Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесовосстановление вырубок и продуктивность лесных культур хвойных пород Республики Карелия

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Лесовосстановление вырубок и продуктивность лесных культур хвойных пород Республики Карелия"

На правах рукописи

ГАВРИЛОВА ОЛЬГА ИВАНОВНА

ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ ВЫРУБОК И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР ХВОЙНЫХ ПОРОД РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ

06.03.01 — «Лесные культуры, селекция, семеноводство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

1 МАР Ш

Архангельск — 2012

005010903

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Хлюстов Виталий Константинович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Беляев Владимир Васильевич

Ведущая организация: ФГУ «Северный научно-исследовательский

институт лесного хозяйства»

Защита диссертации состоится 22 марта 2012 года в 10й2 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 при ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220; e-mail: les@agtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северного (Арктического) федерального университета имени М. В. Ломоносова.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жигунов Анатолий Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Касимов Апдулбар Касимович

Автореферат разослан « if

»

2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Клевцов Д. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Переход лесного сектора экономики на рыночные условия, принятие нового Лесного кодекса, ориентирующего ведение лесного хозяйства на целевое лесопользование, требует обобщения практического опыта лесокультурнош производства в Республике Карелия и научного обоснования технологических приемов искусственного лесовыращивания. Обоснование технологии создания лесных культур на этапах раннего возраста в конкурентных отношениях с травянистой растительностью и самосевом лиственных пород, а также исследование возрастной динамика роста и продуктивности искусственных древостоев являются основой теоретических обобщений и практических рекомендаций для обеспечения лесопромышленного комплекса республики высококачественными лесными ресурсами.

Актуальность темы исследований связана с тем, что возрастная динамика роста, развития и продуктивности искусственных фитоценозов является основой проектирования и ведения лесокультурного производства Исследования хода роста и продуктивности лесных культур на территории Карелии носят фрагментарный характер. Значительная часть лесных культур относится к средневозрастной груше древостоев, требующих проведения рубок ухода. Назрела острая необходимость в разработке моделей и нормативов, сяражающих закономерности роста культур в условиях их естественного формирования.

Широкое внедрение скандинавских технологий выращивания посадочного материала и создания лесных культур в республике требует учета в лесокуль-турном производстве исторических, климатических, экономических особенностей региона исследований. Закупка в Финляндии комплексов по выращиванию посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗКС) обуславливает необходимость всесторонней оценки возможностей и перспектив их использования в условиях региона.

Переход на интенсивные технологии выращивания сеянцев (30 % от общего объема) в тепличных комплексах позволяет в более короткие сроки получать посадочный материал. Поэтому требуются разработки научно обоснованных способов подготовки семян, проведения подкормок по диагностическим признакам, а не в жесткие календарные сроки. Особые требования должны быть предъявлены к качеству сеянцев, обеспечивающих успешный рост культур в условиях вырубки.

Рост лесных культур до фазы смыкания существенно зависит от посадочного материала, способа подготовки почвы и метода создания культур. Развитие живою напочвенного покрова в условиях относительно богатых типов условий местопроизрастания в ряде случаев приводит к угнетению растений, особенно светолюбивых пород. В связи с этим необходимо выявление закономерностей

роста и развитая доминант травянистых сообществ вырубок и оценка их влияния на рост культур. Возникла острая необходимость в обобщении, систематизации и разработке рекомендаций по применению методов создания культур и способов подготовки почвы, а также в выявлении многомерных закономерностей естественного формирования культур на всех возрастных этапах роста.

Цель работы — классифицировать объекты лесокулыурного производства лесохозяйсгвешшх предприятий, оценил, потенциальные возможности выращивания посадочного материала в лесных питомниках, обосновать технологию выращивания сеянцев в питомниках, выявить закономерности сезонной и возрастной динамики роста и развития лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью в раннем возрасте при различных методах создания культур. Выявить закономерности и разработать многомерные статистические модели роста и продукшвности культур старших возрастов, произрастающих в разных лесорастительных условиях и обосновать технологию лесовосстановления вырубок.

В соответствии с целевой направленностью работы были поставлены следующие задачи исследований:

1. Провести классификацию (многомерную группировку) лесохозяйственных предприятий по степени освоения лесокулыурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса, по структуре площадей фонда лесовосстановления, и дать рекомендации по стратегии лесовосстановления в однородных группах.

2. Провести классификацию лесных питомников по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород.

3. Оценить приживаемость и сохранность лесных культур на разных предприятиях южной Карелии и получить модель долгосрочного прогнозирования приживаемости.

4. Выявить закономерности роста и развития сеянцев основных древесных пород, выращиваемых в условиях питомников южной Карелии.

5. Выявить закономерности формирования растительности вырубок в первые пять лет после рубки и зарастания травянистой растительностью вырубок зеленомошной группы типов леса

6. Разработать статистические модели сезонной и возрастной динамики роста многолетних доминангов травянистой растительности по количеству, высоте, массе и проценту проекгавного покрытия.

7. Выявить закономерности роста культур, созданных из разного посадочного материала по механически обработанной и не обработанной почве вырубок и разработать статистические модели роста посевов и посадок сосны на вырубках.

8. Выявить закономерности естественного формирования культур сосны и ели

в межвидовой конкуренции с примесью самосева лиственных пород на свежих вырубках.

9. Разработать многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели в разных условиях местопроизрастания и полноты.

Научные положения, выносимые на защиту и их новизна

1. Впервые проведена классификация (многомерная группировка) лесничеств по однородности структуры площадей лесокультурного фонда, по структуре типов условий местопроизрастания, по структуре покрытой лесом площади и площади лесных культур прошлых лет, по объемам выращивания посадочного материала и даны рекомендации по перспективам лесовосстановитель-ных работ в однородных группах.

2. Уточнены модели роста сеянцев основных хвойных пород в тепличных условиях питомников Карелии, уточнены критические периоды максимальной потребности в основных элементах минерального питания и даны рекомендации по применению разных способов подготовки семян, проведению подкормок и уходов за посевами по диагностическим и морфологическим признакам.

3. Впервые изучена закономерность изменения проективного покрытия и основных биометрических показателей роста пионерных видов живого напочвенного покрова зеленомошной группы вырубок по годам после обработки почвы.

4. Уточнены закономерности и разработаны модели роста и приживаемости лесных культур сосны, созданных посевом семян и посадкой сеянцев с закрытой и открытой корневой системой на вырубках относительно богатых типов условий местопроизрастания в условиях конкуренции с травянистой растительностью.

5. Выявлены взаимоувязанны закономерности роста и продуктивности культур сосны в первые пял, лет после их создания с закономерностями сезонной и возрастной динамики основных видов живого напочвенного покрова в условиях сукцессии растительности на вейниково-луговиковых вырубках после сосняков черничных.

6. Впервые показана возможность методом статистического моделирования отобразить конкурентные отношения культур сосны с основными видами травянистой растительности на вырубках и предложить варианты их выращивания без агротехнических уходов с ориентацией на снижение себестоимости их создания.

7. Впервые дая Республики Карелия выявлены закономерности и разработаны модели возрастной динамики роста и продуктивности древостоев культур

сосны и ели разной полноты и состава как на бонигетной, так и на лесотипо-логаческой основе.

8. Впервые выявлены закономерности и разработаны статистические модели соотношения средних высот лесных культур со средними высотами древесной растительности естественного происхождения на вырубках. Достоверность выводов и результатов исследований обеспечивается использованием большого по объему экспериментальною материала, применением многомерных статистических методов анализа данных (факторного, кластерного, дискриминашного, дисперсионного, регрессионного анализов); применением стандартных методик, обеспечивающих требуемую точность на 95 процентном уровне доверительной вероятности. Исследования роста сеянцев в Петрозаводском питомнике проводились в течение 11 лет. Наблюдения за зарастанием вырубок травянистой растительностью и наблюдения за ростом культур сосны—в течение 5 лет ежемесячно в течение вегетационного периода с необходимым числом повгорностей (100 площадок). Исследование хода роста лесных культур старших возрастов осуществлялось на 883 пробных площадях в течение 6 лех Подтверждение достоверности результатов исследований осуществлено по данным измерительной таксации лесных кулыур сосны и ели, соответственно на 621 и 124 лесотаксационных выдел ах.

Практическая ценность и реализация работы. В работе рассмотрена структура лесного фонда республики, а также вопросы искусственного лесовос-становления: заготовка лесных семян, организация лесных питомников, создание лесных кулыур. Предложены модели конкурентных отношений и сохранности лесных культур младших возрастов с травянистой растительностью и естественным возобновлением лиственных пород, а также модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели старших возрастов на лесотипо-логической и бонигетной основе. Результаты работы позволяют проследить всю цепочку лесокультурного производства от подготовки семян к посеву до получения лесотаксационных нормативов хода роста и продуктивности древостоев разного состава и полноты по типам лесорастительных условий. Это существенно уточняет действующие рекомендации по лесовосстановлению вырубок республики Карелия. Результаты диссертационного исследования включены в программу дисциплины «Лесные культуры», а участки созданных культур используются для проведения учебных практик на лесоинженерном факультете Петрозаводского государственного университета.

Личный вклад автора. Автором лично и под его непосредственным руководством проведены все полевые работы 1990—2005 годов, выполнена камеральная и статистическая обработка опытных данных, а также дан анализ полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на международной конференции «Биоразнообразие европейского севера: теоретические основы изучения, социально-правовые аспекты использования и охраны» (Петрозаводск, 2001), на международной конференции, посвященной 50-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2001), на международной научно-практической конференции «Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты» (Петрозаводск, 2004), на всероссийской конференции «Природная и антропогенная динамика наземных экосистем» (Иркутск, 2005), на международной конференции «Устойчивость экосистем и проблема сохранения биоразнообразия на Севере» (Кировск, 2006), «Рациональное природопользование и перспективы устойчивого развития лесного сектора экономики» (Великий Новгород, 2008), на международной научно-практической конференции «Флора и фауна северных городов» (Мурманск, 2008), Всероссийской научной конференции с международным участием «Лесные ресурсы таежной зоны России: проблемы лесопользования и лесовосстановленш» (Петрозаводск, 2009) и др.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях международного, всероссийского и регионального уровней. По материалам исследований опубликовано 84 научны е работы, в том числе 2 монографии и 10 статей в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 380 странице машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций. Список литературы включает 337 наименований, в том числе 65 — на иностранных языках. Текст иллюстрирован 137 рисунками и содержит 22 таблицы.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному консультанту, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В. К Хшостову за помощь методического и организационного характера на всех этапах работы, а также заведующему лабораторией лесовоссгановления Института леса КарНЦ А. И. Соколову за помощь методического характера, сотрудникам Карельского лесоустроительного предприятия и отдела лесовосстановления Министерства лесного комплекса Республики Карелия, оказавшим информационную обеспеченность, студентам кафедры и аспирантам А. Л. Юрьевой и И. В. Морозовой за помощь в сборе данных. Особая благодарность — первому научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Георгию Ивановичу Редыш, привившему интерес к научной работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В краткой форме обосновывается актуальность темы диссертационной работы, изложены цель и задачи исследований, сформулированы научные положения, выносимые на защшу и их новизна, отражена практическая значимость работы.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Интенсивное лесопользование в Республике Карелия за последние 50 лет оказало существенное влияние на структуру лесного фонда и в первую очередь на возрастную структуру лесов. Так, при увеличении доли молодняков очень мала доля приспевающих и велика — перестойных древостоев. Снизились запасы древесины. Изменение площади защитных лесов, возраста гаавной рубки, предложенные в Лесном плане Республики Карелия в соответствии с Лесным кодексом, не ограничивают объемы лесозаготовок. Запаса спелой древесины на территории республики достаточно для будущего лесопользования, несмотря на то, что он представлен низкобонигетными древостоями, удаленными от транспортных путей. Довольно резкое уменьшение величины среднего запаса древесины хвойных пород происходило до 1988 года, после чего объемы заготовок стали существенно снижаться. За последние десятилетия средний запас лиственных пород на единице площади увеличивается, что позволяет переориентировать лесопользование на лиственные хозсекции. В этом случае появляются резервы для создания культур хвойных пород.

Научными исследованиями по технологиям создания лесных культур по минеральным почвам в разные годы в условиях Карелия занимались Декагов Н. Е. (1952), Шубин В. И. (1959, 1961, 1964, 1970, 1975, 1983а, 19836, 1983с, 1985, 1991), СинькевичМ. С. (1953, 1956, 1969, 1980, 1958), МордасьА.А. (1974, 1983, 1986), Цинкович Л. Г. (1983, 1987, 1990), Соколов А. И. (1990, 1999а, 19996,1997,2002,2003), Соколов А. И. и Харитонов В. А. (2001). Около 70 тыс. га культур создано в условиях осушенных болот, и исследованием их роста в разные годы занимались Пятецкий Г. Е. (1963,1976), Попов Ю. А. (1983), Ио-нин И. В. (1973,1980,1989), МедаедеваВ. М. (1978), Саювец В. И. (1994), Гав-рилов В. Н. (1994), Мошников С. Н. и др. Обосновывается норма высева семян в условиях теплиц и открытого грунта (Мордась, 1983), даются практические рекомендации по выращиванию посадочного материала (Синькевич и др., 1964), проведению подкормок и удобрения культур (Кузьмин, 1976). В последние годы появились публикации о создании культур крупномерным посадочным материалом (Соколов, 1991), а также об особенностях создания культур ели в условиях каменистых почв (Соколов, Харитонов, 2001, Соколов, 2006). Динамика

лесного биоценоза и вторичные сукцессии на месте вырубок в Карелии изучалась Вороновой (1962, 1964), Ронконен, (1965), Крышень (1996,2006). Период роста и формирования лесных культур включает в себя несколько биологически разнокачественных фаз развили, сменяющих друг друга во времени: приживания, индивидуального роста, смыкания культур и формирования древостоев (Калинин, 1975; Маслашв, 1984; Маркова, 1991, 1994, 2000; Цинкович, 1983; Тимофеев и Кузнецов, 1992; Бузыкин и Пшеничникова, 1980; Хлюстов и Бауэр, 2005) и др. Инве1ггаризация лесных культур Карелии, проведенная в 1980-е годы Институтом леса КарНЦ под руководством В. И. Шубина и А. И. Соколова, показала неудовлетворительное их состояние почти на 50 % площадей. (Шубин, Соколов, 1983). Это связано с большими объемами работ по искусственному лесовосстановлению, недостаточным финансированием, отсутствием специальной техники как для создания культур, так и дня ухода за ними.

Для регионов Ленинградской, Архангельской, Вологодской, Псковской областей существенные исследования проведены Н. А. Бабичем (1989, 200, 1982), Б. А. Мочаловым (1982), В. В. Беляевым (1986, 1979, 2000), Р.В.Сун-гуровым (2000, 1986), А. И. Бузыкиным (1997, 2001), Г.Шоревым (1983, 1978), А. В. Жигуновым (1997,2000), И. М. Извековой (1992), А. Д. Карцевым, В. В. Вячкилевым, М. С. Ковалевым (1980, 2004), И. А. Марковой (1996,1981, 1984, 1999, 2004), Е. Л. Маслаковым (1970, 1981, 1984), Пигаревым др. (1987, 1988, 1989), Г. С. Разиным (1988, 1991), В. Ф. Цветковым (1992). Процесс сукцессии на вырубках, закономерности формирования напочвенного покрова изложены в работах В. П. Белькова (1956,1957), В. С. Воронова (1957,1962,1964, 1985), Т. И. Голомедова (1964), В. И. Обыденникова (1989). и др. Рост и развитие сеянцев хвойных пород и морфологические проявления рассмотрены в работах Г. И. Редько и др. (1984), Е. Н. Наквасиной (1984), Е. М. Романова (1995), Б. А, Мочалова (2010).

ПРОБЛЕМА

Решаемая проблема связана с необходимостью проведения многомерной группировки (классификации) лесохозяйственных предприятий по однородности лесогипологических условий и основных компонентов лесокультурнош производства, отсутствием научно-обоснованной системы взаимоувязанных нормативов и рекомендаций по производству посадочного материала хвойных пород, создания лесных культур по энергосберегающим технологиям на вырубках в условиях сукцессий напочвенного покрова и конкурентных отношений культур с травянистой растительностью и естественным возобновлением лиственных пород, а также с отсутствием нормативов возрастной динамики роста

и продуктивности культур сосны и ели разной полноты и состава древостоев в разных лесотиподогических условиях.

Актуальным в настоящее время является обобщение лесокультурного опыта в республике, выявление многомерных закономерностей роста и продуктивности культур хвойных пород на разных этапах их выращивания от сеянцев до древостоев, а также разработка многомерных статистических моделей и нормативов возрастной динамики роста и продуктивности культур, созданных в разных лесо-типологических условиях.

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

и

2. КРАТКИЙ ОЧЕРК ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ, ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В диссертации приводится характеристика рельефа и климата Карелии. Приводятся среднемнотпетние данные по радиационному режиму и продолжительности периода с температурой воздуха выше +5 и +10 °С, по срокам наступления первых осенних и последних весенних заморозков, влажности воздуха, количеству осадков. Сосновые леса занимают 63 % лесопокрытой площади. Наиболее широко распространена зеленомошная группа типов леса На долю сосняка черничного приходится 33 % площади сосновых лесов, сосняка брусничного — 30%. (Виликайнен, 1974). Суровые климатические условия и бедность почв обусловливают низкую производительность лесов. Средний класс бонитета IV, средний запас древесины спелых и перестойных древостоев составляет 144 м3/га, текущий прирост—1,3 м3/га (Государственный доклад...,2009,2011).

Согласно целевой направленности работы была принята следующая программа исследований.

Программа исследования

1. Провести многомерную классификацию (группировка) лесничеств по однородности:

> по степени освоения лесокультурнош фонда;

> по структуре площадей групп типов леса;

> по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади;

> по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами;

> по структуре площадей лесных кулыур в разных типах леса;

> по структуре площадей фонда лесовосстанонления;

> по объемам выращивания посадочного материала сосны и ели.

2. Разработать модели роста и развития сеянцев хвойных пород в тепличных условиях питомников, при этом:

> уточнить критические периоды максимальной потребности в основных элементах минерального питания;

> обосновать рациональные способы подготовки семян к посеву, режимы подкормок и уходов за посевами по диагностическим и морфологическим признакам.

3. Выявить закономерности роста и развития лесных культур в период индивидуального роста на вырубках с подготовкой и без подготовки почвы.

4. Выявить закономерности изменения проективного покрытия и основных биометрических показателей роста и продуктивности пионерных видов живого напочвенного покрова зеленомошной группы вырубок.

5. Уточнить закономерности и разработать статистические модели роста и приживаемости лесных культур сосны, созданных посевом семян и посадкой сеянцев с закрытой и открытой корневой системой на вырубках в условиях конкуренции с травянистой растительностью.

6. Провести статистический анализ сукцессии напочвенного покрова на вырубках и обосновать энергосберегающие (без агротехнических уходов) варианты технологии выращивания лесных культур.

7. Выявить закономерности и разработать статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности древосгосв лесных культур сосны и ели на бонитетеой основе.

8. Выявить закономерности и разработать многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности лесных культур сосны и ели разной полноты на лесотипологичесюй основе.

9. Выявить закономерности и разработать статистические модели соотношения средней высот культур сосны и ели с естественным возобновлением древесной растительности на вырубках.

Объекты н методы исследований

Объектами исследования служили лесные культуры различных возрастов в зоне северной и средней тайги Карелии (Прионежского, Пряжинского, Питкя-рангского, Сегежского, Лахденпохсюго, Олонецкого, Сегежского, Калевальс кого и Костомукшсюго). Исследование роста сеянцев осуществлялось в течение 11 лет в условиях среднетаежной подзоны республики (Петрозаводский лесной питомник).

Исследования роста растений на лесокулыурной площади проводились с учетом общепринятых методических руководств (Грейг-Смиг, 1967; Василе-вич, 1969,1972; Миркин, Розенберг, 1979, Ипагов, 2000, Булыгин, 1979, Бевде-ман, 1974, Сукачев, Зонн; Молчанов, Загреев, Швиденко,1973; Анучин, 1982, Редько, 1984, Огиевский, Хиров, 1966), а также отраслевыми стандартами (ОСТ 56-99-93) и наставлением по лесосеменному делу (2000). Динамику роста и продуиивносга культур сосны и основных видов живого напочвенного покрова изучали по минерализованным полосам, подготовленным в 1998 году ПДН-1. Культуры создавались разным видом посадочного материала в 1999 году в рамках проекта «Тайга — модельный лес» силами сотрудников Инсппута леса КАрНЦ и ПетрГУ и включали как подготовленные площади, так и участки без обработки почвы. Всего для анализа состава, размеров и надземноии подземной массы живого напочвенного покрова было заложено 3 000 пробных площадок плошд-дыо 1 м2 и 15 000 погонных метров транссскт. Выкопано и отмыто 28 800 однолетних, 5 760 двух- и 5 760 трехлетних сеянцев на питомнике, 900 модельных

растений живого напочвенного покрова на вырубках. Измерено 13 440 растений лесных культур сосны от 1 до 6 лет и произведены раскопки корневых систем у 2 650 растений.

Пробные площади закладывались в пределах одной группы типов леса в одновозрасгных древостоях сосновой и еловой формаций. Число деревьев на пробных площадях соответствовало требованиям ОСТ 56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки». Опытный материал дополнен данными пробных площадей, заложенными Карельским лесоустроительным предприятием. Проведено измерение диаметров на 60 ООО деревьев и высот на 1 250 деревьях. Проанализировано 980 таксационных выделов лесных культур по показателям роста в основных типах леса.

Статистический анализ опытных данных осуществлен на основе многомерных методов исследования (факторного, кластерного, дискриминатного, дисперсионного и регрессионного анализов), что позволило решить классификационные задачи распределения лесничеств по однородным группам, выявить закономерности и построить статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности древосгоев как на бонитетной, так и на лесаптолошческой основе.

3. МНОГОМЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЗЯЙСТВУЮЩИХ СУБЪЕКТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЛЕСНОГО ФОНДА И ЛЕСОКХПЪТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

В главе представлены результаты классификации хозяйствующих субъектов (ХС) по структуре площадей фонда лесовосстановления, по структуре площадей групп типов леса, по структуре покрытой лесом площади и площади лесных культур прошлых лет; по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород.

За последние годы освоение фонда лесовосстановления осуществляется путём увеличения площадей, задействованных под посадку селекционно улучшенным посадочным материалом с закрытой корневой системой. В хозяйствующих субъектах интенсивность освоения фонда лесовосстановлениявелась по-разному, и связано это с их местоположением, акпшносгъю освоения расчетной лесосеки, доступностью эксплуатационных запасов, социально-экономическими особенностями территорий и другими причинами.

Структура земель фонда лесовосстановления представлена вырубками, гарями, погибшими насаждениями и прогалинами и существенно варьирует по хозяйствующим субъектам, что указывает на многообразие экологических условий. Поэтому для стратегического видения и решения организационно-хозяйственных задач по развитию лесокультурного производства республики

была проведена многомерная классификация (группировка) хозяйствующих субъектов по однородности структуры земель фонда лесовоссгановления.

Для проведения классификации был применен кластерный и дискрими-нантный анализы. Кластеризация осуществлена по разделяющей (дивизивной) стратегии и объединяющей стратегии Уорда (рис. 1). Критериальная оценка достоверности проведенной классификации дана по суммарному межкластерному расстоянию Махаланобиса (Е)2= 370,0) при Р < 0,05. При этом максимальное эвклидово расстояние предприятия до центра класса ((I2 =3,2) при Р > 0,05.

Графическая интерпретация распределения вероятностных характеристик принадлежности (ХС) к однородной группе показала высокую степень надежности проведенной классификации. Большинство предприятий имеют вероятность принадлежности к однородной группе на уровне 80—100 % и только два на уровне 60—79%.

Так, площади 32 предприятий оказались объединенными в 8 однородных групп. При построении карт-схем выявлено, что значимую рань в группировке ХС играет географический фактор. Так, например, в пятый класс по ранжиру попали голь предприятий, расположенных в южной части республики, в шестой класс—9 предприятий северной и средней части республики.

Аналогичным образом проведена классификация ХС по степени освоения лесокультурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и несомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса.

8

С

<1

Рисунок 1 — Девдрограмма кластеризации лесничеств по структуре площадей фонда лесовоссгановления (стратегия Уорда)

Наряду с этим рассмотрена задача классификации лесных питомников республики по выращиванию посадочного материала хвойных пород. Так, за последние 10 лет в Карелии стабильно выращивается достаточное количество посадочного материала и удовлегворяются потребности в нем. Объем выращивания при сеянцев сосны и ели примерно одинаков и составляет около 30—35 млн. шт./год. За последние 15 лет появился селекционно улучшенный посадочный материал, выращиваемый, в основном, в тепличных условиях (до 10 млн. экз./год). Наряду с этим появился новый вид посадочного материала — брикетированные сеянцы с закрытой корневой системой (ПМЗКС). Следует отметить, что в республике доля ПМЗКС в общем объеме выращиваемого посадочного материала постоянно увеличивается. Так, по сосне она составляет от 25 % до 34 %, по ели — от 5 % до 10 %.

Однако с 2008 года в республике наблюдается снижение площади создания лесных культур в два раза. Так, в 2008 году площадь составила 8 274 га, в 2009 — 5 356 га, в 2010 — 7 174 га, что естественно снижает спрос на посадочный материал.

На территории Республики Карелия имеется 9 постоянных и 16 временных лесных питомников. Их деятельность различна по интенсивности, затратам и другим показателям. Для классификации питомников по выходу посадочного материала разного возраста была проведена многомерная группировка питомников путём построения дендрограммы кластеризации (рис. 2), а также дана критериальная оценка проведенной классификации по суммарному межкластерному расстоянию Махаланобиса (Е)2 = 1318,0) при Р < 0,05 и внутрикласгерному расстоянию с!2=4,5 при Р> 0,05. В результате чего все питомники были достоверно распределены по 6 группам для посадочного материала сосны и по 13 группам для выращивания ели.

—

И 1-пг—1 ,-ч-Г [ Г • 1 Г---І

і І її і • м І а і'.

Номер лесхоза

Рисунок 2 — Дендрограмма кластеризации лесных питомников по выходу посадочного материала сосны (стратегия Уорда)

Большинство питомников (90%) имеют вероятность попадания в однородный класс на уровне 80—100 % и незначительное их количество (10 %) — в диапазон вероятности от 50 % до 80 %.

Таким образом, проведенные классификации и полученные на их основе карты-схемы позволяют полноценно характеризовать и территориально оценить возможности лесокультурного производства и разработать целевую программу стратегического развития лесовосстановления в Республике Карелия.

4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД

Рассматриваются основные закономерности роста и развития одно-, двух-и трехлетних сеянцев хвойных пород в условиях теплиц и открытого грунта лесных питомников южной Карелии. Для роста однолетних сеянцев, особенности которого рассматривались ранее рядом авторов (Редько и др., 1984, Наквасина, 1992, Романов, 1995) для других регионов, были изучены вопросы влияния срока посева и дня от начала роста на их качественные показатели развития надземной и подземной части растений. В течение первого сезона развития сеянца происходят морфологические изменения, которые могут быть выделены в рад этапов, отличающихся определенной направленностью ростовых процессов. При общих закономерностях развития к юнцу вегетационного периода в различных экологических условиях наблюдаются разные значения основных биометрических показателей. В условиях теплиц, вде влияние погодных условий сказывается в метшей степени, чем в открытом грунте, наблюдениям подвергались высота сеянцев ели, число хвои, длина главного корня, число корневых окончаний, общая протяженность корневой системы, а также абсолютно сухая масса корней, стволиков и хвои.

При анализе связи показателей роста сеянцев с температурой воздуха и сроками посева было выявлено, что рост сеянцев с разными сроками посева семян существенно отличается. При задержке сроков посевов на 10 дней эпигагиль начинал расти на 5 дней позже контроля, а при 20 днях задержки—на восемь. При запаздывании с посевом на 30 дней высота растения была на 33 % меньше высоты контрольного варианта, и на 27 %—при запаздывании с посевами на 10 дней. Для условий открытого грунта, соответственно, значения достигали 22 и 17 %. Срок посева влияет на рост сеянцев в связи с разной суммой эффективных накопленных температур на день посева. Зная оптимальные для роста сеянцев суммы накопленных температур к моменту посева, можно регулировать сроки высева семян в контролируемых условиях в зависимости от погодных условий года:

Так для условий теплиц были выявлены закономерности роста, развития и продуктивности сеянцев по следующим показателям: высота сеянцев ели,

число хвои, длина главного корня, число корневых окончаний, общая протяженность корневой системы, а также масса корней, стволиков и хвои. Для этого были разработаны статистические модели взаимосвязи этих показателей с числом дней от начала роста побега (D), сумма эффективных температур (> +5°С) на день посева (Т).

Так, были получены регрессии, отображающие основные закономерности процесса роста. По опытным данным было получено уравнение регрессии (рис. 3):

Н = ехр {9,6701 - 0,70121пТ + 0Д2101пЭ - 0,02031n2D - 0,01051nTlnD} (4.1), R2=0,920; t=13,9 -7,81 > t05 = 2,0 lim D = 1-130 дней; lim T = 1-400 °C, вде: R2 — коэффициент детерминации;

t—критерий значимости численных коэффициентов уравнения.

День от начала роста побега

Рисунок 3 — Зависимость высоты сеянцев ели от дня начала роста побега при разной сумме накопленных температур (Т, °С) по календарным срокам

Зависимость числа хвоинок (X) от тех же параметров описывается регрессией вида:

Х = ехр {-2,0905 + 1,78211пЕ> - 0,06071п2Б - 0,01031пТЫ)} (4.2) Я2 = 0,980; і = 14,5 +11,41 > ^ = 2,0

Взаимосвязи длины главного корня (в) и протяженности боковых корней (В) от суммы эффективных температур на момент посева и дня сгг начала роста корней описываются регрессиями ввда:

в=ехр {2,2901 +1,5312М) - 0,04091»© - 0,0302ЫМ>} (4.3)

Я2 = 0,920; I = 14,3-10,41 >^ = 2,0 В = ехр{ 13,906 -1,19311пТ+0,07081пТЫ)} (4.4)

Я2 = 0,870; I= 14,2 +15,1 > ^=2,0 Графическое изображение модели длины главного корня приводится на рисунке 4.

49 -

40

39

за

29 ■ 20 49 10

-Т»М

-Т-100

-Т-200

-Т«300

-Т-400

40 60 90 100 120

День от начала роста эпикотиля

160

Рисунок 4—Сезонная динамика длины главного корня сеянцев ели в теплице при разной сумме накопленных температур (Г, °С)

Определялись параметры формирования корневой системы в связи со способом подголовки семян к посеву (табл. 1) на конец вегетационного периода.

Абсолютные значения прироста биомассы хвои (Р), корней (К), стволиков (Б) тесно связано с суммой накопленных температур на момент посева и продолжительностью роста побега у сеянцев первого года.

Эти взаимосвязи надежно описываются регрессиями вида:

К=ехр{-8,3220 + 1,18211пО—0,04031п20 - 0,013ИпЕ>1пТ} (4.5) Л2=0,980; 1= 13,73-10,18 [ >\,5 = 2 Б = ехр {4,3812 + 0,371 - 0,0205]пТ1п1}} (4.6)

R2= 0,850; t=|433-8,15| >^ = 2 S = exp {2,5298 + 0,16781nT - 0,24121nD + 0,06231n2D - 0,0415lnTlnD} (4.7) R2= 0,960; t = 14,93 + 5,11 > t^ = 2 lim D = 1-130 дней; lim T = 1-400 °C. T — сумма накопленных положительных температур более +5 °С на момент посева; D — день от начала роста побега.

Таблица 1 — Параметры корневой системы у однолетних сеянцев при различных способах обработки семян и календарных сроках посева

Способ обработки семян Дата посева Длина главного корня, см Суммарная длина боковых корней, см Число боковых корней 1-го порядка, шт.

Ель европейская

Снегование 7.05 125,3±U 290,75±14,83 43,3+0,1

14.05 122Д£1,1 235,4±10,11 39Д±1,8

25.05 110,4±1,0 218,63±8,76 37,7±1,8

04.06 90,1±5,1 180,00410,04 24,2±2,2

Намачивание 14.05 118,9±3,1 263,48±1J,15 36,Ш ,4

Без обработки 14.05 92,4±3,1 218,45±12,43 30,0t 1,3

Лиственница сибирская

Снегование 7.05 168,3±4,7 368,40t 12,40 62,0±1,4

14.05 159,1*3,2 320,40±12,40 54,1±2,3

24.05 157,2*2,1 300,14±17,15 50,1±1,8

30.05 150,1±5,2 280,00*10,04 44,2*2,2

Для открытого фунта и теплиц сроки посева влияют по-разному на общую биомассу однолетних сеянцев (рис. 5). Результаты разных способов подготовки семян к посеву указывают на преимущество снегования. При этом повысилась устойчивость сеянцев ели к поздним весенним заморозкам.

Внесение минеральных удобрений до разверзания хвои не оказывает существенного влияния на ускорение роста сеянцев. К юнцу июля темпы прироста массы корневой системы опережают прирост биомассы хвои.

Несколько иначе развиваются сеянцы ели в теплице, когда к осени возрастает надземная биомасса, а их корневые системы имеют небольшой удельный вес в массе сеянца (20 %). При сопоставлении сухой массы целого растения, выращенного в теплице и в пояе (рис. 5), оказалось, что подготовка семян и срок посева существенно влияют на массу растения. Так, масса растения из теплицы

пота в 4 раза больше массы растения из открытого 1рунта. При более поздних сроках посева различие становится менее существенным (в 1,5 раза).

10 ,

|! | I |

!

1 2 3 *

б

Рисунок 5—Распределение общей массы однолетних сеянцев ели, выращенных в теплице (а) и сеянцев открытого грунта (б) из снешванных семян при разных сроках посева: (1 — 7.05; 2 —14.05; 3—21.05; 4—30.05)

При выращивании сеянцев велико значение срока посева. При сильном запаздывании различие между тепличными и сеянцами из открытого грунта начинает уменьшаться. При более благоприятных условиях прорастания семян, в более поздние сроки, способ подготовки меньше воздействует на весовые показатели, и различие в массе растений становится не таким существенным.

Сезонное развитие сеянцев второго и третьего года также зависит от суммы накопленных положительных температур. Так, видимый рост побега сосны кедровой (сибирской) начинается уже при 50—100, лиственницы и сосны — 150—200, ели—при 300—4000С эффективных температур.

Ритмичность роста, накопление сухого вещества и питание сеянцев хвойных пород обусловлены наследственно, определяются и специфически проявляются в конкретных климатических условиях. Именно в весенний период формируются у растения основные показатели качества (стандартности) двух- и трехлетних сеянцев — высота сеянца и диаметр его у шейки корня. В это же время начинается рост и новообразование хвои. При биометрических исследованиях мы учитываем лишь видимый линейный рост.

Ход линейного роста отличается тремя периодами усиленного прироста в середине, юнце июня и в середине июля. В течение всего периода роста происходит утолщение гипокотиля сеянца, тоща как наибольшая скорость радиального прироста побега текущего года отмечена во вторую половину вегетации.

Для роста двухлетних сеянцев характерен одновременно с интенсивным линейным и радиальным приростом стволика и усиленный рост главного корня в длину и по диаметру. В течение второго года развития масса сеянца ели увеличивается в 5—6 раз, причем наиболее интенсивно накопление массы вдет в хвое текущего года и в корнях (рис. 6). Увеличение массы сосны кедровой идет медленно и в открытом грунте возрастает в 1,5—2 раза и почти в 7 раз — в теплице.

а ; 6 7 • * ю и

Календарный месяц

Рисунок 6—Сезонная динамика относительных параметров роста показателей массы сеянцев ели третьего года роста

Нагрузка на корневую систему в июне возрастает из-за преимущественного роста в это время ассимиляционного аппарата, особенно у лиственницы и у сосны кедровой. При выращивании сеянцев без применения подкормок их высота в условиях Карелии не соответствует стандартам среднетаежной зоны. При выращивании трехлетних сеянцев ели она составила в среднем 81 % от стандартной,

для двухлетних сеянцев лиственницы — 92 % и сосны обыкновенной—7 %, для трехлетних сеянцев сосны кедровой— 55 %.

5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОСЛЕ СПЛОШНЫХ РУБОК

Интенсивная эксплуатация лесов часто приводит к нежелательной смене породного состава. Это вызывает необходимость создания лесных культур из хозяйственно ценных хвойных пород. Искусственным лесовосстановлением охвачена почта треть площадей вырубок республики. Ежегодно под посадку и посев леса примерно в равном соотношении вовлекалось около 16 тыс. га, в последние три годы—около 9 тыс. га.

Тип вырубки связан с типом леса, поскольку вырубки формируются на тех же почвах и элементах рельефа (Мелехов, 1984). Основным индикатором типа вырубки является живой напочвенный покров. Черничный тип леса, занимая 43 % общей площади лесов республики, отличаются относительно высокой производительностью (Ш—IV класс бонитета).

На первой стадии сукцессии большое количество видов живого напочвенного покрова закрепляется в сообществе, при этом древесные породы практически не влияют на его структуру. Вторая стадия сукцессии начинается при 80—100%-ном общем проективном покрытии большей территории вырубки и постепенном формировании сообщества с 3—4 доминантами.

Древесные породы на этой стадии находятся в пространстве травянистого яруса. Третья стадия может быть охарактеризована как переходная, при этом древесные породы начинают превышать по высоте травянистый покров, кроны их начинают смыкаться, что влечет за собой ослабление влияния злаков и некоторое увеличение доли разнотравья.

Устанавливая закономерности формирования напочвенного покрова после вырубки сосняшв черничных,, было отмечено преобладание пионерных видов растительности, к которым относят вейник лесной (Calamagmstis arundinacea, L. Roth), луговик извилистый (Deschampsiaßexuosa L., Beauv.) и иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium L. Scop.).

В плаве обосновывается и статистически подтверждается, что средние показатели роста и продуктивности этих растений зависят от продолжительности (или дня) вегетации и года после подготовки почвы, причем в большей степени зависит от года (Хлюстов, Бауэр, 2005). Статистические модели временной динамики в проценте проективного покрытия (ППП), по высоте (Н_), общей биомассе (М^.), а также массе надземной (Мн) и подземной части (Мп) по представителям покрова представлены регрессией общего вида:

у = exp(kQ+^InD + ЦІ ln2D+kjlnG+k4ln2G), іде: lim D = 1-140 дней; lim G = 1-5 лет іде: D—число дней от начала вегетации (среднесуточная температура более +5° С); G — год после проведения подготовки почвы.

Общая продолжительность вегетационного периода в южной части Карелии в среднем от 135 до 145 дней. Коэффициенты уравнений регрессии для основных представителей напочвенного покрова представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Параметры статистических моделей проективного покрытия, роста и продуктивности основных видов травянистой растительности вырубок

Показатели напочвенного Численные коэффициенты при аргументах

значимость no t —критерию R!

покрова к» InD ln!D InG ln:G

ВЕЙНИК ЛЕСНОЙ (Calamagmstis arundinacea, L. Roth)

ппп -0.997670 _ 0.028915 4.497223 -1.310270 0,995

8,6 - 6,4 30,2 14,9

н -1.864490 1.079509 -0.077400 2.815882 -0.871380 0,995

3,9 4,3 2,5 34,5 19,5

м ■ -5.00793 _ 0.05767 9.65997 -3.00852 0,991

16,2 - 4,8 24,8 13,3

м л -5.34258 _ 0.07738 8.42286 -2,16028 0,973

9,9 - 3,7 12,4 5,5

обш -4.45406 _ 0.0687 8.96553 -2.54942 0,984

10,9 - 4,3 17,6 8,6

ЛУГОВИК ИЗВИЛИСТЫЙ (Deschampsiaflexuosa L., Beauv.)

ППП -3.578020 _ 0.023780 9.532072 -3.50406 0,995

20,0 - 2,9 39,6 24,5

H, -0.097560 _ 0.010264 2.669949 -0.805680 0,994

0,9 - 2,5 22,3 11,6

м и -6.08613 10,8 0.425933 3,6 —:- 9.130242 21,3 -2.86672 10,9 0,989

М л -6.42547 16,9 —:- 0.066319 3,7 11.76701 20,0 -3.84664 10,6 0,987

общ -6.26734 0.505126 - 10.49034 -3.30337 0,987

10,8 3,8 - 19,4 9,8

ИВАН-ЧАЙ УЗКОЛИСТНЫЙ (Chamaenerion angustifolium L. Scop.)

ППП -12.29560 4.990760 0.402160 1.036956 -0.344460 0,995

2,9 2,9 2,2 10,9 3,9

Hop -4.013150 2.064475 -0.179430 2.320544 0.507480 0,996

2,9 2,8 2,2 3,6 3,3

м н -7.04427 0.90337 - 5.83517 -0.88929 0,980

12,2 6,9 - 10,7 2,6

ч -5.85451 _ 0.09989 4.75599 0,980

16,2 - 5,8 32,5 -

-4.64561 14,6 —:- 0,0968 6,5 5.71905 11,7 -0.71612 2,4 0,990

На площади вырубки после сосняка черничного была проведена частичная обработка почвы. Площадь минерализованных борозд составила 14—15 % от всей площади вырубки. Закладка случайным образом 100 учетных площадок 5 раз за сезон вегетации позволила ежегодно обследовать 250 м2/га (18 %) площади борозд. При этом точность определения среднего числа травянистых растений-пионеров составила от 1,5 до 3 %, а средней массы надземной и подземной части 5—8 %.

Согласно методике 5 раз в течение сезона закладывалось по 100 площадок площадью 1 м2. Следует отметить, что в момент обработки почвы (весной) растений на площади не было. Только к концу вегетации появились единичные растения, примерно на 14—15 % площадок.

На второй год появляются по 2 растения луговика и вейника на 15—20 % площадок, по одному растению у 15—25 % площадок. Число пустых площадок с наличием вейника уменьшается до 60 % и для луговика до 55 %. Число пустых площадок с наличием иван-чая уменьшается до 60 %, с количеством от 1 до 5 растений насчитывает почти 40 % площадок. К четвертому году иван-чай отсутствовал на 20 % площадок, вейник—на 25 % и луговик—на 16 % (рис. 7).

Число растений на площадке (шт./ка.м)

Рисунок 7 — Распределение числа площадок (в %) по числу растений иван-чая узколистного (штУ кв. м) по годам после обработки почвы

Распределение числа площадок с заданной градацией числа растений в них (5 растений) в размахе варьирования от 0 до 35 шг/кв. м растений иван-чая имеет явно выраженную левостороннюю асимметрию, которая уменьшается в зависимости от года после обработки почвы и по мере уменьшения числа пустых

площадок в выборке (рис. 7). В первые годы после обработки почвы для всех представителей напочвенного покрова свойственна асимметричность распределения, которая только послешсстого года для иван-чая начинает приближаться к кривой нормального распределения. При этом наблюдается снижение изменчивости. Так, в первый год варьирование составило 250 %, а к пятому году уменьшилось до 50—60 %.

Указанные изменения позволили сделать следующее заключение. При условии сплошной обработки почвы число растений вейника к четвертому году составило 15 600 штУга, луговика 15 500 шт./га и иван-чая — 97 900 шгУга. При этом общая масса живого напочвенного покрова составила на 4 год 22,0 и/га, в том числе 10,5 и/га надземной и 11,5 — подземной массы. К 5 году общая биомасса составила 48,9 ц/га; в том числе масса наземной части 22,7 п/га, подземной — 26,7 ц/га. На остальной площади вырубки, вде не была проведена обработка почвы, зарастание ее основными видами живого напочвенного покрова шло более интенсивно, к 3 году процент проективного покрытия достиг 80—100 %, видовой состав был более разнообразен. При всем этом, на необработанной почве части лесосеки отмечено наличие других представителей напочвенного покрова, таких как полевица, брусника, осока заячья, зеленые и сфагновые мхи.

6. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ НА СТАДИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РОСТА (1—6 ЛЕТ)

В плаве рассматриваются вопросы формирования лесных культур, в том числе созданных посевом и посадкой сеянцев, а также ПМЗКС по обработанной ПДН-1 и по не обработанной почве. Выявлены зависимости и получены уравнения регрессии для разного посадочного материала. В связи с тем, что высота культур (Н) является самым доступным для замеров показателем, рассмотрена возрастная динамика взаимосвязи диаметра (D) (рис. 8), длины главного корня (НКг) и площади поверхности хвои (S) с высотой в первые пять лет роста.

Наличие или отсутствие обработки почвы существенным образом сказывается как на высоте, так и на диаметре корневой шейки (рис. 9) Уравнения регрессии (6.1) (6.2) дополнительно учитывают возраст культур и графически интерпретированы на рисунке 10.

D = ехр(-1,96572+0,3149051пА+0,1404691п2А+0,6477931пН) (6.1)

R2=0,996;t=| 11,2; 4,8; 3,1; 18,6} >tos=2,0 с подготовкой почвы; lim А = 1-5 лет; lim Н = 5-200 мм. D=ехр(-8,22504 + 0,260031п2А+ 0,6088431пН) (6.2)

R2= 0,987; t= 18,2; 7,4;13,01 >t05 = 2,0 без подготовки почвы.

Степень развитости ассимиляционного аппарата, выражаемая количеством хвоинок на побегах, тесно взаимосвязала с высотой лесных культур. Так, для

подготовленной ПДН-1 почвы и посадки ПМЗКС эта зависимость выражается уравнением вида:

К = 0,1754Н1-5227 Л2 =0,921 (6.3)

В варианте без подготовки почвы число хвоинок описывается уравнением вида: N = 0,9603Н1,0849 Я2-0,949 (6.4)

С С подготовкой почвы

► Без подготовки почвы

1000 Высота, мм

Рисунок 8 — Взаимосвязь диаметра корневой шейки с высотой пятилетних культур сосны из ПМЗКС на вырубках с подготовкой и без подготовки почвы

600 800 1000 1200 1400 Высота стволика, мм

1600 1800 2000

с обработкой почвы, АЯ1 год -е- без обработки почвы, А=»1 год

с обработкой почвы, А«2 года

-о- без обработки почвы, А=2 года

с обработкой почвы, А» 3 года —без обработки почвы,

А=3 года -*- с обработкой почвы, А=4 года

-в— без обработки почвы,

А=4года — с обработкой почвы,

А=5 лет —»—без обработки почвы, А35 лет

—— с обработкой почвы,

А= 6 лет -»-без обработки почвы, А=6 лет

Рисунок 9 — Взаимосвязь диаметра корневой шейки с высотой культур сосны из ПМЗКС, посаженных по подготовленной ПДН-1 и неподготовленной почве по годам рост

Таким же образом, как и при построении модели диаметра на уровне корневой шейки, были получены регрессии взаимосвязи числа хвоинок с возрастом культур при различной высоте растений вида:

N = еХр(-0,57994 + 1,4522971пА - 0,749651п2А + 1,226431пН) (6.5) 0,996; 1= 12,4; 9,4; 5,8; 14,71 > С05 = 2,0 с подготовкой почвы

N = ехр(0,766214 + 0,1550781п2А + 0,909441пН) (6.6) Я2= 0,957; t = 12,5; 1,9; 8,91 > ^ = 2,0 без подготовки почвы

Произведение средней площади поверхности хвои на количество хвоинок позволило получить площадь поверхности ассимиляционного аппарата для ПМЗКС и выявить ее взаимосвязь с высотой и возрастом культур.

Уравнения регрессии площади поверхности хвои (Э) культур сосны имеет вид:

Б = ехр(-2,14097 + 1,9252781л А - 1,15291п2А + 1,5597441пН) (6.7) Я2 =0,996; I = | 4,3; 10,4; 7,5; 15,7 | > ^ = 2,0 с подготовкой почвы

8 = ехр(-0,58131 + 0,2752881п2А +1,1463311пН) (6.8) Я2=0,964; (=| 2,9; 2,8; 9,2 | >^ = 2,0 без подготовки почвы

Высота стволика, мм

Рисунок 10—Взаимосвязь числа боковых корней с высотой культур сосны, созданных из ПМЗКС по подготовленной и неподштоатенной почве по годам роста

Так как рост надземной и подземной частей растений детерминирован, бьши получены регрессии взаимосвязи длины главного корня Ш.;[) с возрастом культур (А) и высотой растений (Н) вида:

Н^ ехр(3,635372+0,1805721п2А+0,2892761пН) (6.9)

И2=0,975; гр > 105 = 2,0; Р = 306,06 с подготовкой почвы Нкг=ехр(2,704657 + 0,16978611п2А+0,4289711пН) (6.10)

К2=0,951; 1: >1^=2,0; Б = 193,35 без подготовки почвы

Большое значение имеет процесс формирования боковых корней для ПМЗКС. Неспособность сосны образовывать придаточные корни в области корневой шейки, в отличие от ели, может привести к «вываливанию» лесных культур, если нарушены условия роста корневых систем. Взаимосвязь общей протяженности боковых корней (Н^) с высотой брикетированных сеянцев представлена уравнениями регрессии:

Н6к=209,3 Ш9-5743, Л2= 0,961 с подготовкой почвы (6.11) Н6к= 68,774Н0'8214, Я2=0,949 без подготовки почвы (6.12)

Общее число боковых корней (Ы^ зависит от возраста культур и высоты сеянцев и представлено регрессиями вида:

= ехр(-6,76005 + 1,1386491пА+ 1,5812121пН) (6.13) 112= 0,998; 1р>105=2,0; Б = 5215,27 с подготовкой почвы

N5 = ехр(0,242429 + 0,684831ЬпА- 0,753231л 2А+ 0,8943081пН) (6.14) Я2= 0,944; ^^=2,0; Б = 79,00 без подготовки почвы

Наглядно превосходство в развитии корневых систем проявляется в варианте с подготовкой почвы (рис. 10). Выявленные закономерности формирования наземной и подземной части культур на стадии индивидуального роста позволяют сделать основополагающие выводы по программированию высокой приживаемости и сохранности растений с закрытой корневой системой в условиях с предпосадочной подготовкой почвы на относительно богатых типах вырубок.

Итак, на стадии индивидуального роста текущий прирост культур, созданных посадкой брикетированных сеянцев по подготовленной почве, существенно превышает прирост всех морфометрических признаков растений, высаженных на площадях без обработки почвы.

7. ВЛИЯНИЕ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЫРУБОК НА РОСТ КУЛЬТУР СОСНЫ

Влияния живого напочвенного покрова (ЖНП) на рост и развитие культур сосны в первые годы проявляется в снижении годичного прироста морфометрических показателей и отпаде растений. Причина в конкуренции за свет и почвенное питание, а также в отпаде растений при навале травы на сеянцы после схода снега, что вызывает неинфекционное выпревание культур и механическое

повреждении осевого побега последнего года или стволика растения.

В варианте создания культур посевом проводился учет количества сеянцев сосны обыкновенной по посевным местам. В каждое посевное место высевалось по 20 семян. Учет сеянцев первого года показал разную всхожесть по учетным площадкам, от 80 до 10 %. Для большей достоверности результатов учета приживаемость сеянцев 1 года роста была разделена на пять классов: 70—65 %, 64—55 %, 54—35 %, 34—25 %, 24—10 %. Для разных классов приживаемости про слеживаются разные темпы ее снижения с возрастом растений. Так, сохранность первого класса с 70—65 % в первый год уменьшилась до 30 % к четвертому году и до 20 % на шестой год. Для класса сохранности 64—55 % к шестому году сохранилось только 24 % сеянцев.

Таким образом, для посевных мест с большим количеством всходов (13—15 шт.) в первые годы жизни их количество уменьшалось вследствие конкуренции и составляло не более 5—7 шт. на шестой год. Для этих классов сохранности практически не наблюдалось полной гибели посевов сосны в одном посевном месте. Для классов с низким процентом сохранности на первый год число растений к шестому году составило не более 1—2 в одном посевном месте (12—8 % сохранности).

Учитывая высокую всхожесть прошедших снегование семян можно рекомендовал. снижение нормы посева в одно посевное место, что позволит избежать непроизводительного расхода семян. При большом числе растений в одном посевном месте необходимо проведение лесоводственного ухода в возрасте 5—6 лет; что вместе с необходимостью проведения агротехнических уходов увеличивает затраты на выращивание культур посевом.

Посадка культур имеет перед посевом ряд преимуществ. Это их более высокая конкурентоспособность в отношении живого напочвенного покрова, при посадке осуществляется экономия семян, легче проводятся уходы, культуры меньше страдают от выжимания.

Стандартный посадочный материал (сеянцы с опфыгой корневой системой, ПМОКС) в среднетаежной подзоне республики применяется сегодня на 70 % площади вырубок. Его высота определена ГОСТом. Посадочный материал в питомниках не всеща получается стандартных размеров, и в хозяйствах часто высаживаются растения, не достигшие необходимых размеров. Его применение при соблюдении правил транспортировки и посадки в южной Карелии дает хорошие результаты приживаемости культур. На опытных площадях она была не меньше приживаемости культур, созданных го брикетированных сеянцев. В конце первого года роста такие культуры имели среднюю высоту 13,6 см, а максимальную 22,9 см.

Сравнивая рост культур сосны с ростом травянистых растений, видим, что максимальные по высоте культуры сосны начинают достигать средней высоты иван-чая и вейника к третьему году, а средние по размерам культуры — только

к пятому. При проективном покрытии площади травянистыми растениями от 50 до 90 % лидирующие в росте сосны в течение 5 лет выходят из-под полога травянистого покрова

В настоящее время в лесничествах зачастую применяют сеянцы ПМЗКС без необходимой обработки почвы для соответствующих типов условий местопроизрастания, что зачастую проводит к существенному снижению прироста по высоте.

При использовании ПМЗКС по обработанной ПДН-1 почве вырубки приживаемость составила 98 %. При сопоставлении средних высот сосны и живого напочвенного покрова выявлено, что культуры сосны не испытывают существенного угнетения со стороны травянистой растительности (рис. 11).

Возраст, лет

Рисунок 11 — Соотношение возрастной динамики высоты представителей травянистой растительности и лесных культур сосны, созданных из ПМЗКС по подготовленной ЦЦН-1 почве

Наибольшую опасность при естественном формировании культур ели на вырубках представляет естественное возобновление лиственных пород и, прежде всего, березы и осины (Раздел 8).

Подготовка почвы на вырубках при создании культур сосны имеет решающее значение для устранения конкуренции с основными видами травянистой растительности. При создании культур без подготовки почвы приживаемость составила 68 %, а средняя высота культур только на пятый год стала равной высоте основных представителей напочвенного покрова (рис. 12).

у = 88.59е"и> = 0,085

—.> - в« йник лесной

—а-Луговик извилистым

— -Ыын-чаи узколистным

—•—И минимальная

сосны

<.' Н средняя сосны —н максимальная

Возраст, лет

Рисунок 12—Соотношение возрастной динамики высоты представителей травянистой растительности и лесных культур сосны, созданных из ПМЗКС по неподготовленной почве

8. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ РОСТА

И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР НА БОНИТЕТНОЙ И ЛЕСОТИПОДОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

По данным таксации 622 выделов и данных 883 пробных площадей на 361 участках лесных культур сосны и 522 участках ели в лесничествах южной части республики Карелия были проанализированы взаимосвязи таксационных показателей роста и продуктивности древостоев лесных культур сосны и ели.

БОНИТЕТНАЯ ОСНОВА

В течение полугора веков в теории лесного хозяйства основным нормативом являлись таблицы хода роста (ТХР) нормальных (сомкнутых) древостоев естественного происхождения. Они составлялись по всем лесным районам Северной Евразии и обобщены коллективом авторов под руководством А. 3. Шви-денко (2008). Основу ТХР составляла либо общебонитеровочная шкала профессора М. М. Орлова, либо региональная, а в последние 30 лет шкала ВНИИЛМ, учитывающая энергию роста древесных пород в высоту. Что касается древостоев лесных культур, то применение бонигеровочных шкал не оправдано, так как

кривые возрастной динамики средних высот не совпадают с ходом роста дре-восгоев естественного происхождения. В одних и тех же условиях местопроизрастания, в одном и том же возрасте культуры ели и сосны превышают средние высоты дрсвостоев естественного происхождения.

В связи с тем, что понятие бонитета в большей степени приемлемо для дре-восгоев естественного происхождения, то для культур сосны были получены функциональные регрессии, позволяющие иметь любую градацию средней высоты в 30-летнем возрасте вида:

Нф= Н30*ехр {1,0763341п(А/30) - 0,33036*1п2(А/30)} (8.1)

Новая бонитеровочная шкала представлена графически (рис. 13). Для культур ели, произрастающих в разнотравном и черничном типах леса были получены регрессии вида:

Нр= Нз0*ехр {1,32241п(А/30) + 0,137341гг(АУ30)} (8.2)

Нр= Нм*ехр {1,299831п(А/30) - 0,363341пг(А/30)} (8.3)

Однако класс бонитета, являясь условным показателем с заданной градацией средних высоты в 30-летнем возрасте не характеризует экологические условия произрастания древостоев. Поэтому на следующем этапе были разработаны принципиально новые, экологически обоснованные модели возрастной динамики роста и продуктивности лесных культур сосны и ели на лесотипологической основе.

Возраст, лет

Рисунок 13—Бонитеровочная шкапа древостоев культур сосны в диапазоне средних высот в 30-летнем возрасте от 4 до 10 м

ЛЕСОТИПСШОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА

При решении этой задачи независимые переменные, выраженные качественными показателями — типами леса, были выражены блоковыми фиктивными переменными путем построения смещенной диагональной матрицы в виде таблиц 3 и 4.

Таблица 3 — Матрица бинарных переменных, характеризующих типы леса в культурах ели

ТЛУ Блоковые ( шкгивные переменные

х, X, Х4

БР 0 0 0 0 0

да 1 0 0 0 0

дао 0 1 0 0 0

КС 0 0 1 0 0

РАЗН 0 0 0 1 0

ЧЕР 0 0 0 0 1

БР—ельник брусничный; ДЛ—ельник дсягомошный; ДЛО — ельник дсшшмошно-осоковый; КС—ельник кисличный; РАЗН—ельник разнотравный; ЧЕР ■— ельник черничный.

Таблица 4 — Матрица бинарных переменных, характеризующих типы леса в культурах сосны

Тип леса Блоковые фиктивные переменные

X, х, X, Х4 X, Х6 X,

БАГ 0 0 0 0 0 0 0

БР 1 0 0 0 0 0 0

ВЕР 0 1 0 0 0 0 0

ДЛГ 0 0 1 0 0 0 0

ОССФ 0 0 0 1 0 0 0

СФ 0 0 0 0 1 0 0

ТРСФ 0 0 0 0 0 1 0

ЧЕР 0 0 0 0 0 0 1

БАГ— сосняк багульниковый: БР — сосняк брусничный; ВЕР — сосняк вересковый; ДЛГ— сосняк долшмошный; ОС-СФ—сосняк осоково-сфагновый; СФ — сосняк сфагновый; ТР-СФ—сосняк травяно-сфагновый; ЧЕР—сосняк черничный.

Сочетание переменных (Х-Х5) с данными возраста (А) елового элемента леса и полноты (П) позволило сформировал, статистическую модель взаимосвязи

возрастной динамики средних высот (Н^) по типам леса при разной полноте древостоев вида:

Н = ехр(-2,06784 - 0,26345Х,- 0,00192^+ 0,42168X3- 0,34424ХГ

— 0,03888Х5+ 1,082631пА+0,2246581пП) (8.4)

Я2=0,855; шк= ±0,18; I = -18,7; -2,8; 0,0; 2,8; -4,5; 0,5; 46,0; 6,9;

Рисунок 14—Ход роста культур ели по высоте в разных лесотипологических условиях

Достаточно высокий коэффициент детерминации (Я2 =0,855), статистически значимое расхождение хода роста по типам леса от константы начального роста (-2,06784), соответствующей брусничному типу леса (1>105=2,0) (за исключением типов леса ДЛО (Х2) и ЧЕР (Х5), близких к типу леса БР), позволило построить линии регрессии хода роста культур ели по средней высоте (рис. 14).

Таким же образом сочетание указанных в матрице значений переменных (Х^Х,) с данными возраста (А) соснового элемента леса и полноты (П) позволило сформировать комплекс независимых переменных и получить множественную регрессию возрастной динамики средних высот по вшам леса вида:

Нф= ехр(-4,5000 + 0Д87512Х,+0,181326Х2+0,209983Хз - 0,439669Х6 -

-Ч0,171590Х7+0^81195Х8+ 0Д94786Х,+2,5950061пА - 0,2065261п2А+

+ 0,30001пП) (8.5)

Л2=0,947; I = -7,4; 2,1; 2,2; 2,2; -3,9; -1,7; 3,2; 3,6; 6,9; -3,6.

Графическая интерпретация лесогипологической шкалы средних высот приведена на рисунке 15 и наглядно свидетельствует о четкой дифференциации линий регрессий относительно типологической классификации. Высший уровень продуктивности культур сосны соответствует черничному и травяно-сфагновому типам леса, низший — осоково-сфагновому тішу. Синхронность возрастной динамики полученных средних высот бонитетным кривым (по Н. И. Казимирову, 1995) свидетельствует о достоверности лесотипологичесюй классификации хода роста культур сосны. Этот факт еще раз указывает на целесообразность разработки зональных экологически ориентированных нормативов хода роста лесных культур.

25 ;

Рисунок 15—Ход роста культур сосны по высоте в разных лесотиподогических условиях

Итак, очевидным является факт того, что лесотипологические условия являются главным фактором, определяющим рост и продуктивность дрсвостоев искусственного происхождения.

При оценке продуктивности древостоев статистически значимыми таксационными показателями являются средняя высота (Нср), полнота (П) и доля участия культур в общем запасе древостоя (/у. Поэтому была получена регрессия вида:

М = ехр(0,140741 +1,111131пНр + 0,99991пП + 0,9999[пД^ (8.6)

II2 = 0,982;тк= 0,084;Б = 4092,3С=|3,1;78,3;62,01 >^=2,0

Переход к лесотипологической шкале оценки продуктивности культур сосны осуществляется сочетанием в модели (8.6) регрессии (8.5) и регрессии (8.4), представленной в виде функционала (for X|t Х2ит. д.).

М = ехр(0,140741 + l,111334*f(Xl, Х2, ХЗ, Х4, Х5, Х6, Х7, Х8, Х9, А, П) + + 0,9999*1пП+0,9999*1пКС) (8.7)

Графическая интерпретация модели (8.6) представлена на рисунке 16.

Возраст, лет

Рисунок 16—Ход роста по запасу чистых, сомкнутых культур сосны разных типов леса

Производными от возрастной динамики запаса наличного древостоя являются среднее и текущее изменение запаса. Рассматривая изменение с возрастом этих показателей, был определен возраст количественной спелости для искусственных сосновых древостоев разных типов леса. Он оказался равен 65 годам независимо от типа леса.

Сравнительный анализ роста лесных культур и естественного возобновления вырубок лиственными породами

Возраст кульминации текущего прироста по высоте в чистых и сомкнутых культурах сосны наступает в 20 лет, что указывает на недопустимое превышение этого возраста при проведении первого приема разреживания культур при рубках ухода. Однако для повышения продукпшносги культур в целом в первом

классе возраста необходима своевременная вырубка естественною возобновления березы и осины, которые может достигать пяти и более единиц в составе древо стоев.

Именно нежелательная примесь самосева лиственных пород зачастую является главной причиной снижения продуктивности и даже гибели лесных культур. Поэтому важным элементом теоретического осмысления конкурентных отношений культур хвойных пород с примесью лиственных пород является построение статистических моделей взаимосвязи средних высот лиственной часта древостоя со средней высотой культур вида:

НБОс=ехр(2,355541 - 1,332481пА + 0,2606521п2А+0,7318111лНЕ) (8.8)

Я2= 0,910; Б = 244,5 при Р < 0,05; I = |4,8; 4,1; 3,8; 6,4| >^=2,0 Так, при выращивании еловых культур на вырубках средние высоты березы и осины (НБОс) существенно превосходят высоту еловой части древостоя (НЕ).

о г 4 6 8 10 12

Средняя высота культур ели, м

Рисунок 17 — Различия в средних высотах лесных культур ели и естественного возобновления вырубок березой и осиной в разном возрасте древостоев

Наличие подобного рода моделей и их графическая интерпретация (рис. 17) позволяют в полной мере оценить пагубность несоблюдения лесоводственных уходов в древостоях лесных культур, что недопустимо в отношении потенциально высокопродуктивных древостоев Республики Карелия.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Многомерная классификация лесничеств по структуре земель лесокуль-турного фонда позволила критериально (по суммарному межкластерному (П)2) и внутрикластерному (сР) расстояниям Махаланобиса) получить однородные группы лесничеств и ранжировать их по убыванию следующим образом: I группа — Сосновецкий и Сумский участки Беломорского центрального лесничества; II группа Олонецкое, Питкярантское, Суоярвсюе, Сегежское центральные лесничества; Ш — Лахденпохское и Чупинское; IV—Калевальское, Петрозаводское, Пудожское; V—Кондопожсше, Сорта-вальское, VI— Кемское, Костомукшское, Медвежьегорское, Пряжинское центральные лесничества; к VII и VIII группе отнесены ООПТ.

2. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей под типами условий местороизрастания позволила выявить и ранжировать типичные группы по уровням экологической целесообразности для выращивания лесных культур I группа — Ладвинский участок Прионежского центрального лесничества, Лахденпохское, Сортавальское; II — Медвежьегорское и Сегежское; Ш — Пудожское и Олонецкое; IV—Кондопожское, Пряжинское, Питкярантско и Петрозаводский участок Прионежского лесничества; V — Кемское, Чупинское; VI — Калевальское, Костомукшское; VII — Беломорское, Пяозерское, Суоярвсюе; Муезерское лесничества.

3. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей покрытых лесом и площадей лесных культур прошлых лет позволила ранжировать типичные группы по уровням естественной и лееокультурной лесистости: I группа — Прионежское и Пипсярантское центральные ленсичества; П — Олонецкое, Пряжинское и Пудожское; Ш — Лахденпохское, Сортавальское; IV— Кемское, Беломорское, Чупинское; V — Сегежское, Калевальское, Муезерское, Костомукшское; VI — Медвежьегорское, Кондопожское, Суоярвсюе.

4. Многомерная классификация питомников ГУП «Леса Карелии» по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород позволила ранжировать типичные группы питомников по уровням производительности: I группа — Лахденпохский, Костомукшский, Олонецкий, Петрозаводский; П группа — Кемский, Калевальский; Ш — Кондопожский, Пряжинский, Сортавальский; IV— Муезерский, Беломорский; V — Мед-вежьегорский, Суоярвский, Пяозерский, Сегежский.

5. Ранжирование и типичность лесничеств по структуре площадей лесного фонда, по структуре площадей под типами условий местороизрастания, по структуре площадей покрьпых лесом и площадей лесных культур прошлых лет, по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород ГУП «Леса Карелии» позволяет определять плановые объемы производства лесных культур в лесных планах республики Карелия,

6. При выращивании сеянцев хвойных пород критические периоды максимальной потребности растений в основных элементах минерального питания соответствуют для однолетних сеянцев второй декаде июля и началу августа; для двухлетних и трехлетних сеянцев—первой декаде июня и второй декаде августа.

7. При подготовке семян к посеву в питомниках целесообразно проводить снегование, а режим подкормок должен выдерживаться в соответствии с морфологическими признаками: начало роста осевого побега, формирование верхушечной почки, которые являются индикаторами эндогенных изменений.

8. Распределение числа учетных площадок (в процентах) по числу травянистых растений в диапазоне от 0 до 31—35 растений, с градацией по 5 шт. на площадке, позволило зафиксировать закономерно уменьшающуюся левостороннюю асимметрию кривых распределения по годам после обработки почвы.

9. При сплошной подготовке почвы на вырубке к 4 году число растений составило: вейник лесной — 15 600 штУга, луговик извилистый — 15 500 штУга, иван-чай—97 900 шт/га.

10. Проективное покрытие травянистой растительностью по годам после подготовки почвы достигает следующих пределов: 1 год 0—5 %; 2 год 15—55 %; 3 год 40—75 %; 4 год 65—«0 % и 5 год 75—95 %.

И. Культуры сосны, созданные сеянцами ЗКС имеют приживаемость 98—99 %, сохранность 92—95 % на 3 и 5 год. В первые пять лет вегетации они показывают успешный рост по высоте (Н = 135,24±1,52), хорошо развитый ассимиляционный аппарат (число хвои 5Р055,00±130,00, длина 5,89±0,06 см и ширина 1,66±0,01 мм), корневая система (диаметр корневой шейки 30,91±0,66; длина боковых корней 1460,00±21,80, число корней 366,04±10,91) приводят к интенсивному накоплению надземной и подземной массы растений.

12. Культуры сосны, созданные сеянцами с открытой корневой системой, отличаются более низкой сохранностью растений (92—95 % на 3 и 5 годы) и умеренным ростом в первые 3 года вегетации. Регенерация корневой системы после посадки обуславливает медленное накопление массы надземной и подземной частей растений. Лишь к 4-му и 5-му вегетационному периоду у культур проявляется более высокий прирост по высоте (72,20±0,75 см к 5 году) и диаметру корневой шейки (20,36±0,31 мм).

13. Культуры сосны в посевах имеют разную сохранность на 5 год (от 15 % до 55 % на площадке) в зависимости от приживаемости в год посева, отличаются замедленным ростом в течение пяти лет вегетации. Лишь на пятый год у оставшихся в посевном месте растений начинает проявляться устойчивый прирост как надземных, так и подземных частей растений.

14. Рост и развитие лесных культур сосны из ПМЗКС на стадии индивидуального роста по обработанной и не обработанной почве показал существенное превосходство первого варианта, при этом максимальная высота культур к 6 годам (160,14±1,35 см) в два раза выше, чем при втором варианте (80,10±0,81 см), максимальный диаметр корневой шейки соответственно

равен 42,03±0,32 и 18±0,13 мм. Аналогичное преимущество варианта с обработкой почвы проявляется в закономерностях изменения числа хвоинок и площади поверхности хвои в целом, а также числа боковых корней и длины главного корня от возраста и высоты стволиков растений.

15. Средние по высоте растения культур сосны, созданные посадочным материалом с закрытой корневой системой по обработанной почве, в третий год роста выходят из-под полога основных видов травянистой растительности вырубок (вейника лесного, луговика извилистого, иван-чая узколистного). Максимальные по высоте растения в течение всех пяти лег роста превышают вегетативные побеги основных видов трав.

16. Средние по высоте культуры сосны, созданные посадочным материалом с открытой корневой системой, выходят из-под полога травянистой растительности вырубок в пятый год вегетации, а растения, лидирующие по высоте —с четвертого года.

17. Средние по высоте растения культур сосны, созданных посевом, лишь в пятый год вегетации начинает превышать вегетативные побеги вейника лесного, а растения, максимальные по высоте — побеги иван-чая узколистного.

18. Бонитетная шкала профессора М. М. Орлова и ВНИИЛМ, предназначенная для древостоев естественного происхождения не приемлема, х к. кривые хода роста лесных культур по средней высоте в молодняках и средневозрастных древостоев существенно отличаются друг от друга. Поэтому следует для лесных культур иметь свои бонигеровочные кривые хода роста, основанные на модели, сочетающей функцию Корсуня—Бакмана и значений высот в 30-летнем возрасте древостоев.

19. Для перехода на экологические принципы оценки лесных ресурсов следует иметь не бонитешые, а лесотипологическиемногомерные шкалы уровней продуктивности, основанные на матрицах фиктивных блоковых переменных. Кривые возрастной динамики средних высот, средних диаметров и запасов культур сосны и ели, полученные на лесогипологичесгой основе, имеют четкую дифференциацию, что позволяет критически оценить экологические ниши для выращивания лесных культур.

20. Ранжирование типов леса от благоприятных условий местопроизрастания к неблагоприятным для выращивания лесных культур ели сводится к ряду: кисличный, разнотравный-брусничный, долгомошно-осоковый, черничный, долгомошный. Для выращивания культур сосны к ряду: черничный, травяно-сфагновый, брусничный, долгомошный, багульниковый, сфагновый, осоково-сфагновый.

21. Возраст количественной спелости лесных культур сосны соответствует 65 годам, а возраст кульминации текущего прироста по средней высоте — 20 годам, который указывает на необходимость проведения первого приема разреживаний в сомкнутых культурах сосны. Для выращивания высокопродуктивных древостоев примесь мягкояиственных пород следует вырубать до возраста кульминации текущего прироста по высоте.

22. Оценка конкурентных отношений культур сосны и ели с представителями древесной растительности естественного происхождения на вырубках, лучше всего осуществляется по модели изменения средних высот примеси лиственных пород со средней высотой и возрастом культур. При этом следует учитывать долевое участие лиственных пород в составе древостоя.

23. Для подготовки семян к посеву в питомниках следует применять снегование, что стимулирует энергию прорастания, позволяет снизить норму высева семян, уменьшить повреждаемость сеянцев заморозками и повысить выход сеянцев с единицы площади.

24. Первую подкормку азотными удобрениями 1-летних сеянцев в теплице и открытом груше необходимо приурочить к началу разверзания почки осевого побега с повторением подкормки через 2—3 недели. Подкормки калийными и фосфорными удобрениями должны быть приурочены к периоду замедления роста побега и началу формирования верхушечной почки.

25. Для 2-х и 3-х-летних сеянцев в питомниках первая подкормка азотными удобрениями должна проводиться до начала роста побега продолжения, вторая— при распускании хвои, третья — не позднее трех недель после первой. Последняя подкормка осуществляется калийными и фосфорными удобрениями в юнце июля. Подкормки по морфологическим признакам увеличивают процент выхода стандартных сеянцев, повышают качество посадочного материала.

26. При создании лесных культур после вырубки древостоев в сосняках, ельниках и березняках черничных предпочтение следует отдавать посадочному материалу с закрытой корневой системой. При этом густоту посадки культур сосны можно снизить до 2,5 тыс. штУга., отказаться от агротехнических уходов за культурами, так как они имеют высокую сохранность, успешно конкурируют по высоте с травянистой растительностью вырубок.

27. При создании лесных культур сосны ПМЗКС с подготовкой почвы у растений формируется разветвленная корневая система с явно выраженным стержневым корнем. В культурах сосны без подготовки почвы главный корень отсутствует, а боковые корни не в состоянии образовать мощную корневую систему.

28. При создании культур сосны ПМОКС с подготовкой почвы густота посадки должна бьпъ не менее 3 тыс. штУга с обязательным проведением агротехнических уходов на 2-й и 3-й год после посадки. При соблюдение правил транспортировки, прикопки и посадки эти культуры имеют удовлетворительную сохранность и рост.

29. Создание культур посевом после рубки древостоев не рекомендуется, так как эти 1^льтуры испьпывают регулярное угнетение со стороны травянистой растительности и естественного возобновления лиственных пород, что требует дополнительных затрат на проведение агротехнических уходов.

30. Перевод культур сосны, создаваемых из ПМЗКС в покрытые лесом земли, целесообразно проводить в возрасте 5—6 лет Это требует пересмотра нормативов определения класса качества таких культур, поскольку при применении ПМЗКС рекомендуемая начальная густота оказывается меньше указанной в ОСТе 56-99-93 «Лесные культуры. Оценка качества» дня культур 1-го класса.

31. Первый лесоводственный уход в культурах сосны с примесью естественного возобновления лиственных пород следует проводить на 5—6 год. Более позднее проведение осветления не желательно. В чистых сомкнутых культурах сосны первое разреживание следует проводить в возрасте 20 лег, что соответствует возрасту кульминации текущего прироста по средней высоте древостоев.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии и учебные пособия

1. Хлюстов В. К. Лесные культуры Карелии. Этапы раннего возраста [Текст] / В. К. Хлюстов, О. И. Гаврилова, И. В. Морозова. — Москва: Изд-во ФГОУ ВПО РГАУ—МСХА им. К А. Тимирязева. 2007. — 223 с.

2. Гаврилова О. И. Проблемы и перспективы использования древесной биомассы и лесовосстановления в Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, И. К Савин. — Петрозаводск: Изд.-во ПетрГУ. 2001. — 85 с.

3. Гаврилова О. И. Лесная рекультивация нарушенных земель на Севере [Текст] / О. И. Гаврилова, А. И. Соколов — Петрозаводск: Изд.-во ПетрГУ, 2001.—60 с.

Публикации в изданиях по перечню ВАК Минобразования России

4. Савин И. К. Анализ информации о модельных лесах [Текст] / И. К. Савин О. И. Гаврилова // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2001,—№4, —С. 12—17.

5. Гаврилова О. И. Анализ структуры лесфонда Республики Карелия во второй половине XX века [Текст] / О. И. Гаврилова, И. К Савин // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал.—2002.—№ 2.—С. 17—22.

6. Гаврилова О. И. Влияние минеральных удобрений на рост культур Pinus silvestris на песчаных почвах южной Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, И. Т. Кищенко // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. — 2004,—№6.—С. 12—19.

7. Гаврилова О. И. Классификация лесных питомников Карелии по выращиванию посадочного материала хвойных пород [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К Хлюстов // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки. —2009.—№ 1. С. 95—100.

8. Хлюстов В. К. Закономерности формирования вейника лесного на сплошных вырубках в сосняках черничных южной Карелии [Текст] / В. К. Хлюстов,

О. И. Гаврилова, И. В. Морозова // Лесной журнал. — 2009. — № 1. — С. 33—39.

9. Гаврилова О. И. Рост культур ели европейской в южной Карелии [Текст] / Гаврилова О. И., Хлюстов В. К. // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки. — 2010.—№ 7.—С. 47—50.

10. Хлюстов В. К Рост культур сосны в конкурентных отношениях с живым напочвенным покровом вырубок [Текст] / В. К Хлюстов, О. И. Гаврилова, И. В. Морозова // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. Вып. 2. — 2010. — С. 27—34.

11. Морозова И. В. Закономерности роста лесных культур сосны на начальных стадиях роста (1—5 год) на вырубках южной Карелии [Текст] / И. В. Морозова, О. И. Гаврилова // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки.—2011.—№2(115)—С. 75—78.

12. Гаврилова О. И. О соотношении средних высот культур сосны и примеси березы на вырубках Карелии [Текст] / Гаврилова О. И., Леонтьева Э. А. // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки. — 2011. — № 4 (117) — С. 64—67.

13. Тришкин М. Н. Оценка устойчивости ведения лесного хозяйства на основе анализа временных серий данных дистанционного зондирования [Текст] / Тришкин М. Н., Лопатин Е. В., Гаврилова О. И. // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки. — 2011. — №8(118) — С. 70—73.

Публикации в друпіх изданиях

14. Гаврилова О. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели, кедра и лиственницы в условиях Петрозаводского питомника [Текст] / О. И. Гаврилова, Г. И. Редько // Лесное хозяйство и многообразие природы. — Йоэнсуу: изд-во университета Иоэнсуу, 1994. — № 17. — С. 17—19.

15. Гаврилова О. И. Состояние лесокультурного дела в Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова // Лесное хозяйство и многообразие природа. — Иоэнсуу: изд-во университета Иоэнсуу, 1995. — № 34. — С. 24—26.

16. Гаврилова О. И. Биоэшлогические основы выращивания сеянцев лиственницы и кедра в условиях Петрозаводского питомника [Текст] / О. И. Гаврилова, Г. И. Редько // Интенсификация выращивания посадочного материала: тез. докл. всероссийской науч.-пракг. конф. — Йошкар-Ола: изд.-во МарГТУ 1996,—С. 23.

17. Гаврилова О. И Перспективы использования зарубежных технологий и техники в Республике Карелия [Текст] / О. И. Гаврилова // Проблемы развития лесного комплекса: тез. докл. научно-практ. конф. — Петрозаводск: изд-во КарНИИЛП. 1996,— С. 25.

18. Гаврилова О. И. Особенности выращивания сеянцев лиственницы и сосны сибирской кедровой в условиях юга Карелии [Текст] / О.И.Гаврилова// Проблемы озеленения северных городов: тез. докл. межд. совещ. — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ, 1997. — С. 35.

19. ГавриловаО. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели в условиях южной Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, Г. И. Редько //Груды лесо-инженернош факультета. — Петрозаводск: изд. ПстрГУ 1999. — №2. — С. 19—23.

20. Гаврилова О. И. Ритмы роста и развития лесных культур сосны в условиях юга Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, А. Л. Юрьева //Интеграция фундаментальной науки и высшего лесотехнического образования по проблемам ускоренного воспроизводства, использования и модификации древесины: маь мевд. науч-практ. конф.—Воронеж: изд-во ВЛТИ,.2000.—С. 64—65.

21. Гаврилова О. И. Перспективы искусственного восстановления хвойных лесов в Республике Карелия [Текст] / О. И. Гаврилова // Совершенствование техники, технологии и организации промышленных производств: мат. науч.-практ. шнф., поев, юбилею ПетрГУ — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ.

2000.—С. 15—16.

22. ГавриловаО. И, Искусственное лесовосстановление в Карелии: опыт и перспективы [Текст] / О. И. Гаврилова, А. Л. Юрьева // Биоразноообразие европейского Севера. Теоретические основы изучения, социально-правовые аспекты использования и охраны: тез. межд. конф. — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2001.—С. 41.

23. ГавриловаО. И. Проблемы рекультивации нарушеных земель на Севере в подготовке инженеров лесного хозяйства [Текст] / О. И. Гаврилова, А. И. Соколов //Экология и образование: региональные аспекты: матер. 3 науч.-практ. конф.—Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2000. — С. 48—49.

24. Гаврилова О. И. Рост культур ели в условиях свежих боров [Текст]/ О. И. Гаврилова // Новые технологии и устойчивое управление в лесах северной Европы: мат межд. конф., поев. 50-летию лесоинженерного факультета. —Петрозаводск: Изд-во .ПетрГУ.—2001.—С. 53—56.

25. Гаврилова О. И. Рост лесных культур в брусничных типах леса [Текст] / О. И. Гаврилова // Экологические основы рационального лесопользования в Среднем Поволжье: мат всерос. шнф. — Йошкар Ола: изд-во МарГТУ.

2001, —С. 24—26.

26. GavrilovaO., YurevaA. Prospects for artificial regeneration in Karelia //Social sustability of forestry in northern Europe: research and education. Copengagen.— 2001.—P. 17—24.

27. Редько Г. И. Ритмы роста и питания сеянцев лиственницы сибирской в условиях южной Карелии [Текст] / Г. И. Редько, О. И. Гаврилова// Лесоводство, лесные культуры и почвоведение. Межвузовский сборник научных трудов. —Санкт-Петербург: изд-во ЛТА. 2001. — С. 71—80.

28. Редько Г. И., Гаврилова О. И. Биологические основы выращивания сеянцев сосны кедровой сибирской в условиях южной Карелии [Текст] / Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: межвузовский сборник научных трудов, Санкт-Петербург: изд-во ЛТА. 2001. — С. 95—101.

29. Гаврилова О. И. Биоэксшошческие основы выращивания лесов: влияние вида посадочного материала и подготовки почвы на рост лесных культур

сосны [Текст] / О. И. Гаврилова, А. Л. Юрьева // Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты: мат. межд. науч.-пракг. гонф. —Петрозаводск: изд-во ПетрГУ. 2004,—С. 319—322.

30. Гаврилова О. И. Динамика формирования корневых систем культур сосны в период ранней диагностики [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов// Природная и антропогенная динамика наземных экосистем: мат. всерос. конф.—Иркутск, 2005.—С. 120—123.

31. Гаврилова О. И. Закономерности формирования луговика извилистого на сплошных вырубках в сосняках черничных южной Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов, И. В. Морозова // Известия лесоинженерно-го факультета: сб. науч. трудов. — Петрозаводск. 2006. С. 22—27.

32. Гаврилова О. И. Рост лесных культур в условиях юга Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, Юрьева А. Л. // Труды лесоинженерного факультета. — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2006. — вып. 5. — С. 23—30.

33. Горбунова В. Н. Организация лесных питомников и выращивание посадочного материала в Республике Карелия [Текст] / В. Н. Горбунова, О. И. Гаврилова// Известия лесоинженерного факультета: Сб. науч. трудов, 2006. — С. 28—32: ило.З — Рус. Деп. в ВИНИТИ 21.07.06, № 984—В 2006.

34. Хлюстов В. К Модели роста и развития вейника лесного в напочвенном покрове при минерализации почвы на вырубке в сосняке черничном [Текст] /

B. К.Хлюстов, О.И. Гаврилова, И. В. Морозова// Доклады ТСХА: изд-во МСХА—РГАУ. 2006. — Вып. 278. — С. 11—49.

35. Морозова И. В. Развитие живого напочвенного покрова при минерализации почвы на вырубке в сосняке черничном в южной Карелии [Текст] / И. В. Морозова, О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов // Актуальные проблемы геоботаники: матер. III Всероссийской школы-конференции. — Петрозаводск: щд-во ПетрГУ 2007. — С. 59—62.

36. Гаврилова О. И. Модели временной динамики роста и продуктивности СЬатаепепоп аг^иаи!Ышт на минерализованной почве вырубок Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов, И. В. Морозова // Ученые записки ПетрГУ. Естественные и технические науки. — 2008. — № 1. С. 107—110.

37. Гаврилова О. И. Опыт реконструкции лиственных малоценных молодняков без обработки почвы в условиях южной Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, М. Н. Тришкин, А. И. Соколов, А. М. Цыпук, А. Л. // Ученые записки ПетрГУ Естественные и технические науки. — 2008. — № 2. — С. 75—78.

38. Гаврилова О. И. Формирование вторичных сукцессий в зеленой зоне северных городов [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов //Флора и фауна северных городов: Сб. статей межд. науч.-пракг. конф. — Мурманск. 2008. —

C. 16—19.

39. Гаврилова О. И. Рост и продуктивность сеянцев ели европейской разных сроков посева [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов / Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2008. — №7, —С. 21—25.

40. Юрьева А. Л. Динамика формирования надземной части культур сосны в период ранней диагностики [Текст] / А. Л. Юрьева, О. И. Гаврилова,

B. К. Хлюстов // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2008.—№ 7.—С. 149—151.

41. Гаврилова О. И. Рост культур ели в межвидовой конкуренции с примесью пород естественного происхождения [Текст] // О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов// Материалы всерос. науч. шнф. с меиод. участием.—Петрозаводск. 2009. —

C. 116—118.

42. Гаврилова О. И. Рост культур сосны и ели в условиях Карелии [Текст] // О. И. Гаврилова, В. К Хлюстов // Город. Лес, Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях: тез. докл. научной конференции. —Москва: изд-во МГУЛ. 2009. — С. 101—103.

43. Гаврилова О. И. Первичные сукцессии на территории песчано-гравийных карьеров южной части республики Карелия [Текст] / О. И. Гаврилова // Научные основы экологии, мелиорации и эстетики ландшафтов: матер, межд. науч.-практ. конференции.—Москва: изд-во МГУ 2010.—С. 183—189.

44. Гаврилова О. И. Восстановление растительного покрова песчано-гравийных карьеров лесокультурными методами [Текст] / О. И. Гаврилова // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ — Петрозаводск: изд-во ПетрГУ 2010. — №8,—С. 21—25.

45. Гаврилова О. И Закономерности возрастной динамики роста культур ели [Текст] / О. И. Гаврилова, В. К. Хлюстов // Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, охраны природных территорий и развития экотуризма: мат. юбилейной конф., поев. 1150-летию российской государственности. — Великий Новгород. 2011.—С. 86—88.

46. Гаврилова О. И. Основные закономерности роста лесных культур сосны и ели в условиях южной Карелии [Текст] / О. И. Гаврилова, Хлюстов В. К // Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии: мах. науч.-технич. конф., поев. 60-летию ЛИФ ПетрГУ—Петрозаводск. 2011.— С. 63— 64.

Подписано в печать 02.02.12. Формат 60 х 84 '/,6. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 120 экз. Изд. № 19.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ 185910, Петрозаводск, пр. Ленина, 33

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Гаврилова, Ольга Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Характеристика структуры лесного фонда Республики Карелия.

1.2. Искусственное лесовосстановление в республике Карелия.

1.2.1. Дореволюционный период лесовосстановления в Карелии.

1.2.2. Довоенный период лесовосстановления в Карелии (1917-1940 гг.)

1.2.3. Послевоенный период лесовосстановления.

1.2.4. Лесовосстановление на современном этапе (1990-2009 гг.).

1.3. Заготовка лесных семян.

1.4. Организация лесных питомников и выращивание посадочного материала.

1.4.2. Приживаемость и сохранность лесных культур.

1.5. Формирование фитоценозов на вырубках.

1.5.1. Вторичные сукцессии на вырубке.

1.5.2. Приживаемость и сохранность лесных культур в различных почвенно-типологических условиях.

1.5.3. Закономерности роста и развития лесных культур.

1.6. Моделирование роста и продуктивности древостоев.

2 КРАТКИЙ ОЧЕРК ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ, ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Естественно-географические и лесорастительные условия.

2.2. Программа исследования, методикаи объемвыполненных работ.

2.2.1. Программа исследования.

2.2.2. Методикаи объем выполненных работ.

3 МНОГОМЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЗЯЙСТВУЮЩИХ СУБЪЕКТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЛЕСНОГО ФОНДА И ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Классификация хозяйствующих субъектов по степени освоения лесокультурного фонда.

3.2. Классификацияхозяйствующих субъектов по структуре площадей по типам леса.

3.3. Классификация хозяйствующих субъектов по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади.

3.4. Классификация хозяйствующих субъектов по доле площадей под сомкнувшимисяи несомкнувшимися лесными культурами.

3.5. Классификация хозяйствующих субъектов по структуре площадей фонда лесовосстановления.

3.6. Классификация хозяйствующих субъектов по структуре площадей лесных культур по типам леса.

3.7. Классификация лесных питомников по показателям выращивания посадочного материала сосны.

3.8. Классификация лесных питомников по показателям выращивания посадочного материала ели.

3.9. Стратегические задачи по лесовосстановлению.

4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД.

4.1. Эколого-биологические особенности роста однолетних сеянцев хвойных пород.

4.2. Взаимосвязи показателей роста и продуктивности сеянцев с температурой воздуха и сроками посева.

4.3. Сезонная динамика роста двух- и трехлетних сеянцев.

5 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОСЛЕ СПЛОШНЫХ РУБОК

5.1. Рост и продуктивность вейника лесного.

5.2. Рост и продуктивность луговика извилистого.

5.3. Рост и продуктивность иван-чая узколистного.

5.4. Закономерности динамики проективного покрытия, высоты и общей массы основных видов живого напочвенного покрова вырубок.

6 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ НА СТАДИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РОСТА

1-6 ЛЕТ).

6.1. Возрастная динамика роста культур по высоте и диаметру.

6.2. Возрастная динамика роста корневых систем культур сосны с обработкой и без обработки почвы.

6.3. Возрастная динамика продуктивности культур сосны.

6.4. Формирование корневых систем культур сосны, созданных по обработанной и необработанной почве.

7 ВЛИЯНИЕ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЫРУБОК НА РОСТ КУЛЬТУР СОСНЫ.

7.1. Моделирование конкурентных отношений культур сосны, создаваемых посевом с травянистой растительностью.

7.2. Сохранность лесных культур сосны, создаваемых посевом.

7.3. Моделирование конкурентных отношений культур сосны, создаваемых посадкой с травянистой растительностью.

7.4. Экономическая оценка создания культур сосны разными методами.

8 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР НА БОНИТЕТНОЙ И ЛЕСОТИПОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ.

8.1. Закономерности роста и продуктивности лесных культур на бонитетной основе.

8.1.1. Возрастная динамика средней высоты древостоев культур ели.

8.1.2. Сравнение возрастной динамики средней высоты культур ели с ростом молодняков ели естественного происхождения.

8.1.3. Возрастная динамика средней высоты древостоев культур сосны.

8.1.4. Сравнение возрастной динамики средней высоты культур сосны с ростом сосновых древостоев естественного происхождения.

8.1.5. Возрастная динамика среднего диаметра сомкнутых древостоев культур сосны.

8.1.6. Возрастная динамика продуктивности древостоев культур сосны.

8.2. Закономерности роста и продуктивности лесных культур на лесотипологической основе.

8.2.2. Возрастная динамика средней высоты, среднего диаметра и продуктивности древостоев культур ели по типам леса.

8.2.3. Возрастная динамика средней высоты, среднего диаметра и продуктивности древостоев культур сосны по типам леса.

8.3. Рост культур ели в конкурентных отношениях с естественным возобновлением на вырубках.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Лесовосстановление вырубок и продуктивность лесных культур хвойных пород Республики Карелия"

Интенсивное освоение лесов Карелии началось в 30-е годы прошлого столетия. В середине 60-х годов в республике заготавливалось до 20 млн. м3 древесины в год только по главному пользованию. Для обеспечения непрерывного лесопользования и продуктивности лесов в эти же годы стали большое внимание уделять вопросам лесовосстановления.

Территория Республики Карелия значительно отличается по почвенным и климатическим условиям от прилегающих субъектов Российской Федерации. Высокая завалуненность почв, пересеченный рельеф ограничивают применение лесокультурных механизмов и требуют особых подходов к созданию лесных культур.

В силу географического положения республики и наличия больших запасов высококачественной древесины в процессе интенсивной эксплуатации лесов в республике применялись сплошные и условно-сплошные рубки. В результате были вырублены самые продуктивные древостой, на больших площадях произошла смена хвойных пород на лиственные, коренных сосновых лесов - на менее продуктивные елово-березовые.

Несмотря на то, что естественное восстановление лесов было и остается основным способом лесовосстановления на вырубках таежной зоны, в наиболее продуктивных типах условий произрастания необходимо создание лесных культур. Это может предотвратить смену породного состава лесов и уменьшить период восстановления хвойными породами.

Переход лесного сектора экономики на рыночные условия, принятие нового Лесного кодекса, ориентирующего ведение лесного хозяйства на целевое лесопользование, требует обобщения практического опыта лесокуль-турного производства в Республике Карелия и научного обоснования технологических приемов искусственного лесовыращивания. Оптимизация технологии создания лесных культур на этапах раннего возраста в конкурентных отношениях с травянистой растительностью, а также исследование возрастной динамики роста и продуктивности искусственных фитоценозов являются основой теоретических обобщений и практических рекомендаций для обеспечения лесопромышленного комплекса республики высококачественными лесными ресурсами.

Решаемая проблема связана необходимостью проведения многомерной группировки (классификации) лесохозяйственных предприятий по однородности лесо-типологических условий и основных компонентов лесокультурного производства, с отсутствием научно обоснованной системы взаимоувязанных нормативов и рекомендаций по производству посадочного материала хвойных пород, создания лесных культур по энергосберегающим технологиям на вырубках, в условиях сукцес-сий напочвенного покрова и конкурентных отношений культур как с травянистой растительностью, так и с естественным возобновлением лиственных пород, а также с отсутствием нормативов возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели разной полноты и состава древостоев как на бонитетной, так и на лесо-типологической основе.

Этапы решения проблемы сводятся к следующим разработкам и обоснованиям:

1. Этап многомерной группировки (классификации) лесохозяйственных предприятий по однородности лесотипологических условий и основных компонентов лесокультурного производства.

2. Этап выращивания посадочного материала в питомниках с разработкой зональных рекомендаций для выращивания посадочного материала хвойных пород.

3. Этап выращивания лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью на стадии индивидуального роста в возрасте 1-5 лет с обоснованием энергосберегающих технологий создания лесных культур.

4. Этап разработки статистических моделей возрастной динамики роста и продуктивности древостоев лесных культур хвойных пород в конурентных отношениях с естественным возобновлением вырубок лиственными породами.

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Актуальность темы исследований связана с тем, что возрастная динамика роста, развития и продуктивности искусственных фитоценозов является основой проектирования и ведения лесокультурного производства. Исследования хода роста и продуктивности лесных культур на территории Карелии носят фрагментарный характер. Значительная часть лесных культур относится к средневозрастной группе древостоев, требующих проведения рубок ухода. Назрела острая необходимость в разработке моделей и нормативов, отражающих закономерности роста культур в условиях их естественного формирования.

Широкое внедрение скандинавских технологий выращивания посадочного материала и создания лесных культур в республике требует учета в ле-сокультурном производстве исторических, климатических, экономических особенностей региона исследований. Закупка в Финляндии комплексов по выращиванию посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗКС) обуславливает необходимость всесторонней оценки возможностей и перспектив их использования в условиях региона.

Переход на интенсивные технологии выращивания сеянцев (30% от общего объема) в тепличных комплексах позволяет в более короткие сроки получать посадочный материал. Поэтому требуются разработки научно обоснованных способов подготовки семян, проведения подкормок по диагностическим признакам, а не в жесткие календарные сроки. Особые требования должны быть предъявлены к качеству сеянцев, обеспечивающих успешный рост культур в условиях вырубки.

Рост лесных культур до фазы смыкания существенно зависит от посадочного материала, способа подготовки почвы и метода создания культур. Развитие живого напочвенного покрова в условиях относительно богатых типов условий местопроизрастания в ряде случаев приводит к угнетению растений, особенно светолюбивых пород. В связи с этим необходимо выявление закономерностей роста и развития доминант травянистых сообществ вырубок и оценить их влияние на рост культур. Возникла острая необходимость в обобщении, систематизации и разработке рекомендаций по применению методов создания культур и способов подготовки почвы, а также в выявлении многомерных закономерностей естественного формирования культур на всех возрастных этапах роста.

Цель работы - классифицировать объекты лесокультурного производства лесохозяйственных предприятий, оценить потенциальные возможности выращивания посадочного материала в лесных питомниках, обосновать технологию выращивания сеянцев в питомниках, выявить закономерности сезонной и возрастной динамики роста и развития лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью в раннем возрасте при различных методах создания культур. Выявить закономерности и разработать многомерные статистические модели роста и продуктивности культур старших возрастов, произрастающих в разных лесорастительных условиях и обосновать технологию лесовосстановления вырубок.

В соответствии с целевой направленностью работы были поставлены следующие задачи исследований:

1. Провести классификацию (многомерную группировку) лесохозяйст-венных предприятий по степени освоения лесокультурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса, по структуре площадей фонда лесовосстановления, по объемам выращивания посадочного материала сосны и ели и дать рекомендации по стратегии лесовосстановления в однородных группах.

2. Провести классификацию лесных питомников по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород.

3. Оценить приживаемость и сохранность лесных культур на разных предприятиях южной Карелии и получить модель долгосрочного прогнозирования приживаемости.

4. Выявить закономерности роста и развития сеянцев основных древесных пород, выращиваемых в условиях питомников южной Карелии.

5. Выявить закономерности формирования растительности вырубок впервые пять лет после рубки и зарастания травянистой растительностью вырубок зеленомошной группы типов леса.

6. Разработать статистические модели сезонной и возрастной динамики роста многолетних доминантов травянистой растительности по количеству, высоте, массе и проценту проективного покрытия.

7. Выявить закономерности роста культур, созданных из разного посадочного материала по механически обработанной и не обработанной почве вырубок и разработать статистические модели роста посевов и посадок сосны на вырубках.

8.Выявить закономерности естественного формирования культур сосны и ели в межвидовой конкуренции с примесью самосева лиственных пород на свежих вырубках.

9. Разработать многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели в разных условиях местопроизрастания и полноты.

Научные положения, выносимые на защиту и их новизна

1. Впервые проведена классификация(многомерная группировка) лесничеств по степени освоения лесокультурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса, по структуре площадей фонда лесовосстановления, по объемам выращивания посадочного материала сосны и ели и даны рекомендации по перспективам лесовосстановительных работ в однородных группах.

2. Уточнены модели роста сеянцев основных хвойных пород в тепличных условиях питомников Карелии, уточнены критические периоды максимальной потребности в основных элементах минерального питания и даны рекомендации по применению разных способов подготовки семян, проведению подкормок и уходов за посевами по диагностическим и морфологическим признакам.

3. Впервые изучена закономерность изменения проективного покрытия и основных биометрических показателей роста пионерных видов живого напочвенного покрова зеленомошной группы вырубок по годам после обработки почвы.

4. Уточнены закономерности и разработаны модели роста и приживаемости лесных культур сосны, созданных посевом семян и посадкой сеянцев с закрытой и открытой корневой системой на вырубках относительно богатых типов условий местопроизрастания в условиях конкуренции с травянистой растительностью.

5. Выявлены и взаимоувязаны закономерности роста и продуктивности культур сосны в первые пять лет после их создания с закономерностями сезонной и возрастной динамики основных видов живого напочвенного покрова в условиях сукцессии растительности на вейниково-луговиковых вырубках после сосняков черничных.

6. Впервые показана возможность методом статистического моделирования отобразить конкурентные отношения культур сосны с основными видами травянистой растительности на вырубках и предложить варианты их выращивания без агротехнических уходов с ориентацией на снижение себестоимости их создания.

7. Впервые для Республики Карелия выявлены закономерности и разработаны модели возрастной динамики роста и продуктивности древостоев культур сосны и ели разной полноты и состава как на бонитетной, так и на лесотипологической основе.

8. Впервые выявлены закономерности и разработаны статистические модели соотношения средних высот лесных культур со средними высотами древесной растительности естественного происхождения на вырубках.

Достоверность выводов и результатов исследований обеспечивается использованием большого по объему экспериментального материала, применением многомерных статистических методов анализа данных (факторного, кластерного, дискриминантного, дисперсионного, регрессионного анализов); применением стандартных методик, обеспечивающих требуемую точность на 95процентном уровне доверительной вероятности. Исследования роста сеянцев в Петрозаводском питомнике проводились в течение 11 лет. Наблюдения за зарастанием вырубок травянистой растительностью и наблюдения за ростом культур сосны - в течение 5 лет ежемесячно в течение вегетационного периода с необходимым числом повторностей (100 площадок). Исследование хода роста лесных культур старших возрастов осуществлялось на 883 пробных площадях в течение 6 лет. Подтверждение достоверности результатов исследований осуществлено по данным измерительной таксации лесных культур сосны и ели соответственно на 621 и 124 лесотаксационных выделах.

Практическая ценность и реализация работы. В работе рассмотрена структура лесного фонда республики, а также вопросы искусственного лесо-восстановления: заготовка лесных семян, организация лесных питомников, создание лесных культур. Предложены модели конкурентных отношений и сохранности лесных культур младших возрастов с травянистой растительностью и естественным возобновлением лиственных пород, а также модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели старших возрастов на лесотипологической и бонитетной основе. Результаты работы позволяют проследить всю цепочку лесокультурного производства от подготовки семян к посеву до получения лесотаксационных нормативов хода роста и продуктивности древостоев разного состава и полноты по типам лесорас-тительных условий. Это существенно уточняет действующие рекомендации по лесовосстановлению вырубок республики Карелия. Результаты диссертационного исследования включены в программу дисциплины "Лесные культуры", а участки созданных культур используются для проведения учебных практик на лесоинженерном факультете Петрозаводского государственного университета.

Личный вклад автора. Автором лично и под его непосредственным руководством проведены все полевые работы 1990-2005 годов, выполнена камеральная и статистическая обработка опытных данных, а также дан анализ полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на международной конференции «Биоразнообразие европейского севера: теоретические основы изучения, социально-правовые аспекты использования и охраны» (Петрозаводск, 2001), на международной конференции, посвященной 50-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2001), на международной научно-практической конференции «Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты» (Петрозаводск, 2004), на всероссийской конференции «Природная и антропогенная динамика наземных экосистем» (Иркутск, 2005), на международнойконференции «Устойчивость экосистем и проблема сохранения биоразнообразия на Севере» (Кировск, 2006), «Рациональное природопользование и перспективы устойчивого развития лесного сектора экономики» (Великий Новгород, 2008), на международной научно-практической конференции «Флора и фауна северных городов» (Мурманск, 2008), Всероссийской научной конференции с международным участием «Лесные ресурсы таёжной зоны России: проблемы лесопользования и лесо-восстановления» (Петрозаводск, 2009)и др.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях международного, всероссийского и регионального уровней. По материалам исследований опубликовано 84 научные работы, в том числе 2 монографии и 10 статей в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 380 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций. Список литературы включает 337 наименование, в том числе 65 - на иностранных языках. Текст иллюстрирован 137 рисунками и содержит 22 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Лесные культуры, селекция, семеноводство", Гаврилова, Ольга Ивановна

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Многомерная классификация лесничеств по структуре земель лесо-культурного фонда позволила критериально (по суммарному межкластерному (D ) и внутрикластерному (d ) расстояниям Махаланобиса) получить однородные группы лесничеств и ранжировать их по убыванию следующим образом: I группа - Сосновецкий и Сумский участки Беломорского центрального лесничества; II группа Олонецкое, Питкя-рантское, Суоярвское, Сегежское центральные лесничества; III - Jlax-денпохское и Чупинское; IV - Калевальское, Петрозаводское, Пудожское; V - Кондопожское, Сортавальское, VI - Кемское, Костомукш-ское, Медвежьегорское, Пряжинское центральные лесничества; kVII и VIII группе отнесены ООПТ.

2. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей под типами условий местороизрастания позволила выявить и ранжировать типичные группы по уровням экологической целесообразности для выращивания лесных культур I группа - Ладвинский участок Прионеж-ского центрального лесничества, Лахденпохское, Сортавальское; II-Медвежьегорское и Сегежское; III - Пудожское и Олонецкое; IV -Кондопожское, Пряжинское, Питкярантско и Петрозаводский участок Прионежского лесничества; V - Кемское, Чупинское; VI - Калевальское, Костомукшское;, VII - Беломорское, Пяозерское, Суоярвское; Муезерское лесничества.

3. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей, покрытых лесом, и площадей лесных культур прошлых лет позволила ранжировать типичные группы по уровням естественной и лесокуль-турной лесистости: I группа - Прионежское и Питкярантское центральные ленсичества; II - Олонецкое, Пряжинское и Пудожское; III -Лахденпохское, Сортавальское; IV - Кемское, Беломорское, Чупинское; V - Сегежское, Калевальское, Муезерское, Костомукшское; VI -Медвежьегорское, Кондопожское, Суоярвское лесничества.

4. Многомерная классификация питомников ГУП «Леса Карелии» по объёмам выращивания посадочного материала основных лесообра-зующих пород позволила ранжировать типичные группы питомников по уровням производительности: I группа - Лахденпохский, Косто-мукшский, Олонецкий, Петрозаводский; II группа - Кемский, Кале-вальский; III - Кондопожский, Пряжинский, Сортавальский; IV - Муе-зерский, Беломорский; V - Медвежьегорский, Суоярвский, Пяозер-ский, Сегежский питомник.

5. Ранжирование и типичность лесничеств по структуре площадей, лесного фонда, по структуре площадей под типами леса, по структуре площадей покрытых лесом, и площадей лесных культур прошлых лет, по объёмам выращивания посадочного материала основных лесообра-зующих пород ГУП «Леса Карелии» позволяет определять плановые объемы производства лесных культур в лесных планах республики Карелия,

6. При выращивании сеянцев хвойных пород критические периоды максимальной потребности растений в основных элементах минерального питания соответствуют для однолетних сеянцев второй декаде июля и началу августа; для двухлетних и трехлетних сеянцев - первой декаде июня и второй декаде августа.

7. При подготовке семян к посеву в питомниках целесообразно проводить снегование, а режим подкормок должен выдерживаться в соответствии с морфологическими признаками: начало роста осевого побега, формирование верхушечной почки, которые являются индикаторами эндогенных изменений.

8. Распределение числа учетных площадок 1 кв. м (в процентах) по числу травянистых растений в диапазоне от 0 до 31-35 растений, с градацией по 5 шт. на площадке, позволило зафиксировать закономерно уменьшающуюся левостороннюю асимметрию кривых распределения по годам после обработки почвы.

9. При сплошной подготовке почвы на вырубках к четвертому году вегетации число травянистых растений по видам составило: вейник лесной-15600 шт./га, луговик извилистый - 15500 шт./га, иван-чай - 97900 шт./га.

Ю.Проективное покрытие травянистой растительностью по годам после подготовки почвы достигает следующих пределов: 1 год 0-5%; 2 год 15-55%; 3 год 40-75%; 4 год 65-80% и 5 год 75-95%.

11 .Культуры сосны, созданные сеянцами ЗКС, имеют приживаемость 9899%, сохранность 92-95% на 3 и 5 год. В первые пять лет вегетации они показывают успешный рост по высоте (Нср=135,2±1,5 см), хорошо развитый ассимиляционный аппарат (среднее число хвоинок 5055,0± 130,0, их средняя длина 5,89±0,06 см и ширина 1,66±0,01мм), корневая система (средние показатели диаметра корневой шейки 30,91±0,66 мм; длины боковых корней 1460,00±21,80, числа корней 366,0±10,9 шт.) приводят к интенсивному накоплению надземной и подземной массы растений.

12.Культуры сосны, созданные сеянцами с открытой корневой системой, отличаются более низкой сохранностью растений (92-95% на 3 и 5 годы) и умеренным ростом в первые 3 года вегетации. Регенерация корневой системы после посадки обуславливает медленное накопление массы надземной и подземной частей растений. Лишь к 4-му и 5-му вегетационному периоду у культур проявляется более высокий прирост по высоте (72,20±0,75см к 5 году) и диаметру корневой шейки (20,36±0,31мм).

13.Культуры сосны в посевах имеют разную сохранность на 5 год (от 15% до 55% на площадке) в зависимости от приживаемости в год посева, отличаются замедленным ростом в течение пяти лет вегетации. Лишь на пятый год у оставшихся в посевном месте растений начинает проявляться устойчивый прирост как надземной, так и подземной части.

14.Рост и развитие лесных культур сосны из ПМЗКС на стадии индивидуального роста по обработанной и не обработанной почве показал существенное превосходство первого варианта, при этом максимальная высота культур к шестому году (160,14±1,35 см) в два раза выше, чем второго варианта (80,10±0,81 см), максимальный диаметр корневой шейки соответственно равен 42,03±0,32 и 18±0,13 мм. Аналогичное преимущество варианта с обработкой почвы проявляется в закономерностях изменения числа хвоинок и площади поверхности хвои в целом, а также числа боковых корней и длины главного корня от возраста и высоты стволиков растений.

15.Средние по высоте растения культур сосны, созданные посадочным материалом с закрытой корневой системой по обработанной почве, в третий год роста выходят из-под полога основных видов травянистой растительности вырубок (вейника лесного, луговика извилистого, иван-чая узколистного). Максимальные по высоте растения в течение всех пяти лет роста превышают вегетативные побеги основных видов трав.

16.Средние по высоте культуры сосны, созданные посадочным материалом с открытой корневой системой, выходят из-под полога травянистой растительности вырубок на пятый год вегетации, а растения, лидирующие по высоте, - на четвертый год.

17.Средние по высоте растения культур сосны, созданные посевом, лишь в пятый год вегетации начинают превышать вегетативные побеги вейника лесного, а растения максимальные по высоте - побеги иван-чая узколистного.

18.Бонитетные шкалы профессора М.М. Орлова и ВНИИЛМ, предназначенные для древостоев естественного происхождения не приемлемы, т.к. кривые хода роста лесных культур по средней высоте в молодняках и средневозрастных древостоях существенно отличаются друг от друга. Поэтому для лесных культур следует иметь свои бонитеровочные кривые хода роста, основанные на модели, сочетающей функцию Кор-суня - Бакмана и значений высот в 30 - летнем возрасте древостоев.

19.Для перехода на экологические принципы оценки лесных ресурсов следует иметь не бонитетные, а многомерные лесотипологические шкалы хода роста, основанные на матрицах фиктивных блоковых переменных. Кривые возрастной динамики средних высот, диаметров и запасов, полученные на лесотипологической основе, позволяют критически оценить условия местопроизрастания для выращивания лесных культур.

20.Ранжирование типов леса от благоприятных условий местопроизрастания к неблагоприятным для выращивания лесных культур ели сводится к ряду: кисличный, разнотравный-брусничный, долгомошно-осоковый, черничный, долгомошный. Для выращивания культур сосны к ряду: черничный, травяно-сфагновый, брусничный, долгомошный, багульниковый, сфагновый, осоково-сфагновый.

21.Возраст количественной спелости лесных культур сосны соответствует 65 годам, а возраст кульминации текущего прироста по средней высоте - 20 годам, который указывает на необходимость проведения первого приема разреживаний в сомкнутых культурах сосны. Для выращивания высокопродуктивных древостоев примесь мягколиственных пород следует вырубать до возраста кульминации текущего прироста по высоте.

22.Оценка конкурентных отношений культур сосны и ели с представителями древесной растительности естественного происхождения на вырубках лучше всего осуществляется по модели изменения средних высот примеси лиственных пород со средней высотой и возрастом культур. При этом следует учитывать долевое участие лиственных пород в составе древостоя.

23.Для подготовки семян к посеву в питомниках следует применять снегование, что стимулирует энергию прорастания, позволяет снизить норму высева семян, уменьшить повреждаемость сеянцев заморозками и повысить выход сеянцев с единицы площади.

24.Первую подкормку азотными удобрениями 1-летних сеянцев в теплице и открытом грунте необходимо приурочить к началу разверзания почки осевого побега с повторением подкормки через 2-3 недели. Подкормки калийными и фосфорными удобрениями должны быть приурочены к периоду замедления роста побега и началу формирования верхушечной почки.

25.Для 2-х и 3-х - летних сеянцев в питомниках первая подкормка азотными удобрениями должна проводиться до начала роста побега продолжения, вторая - при распускании хвои, третья - не позднее трех недель после первой. Последняя подкормка осуществляется калийными и фосфорными удобрениями в конце июля. Подкормки по морфологическим признакам увеличивают процент выхода стандартных сеянцев, повышают качество посадочного материала.

26.При создании лесных культур после вырубки древостоев в сосняках, ельниках и березняках черничных предпочтение следует отдавать посадочному материалу с закрытой корневой системой. При этом густоту посадки культур сосны можно снизить до 2,5 тыс. шт./га., отказаться от агротехнических уходов за культурами, так как они имеют высокую сохранность, успешно конкурируют по высоте с травянистой растительностью вырубок.

27.При создании лесных культур сосны ПМЗКС с подготовкой почвы у растений формируется разветвленная корневая система с явно выраженным стержневым корнем. В культурах сосны без подготовки почвы главный корень отсутствует, а боковые корни не в состоянии образовать мощную корневую систему.

28.При создании культур сосны ПМОКС с подготовкой почвы густота посадки должна быть не менее 3 тыс. шт./га с обязательным проведением агротехнических уходов на 2-й и 3-й год после посадки. При соблюдение правил транспортировки, прикопки и посадки эти культуры имеют удовлетворительную сохранность и рост.

29.Создание культур посевом после рубки древостоев не рекомендуется, так как эти культуры испытывают регулярное угнетение со стороны травянистой растительности и естественного возобновления лиственных пород, что требует дополнительных затрат на проведение агротехнических уходов.

30.Перевод культур сосны, создаваемых из ПМЗКС в покрытые лесом земли, целесообразно проводить в возрасте 5-6 лет. Это требует пересмотра нормативов определения класса качества таких культур, поскольку при применении ПМЗКС рекомендуемая начальная густота оказывается меньше указанной в ОСТе 56-99-93 «Лесные культуры. Оценка качества» для культур 1-го класса.

31.Первый лесоводственный уход в культурах сосны с примесью естественного возобновления лиственных пород следует проводить на 5-6 год. Более позднее проведение осветления не желательно. В чистых сомкнутых культурах сосны первое разреживание следует проводить в возрасте 20 лет, что соответствует возрасту кульминации текущего прироста по средней высоте древостоев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена анализу состояния территории Республики Карелия для решения организационно-хозяйственных задач планирования лесокультурного производства путем многомерной классификации (группировки) лесничеств по структуре площадей лесокультурного фонда, по структуре площадей по группам типов леса, по структуре покрытой лесом площади и площади лесных культур прошлых лет. Наряду с этим проведена классификация лесных питомников ГУП «Леса Карелии» по объемам производства посадочного материала основных лесообразующих пород и площади полей питомников, позволила дать предложения по закладке новых и использования старых базисных и временных лесных питомников.

Эффективность организационно-хозяйственные мероприятия по модернизации лесокультурного производства требует соблюдения предложенной технологической цепочки, от производства посадочного материала в лесных питомниках, до выращивания полноценных высокопродуктивных лесных культур. В работе изложены результаты проведения опытов по подготовке семян к посеву и производства посадочного материала хвойных пород по эффективной схеме его выращивания. Рекомендации производству подкреплены теоретической основой в виде выявленных закономерностей и статистических моделей роста и развития сеянцев в экологических условиях их выращивания.

Особое место в работе занимает выявление закономерностей формирования травянистой растительности на свежих вырубках, а также закономерностей роста культур, созданных посевом, с открытой и закрытой корневой системой на стадии индивидуального роста. Сопоставление возрастной динамики роста культур с сезонной и возрастной динамикой формирования проективного покрытия, роста доминант напочвенного покрова, их биомассы позволило обосновать наиболее эффективный вариант энергосберегающих технологий выращивания лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью вырубок.

На последнем этапе работы были разработаны многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности древостоев культур сосны и ели как на бонитетной, так и на лесотипологической основе. Так, были получены новые статистические модели хода роста с любой заданной градацией средней высоты в 30-летнем возрасте культур. Особую значимость исследованию придаёт возрастная динамика средних высот, средних диаметров и запасов культур сосны и ели, полученная по типам леса. Полученные регрессии хода роста имеют четкую дифференциацию, что позволило критически оценить экологические ниши для выращивания лесных культур и характеризовать типы леса по целесообразности создания в них как культур, так и древостоев естественного происхождения. При этом было выяснено, что возраст кульминации текущего прироста культур сосны по средней высоте соответствует 20 годам, а возраст количественной спелости лесных соответствует - 65 годам. Эти критические возраста указывает в первом случае на необходимость проведения первого приема разреживаний в сомкнутых культурах сосны не позднее 20 лет, а во втором - на максимум среднего прироста древостоев по запасу. Что касается выращивания высокопродуктивных древостоев, то к главному лесоводствен-ному мероприятию следует отнести своевременное (до 20 лет) осветление культур, вырубая примесь мягколиственных пород.

Таким образом, результаты выполненной работы позволяют на системном уровне показать все этапы решения задач лесокультурного производства.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Гаврилова, Ольга Ивановна, Петрозаводск

1. Азниев Ю. Н. Продуктивность древостоев и формовое разнообразие сосны обыкновенной в жердняках// Лесоведение и лесное хозяйство. 1982. №17. С. 40^43.

2. Акакиев Ф. И. Леса южной Карелии и их использование// Тр. Петрозаводской ЛОС. Вып. 2. Петрозаводск, 1972. С. 5-17.

3. Акакиев Ф. И. Опыт интенсификации лесного хозяйства В Финляндии и возможности использования его в условиях Карельской АССР// Тр. Петрозаводской ЛОС. Вып. 1. Петрозаводск, 1971. С. 100-120.

4. Акакиев Ф. И. Смена ели мелколиственными породами в лесах Севера// Сб. науч.-исслед. работ по лесн. хоз-ву. Вып. 7. Л., 1963. С. 61-70.

5. Андреев К. А. Интродукция деревьев и кустарников в Карелии. Петрозаводск, «Карелия», 1977 г., 144 с.

6. Андреева, Баккал и др. Методы изучения лесных сообществ СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002, 240 с.

7. Антанайтис В. В., Загреев В. В. Прирост леса. М., 1969. 240 с.

8. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 487 с.

9. Астрологова Л. Е. Луговиковые вырубки, их продуктивность и динамика// Динамичекская типология леса. М.,1989. С. 108-116.

10. Баннов М.Г. Изменение содержания азота, фосфора и калия в хвое саженцев лиственницы сибирской (Larix sibirica) по фазам роста в зависимости от уровней питания // Вопросы интродукции и акклиматизации растений.- Наука, М., 1971. С. 71-72

11. Бейдеман И.К. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Наука, Новосибирск, 1974

12. Бельков В. П. Особенности главнейших видов травяного покрова вырубок в кисличниках и черничниках. JL, 1957. 35 с.

13. Бельков В. П., Семенова А. К. Влияние травяного покрова на рост продуктивность лесных насаждений. Обзор. ЦБНТИлесхоз, 1973. 23 с.

14. Боровиков В. П., Боровиков И. П. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М., 1997. 608 с.

15. Бородин А. М. Культуры ели в повышении производительности лесов, М. изд-во «Лесная промышленность», 1972 г., 144 с.

16. Бредихин М. А. Динамическая модель роста древостоя// Математическое моделирование в биогеоценологии. Петрозаводск, 1985. С. 36.

17. Бузыкин А. И., Пшеничникова Л. С. Формирование сосново-лиственных молодняков. Наука. Новосибирск, 1980. 176 с.

18. Булыгин Н. Е. Фенологические наблюдения над древесными растениями. Л., ЛТА, 1979.- 96 с.

19. Ваганова E.H., Пак В.К. Динамика сезонного роста годичных колец сосен густоцветной (Pinus densifloria sieb, et Zuss.) и жесткой (Pinus rígida Mill.) на Корейском полуострове // Лесоведение. 1996, №1. с. 41-53

20. Валяев В. Н. Возрастная структура сосновых лесов Карелии// Лесоведение. 1968. №6. С. 36-41.

21. Валяев В. Н. Лесное хозяйство Карелии и его развитие// Лес, окружающая среда и новые технологии в Северной Европе: Докл. Межднар. Конф. Петрозаводск, сент. 1993 г. Йоэнсуу, 1994. С. 214-216.

22. Валяев В. Н. Смена сосны елью и ее проблемы// Лесоведение. 1971. №8. С. 48-50.

23. Валяев В. Н. Хозяйственная оценка состава насаждений в Карелии// Лесное хозяйство, 1973. №8. С. 48-50.

24. Василевич В. И. Статистические методы в геоботанике. Л.,1969

25. Васильев Н. Д. Зависимость роста сеянцев сосны от свойств дерново-подзолистой почвы // 2 Всесоюзная научно-техническая конференция «Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов» Тезисы докладов. М., 1991. С. 198-199

26. Вильданова К.Д., Штонда Н.И. Особенности роста побегов видов роа Pinus. Сообщение 2 // Интродукция и акклиматизация растений Ташкент,1996. №27. С. 145-151, 174

27. Внедрение лиственницы в лесные культуры. Минлесхоз РСФСР, М., изд-во «Лесная промышленность, 1968 г., 120 с.

28. Волков А. Д. Влияние густоты на строение и рост приспевающих насаждений сосняка брусничного южной Карелии // Формирование и продуктивность сосновых насаждений Карельской АССР и Мурманской области. Петрозаводск, 1978, С. 79-94.

29. Волков А. Д., Громцев А. Н., Саковец В. И. Коренные леса северо-запада таежной зоны России: природные особенности, современное состояние и проблемы сохранения. Петрозаводск, 1997. 34 с.

30. Воронков П. Т., Воронков А. П., Афонин Ю. И. Адаптационная модель динамики таксационных показателей древостоев// Лесное хозяйство. 1990. №6. С. 38^0.

31. Воронов А. Г. Геоботаника. Высшая школа. М.,1973. 384 с.

32. Воронова В. С. К вопросу о классификации растительности вырубок Карелии // Возобновление леса на вырубках и выращивание сеянцев в питомниках. Петрозаводск, 1964. С. 22-32.

33. Воронова В. С. О типах вырубок Карелии // Вопросы лесоведения и лесной энтомологии в Карелии. Л., 1962. С. 5-21.

34. Восстановление леса на северо-западе РСФСР. Сборник научных трудов. ЛенНИИЛХ, 1978 г.

35. Выращивание и использование крупномерного посадочного материала хвойных пород в условиях Карелии: Методические рекомендации. Петрозаводск, 2002. 44 с.

36. Вярбила В. В., Шлейнис Р. И. Сезонный рост сосны и его изменение под влиянием минеральных удобрений // Лесоведение, 1981. №2. С. 12-18

37. Габукова В. В., Успенская Л. Н., Шредере С. М. Влияние экологических факторов на физиолого-биохимическое состояние сосны // 2-ой съезд Всероссийского о-ва физиологов растений. Тезисы докладов. М.Д992.С. 47

38. Габукова В.В. Фосфорный обмен у сосны на Севере. Петрозаводск, Кар. фил. АНСССР, 1989. 152 с.

39. Гаврилов В. Н. К вопросу облесения осушенных аапа болот// Исследования осушенных лесоболотных биоценозов Карелии. Петрозаводск, 1989. С. 15-23.

40. Гаврилова О .И Особенности выращивания сеянцев лиственницы и сосны сибирской кедровой в условиях юга Карелии/ Тез. к докл. Международного совещания "Проблемы озеленения северных городов ". Петрозаводск, 30 июня-5 июля 1997г, С 35.

41. Гаврилова О. И Перспективы искусственного восстановления хвойных лесов в Республике Карелия//Совершенствование техники, технологии и организации промышленных производств. Научно-практическая конф., поев, юбилею ПетрГУ. Петрозаводск, 2000 С. 15-16.

42. Гаврилова О. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели, лиственницы и кедра в условиях Петрозаводского лесопитомника// Тез. докл. XV науч.- техн. конф.,БИИ,- Братск, 1994. С. 170.

43. Гаврилова О. И. Редько Г.И.Биоэкологические основы выращивания сеянцев лиственницы и кедра в условиях Петрозаводского питомни-ка/Тез.к докл. на Всероссийской научно-практической конференции"

44. Интенсификация выращивания посадочного материала ",Йошкар-Ола, 1996г

45. Гаврилова О. И. Рост культур ели в условиях свежих боров/ Межд. Конф., поев. 50-летию лесоинженерного факультета «Новые технологии и устойчивое управление в лесах северной Европы» 01-04 октября, Изд.ПетрГУ. Петрозаводск, 2001.

46. Гаврилова О. И. Рост лесных культур в брусничных типах леса, /"Экологические основы рационального лесопользования в Среднем По-волжье"/Йошкар Ола, 2001. С. 24-26.

47. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биология роста лиственницы в условиях южной Карелии/Сб. ЛТА,1999 г

48. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биология роста сосны сибирской кедровой/ Сб. ЛТА, 1999 г

49. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели в условиях южной Карелии/ Труды лесоинженерного факультета. Вып.2 Изд. ПетрГУ. Петрозаводск, 1999. С. 19-23.

50. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели, кедра и лиственницы в условиях Петрозаводского питомника / Лесное хозяйство и многообразие природы, Изд. универитета Йоэнсуу, №17, 1994. С 17-19.

51. География лесных ресурсов земного шара под ред. Васильева П.В. и Виппера П.Б., Иностранная литература. МД960, 668 стр.

52. Герасимов Ю. Ю., Хлюстов В. К. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ. М., 2001. 260 с.55.