительной степени истощена. Среди площадей, пройденных рубкой, имеются древостой на крутых склонах, недоступные для тракторной трелевки. Это обстоятельство определяет необходимость наличия у леспромхоза трелевочных средств, которые позволили бы осваивать разрозненные участки древостоев, оставленные по причине недоступности, а также включать в эксплуатацию леса по крутосклонам на действующих лесосеках.

Диссертационная работа выполнена с 1986 по 1996 гг. во время работы в СибНИИЛПе и КГТА. Стационарные исследования проведены в Бирикчульском лесхозе Республики Хакасия. Маршрутные исследования выполнялись на территории вышеуказанного, а также Манского лесхоза Красноярского края.

В процессе исследований в качестве методической основы использовались указания В.Н.Сукачева, С.В.Зонна и Г.П.Мотовилова (1957), А.В.Побединского (1962) и др. Некоторые методические приемы заимствованы из работ Г.В.Крылова, В.М.Потапович и Н.Ф.Кожеватовой (1958), В.А.Алексеева (1963), А.М.Савченко (1965), А.А.Роде (1972) и др.

В дополнение к имеющимся литературным и лесоустроительным данным при описании типов леса были использованы материалы

заложенных нами пробных площадей. На них сделаны почвенные разрезы, произведено их полное морфологическое описание. Выполнены анализы химических и физических свойств почв.

При изучении лесовозобновления под пологом насаждений был определен возраст 736 экземпляров подроста.

С целью исследования сохранности подроста и тонкомера было заложено двадцать пробных площадей, на которых методом учетных лент изучалось состояние подроста до рубки древостоя и после нее.

Для оценки перспектив естественного лесовозобновления вырубок на сорока пяти модельных деревьях пихты по общепринятой в лесосеменном деле методике определяли урожайность семян. Кроме того, по методике А.В.Побединского (1962) до периода созревания семян урожая текущего года определялся почвенный запас семян.

При изучении качества семян основное внимание было уделено зависимости их всхожести от сроков сбора.

Микроклимат изучался по общепринятой при лесоводственных исследованиях методике. Температура воздуха измерялась термографами, срочными, максимальными и минимальными термометрами; температура почвы - термометрами Саввинова, а влажность воздуха - аспирационными психрометрами Ассмана и гигрографами. Влажность почвы определяли термовесовым способом.

Для изучения изменений светового режима выполнено около 2000 измерений, при этом использовалась методика В.А.Алексеева (1963).

Динамика живого напочвенного покрова изучалась методом учетных площадок размером 1 х 1 м, на которых определялись видовой состав растений, проективное покрытие, степень задернения почвы, фитомасса в сыром состоянии. Всего заложено 122 учетные площадки. Изучалось воздействие лесозаготовительной техники на

почву, учитывалась степень ее повреждения, размеры поврежденной поверхности. Размер участков минерализованной почвы определялся в процентах от площади вырубки линейным способом.

Для изучения влияния различных технологий лесозаготовок на водно-физические свойства почв на участках с различной степенью минерализации почвы по слоям 0-5, 5-10 и 10-20 см отбирались образцы. Плотность почвы определяли с помощью бура Качинского, плотность твердой фазы - пикнометрическим методом, общую пористость - расчетным путем. По величине последнего показателя и влагосодержания почвы вычисляли пористость аэрации.

При изучении эрозионных процессов использовалась методика П.И.Молоткова и А.В.Полякова (1960).

Для оценки последующего возобновления пробные площади были заложены на 28 вырубках разного возраста.

Методика работ по другим вопросам содержится в тексте диссертации. При обработке полевого материала применялись методы вариационной статистики.

Глава 2. ТИПЫ И ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ПИХТОВЫХ ЛЕСОВ, НЕ ПРОЙДЕННЫХ РУБКОЙ

Комплексными исследованиями по изучению типов леса в условиях Западного Саяна занимались В.Н.Смагин (1950, 1973, 1980), Н.П.Поликарпов и Д.И.Назимова (1963), Д.И.Назимова (1963, 1975, 1980, 1985) и др.

При изучении типов леса Бирикчульского лесхоза нами были использованы лесоустроительные материалы. Анализ показал, что пихтовые леса данного лесхоза отнесены к четырем группам типов: разнотравные, зеленомошные, крупнотравные и бадановые.

Господствуют пихтачи разнотравные, представленные, в основном, пихтачом осочково - разнотравным. В зеленомошную группу типов леса входят пихтач чернично-зеленомошный и зеленомошно-разнотравный, среди крупнофавных - довольно часто встречается пихтач крупнотравно-папортниковый. Пихтачи бадановые нами не изучались, так как они занимают незначительную площадь (1,5%) и не представляют интереса с эксплуатационной точки зрения. В работе дается подробная лесоводственно-типологическая характеристика указанных типов.

Пихтачи всех типов разновозрастны (Ивашкевич, 1915; Колесников, 1956; Фалалеев, 1964; Смолоногов, 1987; Мелехов, 1989 и др.). В нашем случае они характеризуются удовлетворительным возобновлением, за исключением пихтача зеленомошно-разнотравного, в котором естественное возобновление может быть оценено как хорошее. В древостоях с высокой сомкнутостью полога насчитывается до 29 тыс. штук подроста на 1 га. Он весь мелкий, приурочен к микровозвышениям органического происхождения и в первые годы после рубки может в значительном количестве погибнуть от водного голодания (Клинцов, 1962; Синькевич, 1964; Савченко, Буткуте, 1967, БсЬхтапеске, 1992 и др.). В древостоях этого типа сомкнутостью крон 0,5 - 0,6 и ниже насчитывается до 16 - 18 тыс. штук подроста на 1 га и большая часть его приходится на крупный жизнеспособный подрост. Кроме этого присутствует до 500 и больше тонкомерных деревьев. Под пихтачами зеленомошно-разнотравными формируются горно-лесные бурые, сравнительно мощные почвы.

Пихтачи осочково-разногравные при сомкнутости крон 0,5 - 0,6 и ниже возобновляются удовлетворительно (до 3 - 5 тыс. штук подроста на 1 га). Значительная часть подроста (до 70%) вполне жизнеспособна. При сомкнутости крон 0,7 его количество

увеличивается, преобладает мелкий подрост, часть которого после сплошных рубок может погибнуть. Однако у основной массы мелкого подроста корневая система внедрилась в минеральные горизонты почвы, что свидетельствует о его возможности выжить на вырубках. Пихтачи данного типа произрастают на влажных горно-лесных скрытооподзолепных почвах.

Пихтачи крупнотравно-папортниковые, под которыми формируются дерново-слабоподзолистые почвы, возобновляются слабо (в зависимости от сомкнутости полога - от 1,0 до 3,0 тыс. штук подроста на I га), что обусловлено негативным влиянием живого напочвенного покрова и других факторов. Во всех типах леса господствует (до 76 - 100%) подрост пихты.

В целом пихтовые древостой обеспечены достаточным количеством жизнеспособного подроста, и его сохранение в процессе лесозаготовок в большинстве случаев может решить проблему возобновления леса на вырубках хвойными породами.

Глава 3. ВЫБОР ПЕРСПЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ В ГОРНЫХ ЛЕСАХ

Проведение главных рубок в горных условиях Сибири -довольно сложная техническая и лесоводственно-экояогическая задача.

Опыт рубок и лесовосстановления в горных лесах показывает, что лесоводственные требования при проведении рубок должны соблюдаться неукоснительно, иначе наступают тяжелые экологические последствия, устранение которых требует колоссальных затрат труда и средств в течение длительного времени (Ковалев и др., 1985; Гаврилов и др., 1990; Howard и др, 1989, 1990; Савченко, 1991;

Брюханов и др., 1991; Damaceanu, Cava, 1991 и др.). В связи с этим лесовосстановление в горных районах Сибири на современном этапе должно базироваться на широком внедрении прогрессивной технологии рубок, обеспечивающей максимально возможное сохранение лесной среды.

К сожалению, до последнего времени научно-технический прогресс мало затронул горную лесозаготовительную технику, хотя отдельные решения уже найдены.

Агрегатные машины ЛП-19, ЛП-18А, ЛП-49, применяемые в сочетании с другими техническими средствами (ЛП-19 + ЛГ1-18А + ЛП-33; ЛП-49 + ЛП-33), как и колесные тракторы типа ЛТ-154, "Харвестер" и др. по требованиям безопасности могут работать по склонам до 12 - 14° и для горных лесозаготовок не предназначены. В связи с этим названные машины не были предметом наших исследований. Проблемы лесозаготовок в горных лесах с применением трелевочных тракторов по склонам круче 20° на Дальнем Востоке пы тались решить подготовкой специальных волоков-террас.

Технология "косогорных волоков" имеет больше отрицательных, чем положительных свойств: до 30 и более процентов поверхности почвенного покрова разрушаются бульдозерами при подготовке волоков и перемешиваются с материнской породой; велика вероятность размыва грунта по волокам. Что касается трудозатрат, то на заготовку 1,0 тыс. м3 древесины при такой технологии требуется 120, тогда как в равнинных условиях - 70 ч/дн. На 1 м3 заготовленной древесины в этом случае требуется переместить 3 м3 грунта! Земляные работы, выполняемые бульдозерами на подготовке волоков в пересчете на 1 тыс. м3 заготовленной древесины, составляют шесть машиносмен из пятнадцати затрачиваемых на всех видах (лесосечных) работ (Беспрозванный, 1984; Ковалев, 1985 и др.).

Такие затраты и такие экологические последствия вряд ли дагот основания признать технологию "косогорных волоков" перспективной.

На Северном Кавказе была попытка трелевки бука вертолетами МИ-8, идеальная в лесоводственном отношении, но крайне нерентабельная . По ценам 1983 - 1984 гг. себестоимость заготовки 1 м* древесины без учета вывозки составила 72 рубля (Лютенко, 1985), то есть почти в 10 раз больше, чем при трелевке тракторами в равнинных условиях.

В России в 30 - 40-е годы широко применялась канатная трелевка леса лебедками. Однако к 60- м годам, с появлением гусеничных трелевочных тракторов, применение канатных установок на трелевке было прекращено. Детальное описание применявшейся в то время технологии и ее влияние на сохранность подроста дано, в частности, в работах А.А.Гааса (1962, 1965 и др.).

В настоящее время на Северном Кавказе применяются подвесные транспортные канатные установки (ЛЛ-27, ЛЛ-29), созданы подвесные грелевочно-транспортные установки (ЛЛ-26 и ЛЛ-30) и мобильные одиопролетные полуподвесные канатные установки (ЛЛ-25, ЛЛ-28, УКС-6).

Однако стационарные канатные транспортные подвесные установки требуют больших затрат на монтаж и демонтаж (около 30 дней) и поэтому для таких установок нужны крупные лесосеки с большим запасом древесины. Мобильные канатные установки, несущие на себе головную мачту, эффективны для освоения небольших лесосек, недорубов и т.д. в зоне действующих дорог. Монтаж установки МЛ-43 занимает, по нашим данным, 3 -4 часа рабочего времени бригадой 4 - 5 человек; демонтаж МЛ-43 выполняется всего за I час.

Достоинством мобильных канатных установок является и то, что вся технологическая оснастка смонтирована на базовом тракторе ТТ-4 и для перемещения установки не нужна дополнительная техника.

Рубка леса обеспечивается без участия на лесосеке каких-либо других машин, что практически исключает минерализацию и эрозию почвы. Сохранность подроста при соблюдении технологии "прямоугольных пасек", когда перемонтаж канатной установки ведется на каждой пасеке, составляет в зависимости от его высоты при сплошных рубках 51 - 62%, при несплошных 77 -85%, тонкомера 55% и 60% соответственно (табл. 1). При традиционной тракторной трелевке

Таблица 1

Сохранность подроста и тонкомера хвойных пород при канатной трелевке по технологии "прямоугольных пасек" в зависимости от способа рубки, %

Экспозиция, крутизна склона, градусов Подрост по группам высот, м Тонкомер

до 0,5 0,51 и выше

X ±щ х ±щ 1ф X ±т 1ф

Несплошные

Западная, 28 85,2 4,8 - 76,9 6,0 - 59,6 1,5 -

Сплошные

Западная, 28 62,1 2,3 4,3 50,7 3,4 3,7 55,2 2,7 1,4

сохранность подроста низкая и находится в пределах до 25 - 28% (табл. 2). Сменная выработка при канатной трелевке составляет до 50-60 м3, в зависимости от среднего объема хлыста и квалификации членов бригады, на несплошных рубках - на 10 -20% меньше. В связи с

Таблица 2

Сохранность подроста и тонкомера хвойных пород на 1 га в зависимости от вида трелевки, %

Экспозиция, крутизна склона, градусов Подрост по группам высот, м Тонкомер

до 0,5 0,51 и выше

X ±Ш | X ±ш | X +т

Канатная, прямоугольными пасеками

Западная, 28 62,1 2,3 - 50,7 3,4 - 55,2 2,7 -

Традиционная (тракторная)

Западная, 18 28,2 5,1 6,0 24,7 5,6 4,0 12,2 3,9 9,1

тем, что канатная установка эксплуатируется в паре с трелевочным трактором ТТ-4 (на транспортировке пачек к погрузочной площадке), это сказывается на повышении себестоимости заготовленной древесины и снижении вдвое выработки на механизм. Себестоимость древесины, заготовленной с применением самоходных канатных установок МЛ-43 предприятиями Восточной Сибири, в зависимости от природно-производственных условий была по нашим данным в 1,6 - 2,7 раза, а приведенные затраты в 1,6 - 3,7 раза выше, чем при тракторной трелевке.

Несмотря на это, применение канатных установок, в частности, по недорубам прошлых лет, в лесных массивах у действующих дорог, оставленных нетронутыми из-за большой крутизны склонов, выгодно предприятиям, т.к. позволяет получить дополнительное сырье без

строительства новых лесовозы ых дорог и выполнить природоохранные требования.

Секторный способ трелевки, при котором тыловой блок постоянно остается на месте, а базовый трактор, перемещаясь на новую стоянку, "переволакивает" за собой тягово-несущий канат, сохранение подроста и тонкомера не обеспечивает.

Таким образом, на современном этапе развития техники для эксплуатации лесов на крутых склонах наиболее перспективными по эксплуатационным и экологическим характеристикам представляются самоходные полуподвесные канатные установки.

Глава 4. ИЗМЕНЕНИЕ ЛЕСОРЛСТИТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ НА ВЫРУБКАХ ПОСЛЕ КАНАТНОЙ ТРЕЛЕВКИ

Как известно, сплошные рубки разрывают сложные многофакторные взаимосвязи и взаимодействия компонентов растительного сообщества, что приводит к резким изменениям лесорастительной среды в любом типе леса.

Самые сильные изменения в условиях горных лесов вызывает применение тракторной трелевки, при которой изменяется микрорельеф, ухудшаются физические свойства почвы (Побединский, 1979 и др.), происходит ее эрозия, уничтожается лесной биогеоценоз (Набатов с соавт., 1991 и др.), изменяется в худшую сторону микроклимат (Протопопов, 1959, 1975 и др.).

При канатной трелевке степень изменения лесной среды значительно ниже, поскольку в технологическом процессе разработки лесосеки не участвует трелевочный трактор. По данным ряда авторов (Побединский, 1965; Прокопьев, 1967; Исаев, 1981; Шарый, 1983 и др.), минерализация почвы при проведении лесосечных работ

достигает в зависимости от типа применяемой традиционной техники 63 -84%, тогда как при работе самоходных канатных установок МЛ-43 - обычно менее 5% и лишь в отдельных случаях до 20% от общей площади лесосеки. К тому же, минерализация почвы, за исключением самой нижней части склона, носит поверхностный характер. Поэтому по истечении 2 - 3 лет поврежденные участки покрываются мощным живым напочвенным покровом, что предотвращает развитие эрозионных процессов. Так, объем почвы, вынесенной за пределы лесосеки в течение 2 лет, при канатной трелевке составил в расчете на 1 га от 0,7 до 6,3 м3, тогда как при тракторной - от 36,2 до 50,5 м3 на 1 га.

Кроме указанной причины, небольшая эрозия на вырубках при использовании самоходных канатных установок МЛ-43 обусловлена практическим отсутствием влияния данной технологии на водно-физические свойства почвы. Так, плотность почвы на этих вырубках, увеличилась в сравнении с контролем лишь на 0,02 - 0,08 г/см3 или на 4,6 - 20,9%, независимо от типа леса. При тракторной же трелевке плотность почвы на вырубках пихтача осочково-разнотравного возросла в зависимости от глубины на 0,27 - 0,33 г/см3 или на 35,8 - 43,5%, в пихтаче зеленомошно-разнотравном - на 0,42 - 0,53 г/см3 или на 67,7 - 77,9%. Отмеченное значительное увеличение плотности почвы вызывает соответствующее сокращение ее пористости и снижение водопроницаемости. Результатом этого является усиление поверхностного стока и активизация эрозионных процессов на вырубках, где использовалась тракторная трелевка.

Разница в температуре воздуха в лесу и на вырубке наиболее резко выражена в период поздневесенних заморозков, когда ее значения под пологом на 2 - ЗЧГвыше. В это же время температура [{а поверхности почвы свежих вырубок со слабо развитой травянистой

растительностью также на 2 - 3°С больше, чем на высоте 2 м, что согласуется с данными А.П.Клинцова (1953), В.В.Протопопова (1959, ¡962) и др. Осенью же более высокие температуры воздуха отмечаются на сплошных вырубках, что, вероятно, обусловлено его нагреванием за счет энергии почвы, аккумулированной в течение лета. У поверхности почвы температура здесь достигала 4°С, а на высоте 2м- 5,3°С>.тогда как в лесу она соответственно составляла: после постепенных рубок - 2,8 и 3,9°С, а на контроле - 2,1 и 3,2°С. Максимальные различия в температурах почвы под пологом леса и на вырубке (2 - 4°С) наблюдаются весной. Летом и осенью эти различия менее значительны и соответственно составляют в среднем 2 - 3 и 1°С. При этом наибольшие изменения температуры отмечаются в верхних почвенных слоях. Другой важный элемент микроклимата -относительная влажность воздуха в лесу значительно выше, чем на вырубках. Так, среднесуточная влажность воздуха в ясные весенние дни 1988 года под пологом леса составляла 84,1%, на открытой свежей вырубке - 50,4% и па участке лесосеки постепенной рубки - 62,4%. Еще более резкие отличия влажности воздуха отмечаются в жаркие солнечные дни.

Влажность почвы в первые годы после проведения рубки несколько повышается в связи с удалением полога, задерживающего значительное количество осадков. Однако, по мере развития на вырубке травянистой растительности влажность почвы сильно снижается (до 8,4%), особенно в верхнем 5 - сантиметровом слое. В результате этого может погибать та часть подроста, корни которого не проникли на большую глубину, где влагообеспеченность почвы достаточна.

Особенности выживания и развития подроста тесно связаны с освещенностью под пологом леса и на вырубках (Протопопов, 1965, 1976: Цельникер, 1970: Яискпсу, 1990 и др.).

Поступление света на поверхность почвы в пихтаче зеленомошном с сомкнутостью полога 0,9 составляет в среднем 5,8% от полного дневного света, лишь на 0,5% меньше, чем на высоте 2 м.

Под кронами деревьев (в 50 см от стволов) освещенность составляет 3,8% от освещенности открытого участка. По данным Л.М.Савченко (1965), в сходных световых условиях подрост пихты нормально развивается до 5 - летнего возраста, а затем интенсивность его роста снижается.

В "окнах" и на лесосеке постепенных рубок освещенность сравнительно высокая (7,9 - 13,6%). После первого приема постепенной рубки освещенность в древостое увеличилась почти в 2 раза по сравнению с пихтачами, нетронутыми рубкой, что благоприятно сказывается на физиологических процессах подроста [Сабан, 1982,1996) и др.

Через 2 года после сплошной рубки высокосомкнутых насаждений освещенность почвы под травяным покровом в среднем составляет 22 - 23% от освещенности открытого места.

Живой напочвенный покров - один из самых динамичных компонентов лесной среды?и значение его в лесовозобновлении трудно переоценить. На сплошных свежих вырубках после канатной трелевки наблюдается довольно быстрое развитие травяного покрова, однако это не распространяется на участки, покрытые слоем свежих порубочных остатков. На свежей лесосеке, пройденной первым приемом постепенной рубки, масса травянистых растений была уже в 2 с лишним раза больше, чем под пологом леса. На вырубках

4 - летней давности преобладают злаки и кипрей, масса их, по сравнению с массой под пологом леса , увеличивается в 5 раз.

Древесная растительность начинает вытеснять травяную через 4 - 5 лет после рубки, а задернение почвы вырубок, достигающее 50%, происходит уже на второй год.

Глава 5. ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ НА ВЫРУБКАХ

В последующем возобновлении на вырубках, как известно, немаловажную роль играет почвенный запас семян.

Установлено, что в почвенном запасе находится 200 - 300 тыс, штук семян в пересчете на 1 га, что составляет 2 - 3 кг. Лабораторная всхожесть семян пихты из почвенного запаса составила 50 - 52%. Что касается количества и качества семян урожая текущего года, то эти показатели в разные годы не одинаковы. В годы слабых урожаев с 1 га можно собрать до 4 - 5 кг семян, в урожайные годы до 20 кг на 1 га. Всхожесть семян, собранных с модельных деревьев^ оказалась равной 63%, а энергия прорастания - 25%. Эти данные показывают, что в районе исследований семена пихты отличаются хорошей всхожестью и в урожайные годы их вполне достаточно для успешного последующего лесовозобновления.

С целью изучения последующего возобновления нами обследовано 28 вырубок различной давности при использовании на трелевке наземных лебедок, самоходных канатных установок МЛ-43 и факторов ТТ-4. Вырубки темнохвойных древостоев в зависимости от давности и экспозиции склона возобновляются неодинаково. На крутых северных склонах за счет более стабильной влажности почвы возобновление идет успешнее, чем на склонах южных экспозиций.

После тракторной трелевки и после работы наземных лебедок на вырубках 25 - 30 - летней давности северной экспозиции насчитывается 4-9 тыс. штук подроста и тонкомера на 1 га, главным образом, последующего поколения, из них 68,3 - 87,9% хвойных. На вырубках других экспозиций давности до 11 лет встречается лишь 1 - 2 тыс. штук подроста, в том числе 41,7 - 50,9% хвойных последующей генерации. Что касается возобновления леса на вырубках круче 20° после трелевки самоходной канатной установкой, то через 3 - 9 лет после рубки оно представляется вполне удовлетворительным (3-4 тыс. штук подроста на 1 га) с участием хвойных до 96%, в основном, за счет сохраненного подроста. Численность хвойных не увеличивается до периода зарастания площади лесосеки мягколиственньши породами, когда под их пологом создаются благоприятные условия для поселения и роста пихты, ели и кедра.

Обследование лесных культур, созданных после рубок, показало, что рост саженцев в данных условиях протекает успешно (табл. 3).

Таблица 3

Состояние лесных культур на склонах разных экспозиций

Порода Возраст, лет Экспозиция склона Количество на 1 га, тыс. штук Высота, см Диаметр, мм Прирост в высоту за 1995г., см

Кедр 1 ЮЗ 1,7 12,0±0,3 4,0+0,1 3,2+0,1

Кедр 7 юв 1,9 40,0+2,7 13,0+0,8 8,3+0,4

Ель 7 СВ 1,7 74,0±2,6 16,0±0,7 16,5+7,2

Пихта 9 сз 1,6 82,0±1,9 17,0±0,5 17,1 ±6,9

Сосна 8 ю 1,3 174,6±7,7 Г 32,0±1,7 26,0±1,3

Сосна 4 ю 1,8 30,6+1,3 4,9±0,2 9,5±0,4

Таким образом, рубки леса на крутых склонах с применением самоходных канатных установок при обязательном соблюдении лесоводственных требований и сохранении подроста реально обеспечивают возможность естественного воспроизводства темнохвойных лесов на склонах любых экспозиций. В случаях отсутствия подроста под пологом леса или недостаточной его сохранности необходимы меры содействия естественному лесовозобновлению, либо создание лесных культур, в первую очередь па южных склонах, где естественное возобновление не удовлетворительно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лесозаготовки на крутых склонах по традиционной "-факторной'" технологии приводят к сильному разрушению почвенного покрова и возникновению эрозии почвы, делают невозможным выполнение лесоводственных требований на лесосечных работах как при сплошных, так и при несплошных рубках.

Опытно-производственная проверка самоходной полуподвесной канатной установки МЛ-43 позволила разработать технологию ее применения па лесосечных работах, позволяющую обеспечить соблюдение лесоводственных требований к рубкам в горных лесах. Проведенные исследования показали, что степень изменений важнейших факторов среды, а также сохранность молодого поколения леса при полуподвесной канатной трелевке вполне удовлетворяют современным требованиям.

В целом по работе можно сделать следующие выводы:

1. В большинстве случаев пихтовые древостой (кроме крупнотравно-папоргниковых типов) обеспечены достаточным

количеством жизнеспособного подроста,и его сохранение в процессе лесозаготовок может решить проблему лесовозобновления на вырубках хвойными породами.

2. При наличии достаточного количества подроста и тонкомера под пологом леса лесосеки, разработанные методом прямоугольных пасек, обеспечивают сохранность подроста и тонкомера от 56 до 65%, а при несплошных рубках - до 75%. Наибольшая сохранность подроста наблюдается при валке деревьев вершинами на волок под углом 45°.

3. Минерализация почвы на вырубках после канатной трелевки методом прямоугольных пасек не превышает 5%, в основном, в нижней части склона, а методом секторных пасек - до 20%, причем и в первом и втором случае нарушения носят поверхностный характер.

4. Эрозионные процессы при трелевке леса полуподвесными канатными установками не развиваются. Вынос почвы за пределы лесосеки после работы самоходных канатных установок составлял за 2 года от 0,7 до 6,3 м3 на 1 га против 36,2 - 50,5 м3 на 1 га при тракторной трелевке.

5. Водно-физические свойства почвы при канатной трелевке практически не ухудшаются.

6. Микроклиматические условия, складывающиеся на вырубках после канатной трелевки, не создают существенных препятствий для последующего лесовозобновления.

7. При естественном возобновлении на вырубках заметную роль играет потаенный запас семян пихты.

8. Препятствием для последующего естественного возобновления хвойных на вырубках при канатной трелевке леса служит интенсивное развитие травяного покрова из-за незначительной минерализации почвы.

9. После канатной трелевки возобновление леса на вырубках зависит, главным образом, от количества и качества сохраненного подроста и тонкомера. Наиболее интенсивно лесовозобновление протекает на северных склонах.

10. В случаях недостаточного количества подроста под пологом леса или низкой его сохранности необходимо проведение на вырубках мер содействия естественному лесовозобновлению, либо создание лесных культур, в первую очередь на южных склонах, которые в данном случае обеспечат успешное лесовосстановление.

Перечень опубликованных работ по теме диссертации:

1. Слынько Л.Е., Рыбников B.JI., Морозенко Г.П., Ерохина З.В. Рубки с сохранением подроста в горах Красноярского края // Проблемы лесовосстановления в таежной зоне СССР. Тез.докладов Всесоюзной конференции (13 - 15 сентября). - Красноярск, 1988. -С.212 - 214.

2. Ерохина З.В., Лозицкий Б.С., Чумасов B.C. Трудовые затраты на лесовосстановлении в горах // Лесная промышленность. - 1990. -к.7. -С. -25.

3. Ерохина З.В., Галыга А.Г. О взаимосвязи экономического и экологического образования // Непрерывное экологическое образование. - Красноярск, 1995.- С. 58 - 59.

4. Ерохина З.В. Природоохранная роль применения канатных установок при лесозаготовках // Экологическое состояние и природоохранные проблемы Красноярского края.- Красноярск, 1995, 4.2. - С. 102- 103.

5. Ерохина З.В. Изучение динамики живого напочвенного покрова //Проблемы химико-лесного комплекса.- Красноярск, 1995. -С. 10-11.

6. Ерохина З.В. Почвенный запас семян темнохвойных лесов //Проблемы химнко-лесного комплекса. - Красноярск, 1995. 4.2. -С. 11.

7. Ерохина З.В., Петелина Н.В. Особенности создания лесных культур на южных склонах Западного Саяна //Студент, паука и цивилизация. - Красноярск, 1995. 4.1. - С. 10.

8. Ерохина З.В., Савченко A.M. Минерализация и эрозия почвы при канатной трелевки //Проблемы химико-лесного комплекса.

- Красноярск, 1996. Ч.). - С. 67.

9. Ерохина З.В., Матвеев П.М. Возобновление гарей в условиях Западного Саяна //Проблемы химнко-лесного комплекса.

- Красноярск, 1996. 4.1. - С. 49.

10. Ерохина З.В., Савченко A.M. Экологическое равновесие горным лесам //Непрерывное экологическое образование.

- Красноярск, 1996,- С. 114 - 115.