Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лиственничные леса среднетаежной подзоны Якутии и лесовозобновление на вырубках

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

Автореферат диссертации по теме "Лиственничные леса среднетаежной подзоны Якутии и лесовозобновление на вырубках"

РГ 6 ОА

9 у гроссийская академия наук СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ Институт леса им. В.Н.Сукачева

лиственничные леса среднетаежной подзоны якутии и (лесовозобновление на вырубках

06.03.03. - Лесоведение и лесоводство. Лесные пожары и борьба с ними

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

УДК.(630*187+630*23)(571.56)

ИСАЕВ Александр Петрович

Красноярск, 1993

Работа выполнена в Якутском институте биологии Сибирского отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

° профессор И.П.Щербаков

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных

наук П.М.Матвеев

кандидат биологических наук, доцент А.П.Абаимов

Ведущая организация - Управление лесного хозяйства

Республики Саха (Якутии)

Защита состоится -IL " C'KJTjbtjif 1993 года в "J0_" часов на заседании специализированного совета К 002.70.01 Института леса им. В.Н.Сукачева СО РАН по адресу: 660036, г. Красноярск, Академгородок, ИП им. В.Н.Сукачева СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЛ им. В.Н.Сукачева СО РАН.

Автореферат разослан "_"_1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических

наук, старший научный О.А.Зырянова

сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Основной лесообразующей породой среднетаеж-ной Якутии является лиственница (79,0 V. лесопокрытой площади и 81,6 "/. общего запаса).

Во всех ранее опубликованных работах, посвященных изучению лиственничных лесов региона, рассматривались особенности биологии и экологии лиственницы, типологический состав образуемых ею лесов, особенности роста, строения и структуры древостоев (СаЗапс1ег, 1903, 1904; Сукачев, 1912; Аболин, 1929; Галиновс-кий, 1938; Уткин, 1959; Поздняков, 1946, 1975; Щербаков, 1964, 1975 и другие). Достаточно хорошо освещены особенности возобновительного процесса под пологом древостоев и на гарях (Уткин, 1960; Щербаков, Чугунова, 1961; Нугунов, 1961; Виппер, 1964, 1973; Чугунова, 1964; Поздняков, 1975). Лесовозобновление на вырубках изучалось по-существу только там, где рубки проводились без широкого применения современной лесозаготовительной техники (Уткин, 1960; Щербаков, Чугунова, 1961; Михалева, 1971, 1977; Поздняков, 1975; Чугунова, 1977). Последствия промышленных лесозаготовок (с применением трелевочных тракторов, лесопо-вальных машин и другой техники) в Якутии практически не изучались (Поздняков, 1,986). К тому же следует отметить, что стационарные наблюдения носили определенный фрагментарный характер и проводились лишь в окрестностях г.Якутска (Виппер, 1964, 1973; Еершняк и др., 1972; Поздняков, 1975) и на крайнем юго-западе республики (Щербаков, Чугунова, 1961, Михалева, 1971, 1977; Чугунова , 1977) .

В связи с выше сказанным чрезвычайно актуально углубление знаний о естественном процессе восстановления лесной оастнтель— ности во всем многообразии его проявлений и в первую очередь на вырубках промышленных лесозаготовок.

Цель и задачи исследований. Цель работы — изучение природы возобновительного процесса в лиственничниках среднетаежной Якутии и научное обоснование на этой основе лесовосстановительных мероприятий на вырубках промышленных лесозаготовок. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1) изучить природные особенности лиственничных лесов (осо-

— —

бенности географического размещения, типологического состава, возобновительного процесса под пологом древостоев), уточнить лесорастительное районирование средетаежной подзоны Якутии;

2) изучить основные условия, определяющие возможность и направление лесовозобновления на вырубках (влияние основнных приемов лесозаготовок и очистки лесосек, условий обсеменения, изменения лесорастительных условий, развития живого напочвенного покрова и т.д.);

3) изучить особенности роста и развития подроста предварительных и последующих генераций на вырубкам промышленных лесозаготовок (сохранность при лесозаготовках подроста предварительного возобновления, адаптация его на вырубках, роль в дальнейшем лесовозобновлении, появление всходов и развитие подроста последующего возобновления и т.д.);

4) изучить направление и особенности формирования лесного сообщества после рубки, дать периодизацию этого процесса (стадии зарастания вырубок);

5) на основе изучения естественных процессов лесовозобновления, а также результатов экспериментальных работ по испытанию влияния различных видов и степеней нарушения напочвенного покрова и почвы на ход прорастания семян и развитие всходов предложить наиболее эффективные меры содействия естественному лесовозобновлению и приемы подготовки почвы к обсеменению.

Научная новизна. Предложено детально разработанное лесо-растительное районирование среднетаежной Якутии. Выявлены основные особенности лесовозобновления на выруб)ах в лиственничниках при современных промышленных лесозаготовках, в том числе впервые для Якутии приводятся результаты исследования некоторых аспектов влияния на этот процесс агрегатной техники — валоч-но-трелевочной машины ЛП-49. Дана лесоводственная оценка основных технологических схем, применяемых при лесозаготовках в лиственничниках. Изучен^ основные направления сукцессионного процесса на промышленных вырубках в наиболее распространенных типах леса, данй периодизация этого процесса, характеристика его этапов. Предложены региональная шкала оценки успешности лесовозобновления, методика определения дальности разлета семян. Испытаны и оценены различные способы содействия лесовозобновлению и приемы предпосевной подготовки почвы, часть и* испытаны в ле-

сах Якутии впервые.

Практическая значимость. Выявленные закономерности,лесово-зобновительного процесса являются научной основой для разработки практических рекомендаций по проведению мер содействия естественному лесовозобновлению на вырубках в лиственничниках и составления местных "Правил рубок главного пользования". В практике лесного хозяйства и лесозаготовок в республике могут получить применение шкала оценки успешности лесовозобновления на вырубках, предложенные меры содействия естественному лесовозобновлений.

Защищаемые положения; 1. По признакам лесного покрова территория среднетаежной Якутии подразделяется на две лесорасти— тельные провинции (Центрально-Якутскую среднетаежную провинцию сосново-лиственничной тайги и Мжно-Якутскую среднетаежную провинцию сосново-лиственничной с участием темнохвойных пород тайги) и семь округов; 2. Основными Факторами, влияющими на состояние лесовозобновлния в лиственничниках являются обеспеченность почвы влагой и периодически возникающие лесные пожары; 3. Успешность лесовозобновления на ' вырубках в лиственничных лесах определяется в первую очередь наличием условий для пояления и развития подроста последующих генераций; 4. Основным способом лесовосстановления на вырубках в лиственничных лесах является естественное лесовозобновление и меры содействия этому процессу (обоснованный выбор технологических схем лесозаготовок, трелевки древесины, очистки лесосек и, при потребности, своевременное и качественное проведение лесовосстановительных мероприятий).

Апробация работы. Основные материалы по теме диссертации в качестве составных частей вошли в заключительный отчет по комплексной теме "Закономерности формирования основых типов почв и лесного покрова в зоне влияния Амуро-Якутской магистрали" (1986-1990 г.), выполненной в рамках НИР Якутского института биологии СО РАН и а отчеты по темам ряда хоздоговорных работ. Итоги исследований были доложены на заседаниях лаборатории лесоведения и отдела растительных ресурсов и почвоведения ЯИБ СО РАН, годичных отчетных научных сессиях ЯИБ СО РАН (1988, 1990, 1992 г.г.), республиканских конференциях молодых ученых и специалистов в г.Якутске (1984, 1988, 1990 г.г.), республиканской научно-практической конференции "Экология Якутии" (1989 г.), на

.заседании Ученого Совета ЯИБ СО РАН (1991 г.). общеинститут ом семинаре Института леса им.В.Н.Сукачева (Красноярск. 1993).

Пув/ип ации■ По теме диссертации ипубликовано 14 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 226 с.м. (вместе с 44 табл., 26 рис., 3 приложениями), в том числе основной текст - на 152 с. Список литературы состоит из 254 наименований, в числе которых 7 - иностранных авторов.

Глава 1. ОБЪЕКТ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА РАБОТ

Исследования лесного покрова, лесовозобновления под пологом древостоев и на вырубках проводились в 1987-1992 г.г. преимущественно в равнинных лесах среднетаежной Якутии, что объясняется концентрацией в них современных промышленных лесозаготовок и наличием перспективных для освоения лесных массивов. Объектом исследований явились лиственничники и вырубки в ни:;, воз-«

никшие в результате промышленных рубок.

Программа исследований включала обследование лесного покрова и вырубок в равнинных лесах основных лесосырьевых баз Якутии (Среднеленской и Среднеалданской) и стационарные наблюдения на вырубках в лиственничниках лимнасово-брусничном, разнотравно-брусничном , брусничном и багульниково-моховом.

Лесоводственно-геоботанические описания лесных участков и вырубок производились с закладкой пробных площадей по методике В.Н.Сукачева и С.Б.Зонна (1961). Лесовозобновление изучалось по методике А.В.Побединского (1962, 1966). За 1987-1992 г.г. было залажено 200 пробных площадей в разных типах леса, обследовано 85 вырубок разной давности и разной площади.

Кроме того, использованы методики изучения динамики растительного покрова (Александрова, 1960; Ибрагимов, Полуяхтов, 1982), экоморфной структуры растительности (Бельгард, 1950; Бу-торина, 1963) и т.д.

Комплекс исследований на стационарных пробных площадях включал микроклиматические наблюдения, изучение динамики растительного покрова, опытные работы по выявлению влияния различных видев повреждения напочвенного покрова и способов подготовки

почвы на прооастание семян, развитие всходов лиственницы и процессы зарастания вырубок, выявлению оптимальных сроков и приемов посева семян. Достоверность полученных данных достигалась 3-5-нратной (наблюдения за температурным режимом и влажностью), 6-20-кратной (опыты по испытанию мер содействия и подготовки почвы к обсеменению!, 50-кратной (измерение освещенности) пов-торностью и т.д.

Глава 2. ЗКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕСОВ СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ ЯКУТИИ

2.1. Природные условия района работ. Строение поверхности характеризуется постепенным ее повышением с севера на юг: Цент— рально-Якутская низменность переходит в более высокое Лено-Ал-данское плато, сменяющееся горным рельефом Алданского и Оле>-мо-Чарского нагорий. Климат резкоконтинентальный в северной и континентальный в южной части, характеризуется большим колебанием годовой температуры воздуха, малым количеством атмосферных осадков, сухостью воздуха. Важным природным фактором, во многом определяющим характер растительности является многолетняя мерзлота. С ее наличием связаны и особенности почвообразования. Преобладают мерзлотные палевые почвы, не имеющие аналогов вне криолитозоны.

Основу растительного покрова составляют леса (лесистость 71,7 "/.). Породный состав их не богат: лиственница (79,0 '/. лесо-покоытой площади), сосна (10,7 V.) , кедровый стланик, ели сибио-ская и аанская, кедр сибирский, пихта сибирская, виды берез, тополь, осина, чозения, ивы.

2.2. Лесорастительное районирование среднетаежной Якутии. Исходя из принципа "географизма" (Морозов, 1949), на основе критического анализа имеющихся схем лесорастительного районирования Якутии, Сибири и бывшего Советского Союза (Биркенгой, Недригайлов, 1932; Крылов, 196); Щербаков, 1962, 1965а, 1975; Чугунов, 1966; Поздняков, 1969; Курнаев, 1973; Смагин и др., 1977; Попов, 1977) и собственного представления о лесном покрове среднетаежной Якутии, предлагаем лесорастительное районирование региона.

Принимая во внимание, что объектом изучения и хозяйствен-

ной деятельности в лесу являются типы леса и их территориальные комплексы, деление территории произведено по признакам сходства и различия лесов по формационному и типологическому составу, условиям их произрастания. В пределах среднетаежной Якутии выделено две лесорастительные провинции и семь округов :

I. Центрально-Якутская среднетаежная провинция сосно-во-лиственничной тайги: 1. Западно-Вилюйский округ; 2. Сред-не-Вилюйский округ; 3. Центрально-Якутский округ; 4. Средне-Ленский округ;

II.Южно-Якутская среднетаежная провинция сосново-лиственничной с участием темнохвойных пород тайги: 5. Юго-Западный Приленский округ; 6. Южный Алданский горный округ; 7. Юго-Восточный Учурский горный округ.

Следует отметить, что объединение трех последних округов в одну провинцию условно и объясняется стремлением упростить схему в связи с ограничением территории исследований административными границами Республики Саха.

Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЛИСТВЕННИЧНЫХ ЛЕСОВ

3.1. Биология и экология лиственниц Якутии. Этот вопрос широко освещен в литературе (Сукачев, 1912, 1924; Аболин, 1929; Тихомиров, Штепа, 1956; Дылис, 1961; Поздняков, 1975; Щербаков, 1975; Карпель, Медведева, 1977; Абаимов, Коропачинский, 1984; Дохунаев, 1988). В связи с этим отметим лишь основные особенности 'лиственниц, во многом определяющие возобновительный процесс в лесу и на вырубках: высокая экологическая пластичность породы, большая семенная продуктивность и добротность семенного материала, относительно высокие темпы роста, способность быстро заселять нарушенные площади.

3.2. Типы лиственничных лесов. Типологический состав лиственничных лесов довольно разнообразен (Поварницын, 1933; Тюли-на, 1957, 1962; Щербаков, 1964. 1971, 1975; Уткин, 1965; Тимофеев, 1980). Нами несколько дополнена и уточнена классификационная схема И.П.Щербакова (1975). На основе анализа литературных и собственных описаний на территории среднетаежной Якутии

мделяем 31 тип лиственничного леса, объединенных по признаку

обеспеченности экотопов влагой в группы и подгруппы типов: 1) группа лиственничников сухих местопроизрастаний: 2) группа лиственничников средневлажных местопроизрастаний (подгруппы лист— венничников свежих, собственно средневлажных и сыроватых местопроизрастаний ) ; 3) группа лиственничников сырых местопроизрастаний (подгруппы лиственничников с проточным и с застойным типом увлажнения); 4) группа лиственничников заболоченных местопроизрастаний .

Наиболее распространенными и хозяйственно значимыми являются лиственничники свежих, средневлажных и сыроватых местопроизрастаний, центральными из которых являются соответственно лиственничник разнотравно-брусничный (основной тип леса Центрально-Якутского лесорастительного округа), брусничный (Средне-Ленского лесорастительного округа) и лиственничник с елью и кедром бруснично-зеленомошный Юго-Западного Приленского лесорастительного округа). В связи с этим в дальнейшем изложение материала будет построено на примерах этих типов леса.

3.3. Возобновительный процесс под пологом древостоев. Под пологом чистых лиственничных или с примесью сосны и березы древостоев степень освещенности не является лимитирующим подрост фактором (Щербатюк, 1964, 1965; Поздняков, 1973), однако определенная зависимость количества и качества подроста от степени сомкнутости крон прослеживается. Анализируя возобновление на 109 пробных площадях в лиственничниках среднетаежной Якутии Нами установлено, что в пределах однотипных условий произрастания с повышением сомкнутости крон уменьшается общая численность подроста, снижается участие в нем экземпляров более старших высотных (возрастных) групп. Основной причиной, определяющей такое положение, по нашему мнению, является большая напряженность в более сомкнутых насаждениях корневой конкуренции за влагу и минеральное питание. Сомкнутость крон в этом случае выступает в качестве удобного и вполне достоверного показателя, отражающего конкурентные отношения в почвенном горизонте. Это также подтверждается и большим количеством подроста в более влажных типах леса, и согласуется с результатами многочисленных опытов с обрубкой корней (В.Н.Виппер, 1964, 1973; Л.К.Поздняков, 1975 и ДР. ) .

В лиственничниках со значительным участием темнохвойных

пород заметно возрастает экологическое значение света, что вы-оажается в снижении под сомкнутыми древостоями численности подроста светолюбивых древесных пород (лиственницы, сосны), темпов их роста и в пропорциональном увеличении количества подроста теневыносливых видов (ели, кедра, пихты). Повышенная (по сравнению с другими регионами среднетаежной Якутии) влажность кли-' мата в районах распространения лиственничников с елью и кедром бруснично-зеленомошных и близких к ним типов леса, большая глубина сезонного протаивания мерзлоты, благоприятный режим увлаж-. нения почв делают корневую конкуренцию за влагу и минеральное питание менее ощутимым фактором лесовозобновления.

Возобновительный процесс в лесу напрямую зависит от наличия условий для прорастания семян и развития всходов. Обычно слаборазложившаяся и сильно пересушенная подстилка в лиственничниках сухих, свежих и среднеелажных условий произрастания -надежное препятствие для появления новых поколений деревьев. В связи с этим чрезвычайно велика.роль в естественном возобновлении лиственницы, как и некоторых других хвойных пород, лесных пожаров, что отмечается многими исследователями (Фуряев, 1977;. Цветков, 1990, Санников, 1992; Viereck, 1973). В лиственничниках среднетаежной Якутии с периодичностью низовых пожаров во многом связаны так называемые "волны возобновления" (Поздняков, 1975; Шурдук, 1982). По нашим наблюдениям подрост, появившийся после низового пожара может даже под пологом сомкнутого (0,6-0,8) спелого (140 лет) материнского древостоя сохранять высокое обилие (до 13-18 тыс. экз. подроста на 1 га) по крайней мере в течение 12-15 лет.

Численность подроста зависит и от возраста насаждения. Под перестойными лиственничниками может насчитываться до 15-30 тыс. экз. подроста на 1 га.

Глава 4. ЛЕСаВОЗОВНОВИТЕЛЬНЫИ ПРОЦЕСС НА ВЫРУБКАХ В ' ЛИСТВЕННИЧНЫХ ЛЕСАХ

4.1. Сохранность подроста при лесозаготовках. Обследование вырубок показало, что узкопасечный способ организации лесосечных работ в лиственничниках позволяет обеспечить сохранность 60-75 и более У. подроста. Бессистемные же лесозаготовки и не-

пользование валочно-трелевочной машины ЛП-49, отличающейся небольшим вылетом стрелы, снижают процент сохранности до 20-40. Менее благоприятны для сохранения подроста летние рубки: в это время уничтожается на 25-40 '/. больше подроста, чем зимой; средняя высота сохраненного подроста на 0,1-0,3 м ниже.

Очень много подроста погибает во время лесозаготовок с применением ЛП-49. Соответственно тому, что техникой летом нарушается до 80-85, зимой - до 40-50 У. поверхности вырубки, сохранность подроста в среднем составляет соответственно 30-50 и 60-80 '/.. Использование ЛП-49 по нашему мнению в настоящее время возможно лишь зимой в лесах с незначительным количеством подроста. В условиях криолитозоны многие аспекты влияния агрегатной техники на природу нуждаются в детальном изучении.

4.2. Изменение условий произрастания на вырубках. Микроклиматические наблюдения нами проводились на вырубках в лиственничниках разнотравно-брусничном и брусничном. Установлено, что на вырубках значительно изменяются условия освещенности (каждый балл сомкнутости в чистых лиственничниках снижает освещенность на 8-9 "/.), температурный режим приземного слоя воздуха и почвы (разница между средними максимальными температурами воздуха на вырубке и в' лесу - 0,2-0,9, средними минимальными - 1,3-2.9 ; заметно больше на вырубке колебания температуры почвы у самой поверхности, выше среднесуточные ее значения), мерзлотные условия (больше мощность деятельного горизонта, выше темпы и интенсивность оттаивания мерзлых грунтов), водный режим почв (на вырубке условия по влажности весьма разнообразны, выше в первые годы общая влажность почв).

Таким образом, на вырубке лесорастительные условия сильно изменяются. Причем степень этого изменения зависит не только от условий произрастания, но и от степени нарушения растительного покрова и почвы. То есть при промышленных лесозаготовках трансформация микроклиматических и почвенных условий более существенна.

4.3. Плодоношение лиственницы и условия обсеменения выру-' бок . Условия обсеменения вырубок в лиственничниках в целом благоприятны - относительно высоки урожайность и посевные качества семян (Карпель, Медведева, 1977; Абаимов, Коропачинский, 1984), невелики размеры лесосек. Последнее объясняется широким

распространением сплошно-куртинных и условно-сплошных рубок. Однако обсеменение нередко встречает ряд трудностей, определяемых в первую очередь нерегулярностью плодоношения. Б годы наших наблюдений в 1988 и 1989 г. в Юго-Восточной, 1990, г.- в Центральной Якутии практически полностью отсутствовал урожай семян у лиственницы. Большой интерес представляют данные о сроках вылета семян из шишек. Кратковременность периода высыпания у лиственницы Каяндера (всего 2-4 дня) существенно усложняет сбор семян. В связи с этим семена ее в Якутии не заготавливаются.

Важным фактором в обсеменении вырубок и гарей является дальность разлета семян. Нами предлагается методика расчета этой величины (и = к Н V), учитывающая полетные качества семян конкретной породы (к для лиственницы Каяндера, установленный эмпирически, равен 1,05), среднюю высоту древостоя (Н,м) и скорость господствующих во время массового вылета семян ветров (У,м/с). Достоверность методики подтверждается данными опытного определения дальности разлета семян лиственницы Каяндера, сведениями о размещении подроста лиственницы на открытых пространствах по отношению к опушке леса.

4.4. Развитие растительного покрова на вырубках. Трансформация растительности начинается в первый же год после рубки. На начальном этапе зарастания изменения в растительном покрове выражаются в усложнении горизонтальной структуры, увеличении флористического разнообразия, изменении экоморфного состава в сторону ослабления позиций лесных видов (на 2-3-летних вырубках сумма фитоценотических индексов лесных растений составляет всего 44-52 "/. от исходной). На вырубках современных промышленных лесозаготовок происходит быстрая и более кардинальная смена лесных видов нелесными, заметно увеличивается в первые годы участие рудеральных видов. В последующем вырубки сильно зарастают злаками, однако уже на вырубках 7-10(15)-летней давности их позиции заметно ослабевают. Дальнейшее развитие идет уже в направлении формирования лесного фитоценоза: активно возобновляются древёсные породы, снижается видовая насыщенность флоры, повышается встречаемость отдельных видов лесных растений, усиливаются позиции всего комплекса лесных видов.

Важное значение в развитии растительного покрова на вырубках имеет способ очистки от порубочных остатков. При огневой

очистке на обожженных участках в динамике растительности много сходного с гарями: значительна возрастает участие рудерантов (в т.ч. "послепожарных видов"), Появляются пирогенные мхи, активно поселяется лиственница. Неогневые способы очистки, из которых наиболее практикуется при промышленных лесозаготовках в Якутии очистка сбором и придавливанием порубочных остатков на волоках, зачастую ведут к снижению интенсивности зарастания, препятствуют поселению как древесно-кустарниковых пород, так и травянистых растений.

Анализ зависимости количественных и качественных показателей подроста последующего возобновления от состава живого напочвенного покрова на вырубках показал, что благоприятные условия для самосева складываются в синузиях иван-чая, неблагоприятные - г зарослях злаков. Кустарники и береза в большинстве случаев способствуют лесовозобновлению. Однако сильно развитый покров из кустарниковых видов берез ведет к задержке лесовосс-тановления и возникновению устойчиво функционирующих ерниковых ценозов. Своеобразно влияние ольховника - под кустом и в непосредственной близости от него самосев лиственницы обычно отсутствует или малочисленен, а на удалении 1-2 м численность и средняя высота больше, чем в среднем на вырубке. Моховой покров, влияние которого чаще всего отрицательно, в условиях засушливого климата большей части средетаежной Якутии порой предотвращает высыхание семян и гибель всходов лиственницы в летнее время. Нами установлено, что их сохранность на участках со сплошным моховым покровом летом в 1,3-2 раза выше, чем на минерализованных участках.

4.5. Количественная и качественная характеристика подроста предварительных и последующих генераций. Наблюдения за процессом адаптации подроста к изменению лесораст'ительной среды после рубок свидетельствуют об очень высокой выживаемости сохранившегося при лесозаготовках лиственничного подроста (почти до 100 "/.). Однако характер реакции на изменение лесорастительной среды у лиственниц разного возраста отличается. Установлено, что 30-летний рубеж является своеобразным пределом "безболезненной", адаптации ее к условиям произрастания на сплошной вырубке. У подроста старшего возраста проявляется ярко выраженный период, во время которого заметно (в 1,5-2 раза) снижаются осевые при-

росты.

Количественное соотношение подроста предварительных и последующих генераций на вырубках в разных типах леса показывает, что в лесовосстановительном процессе значение подроста, появившегося после рубки, обычно значительно выше. На аырубках 7-10 летней давности доля его достигает 70-95 V. от общего количества подроста. Лесохозяйственные меры в связи с этим должны быть направлены главным образом на создание оптимальных условий для последующего лесовозобновления. Однако на вырубках, не обеспеченных достаточным обсеменением и где не проведены специальные лесовосстановительные мероприятия, роль предварительного подроста неоценима. Технология лесозаготовок поэтому должна обеспечивать максимальную его сохранность, тем более, что под пологом дрееостоев количество подроста обычно достаточно — 3-10 тыс. экз. на 1 га.

Условия для появления новых поколений деревьев на вырубке не всегда благоприятны. Сохраненная мощная и зачастую пересушенная подстилка, мощный слой измельченных порубочных остатков, задернение вырубки злаками препятствуют прорастанию семян и развитию всходов. Поэтому лесохозяйственные меры должны заключаться в регулировании напочвенного покрова. Тракторная трелевка и огневая очистка лесосек обычно благоприятствуют лвсовосс-т&новлению. 4

В заселении вырубки древесными пародами отмечаются 1, реже 2 пика, связанных не только с колебаниями урожайности семян, но главным образом с наличием условий для их прорастания и закрепления появившихся всходов. Первый отмечается в начальный период зарастания вырубки - 1—3(5)лет. Второй пик, если он отмечается, связан с деградацией зарослей злаков (8-15 лет). В последующем заселение деревьев практически прекращается.

Сравнивая численность и среднюю высоту подроста на вырубках в разных типах леса, можно выявить два направления (стратегии) в обеспечении успешности лесовозобновления. Первое'характерно для вырубок в лиственничниках свежих и среднейлажных 1 успех восстановления лесной обстановки в них определяется обилием самосева (20-40 тыс. экз. на 1 га), который в связи с перегу-щенностью отличается замедленным ростом. На вырубках в лиственничниках с елью и кедром бруснична-зеленомашных особенностью

лесовозобновительного процесса является относительно малая численность подроста при высокой интенсивности их роста и более быстрых темпах изреживания. Исходя из этого лесохозяйственные мероприятия в первом случае должны заключаться преимущественно в уходе за молодняками, во втором - в создании условий для прорастания семян и развития всходов, в проведении лесокультурных работ.

Для вырубок характерно неравномерное размещение подроста. Лиственница (и сосна) обычно произрастают куртинами. Деревья в них почти одновозрастны, но сильно дифференцированы по высоте и жизненности. Это наглядно иллюстрируется рядом распределения подроста одной биогруппы по высоте - средние редукционные числа по десяткам рангов изменяются в очень больших пределах (от 12-33 до 234-329 '/.), коэффициент вариации во всех случаях значительно превышает 50 7..

Влияние техники на лесовозобновление определяется в основном большим поранением поверхности вырубки, что в принципе содействует появлению подроста последующих генераций. При бессистемном движении трелевочных тракторов и применении ЛП-49 процент поранения значителен, в связи с чем на таких вырубках могут развиться и нередко развиваются перегущенные молодняки с довольно равномерным размещением подроста (как это имеет место на гарях). Однако при этом резко снижается сохранность предварительного подроста, увеличивается вероятность нежелательных эрозионных и термокарстовых явлений. Поэтому такую "организацию" работ нельзя считать целесообразной. Влияние узкопасечного способа лесозаготовок неоднозначно. С одной стороны выше сохранность подроста, с другой - ниже степень минерализации почвы. Тем не менее этот способ следует по всей очевидности признать более приемлимым, т.к. при случайных (или преднамеренных) заездах тракторов, их разворотах, волочении хлыстов и других действиях техники все же сдирается покров не только на волоке, но и в пространстве между ними.

4.6. Этапы формирования лесной растительности на вырцбках. Обобщая разнообразие имеющихся сведений о динамике растительного покрова на вырубках так же, как и на гарях в лиственничниках (Щербаков, Чугунова, 1960), можно выделить несколько стадий развития лесного фитоценоза : 1) травяная стадия/ в пределах

которой дифференцируются периоды открытой и закрытой вырубки (соответственно 1-2(4) и 3(5)-6(В) лет); 2) березово-кустарни-ковая стадия - 7(10)-10(20) лет; 3) стадия березово-лиственнич-ного (или с участием других хврйных пород) молодняка (чащи) 10(20)-30(50) лет; 4) стадия лиственничного (или с участием других хвойных пород) молодняка (жэрднякаО - 30(50)-50(70) лет. Восстановление основных диагностических признаков исходного типа леса завершается в основном в разных условиях к 50-70(80) годам.

Направление и ход лесообразовагельного процесса может сильно измениться при возможных проявлениях термокарста (Уткин, 1960; Тыртиков, 1969; Поздняков, 1986). Однако на вырубках это случается редко, что связано с небольшими размерами последних, сохранением части растительности, предотвращающей сильное таяние подземных льдов. К тому же вырубки преимущественно ведутся в типах леса, вероятность наличия линз льда под которыми низка.

Глава 5. ЭК0Л0Г0-ЛЕС0В0ДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ЛЕС0В0ССТАН0-ВИТЕЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ВЫРУБКАХ В ЛИСТВЕННИЧНЫХ ЛЕСАХ

5.1. Оценка успешности естественного лесовозобновления. Для количественной оценки лесовозобновительного процесса рекомендуется создание региональных шкал (Побединский, 1966; Мелехов, 1980)• Исходя из этого предлагаем шкалу, адаптированную к условиям среднетаежной Якутии (табл.).

5.2. Очистка лесосек как мера содействия лесовозобновлению . Сравнение лесоводственного эффекта различных способов очистки подтвердило, что наилучшим приемом для последующего возобновления является огневая очистка сбором порубочных остатков в кучи с последующим сжиганием. На кострищах вырубки 5-летней давности в лиственничнике брусничном густота самосева более чем в 2 раза, высота чуть менее чем в 2 раза больше по сравнению со средними показателями по вырубке. Положительный для появления нового подроста лиственницы эффект огня подтверждается и успешностью лесовозобновления на гарях в лиственничниках (Уткин, 1960; Чугунова, 1964; Степанов, 1987; Цветков, 1990), а также на вырубках, пройденных огнем. Однако к вопросу о целесообраз-

Таблица

Шкала оценки успешности лесовозобновления на вырубках (и гарях) в основных типах лиственничников среднетаежной подзоны Якутии

Типы леса Лесорастительные условия Оценка лесовозобновления Количество подроста, тыс. шт. на 1 га до 0,5 0,5-1,5 выше 1,5 Встречаемость , 7. Предлагаемые лесов осстановите-льные мероприятия

Лиственничники то— локнянковые, ли-шайниково-брусни-чные, лимнасово-брусничные, разнотравно-брусничные и др. Сухие и свежие песчаные, супесчаные, легкосуглинистые почвы; слабо развитый травяно-кустарничковый покров;V—Уа бон Хорошее Удовлетворительное Неудовлетворительное > 7,0 > 5,0 > 3,5 3,0-7,0 2,5-5,0 2,0-3,5 < 3,0 < 2,5 < 2,0 > 60 < 60 не проводятся меры содействия, частично - лес-, ные культуры меры содействия, лесные культуры

Лиственничники брусничные, рододендронов о-бру с-ничные, ольховни-ково-брусничные и др. Среднев лажные легкосуглинистые, суглинистые почвы; умеренно развитый травяно-кустар-ничковый покров; У-Уа бон. Хорошее Удовлетворительное Неудовлет— верительное > 5,0 > 4,0 > 3,0 2,5-5,0 2,0-4,0 1,5-3,0 < 2,5 < 2,0 < 1,5 > 60 < 60 не проводятся меры содействия, частично - лесные культуры меры содействия, лесные культуры

Лиственничники бруснично-зелено-мошные, с елью и кедром бруснично-зеленомошные и чернично-зелено-мошные Сыроватые хорошо дренированные суглинистые почвы; сильно развитые травя-но-кустарничко-вый и моховой покровы; (реже II) бон. Хорошее Удовлетворительное Неудовлетворительное > 5,0 > 3,0 > 2,5 2,5-5,0 1,5-3,0 1,0-2,5 < 2,5 < 1,5 < 1,0 > 60 < 60 не проводятся меры содействия, частично - лесные культуры меры содействия, лесные культуры .

ности использования регулируемого сплошного пала на вырубках в лесах криолитозоны в качестве приема очистки .необходимо подходить очень вэвешанно.

Отрицательное влияние на лесовозобновление специфического для промышленных лесозаготовок способа очистки укладыванием порубочных остатков на волоки и придавливанием при проходах трелевочного трактора выражается в первую очередь в ухудшении условий для естественного и искусственного лесовосстановления, увеличении опасности возникновении пожара.

5.3. Влияние различных мер содействия лесовозобновлению и подготовки почвы к обсеменению на появление и развитие подроста лиственницы. На вырубках в лиственничниках разнотравно-брусничном, брусничном и багульниково-моховом нами испытаны следующие варианты подготовки почвы: 1) контроль в лесу; 2) контроль на вырубке; 3) удаление травяно-кустарничкового покрова; 4) перемешивание подстилки и верхнего слоя (3-5 см) почвы; 5) перештыковка почвы на глубину 20 см с рыхлением поверхностного слоя (имитация фрезерования); 6) удаление травяно-кустарничкового покрова и подстилки; 7) проведение узких шелевидных бороздок без предварительной подготовки почвы; 8) прокладка вручную канавок, имитирующих плужные борозды (глубина канавок - 15-20 см. высота отвалов до 10 см); 9) создание искусственных микровозвышений (земляных валиков). На вырубках в лиственничниках разно!— равно-брусничном и брусничном.испытаны варианты 1-8, в лиственничнике багульниково-моховом - 1, 2, 6, 9. Каждый вариант продублирован с посевом и без посева семян (техническая всхожесть за месяц до посева - 55,2-61,8 7., энергия прорастания на 7-й день проращивания - 53.8-60,4 '/., норма высева - 100 семян на 1 кв. или п.м). В варианте 8 _емена высевали как на дно канаки, так и на отвалы. Достоверность результатов достигалась 6-8, в некоторых случаях 3 (посев на отвалы) и 20-кратной (вариант 6) повторностью.

Наблюдения за температурным режимом и влажностью показали, что на опытных площадках условия произрастания весьма различны. На вырубках в лиственничниках разнотравно-брусничном и~бруснич-ном наименее благоприятные как по термическому режиму, так и по-влажности условия складываются на отвалах у канавок. В сами:.' же канавках в весеннее время скапливается вода, чему способствуют

мерзлота, служащая даже на супесчаных почвах в это время хорошим водоупором, и морфологические особенности мерзлотных почв.

Вид нарушения напочвенного покрова и почвы во многом определяет характер зарастания. При сильном нарушении (перештыковка, полное удаление живого напочвенного покрова и подстилки, прокладка канавок) наиболее активны растения, поселяющиеся заносом семян извне, слабом — растения, захватывающие освободившиеся площади отрастанием вегетативных органов. Следовательно, для семян древесных растений условия для прорастания более оптимальны в первом случае.

В виду отсутствия в первые два года работ урожая се-

мян у лиственниц, произрастающих вблизи пробных площадей, и слабого урожая в последующие, мы имели возможность сравнивать лишь результаты опытов с посевом семян. На вырубках в лиственничниках разнотравно-брусничном и брусничном наивысшая полевая всхожесть (до 28, в отдельных случаях до 42 '.'.) оказалась на вариантах . перештыковки, удаления живого напочвенного покрова и подстилки, на дне канавок. Вполне удовлетворительные результаты были получены при посеве в щелевидные бороздки. Однако процент приживаемости и характеристики роста у сеянцев существенно различались. Посев на дне борозды оказался не эффективным - к 4-му году сохранилось лишь около 9 7. первоначально появившихся всходов, причем средняя высота их немногим превышала 3 см. Лучшие результаты получены на площадках с перештыкованной почвой, при посеве в узкие бороздки и в случае удаления живого напочвенного покрова и подстилки. Высота 4-летних сеянцев лиственницы составляла в среднем соответственно 13,7, 7,3 и 8,1 см . , высота отдельных экземпляров достигала 21 см. На вырубке в лиственничнике багульниково-моховом наиболее эффективными способами подготовки почвы оказались создание микровозвышений и удаление мохового покрова.

Опыты по определению оптимальных сроков проведения мер содействия и посева семян убедили, что с лесоаодственных позиций предпочтительны осенние сроки. С одной стороны, осенью большинство вырубок транспортно доступны, с другой - при этом учитываются климатические условия региона (семена, высеянные осенью, весной следующего года максимальна используют период повышенной весенней влажности почв) и эколого-биологические особенности

- 1В -

лиственницы Каяндера (осенний разлет семян у этой породы можно рассматривать в качестве приспособительной реакции на засушливость климата).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследования природы лиственничных лесов, практики лесозаготовок в среднетаежной Якутии и особенностей лесовозобновительного процесса на вырубках промышленных лесозаготовок можно свести к следующему:

1. По признакам лесного покрова на территории среднетаежной Якутии выделены 2 лесорастительные провинции и 7 лесорасти-тельных округов.

2. Лиственничники среднетаежной Якутии отличаются большим типологическим разнообразием (31 тип леса), однако наиболее распространенными и хозяйственно ценными являются лиственничники разнотравно-брусничный, брусничный и лиственничник с елью и кедрам бруснично-зеленомошный.

3. Основными лимитирующими естественный возобновительный процесс факторами в лиственничниках являются обеспеченность почвы влагой и лесные пожары.

4. Степень изменения лесорастительных условий на вырубке зависит не только от условий произрастания (типа леса), но и от степени нарушения растительного покрова и почвы. Механизированные лесозаготовки в большей степени изменяют микроклиматические и почвенные условия.

5. Хотя условия обсеменения вырубок в лиственничниках в целом вполне благоприятны, в отдельных случаях могут возникнуть значительные трудности, определяемые нерегулярностью урожая семян у лиственницы.

6. В восстановлении растительного покрова на вырубка:: промышленных лесозаготовок прослеживаются определенные параллели с процессом зарастания на гарях - происходит быстрая и кардинальная смена лесной обстановки на нелесную и в то же время активно поселяются деревья. Восстановление лесной растительности идет без смены пород. Основными стадиями "этого процесса являются: травяная (открытая и закрытая), березово-кустарниковая, бе-резово-лиственничная и лиственничная. Восстановление основные

диагностических признаков исходного типа леса завершается в основном к 50-70(80) годам.

7. Подрост предварительного возобновления успешно адапти—

руется к условиям на сплошной вырубке. В то же время 30-летний

рубеж является пределом относительно "безболезненной" адаптации

предварительного подроста лиственницы. )

8. Решающее значение для успешности лесовосстановления на вырубках имеет подрост последующих генераций. Лесохозяйственные меры в связи с этим должны быть направлены на создание благоприятных условий для прорастания семян и развития всходов древесных пород.

9. . Успешность лесовозобновления на вырубках в лиственничниках разнотравно-брусничном и брусничном определяется обилием подроста при низких темпах его роста, в лиственничниках с елью и кедром бруснично-зеленомошных - высокой интенсивностью роста молодых деревьев, быстрыми темпами изреживания молодняка при сравнительно малой численности стволов. Лесохозяйственные мероприятия в первом случае должны быть преимущественно ориентированы на уход за молодняками, во втором — на содействие естественному возобновлению и искусственное лесовосстановление;

10. Применение узкопасечного( способа организации лесосечных работ с тракторной трелевкой хлыстов за верхушки, огневая (в небольших кучах) очистка лесосек позволяют максимально сохранить подрост предварительных генераций и создать условия для появления последующих. Применение при лесозаготовках ЛП-49 неблагоприятно сказывается на сохранности подроста, особенно в летнее время, в связи с чем возможно ее применение лишь зимой в лесах с незначительным количеством подроста.

11. Ei силу своих биологических свойств лиственница успешно поселяется на оголенной почве (после лесного пожара, на кострищах, любых площадках с нарушенным покровом и почвой). Лесовосс-тановительные мероприятия исходя из этого должны быть направлены на регулирование живого напочвенного покрова, подстилки, подготовку почвы. На вырубках в лиственничниках свежих и сред-невлажных местопроизрастаний наиболее эффективными способами содействия и подготовки почвы к обсеменению являются перештыковка (фрезерование), удаление живого напочвенного покрова и подстилки (в . лесохозяйственной практике - покровоснимателями),

прокладка узких телевидных бороздок, на вырубках в сыры:: лиственничниках - создание земляных валиков. Необходимость проведения тех или иных лесовосстановительных мероприятий может быть определена на основе предлагаемой шкалы оценки успешности лесо-возобнов ления.

12. Подготовка почвы к естественному обсеменению без посева семян не всегда эффективна, а посев без подготовки почвы вообще нецелесообразен.

13. Наиболее оптимальными сроками проведения мер содействия и посева семян следует признать конец августа - первую половину сентября.

14. Учитывая природные и лесоэкономические условия средне-таежной Якутии основным'способом лесовосстановления на вырубках является естественное лесовозобновление и меры содействия этому процессу.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Исаев А.П. Лиственничные леса Лено-Буотамского междуречья // Медицина. Охрана окружающей среды! Тез. докл. V респ. конф. молодых ученых и спец-тов.- Якутск, 1984.- Вып. 4,- С.20.

2. Исаев А.П. Экологическая структура лиственничных лесов в условиях Севера // Тез. докл. на Всеросс. студ. научн. конф.-Якутск: Изд-во Якутск, гос. ун-та, 1985.- С.144-145.

3. Тимофеев П.А., Исаев А.П. Об экологической структуре лиственничных лесов долины Средней Лены // Почвы и лес: Тез. докл. XI Всесоюзн. симп. "Биологические проблемы Севера".-Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1986.- С.169-170.

4. Тимофеев П.А., Исаев А.П. Структура лиственничных лесов долины Лены в среднем течении // Эколого-биологические основы лесоводственных мер в Якутии.- Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР,

1987.- С.113-120.

5. Исаев А.П. Лиственничные леса среднего течения Алдана // Проблемы сельскохозяйственного производства. Охрана окружающей среды. Медицина: Тез. докл. VII респ. научно-практ. конф. молодых ученых и спец-тов.- Якутск: Изд-во ЯФ СО АН СССР,

1988.- Ч.З.- С.38-39.

6. Медведева Н.С., Исаев А.П. Возобновление ели под поло-

том еловых и елово-лиственничных древостоев // Проблемы лесо-восстановления в таежной зоне СССР: Тез. докл.- Красноярск, 1988.- С.138-139.

7. Исаев А.П. Первые наблюдения за работой лесоповальной машины ЛП-49 в Якутии // Проблемы охраны окружающей среды: Тез. докл. междунар. конф. молодых ученых.- Мурманск, 1990.

Э. Исаев А.П. Леса Юго-Западной Якутии и их рациональное использование // Биологические ресурсы и проблемы экологии: Тез. докл. III регион, конф. молодых ученых.- Улан-Уде: Изд-ео Буряте к. .НЦ СО АН СССР, 1990,- С. 3-6.

9. Шурдук И.Ф., Исаев А.П. Некоторые особенности лесаобра-зования в среднетаежной подзоне Якутии // Теория лесообразооа-тельного процесса: Тез. докл.- Красноярск: Изд-во ИЛиД им.

B.Н.Сукачева, 1991.- С.178-180.

10. Исаев А.П. Адаптация предварительного подроста лиственницы к условиям существования на вырубке // Экология растительного мира Якутии: Материалы научно-практич. конф. молодых ученых.- Якутск, 1992.- С.25-26.

11. Исаеа А.П., Ситников Н.М. Определение дальности разлета семян лиственницы и сосны // Экология растительного мира Якутии: Материалы научно-практич. конф. молоды:: ученых.-Якутск, 1992.- С.23-24.

12. Исаев А.П. Возобновление лиственницы на лесосеках Юго-Западной Якутии // Ботанические исследования в криолитозо-не.- Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 1992.- С.133-142.

13. Бойченко A.M., Исаев А.П. Вопросы восстановления лри-тундровых лесов вблизи северной границы их распространения в Якутии // Лесн. журн., 1992.- N4.- С.33-37.

14. Исаев А.П. Экологическое и лесоводственное значение сроков вылета семян у лиственницы Каяндера// Тез. докл. научно-практич. конф. молодых ученых и аспирантов. - Якутск, 1993.-

C.98.