Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Основные принципы и методы экологического лесопользования

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Основные принципы и методы экологического лесопользования"

На правах рукописи

ЛЯМЕБОРШАЙ Сельман Халиловнч

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 03.00.16. - Экология 06.03.03. - Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва - 2005

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства (ВНИИЛМ)

Научный консультант

академик РАСХН доктор сельскохозяйственных наук профессор Моисеев Николай Александрович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук профессор Обыдённнков Виктор

Иванович доктор сельскохозяйственных наук профессор Сухих Василий

Иванович доктор сельскохозяйственных наук профессор Хлюстов Виталий Константинович

Ведущая организация: ФГУП «Центрлеспроект»

Защита состоится 2005 года в /Ь часов на заседании

диссертационного совета Д 220.043.03 при Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская улица, д. 49. Телефон, факс: 976 24 92

С диссертацией, в форме научного доклада, можно ознакомиться в научной библиотеке ЦНБ МСХА им. К. А. Тимирязева

Автореферат разослан 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ' Калинин Вячеслав

Александрович

"€36*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования обусловлена тем, что ведение современного лесного хозяйства должно базироваться на экологических, лесоводственных и социально-экономических критериях, обеспечивая непрерывное и неистощительное лесопользование. Обоснование основных экологических принципов и разработка оптимальных программ лесовыращивания и режимов лесопользования призваны служить повышению продуктивности, сохранению биоразнообразия и прижизненного потенциала лесов, что в целом направлено на устойчивое развитие хозяйственно задействованных биосистем и успешное функционирование природоохранной и социально-экономической сфер общества.

Целью и задачами исследований является обоснование основных принципов и разработка методов рационального, экологически целесообразного лесопользования, направленного на формирование высокопродуктивных древостоев, сохранение регенерационной способности, биоразнообразия и прижизненного потенциала, призванного в полной мере реализовать экологическое и социально-экономическое предназначение лесных экосистем. Сущность рационального и экологически устойчивого лесопользования по М.М. Орлову (1926) заключается в создании нормативной системы, трактующей то, какими должны быть хозяйственные мероприятия, чтобы лес выполнял социальные и экологические функции. В соответствии с этим были сформулированы следующие задачи:

1. Обоснование возраста рубки основных лесообразующих пород при экологическом лесопользовании.

2. Оптимизация рубки леса с учетом экологических требований.

3. Оптимизация лесовосстановления по принципу биоэкоса - наиболее благоприятнейшего целевого соответствия древесной растительности условиям среды.

4. Оптимизация воспроизводства и использования лесных ресурсов путем блочного программирования.

5. Оптимизация экологического лесопользования по группам лесов и водосборам, обеспечивающая максимум поступления воды в водоисточник.

6. Ведение экологического мониторинга, контроля санитарного состояния и определение экологического ущерба лесных насаждений при непрерывном лесоустройстве.

7. Разработка нормативов этики лесопользования.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые были разработаны научные основы и методы экологического лесопользования, базирующиеся на принципах непрерывности и неистощительности. Выявлены новые закономерности формирования размера лесосырьевых баз, разработан метод ведения лесного хозяйства ПО водосбора" мпнитппвнга тгегпп посредством

непрерывности лесоустройства. Предложенные методические приемы моделирования процессов ведения лесного хозяйства позволяют на качественно новом уровне обосновать размер экологически целесообразного лесопользования с прогнозированием текущих изменений в лесном фонде. Впервые применено блочное программирование при решении оптимизационных задач воспроизводства и использования лесных ресурсов, что позволяет целенаправленно вести лесопользование и все лесохозяйственное производство. Предложенные концептуальные модели и конкретные научно-методические приемы решения задач позволяют объективно оценить экологическое состояние лесного фонда и принять меры по его сохранению и устойчивому функционированию.

Обоснованность и достоверность результатов исследований. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, основаны на результатах многочисленных экспериментальных исследований, обеспечены большим объемом систематизированного и статистически обработанного материала. Обоснованность и надежность выводов и предложений, включая разработанную автором аналитическую систему выбора расчетных лесосек и оптимизации возрастов рубки, осуществлена системным подходом решения проблемы экологического лесопользования и подтверждена результатами многолетней опытно-производственной проверки при ведении лесного хозяйства субъектов Российской Федерации.

Практическое значение и внедрение результатов исследований. В настоящее время предложенные подсистемы рационального экологического и устойчивого лесопользования внедрены в практику лесного хозяйства как важные нормативно - методические документы, а именно:

«Определение целевого породного состава будущих лесов опытно -показательного лесхоза Русский лес» (1967). Соблюдение условий по формированию целевого породного состава позволяет увеличить продуктивность древостоев на 20 %.

"Аналитический метод определения расчетных лесосек» (1975) позволяет обосновать рациональное проектирование более 70% расчетных лесосек страны.

«Методика определения размеров лесохозяйственных предприятий и оптимальной структуры производства» (1982) рекомендована в качестве руководства по обоснованию организации создания и эффективного функционирования комплексных лесохозяйственных предприятий.

«Автоматизированная система управления научно - исследовательскими и опытно - конструкторскими работами» (1980) внедрена в управление научной деятельностью Госкомлеса СССР.

«Методика определения экологического ущерба от антропогенного воздействия на леса» (1998) утверждена Федеральной службой лесного хозяйства и Государственным комитетом Российской Федерации по охране

окружающей среды. Методика апробирована и используется при определении экологического ущерба в лесных насаждениях музея - усадьбы Л.Н.Толстого «Ясная Поляна» и национального парка «Лосиный остров».

Апробация работы. Материалы научных исследований прошли опытно-производственную проверку при проектировании состава будущих лесов опытно-показательного лесхоза «Русский лес» и при определении расчетной лесосеки в лесоустройстве. Основные положения и результаты исследований опубликованы в центральных и региональных издательствах и прошли апробацию на международных, всесоюзных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях и симпозиумах: «Применение математических методов в лесном хозяйстве», Минсельхоз СССР, Москва (1966); «Вопросы математического программирования в лесовосстановлении», Минсельхоз СССР, Москва (1968); «Применение экономико-математических методов в лесной и деревообрабатывающей промышленности», Минлеспром СССР, Петрозаводск (1971); «Применение математических методов и ЭВМ в народном хозяйстве», институт им. Плеханова, Москва (1975); «Вопросы лесоустройства, таксации и аэрофотометодов, Гослесхоз СССР, ЛТА, Ленинград (1975); «Использование методов оптимизации в оперативном управлении производством», Гослесхоз СССР, Москва (1979); «Вопросы применения математических методов и АСУ в лесном хозяйстве», Рослесхоз, Пушкино (1994, 1997, 1999); «Новое в планировании лесного хозяйства», Прага (1996, 1997); «Экология большого города», Москва (2001, 2002); «Экологические проблемы исторического наследия», Бородино (2002, 2003); «Летнее совещание по экологии», Дубна (2004).

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Определение оптимального размера площади лесосырьевой базы и разработка системы экологического лесопользования в них.

2. Функционирование подсистем оптимизации возраста рубки, размера экологического лесопользования, оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов, ведения лесного хозяйства по группам лесов и водосборам, мониторинга лесов на основе непрерывности лесоустройства, оценки санитарного состояния лесов.

Личный вклад автора. В исследованиях использованы данные, полученные автором на всех этапах проведения работ: при разработке программы, сборе, обработке и анализе экспериментального материала, принято участие при организации и проведении опытно-производственной проверки результатов исследований и их внедрении в производство.

Публикации. По материалам научных исследований автором опубликовано 120 научных трудов, из них более 50 по представленной к защите темы диссертации, в том числе за последние годы 4 печатных работы и монография «Основные принципы и методы экологического лесопользования».

Организация исследований. Работа выполнена на кафедре лесоводства МСХА им. Тимирязева, во Всесоюзном институте информации и проектирования лесной промышленности, в научной части В/О «Леспроект» и во Всероссийском научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства в рамках научных тематик этих учреждений. Кроме того, исследования проводились в рамках проектов: 1.1.2. «Разработать основные принципы и формы организации комплексных предприятий, обеспечивающих полное и рациональное использование лесных ресурсов на основе организационно-технического единства лесохозяйственной деятельности, лесозаготовительных работ и переработки древесины в малолесных районах» (1977); 1.1.3. «Разработать рекомендации по совершенствованию системы управления лесным хозяйством в малолесных районах» (1980); 1.3.3.2. «Разработать систему распределения материально-технического снабжения по отрасли лесное хозяйство» (1983), а также по договорам: 1.1.11. «Разработать методические указания по расчету экологического ущерба от антропогенного воздействия на лесные насаждения музея-усадьбы JI.H. Толстого «Ясная Поляна» (1996, 1997); 23 «Оценка экологического ущерба и состояния лесных насаждений национального парка «Лосиный остров»» (2001,2002, 2003).

ОСНОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В прошлом леса Европейской части России занимали обширные территории. Например, по материалам М.А. Цветкова (1957) Тамбовская область в 1696 году имела лесистость 40,5%, которая к 1870 году снизилась до 29,3%, а к 1914 году до 16,2%. В Орловской губернии лесистость упала с 31,1% до 17,2%, в бывшей Черниговской губернии с 36% в начале ХУШ века до 15% в 1914 году, в Киевской с 30% до 15%, Полтавской - с 27% до 5%, Харьковской - с 21% до 8%.

Вопросы экологического лесопользования не стояли тогда на повестке дня, и, как следствие, после 1870 года, ввиду экстенсивной эксплуатации лесов, им был нанесен значительный урон.

В советский период применение сплошных конценрированых рубок превратило многие лесные территории в пустыри, массовое явление приобрело затопление лесных земель, что сказалось на ухудшении экологической обстановки.

Среди многочисленных видов сырьевых ресурсов древесина по объемам использования занимает второе место в мире после каменного угля. По прогнозам ученых ее потребление в различных сферах производства будет только расти. Постоянно увеличивается удельный вес древесины, подвергаемой механической или химической обработке. Все большее распространение получает глубокая переработка древесины, позволяющая в большинстве случаев перейти к безотходным технологиям. В некоторых индустриально

развитых странах (Япония, США, Швеция и др.) уровень переработки древесного сырья приближается к 100%. И естественно, чем ближе ведется заготовка древесины от мест ее переработки, тем меньше потерь. В нашей стране потери все еще достаточно велики, а это в свою очередь приводит к дополнительным объемам лесозаготовок.

Большие потери древесного сырья у нас допускаются при его переработке. Так, например, отходы в лесопилении составляют 30-35%, при производстве шпал -23%, фанеры - 55%, в спичечной промышленности - 65%. При внедрении рациональных способов переработки отходов и превращения их в готовую продукцию появляется возможность комплексного использования древесного сырья, что ведет к экологическому безотходному производству.

Особое значение имеет также рациональное использование недревесных ресурсов леса. В наших лесах произрастают более 160 видов плодовых деревьев, кустарников и ягодных растений, удельный вес которых в общей заготовке составляет в целом по стране около 5%. Лесное хозяйство располагает большими потенциальными возможностями для резкого увеличения заготовок пищевых продуктов и лекарственного сырья.

Леса являются крупной базой охотничьего хозяйства - источником заготовки мяса, пушнины, пантов и др. Многие лесные районы страны перспективны для развития пчеловодства — не только богатого источника получения меда, но и средства для обеспечения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, опыляемых насекомыми.

Таким образом, лес - источник не только древесины, но и многих ценнейших продуктов питания, технического и лекарственного сырья, заготовляемого различными ведомствами и местным населением.

Одной из важных составляющих рекреационного использования лесных территорий должен стать туризм. Требуются немалые средства, чтобы обустроить часть территории лесного фонда для этих целей. И хотя индустрия туризма и отдыха развивается у нас достаточно интенсивно, отторгая из хозяйственного оборота значительные площади лесного фонда, денежные вложения, выделяемые при этом на сохранение и обустройство лесов, незначительны.

Для развития туризма необходимо совершенствовать арендные формы отношений предприятий лесного хозяйства и туристической индустрии. Лесохозяйственные предприятия, в свою очередь, должны активно пропагандировать курортные места нашей страны и находить спонсоров индустрии туризма, обеспечивающих благоустройство курортно-туристических баз.

В настоящее время экологически чистые зеленые зоны, где можно использовать лес для туризма, имеют около 2000 крупных городов -промышленных центров и других населенных пунктов нашей страны.

Многочисленные исследования русских и зарубежных ученых, врачей и архитекторов убедительно показывают, что правильно подобранные и разумно

спланированные лесные насаждения положительно влияют на эстетические чувства, создавая благоприятный фон для психико-эмоциональной деятельности человека.

Исследованиями последних лет выявлена прямая зависимость заболеваемости населения городов от загрязнения воздуха, поэтому создание условий для отдыха городского населения в лесных и лесопарковых зонах будет способствовать улучшению здоровья и трудоспособности людей.

Чтобы добиться экологического использования и воспроизводства лесных ресурсов, необходимо переходить к другим методам установления норм и нормативов воспроизводства и использования лесных ресурсов.

1. ОПТИМАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ЛЕСОСЫРЬЕВОЙ БАЗЫ С НЕПРЕРЫВНЫМ И НЕИСТОЩИТЕЛЬНЫМ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЕМ

Методическая сторона экологического и непрерывного неистощительного лесопользования, по существу, не разработана. Это, в свою очередь, не позволяет иметь специалистам должного представления при проектировании лесохозяйственной и лесопромышленной деятельности.

Организация лесного хозяйства на основе принципа непрерывного неистощительного и экологического лесопользования обеспечивает выполнение двух взаимосвязанных, но противоречивых функций: извлечение лесных продуктов и улучшение лесной среды. Такая организация лесопользования и восстановления лесных ресурсов требует определения размера объекта, в котором все показатели имели бы оптимальные параметры.

Одним из факторов экологического лесопользования является размер сырьевой базы. Слишком большой - управлять сложно, мелкая -развивается медленно и часто становится тормозом технического прогресса. В.А. Поляков (1978) справедливо указывает на то, что проблема оптимизации размеров предприятий затрагивает текущую и перспективную деятельность. При определении оптимального размера предприятий учитываются две стороны деятельности, связанные с лесовыращиванием и лесопользованием, рассматриваются возможности рациональной организации лесохозяйственных и лесопромышленных производств, их технология и техническая оснащенность, решаются вопросы экологии и оптимального срока освоения ресурсов.

Таким образом, оптимизация размеров предприятий является началом перспективного планирования отрасли.

Сегодня мы не знаем, какими принципами руководствовались наши предшественники, когда определяли размер лесных предприятий. Например, никто не докажет, что в Московской области необходимо иметь 29 лесхозов. Почему площадь тайги Республики Коми в 38 млн. гектаров поделена на 33 лесхоза, а Республика Карелия (14,8 млн. гектаров) - на 28 лесхозов. В

Волгоградской области на 556 тыс. гектаров функционируют 34 лесхоза, а в Самарской на 600 тыс. гектаров приходится 16 лесхозов.

Какая-либо корреляционная взаимосвязь размеров 1360 предприятий малолесных районов с комплексом экономических показателей не обнаружена. Это указывает на то, что размеры лесных предприятий установлены в основном без теоретического, экономического и экологического обоснования. Вопрос оптимального размера предприятий в разных экономических и природных условиях должен решаться исходя из следующих теоретических предпосылок.

Известно, что по мере увеличения концентрации производства до определенных пределов затраты на лесохозяйственное и лесопромышленное производство уменьшаются по мере роста концентрации производства гиперболически, (Лямеборшай, 1983). Эту закономерность можно выразить следующей формулой:

гп=— + 6 = — + Ь (1)

где: 2п - затраты на лесохозяйственное и лесозаготовительное производство на 1 га лесной площади, руб.

А - степень снижения затрат;

Ъ - предел снижения затрат;

Б - размер лесосырьевой базы с не истощите льным и экологическим лесопользованием, тыс. га;

Р - отношение лесопокрытой площади к общей (в долях единицы);

(2)

¥ш - лесопокрытая площадь, тыс. га,

Транспортные затраты предприятия по мере увеличения концентрации производства увеличиваются параболически и описываются формулой вида:

(3)

где: С - степень возрастания затрат.

Сумма затрат на производство и транспортировку в оптимизируемых

предприятиях описывается математическим выражением вида:

Х = %а + 7Л= ~ + С48ГР (4)

Таким образом, окончательная формула определения размера лесосырьевой базы, где будет соблюден принцип непрерывности и неистощительности пользования, имеет следующий вид:

8 = АА^ р 3Д1 + о,555Л)212Л/ , (5)

1,4 Р,

где:

Ь0 - лесообеспеченность, га/чел; 2ср - средний прирост, м3/га;

Рм - рельеф местности (в = 1 +0,006 Рг);

Рг- доля участия горного рельефа в ландшафте объекта расчета,%; 2ср = Я - потенциальная расчетная лесосека, в первом приближении принимается равной среднему приросту (величина, регулирующая выполнение одного из принципов экологического лесопользования), м3/га; Ь - лесистость, в %; М- запас спелых древостоев, м3/га;

^ - общая лесная площадь.

Пример расчета площади лесосырьевых баз представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Площадь лесосырьевой базы с непрерывным и неистощительным лесопользованием по областям

№ Область Показатели Размер лесосырьевой базы, тыс. га

м11га Р, доли ед. и> га/чел. L, % М, м21 га

1 Архангельская 1,08 0,73 41,00 36,9 116 1707

2 Новгородская 2,71 0,71 7,40 56,8 91 1246

3 Владимирская 4,12 0,86 1,86 46,4 138 694

4 Московская 3,74 0,88 0,76 40,2 130 225

5 Кировская 3,35 0,92 7,24 57,7 128 2416

6 Воронежская 3,25 0,82 2,12 9,5 94 164

На основе выше приведенной формулы 5 можно с доверительной вероятностью 0,95 определить площадь сырьевой базы с непрерывным, неистощительным и экологическим лесопользованием. После определения оптимального размера объекта, где можно вести хозяйство по принципу непрерывного и неистощительного лесопользования, возникает проблема рационального и экологического использования его многоцелевых ресурсов.

1.1. Систематизация экологического лесопользования в сырьевых базах

Экологическое лесопользование требует преодоления устаревших методов хозяйствования в лесу, повышения роли факторов, направленных на интенсификацию развития лесной отрасли, на разработку методов лесоустроительного проектирования с экологической направленностью.

Систематизация экологического лесопользования при проектировании должна обеспечиваться соблюдением следующих условий:

1. Использование лесных ресурсов не должно приводить к ухудшению состояния лесного фонда;

2. Осуществление одного из видов пользования не должно приводить к снижению общего эффекта от комплексного лесопользования;

3. Способ лесовосстановления должен быть ориентирован на приоритетный вид биоэкоса.

По определению М.М. Орлова, лесопользование и лесовостановление есть организованный процесс определенной социальной связи между лесом и людьми, деятельность которых направлена на непрерывное и неистощительное использование лесных ресурсов. Субъектом этой системы является сообщество людей, а объектом лес. Связь между субъектом и объектом осуществляется через коллективный труд. Поэтому процесс организации комплексного лесопользования и воспроизводства лесов начинается с совместного землеустроительного, градостроительного и лесоустроительного проектирования.

Поскольку взаимодействие человека с лесом часто приводит к нежелательным побочным последствиям, проектирование должно сконцентрировать усилия на поиски тех хозяйственных воздействий на лес, которые ведут к желаемым результатам и улучшению лесной среды и, в первую очередь, на осуществление расширенного воспроизводства лесов. Это положение, хотя и является основным принципом использования земельных и лесных ресурсов, но до сих пор не введено в практику лесоустроительного проектирования.

Организация расширенного воспроизводства земельных и лесных ресурсов, его интенсификация обеспечиваются следующими направлениями хозяйственной деятельности:

1. Воздействием на условия произрастания сельскохозяйственной культур и леса осушения земель;

2. Введением почвоулучшающих травянистых, древесных и кустарниковых пород, их смены;

3. Применением специальных способов обработки почвы и рубки леса;

4. Ускорением восстановления и формирования древостоев с сохранением подроста при лесозаготовках;

5. Применением способов рубок, обеспечивающих быстрейшее возобновление главной породой и своевременным облесением вырубок, гарей, пустырей;

6. Использованием селекционного материала при закладке лесных культур на основе биоэкоса;

7. Уходом за лесом, особенно на стадии молодняков;

8. Повышением качества лесов путем внедрения быстрорастущих ценных древесных пород.

Указанные меры общеизвестны для лесоустройства, но в практике проектирования не используются в должной мере.

При проектировании лесозаготовок и переработки древесины организация расширенного воспроизводства леса должна идти по пути интенсификации заготовки и использования древесных и побочных продуктов леса, путем совершенствования способов рубки, подсочки леса, сбора ягод, грибов, лекарственного и технического сырья.

На рисунке 1 представлена система рационального и экологического лесопользования сырьевой базы.

Ряс. 1. Система экологического лесопользования

Рациональное и экологически обоснованное использование лесных ресурсов в условиях роста разносторонних материальных и культурных потребностей общества является одной из важнейших общегосударственных задач, от решения которых зависит благосостояние и здоровье настоящего и будущих поколений общества. Поэтому разработка системы рационального и экологического использования лесных ресурсов должна стать основой ведения современного лесного хозяйства.

Как известно, одной из основных проблем экологического лесопользования является интенсификация лесопользования и

лесовостановления на основе совершенствования методов лесного хозяйства и лесоэксплуатации. Оптимизация режимов экологического лесопользования требует учета большого числа ограничивающих условий и десятка критериев. К сожалению, до настоящего времени специалисты лесного хозяйства не располагают спецализированными программными продуктами решения многокритериальных оптимизационных задач, которые бы позволили решить данную проблему в ее многостороннем понимании. Поэтому общие теоретические и методологические приемы следует искать, в основном, на пути разработки системы рационального и устойчивого лесопользования, где на каждом этапе должна решаться одна из составляющих подсистем оптимизации хозяйственной деятельности, без потери связи с общей целью.

Таким образом, вполне очевидна ориентация решения задач на предложенный Г.Ф. Морозовым принцип непрерывности и неистощительности лесопользования: Р = В, то есть "рубка и возобновление — синонимы". Каждая сложная модель, как, например, оптимизация возраста рубки и размера расчетной лесосеки, а также другие модели должны выдерживать этот основной принцип в комплексе хозяйственных воздействий.

Проблеме рационального использования лесных ресурсов посвящены работы В.Г. Анисочкина, В.В. Антанайтиса, Н.П. Анучина, JI.C. Берга, М.И. Бочкова, П.Т. Воронкова, В.Г. Гребенщикова, В.Ф. Дарахвелидзе. В.В. Загреева, В.В. Комкова, Г.Н. Коровина, Г.Б. Кофмана, Лямеборшай С.Х., H.A. Моисеева, А.Г. Мошкалева, В.К. Нигголь, В.Г. Нестерова, Н.И. Кожухова, С.А. Родина, H.H. Свалова, С.Н. Свалова, В.В. Степина, В.И. Сухих, A.B. Тюрина, H.H. Фельдмана, А.Н. Федосимова, О.А, Харина, Г.Ф. Хильми, В.К. Хлюстова, А.Г. Шолохова, и многих других авторов. Эти работы положены в основу разработки системы рационального и экологического лесопользования.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ВОЗРАСТОВ РУБКИ ЛЕСА

До сегодняшнего дня для всех основных древесных пород возраста рубок главного пользования утверждаются приказами органов лесного хозяйства без какого - либо экономического и экологического обоснования. Так, например, с 1978 по 2003 год четыре раза переутверждались одни и те же, так называемые

«оптимальные», возраста рубок для сосновых древостоев III и более высокого класса бонитета Северо-Западного, Центрального, Волго-Вятского, Уральского, Поволжского и Центрально-Черноземного районов и насчитывают 101-120 лет, а для IV и ниже бонитетов -121-140 лет.

В условиях рыночной экономики возраста рубок необходимо оптимизировать для каждого арендуемого участка лесного фонда.

При определении возраста рубки леса на арендуемом объекте в качестве критериев оптимизации принимаются суммарные приведенные затраты, которые наилучшим образом отвечают как экономическим, так и экологическим требованиям, предъявляемым к лесным насаждениям и к устойчивости лесопользования. Оптимальным возрастом рубки в этом случае будет считаться возраст, наиболее полно удовлетворяющий требованию общества и арендатора при наименьших затратах на лесовыращивание и лесоэксплуатацию единицы продукции.

Суммарные приведенные затраты (СПЗ) могут быть выражены следующей формулой:

СПЗ = (С +ЕК) в + (С + ЕК)з + (С + ЕК) тр (6)

Где: С — себестоимость продукции, руб. К — капитальные вложения, руб. Е — коэффициент эффективности; в — индекс выращивания; з — индекс заготовки; тр — индекс транспортировки.

Наличие упомянутой информацией, позволяет критериально рассчитать CTI3(t) по формуле 7. Так, например, расчет СПЗ (t) для сосновых древостоев III бонитета произволен по показателям, представленным в таблице 2.

Таблица 2.

Информационный материал и расчет СПЗ (0 в сосняках Ш класса бонитета

Показатели Значения показателей в возрасте д] эевостоев

50 60 70 80 90 100 110 120 130

M(t), MJ/ra 274 352 383 426 463 494 520 542 558

V(t)lMJ 0,21 0,31 0,45 0,59 0,74 0,90 1,01 1,20 1,33

CII3(t), рубУм3 12,66 11,69 11,12 10,77 10,58 10,52 10,44 10,45 10,45

где: М, - запас древостоя, м3 /га; V, - средний объем хлыста. V.

В нижней строке данной таблицы приведена величина СПЗ в зависимости от возраста древостоев; затраты на выращивание были приняты в размере 5.8 руб./м3, себестоимость лесосечных работ по ТЭПу 3.27 руб./м3, (по ценам 1975г.), расстояние вывозки принято 20 км и мощность лесозаготовительного предприятия до 150 тыс. м3/год.

Для того, чтобы определить потребность в сортиментах по бонитетам, необходимо представить их в процентах. В процентах по бонитетам выражаются и площади, занятые данными насаждениями. Тогда расчет

осуществляется методом решения транспортной задачи линейного программирования (Лямеборшай, 1972,1973).

В общем виде математическая модель решения транспортной задачи выражается следующим образом:

(7)

(8)

IX V >1 /=1

при условиях:

я

1- IХ=а-

г-'

2- I*,, =6, (9)

з. ¿»у-2«,

у. 1 (=1

(10) (П)

4.

где: ш — количество сортиментов; п - количество бонитетов; Сч —

выход 1 -того сортимента по j-тoмy бонитету; Ху — количество I -того сортимента, которое может быть произведено в ]-том бонитете;

a, — размер площади по ¡-тому бонитету, %;

b, — потребность в ]-том сортименте, %;

Требуется найти возраст рубок, при котором удовлетворяются требования потребителей с наименьшими суммарными затратами. Такая задача решается методами линейного программирования (симплекс методом). Математическая модель задачи критериально представлена выражением вида:

л

^ = (тш) (12)

М

При условии:

2. (14)

з (15)

4. >0 (16)

(13)

j = 1,2,3,.....,n i= 1,2,3,......,m.

где: a,j — нормативные коэффициенты выхода i - того вида сортимента в j -том объеме хлыста;

Ь, —размер площади по i -ым сортиментам; Xj — объем сортимента по j-тьм бонитетам;

Cj — СПЗ по j-тым объемам хлыста.

В результате решения этих задач получен оптимальный возраст рубки леса, удовлетворяющий требованиям потребителя с наименьшими затратами на выращивание, заготовку и транспортировку. Согласно проведенным исследованиям определено то, что с изменением требований потребителя к сырью может изменяться и возраст рубки. Например, для сосняков 1П класса бонитета он может изменяться от 70 до 120 лет в зависимости от целевой ориентации, соответственно на балансовую древесину или на пиловочник.

3. НОРМИРОВАНИЕ РАЗМЕРА ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ С УЧЁТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ

Начиная с пятидесятых годов прошлого века нормированию расчетной лесосеки посвятили свои работы К.К. Абрамович, Н.П. Анучин, И.М. Бочков, В.Д. Волков, П.Т. Воронков, В.В. Загреев, В.В. Комков, H.A. Моисеев, А.Г. Мошкалев, В.К. Ниголь, В.А. Поляков, H.H. Свалов, С.Г. Синицын, М.М. Трубников, (Лямеборшай, 1973, 1974, 1999) и др. Однако ни одна из расчетных лесосек не привела хозяйство к непрерывному и неистощительному лесопользованию. При решении этой проблемы было проанализировано более 100 формул, предложенных разными авторами по данному вопросу. В результате чего пришли к заключению о том, что все они являются производными от одной или двух возрастных формул, применяемых в лесном хозяйстве многих стран мира уже более 200 лет. Поэтому была поставлена задача - разработать систему выбора возрастных формул в соответствии с требованиями к нормированию расчетной лесосеки.

3.1. Основные факторы моделирования расчетной лесосеки

Известно, что нормирование размера расчетной лесосеки с учетом экологических требований осуществляется планированием, качественной оценкой и возможностью регулирования возрастов рубки, состоянием насаждений, страховым запасом и процессом поспевания древостоев в хозяйстве.

Размер расчетной лесосеки (L), с учетом экологических требований

(Лямеборшай, 2003) в количественном и качественном отношении, можно выразить в виде функции от возраста рубки (U), состояния лесного

фонда (С), страхового запаса^) и темпов поспевания (Р). В общем виде размер лесопользования можно выразить функционалом вида:

Ь = Г (II,СДР) (17)

Характер искомой функции, как было сказано ранее, очень сложный, и в настоящее время можно говорить только о решении частных и упрощенных примеров.

Экологическое состояние насаждений улучшается после рубки перестойных древостоев. Срок их вырубки (Т) определяется с учетом следующих факторов: экономической потери от консервации запасов перестойных насаждений С), темпа пополнения этих ресурсов в связи с поспеванием древостоев потребности общества в древесине (Ь), наличия спелых и перестойных древостоев (Реп + Бпер).

Математическая модель динамики запаса спелых и перестойных древостоев аппроксимируется дифференциальным уравнением вида:

Л

(18)

После интегрирования получаем следующее аналитическое уравнение срока вырубки (Т) спелых и перестойных древостоев:

г = 1/ л м*рК<*Г } А" Р^М^

(19)

где: Мпер —запас спелых и перестойных древостоев, м3/га.

Опытная проверка показала, что величина Т, при разных состояниях лесного фонда, выражается следующей формулой:

г =-Ж--(20)

где: и - возраст рубки, лет;

К3 - возраст средневозрастных древостоев, лет;

Кг - возраст молодняка (II класс возраста), лет;

Р - процент накопления спелых и перестойных древостоев

I - число десятилетий в классе возраста.

Величина Т всегда меньше или равна возрасту рубки и. Таким образом, по мере накопления спелых и перестойных древостоев выше нормы нормального леса по приведенным формулам можно определить срок их вырубки.

3.2. Определение страхового запаса

Страховой запас - необходимая величина для нормирования размера лесопользования и поддержания должной экологической обстановки в лесу.

Страховой запас в лесном хозяйстве, кроме экологической функции, должен служить регулятором бесперебойного снабжения общества древесиной. В связи с этим страховой запас растущего спелого леса зависит, как от наличия спелых и перестойных древостоев, так и от темпов их поспевания. Страховой запас можно определить по формуле:

+ Мтр + 0.25Мпр{^ - 0.25)

5=-„ Шб-хЛ (21)

Моб

где: Б - страховой запас, % от расчетной лесосеки;

Ма - запас спелых насаждений, м3;

М„р - запас приспевающих насаждений, м3;

М„ер.- запас перестойных насаждений, м3;

М^ - общий запас, м3;

И - ревизионный период, лет.

Определяемый таким образом страховой запас регулирует постоянное пользование и размещение лесосек в соответствии с правилами рубок, в то же время не допуская накопления перестойных древостоев.

3.2. Определение темпов поспевания древесины

Поспевание древостоев представляет собой динамический процесс перехода насаждения из одного состояния в другое до достижения древостоем возраста спелости. Ход этого процесса зависит от множества факторов, главные из которых - распределение насаждений по группам возраста и возраст рубки по породам.

Построение математической модели этого процесса следующее.

Считаем, что на площади S (га) растут однородные насаждения пяти групп возраста: 1-20 лет, 21-40 лет, 41-80 лет, 81-100 лет и 101 год и выше.

В момент времени t лет площади, занимаемые указанными группами насаждений, равны S',(t), S'2(t), S'3(t), S'4(t), S'5(t).

Распределение S'i, S'2......S'5 осуществляется по возрастным категориям

согласно возрастам рубки. При этом все древостой по группам возраста в сумме должны составлять постоянную площадь. Следовательно, будет равенство вида:

S'i(t) + S'2(t) + S'3(t) + S'4(t) + S'5(t) = С — const (22)

Изменение площади в зависимости от размера рубки леса выразим дифференциальными уравнениями:

а 20

<«г , 5,(0 52(р Л 20 20

^„М)-^) (23)

Л 20 20

_ 5,(0

Л 20 20

¿5, 54(р 5,(0

Л 20 20

где:

х(1) - норма вырубки спелого леса. После несложных вычислений получаем уравнение ежегодного определения спелого леса вида:

5,(0 = [240 -165, - 852 - 253 - 0,55, - 5, (24)

Максимальная величина приспевающих древостоев, пригодных к рубке в первом году ревизионного периода, составляет не более 1% их общей площади. Отсюда следует то, что в случае нехватки спелых насаждений или их отсутствии в хозяйстве и при условии, что Рпр. составляет более 20%, можно использовать часть приспевающих древостоев, пригодных для рубки в течение ревизионного периода.

3.3. Аналитическая система определения расчетной лесосеки

Расчетная лесосека является потенциальным размером ежегодного пользования лесом и служит нормативом сохранения экологического баланса, выше которого рубить не следует (Лямеборшай, 1972). С целью безошибочного выбора возрастных формул разработана аналитическая система. При этом выбор расчетных лесосек осуществляется с использованием четырех аналитических выражений в виде следующих неравенств:

« ^ЛГ, (25)

52 + 0,2^ ( о,2)]((26)

ЯП

ЪАР. + К + ^-0,2(27)

" ЯП

К -[^ + 0,2( ^-0,2)К*5 -К3) (28)

где: К1,Кг,К„КА,К, - возрастные пределы группы возраста, лет;

Рлп - лесопокрытая площадь;

Боб - общая площадь;

Рм1. Рм2, ¥ср, Рпр, Реп.- соответственно площадь молодняков первого и второго класса возраста, средневозрастных, приспевающих и спелых древостоев.

Смысл данных уравнений состоит в том, что с их помощью производится анализ распределения древостоев по группам возраста, а также обеспеченность спелым лесом в пределах ревизионного периода с учетом темпов их поспевания. При помощи приведенных неравенств и в соответствии со схемой (Рис. 2) можно будет выбирать ту или иную формулу, при которой выполняются все условия расчетной лесосеки, исходя из нормы нормального леса (И) при разных возрастах рубки.

Из приведенных формул и схемы следует, что кроме площадей и запасов, для установления величины расчетной лесосеки главного пользования при ее расчете на ПЭВМ выполняются все требования для ввода следующей дополнительной информации:

число десятилетий в группе возраста;

Е - число десятилетий в возрасте рубки;

К1 + К5 - продолжительность классов возраста в зависимости от возраста рубки.

Все эти величины являются производными от возраста рубки и рассчитываются на основе специально разработанного для этих целей алгоритма.

Рисунок 2. Схема выбора формул расчетной лесосеки по рубкам главного

пользования.

3.4. Нормирование объемов лесопользования при выборочных и

постепенных рубках

Вопросы организации лесопользования с сохранением природоохранных функций леса должны решаться в комплексе с учетом множества факторов сохранения природоохранных функций леса. Нельзя, например, обеспечить повышение продуктивности лесов, если подорвана производительность лесных почв. Нельзя изменить породный состав, если места произрастания не соответствуют требованиям породы, и нельзя сохранять природоохранные функции леса при лесопользовании, если лесосека вовремя не восстановлена лесными культурами.

До сих пор не выяснено, что же представляет собой использование лесных ресурсов с сохранением природоохранных функций леса, насколько оно сложно и многообразно? Не выяснено, как организовать и в каком сочетании должны находиться два казалось бы противоположных направления как сохранение природоохранных функций леса и устойчивое лесопользование.

Проблема организации лесопользования с одновременным сохранением природоохранных функций леса может быть решена лишь в том случае, если управление устойчивым лесопользованием будет базироваться на достижениях современной лесной науки, т.е. на делении лесов по каждому водосбору на категории защитности, определении оптимальных возрастов рубки и установлении обоснованных размеров расчетной лесосеки. Это основные условия, на базе которых можно организовать устойчивое лесопользование с сохранением природоохранных функций леса.

В лесном фонде не все древостой могут быть назначены в главную рубку. Во многих категориях защитности рубки главного пользования запрещены. Поэтому теперь, когда лесоустройство одновременно с проектом организации хозяйства создает повыдельный банк данных, можно разработать систему группировки и анализа лесотаксационных данных любого выдела.

Чтобы обосновать устойчивое лесопользование по способам главной рубки, необходимо сгруппировать все выделы в зависимости от категорий защитности, где допускаются и не допускаются главные рубки. Такие схемы группировки разработаны и представлены на рисунке 3.

Как видно из схемы следует, что основным информационным источником для группировки являются лесотаксационные данные каждого выдела.

Итак, лесопользование и сохранение природоохранных функций леса -это проверка приемов и правил лесопользования. Но этими приемами и правилами мы отвечаем лишь на один вопрос триады лесопользования, а именно:

Рисунок 3.

Схема группировки лесных насаждений по способам главной рубки

На вопросы «Как рубить?» «Когда рубить?» и «Сколько рубить?» дают ответ возраст рубки и размер расчетной лесосеки.

Несплошные рубки могут проводиться во всех лесах в интересах сохранения и усиления водоохранной, водорегулирующей, защитной, санитарно-гигиенической, эстетической и других полезных функций леса. К сожалению, в настоящее время наиболее распространенными в наших лесах являются сплошные рубки. Выборочные постепенные, двух - и трехприемные составляют менее 5%.

Постепенные трехприемные рубки проводятся в древостоях высокой производительности, где нет второго яруса главных пород, но есть их подрост. Период повторности трехприемных постепенных рубок составляет 10 лет.

Выборочные рубки применяются в насаждениях, где нет второго яруса, а подрост главной породы встречается куртинами. Период повторности выборочных рубок 20 лет. Интенсивность рубки в первый прием - 20% площади или 40% запаса.

Расчетные лесосеки по запасу при постепенных и выборочных рубках исчисляются в таком же порядке, как и при сплошнолесосечной форме лесопользования.

Лесосека по площади определяется делением общего запаса на количество древесины, вырубаемой с 1 га.

При выборочных рубках расчетная лесосека исчисляется двумя способами:

а) при наличии в таксационных описаниях данных о площадях, нуждающихся в выборочных рубках, и процентах, намечаемых к вырубке за один прием, расчетная лесосека по запасу определяется как частное от деления суммарного запаса, намечаемого к рубке, на количество древесины, получаемой с 1 га;

б) при отсутствии в материалах лесоустройства данных об участках, назначаемых к выборочной рубке, по таксационным описаниям или итогам таблиц классов возраста производится распределение площадей и запасов спелых и перестойных древостоев по полнотам. Руководствуясь региональными правилами рубок леса для таких древостоев, устанавливается процент запаса древесины, подлежащей вырубке.

Расчетная лесосека по запасу при выборочных рубках не должна превышать расчетную лесосеку равномерного пользования по данному хозяйству.

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ЛЕСОВОСТАНОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОЭКОСА

Биоэкологический подход к выращиванию древесных пород в соответствии с условиями местопроизрастания был разработан при помощи математического моделирования и применен в практических целях профессором В.Г. Нестеровым, а в дальнейшем был конкретизирован в работах его

последователей В.Г. Атрохина, В.Ф. Дарахвелидзе, A.M. Бородина, В.В. Степина, С.Х. Лямеборшая, и др.

Для совершенствования системы определения породного состава лесообразующих пород в соответствии с требованиями к условиям местопроизрастания применялся системный подход.

Как известно, устойчивость древостоев к неблагоприятным условиям определяется, прежде всего, соответствием факторов внешней среды требованиям древесных пород. Это положение является основным принципом биоэкологического выращивания лесных культур. Следовательно, для создания устойчивых насаждений в различных почвенно-климатических условиях, необходимо знать те требования, которые предъявляют древесные породы на различных этапах их развития к условиям внешней среды. Знание этих требований, а также соответствующих им условий внешней среды дает верное и надежное основание для создания устойчивых и долговечных древостоев.

Факторы, влияющие на породный состав будущего леса, многочисленны, но мы остановимся только на тех, которые являются наиболее важными, а именно: биологические - Б, климатические - К, почвенные - П, агротехнические - А, экономические - Э и непроизводственные функции леса -Н. Таким образом, породный состав будущих лесов можно представить функционалом вида:

У =/(Б,К,П,А, Э,Н) (29)

где:

У - породный состав будущих лесов.

Вид и характер искомой функции сложен. Необходимо каждому из элементов Б, П, К, А, Э, Н придать численно значимую величину. При этом каждый из 6 элементов сам является функцией комплекса независимых переменных.

Так, биологические факторы обусловлены наследственностью, водным обменом растений, газообменом, элементами питания и др. Климатические -средними температурами, количеством осадков, притоком солнечной радиации и др. Почвенные - средним размером почвенных частиц, плотностью, влажностью почвы, содержанием гумуса, химическим составом почвы, ее температурой, влагопроводимостью и др. Агротехнические - способами посадки, ухода за культурами и др. Экономические - издержками производства, прибылью, потребностью народного хозяйства в тех или иных породах и сортиментах и др.

Следует также учесть нематериализованные функции леса - его санитарно-гигиеническую, ландшафтно-эстетическую, водоохранную, почвозащитную роль и др. Оптимального варианта породного состава можно достичь только при рассмотрении в комплексе всех упомянутых факторов и элементов. Для этого требуется, в первую очередь, определить значение каждого фактора данной системы в числовом выражении, а также установить его связь с оптимальным набором древесных пород в составе древостоев.

Учитывая наличие взаимосвязей между возрастом кульминации текущего прироста и максимальным проявлением жизненных процессов у всех древесных пород, представляется возможность сравнить их друг с другом по любым жизненным показателям. Для определения желаемых показателей был проведен ряд исследований.

Определение ресурсов питания в почве, например, заключается в проведении анализа минеральных элементов в полуметровом слое (слое, в котором находится более 80% активных корней). В результате проведения химических исследований в этом слое, например, на среднедерновых, среднеподзолистых и среднесуглинистых почвах на морене, на 1 га лесной площади было обнаружено 518 кг азота, 850 кг калия и 230 кг фосфора.

Варьирование элементов питания в этом слое почвы небольшое. Согласно агрохимическим исследованиям в сельском хозяйстве, по мере нахождения этих элементов в почве необходимо устанавливать степень насыщенности почвы удобрениями, влияющими на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур. Эти элементы, как указывает Н.П. Ремезов (1953), становятся более стабильными, когда почва занята лесными насаждениями, т.к. происходит круговорот веществ. Таким образом, выявленное количество элементов питания в почве будет считаться условно постоянной величиной.

Определение породного состава в соответствии с требованиями к почвенным условиям требует установления количества элементов питания, необходимого для прироста 1 м3 древесины. Следовательно, определив коэффициенты выноса элементов питания из почвы разными древесными породами, можно установить то количество элементов питания, которое они усваивают ежегодно из почвы.

Для этих целей у 90 моделей разных пород в возрасте кульминации текущего прироста по всем частям биомассы определяли количество подвижных минеральных элементов питания на 100 г сухого вещества. Количество минеральных элементов на 100 г сухого вещества с десятикратной повторностью пересчитывали на 1 м3 стволовой древесины. Таким образом, были получены коэффициенты выноса из почвы минеральных элементов по всем древесным породам (табл. 3).

Таблица 3.

Коэффициенты выноса из почвы элементов питания древесными породами в расчете на прирост 1 м3 стволовой древесины

Элементы питания Значения коэффициентов для древесных пород

ливен-ница сосна ель береза дуб осина липа

Азот 1,3 1,7 2,1 3,8 6,7 3,2 5,9

Фосфор 1,1 0,6 1,1 1,0 1,4 0,8 0,8

Калий 0,8 1,1 1,8 1,5 4,4 1,8 3,4

Выявлено, что коэффициенты выноса из почвы элементов питания для однородных насаждений, произрастающих на разных почвах и при разных климатических условиях, имеют постоянную величину. Например, коэффициент выноса азота для сосны, полученный на основе химических исследований биомассы, проведенных разными исследователями в разное время, был установлен в размере 1,7 ± 0,16 кг, с ошибкой в пределах требуемой точности. Это подтверждает, что коэффициенты выноса из почвы элементов питания являются постоянными и их с успехом можно применять в качестве нормативных показателей при программировании оптимального породного состава.

Расход воды на 1 м3 стволовой древесины определяли по методике Л.А. Иванова (1962). Для этой цели в 3 квартале Хатуньского лесничества ОПЛ «Русский лес» была заложена пробная площадь, Исследования проводились при температуре воздуха +23С° в солнечную и безветренную погоду.

В результате вычислений получились средние данные расхода воды на транспирацию по породам: сосна - 14,3 тонн воды на один V растущей древесины; ель - 13 - т/V; береза - 28,5 т/ мъ; дуб - 56 т /л<3; осина - 25 т/м3\ липа - 39,6 т/ж3 и лиственница -10,8 т!мг.

Кроме указанных коэффициентов для определения оптимального породного состава древостоев желательно иметь численные значения показателей, характеризующих санитарно-гигиеническая роль древесных пород, почвозащитные свойства, эффективность использования солнечной радиации, морозостойкость, ветровальность и др.

Для определения санитарно-гигиенической роли древесных пород были использованы данные Н.П. Токина (1974), Н.Г. Кротовой (1960). На их основе можно установить время, необходимое для уничтожения болезнетворных микробов окружающей среды разными древесными породами. Например, для сосны это - 28 минут, для лиственницы - 16, для ели - 34, для березы - 19, для дуба - 36, для осины - 26, для липы - 40 минут

С целью освоения методики оптимизации породного состава будущих лесов, на основе экономико-математических методов и ПЭВМ, нами было составлено множество задач по определению породного состава будущих лесов опытно-показательного лесхоза «Русский лес».

Задачи формулировались следующим образом. Были известны контуры и площадь каждой разновидности почв (га), ресурсы элементов питания на единицу площади (кг/га), водные ресурсы (мм/га), экономические показатели по каждой породе (руб./га), коэффициенты расхода ресурсов для каждой породы на 1 м3 прироста по каждому фактору. Требовалось определить породный состав будущих лесов для каждой разновидности почв, обеспечивающий наибольший текущий прирост древостоев в возрасте кульминации в данных почвенно-климатических условиях. Математическая модель задачи критериально представлена выражением:

при условии:

IЕ«,*,^ (31)

¿Х*;^ (32)

У = /,2,5 „„ п, I = 1,2,3,,,,,, т

где: С, - максимальный прирост от проектируемого породного состава;

Х] - долевое участие прироста j породы в составе проектируемых лесных культур;

аи - нормативный коэффициент расхода ¡-го (природного) ресурса по] породе;

д„Ь~ природные и трудовые ресурсы по 1-му фактору; п - число пород, принимающее участие в задаче; т - число факторов.

Таблица 4.

Информационная биоэкологическая матрица (среднедерновые, среднеподзолистые, среднесуглинистые почвы на морене)

Факторы Основные неизвестные Ограничения

х. х2 X; X} Х7

х8 1,3 0 0 0 0 0 0 24,8

X, 0 1,7 0 0 0 0 0 43,0

Х,0 0 0 2,1 0 0 0 0 57,0

Х„ 0 0 0 3,8 0 0 0 46,0

х„ 0 0 0 0 6,7 0 0 45,0

Х,3 0 0 0 0 0 3,2 0 43,5

х„ 0 0 0 0 0 0 5,9 51,8

Х,5 1,1 0 0 0 0 0 0 11,7

Хм 0 0,6 0 0 0 0 0 8,3

Х„ 0 0 1,1 0 0 0 0 16,8

Х|8 0 0 0 1,0 0 0 0 6,8

X« 0 0 0 0 1,4 0 0 5,3

Х20 0 0 0 0 0 0,8 0 6,2

Х21 0 0 0 0 0 0 0,8 3,8

Ха 0,8 0 0 0 0 0 0 19,5

Хгз 0 1,1 0 0 0 0 0 36,6

хм 0 0 1,8 0 0 0 0 65,0

Хи 0 0 0 1,5 0 0 0 24,8

Хм 0 0 0 0 4,4 0 0 32,0

Х27 0 0 0 0 0 1,8 0 32,4

Хв 0 0 0 0 0 0 3,4 39,0

Х^ 10,8 14,3 13,0 28,5 56,0 25,0 39,6 225,0

Х30 0,075 0,09 0,14 0,08 0,04 0,06 0,07 1,40

Х31 0,09 0,07 0,09 0,05 0,04 0,06 0,08 1,10

р -1 •1 -1 -1 -1 -1 -1 Максимум прироста

где:

х, - лиственница; х2-сосна; х3 -ель; Х4- береза; х5-дуб; Хб_ осина; х7 - липа;

х8, х9, хю, X] ь Х-12, Х)3, хм - расход азота по породам; Х15, Х16, хп, Х18, Х19, х20, х21 - расход фосфора по породам; х22, Х23, Х24, х25, Х26, х27, х28 - расход калий по породам; х29 - расход воды по породам; х30- расход машино-смен на посадку по породам; Х31 расход трудовых ресурсов человеко-дня на посадку по породам. Полученный результат свидетельствует о том, что на этих почвах при данных ограничениях желательный состав лесных культур будущих лесов следует представить в виде следующего соотношения древесных пород: 89С8ЛцЗБ. При этом общий текущий прирост в возрасте кульминации составит 15,52 м3 на 1 га. Такие древостой по продуктивности следует отнести к I" ~ I6 классам бонитета.

Наряду с приведенным решением задачи, по опытно-показательному лесхозу «Русский лес» были сформулированы и решены аналогичные для других почвенных разностей. Результаты приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Экологическая таблица программных лесов опытно-показательного лесхоза

«Русский лес»

Почвенные разности Породный состав будущих лесов

Дерново-слабоподзолистые, супесчаные с прослойками глины, на песках 68С21Лц11Б

Среднедерновые, слабо- и среднесуглинистые и карбонатные, на известняках 100Лцед,Лп

Среднедерновые, среднеподзолистые, суглинистые, на морене 89С8ЛцЗБ

Среднедерновые, сильноподзолистые, суглинистые, на морене 92Е8С

Слабодерновые, сильноподзолистые, средне- и тяжелосуглинистые, на морене ЮОЛц+С

Слабодерновые, слабо- и среднесуглинистые, супесчаные, на морене 77С23Лц

Дерново-глеевые, тяжелосуглинистые, на аллювиальных отложениях 89Е11Лц

Торфяно-глеевые, тяжелосуглинистые, на аллювиальных отложениях 80С200С

Считаем, что даже при недостаточно обоснованных коэффициентах выноса древесными породами из почвы элементов питания решение задач соответствует биоэкологическим принципам лесовыращивания. Особенно наглядно это подтверждено при определении главной породы по типам условий местопроизрастания.

5. ПЛАНИРОВАНИЕ ВОСПРОИЗВОДСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ С УЧЕТОМ ЭКОНОМИЧЕСКИХ, ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ

Необходимость планирования отраслей лесного сектора всегда осознавалась как теорией, так и практикой. Актуальность этой проблемы не только не снизилась в условиях перехода экономики к рыночным отношениям, но и приобрела новое содержание, основанное на других методах, приоритетах и способах достижения поставленных целей. Задача лесного хозяйства, как сказано в Лесном кодексе 1997 года, заключается в обеспечении рационального использования, охраны, защиты, восстановления и повышения продуктивности лесов для удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения в древесине, другой лесной продукции, в усилении водоохранных, почвозащитных, климаторегулирующих, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных природных свойств лесов.

Воспроизводство и использование лесных ресурсов в Лесном кодексе рассматриваются как система хозяйственного воздействия на лесную среду с целью удовлетворения потребностей нынешних и будущих поколений в продуктах леса без нанесения какого-либо ущерба лесной природе.

Теоретической основой оптимального планирования воспроизводства и использования лесных ресурсов в таком аспекте служат работы М.М. Орлова, H.A. Моисеева, B.C. Немчинова, Л.В. Кантаровича, В.В. Новожилова, И.Г. Попова, Р.Г. Кравченко и др.

Оптимизация воспроизводства многоцелевого лесопользования, согласно указанным работам, должна осуществляться посредством системы моделирования кибернетического типа, состоящей из совокупности мероприятий и действий, направленных на достижение поставленных целей. На входе этой системы - управленческое воздействие человека, на выходе -многообразие продукции леса, направленной на удовлетворение потребностей общества. В указанной системе, по нашему мнению, продукты и разнообразные полезности леса есть функции целенаправленного воздействия людей на условия среды, климат, почву, состав пород, животный мира.

Разработка программ использования и воспроизводства лесных ресурсов требует проведения следующих процедур:

- обоснования принципов, на которых должны формироваться программы;

- определения структуры программы и содержания ее составных частей (блоков);

- установления критериев и показателей для оценки эффективности как самой программы в целом, так и каждого ее блока,

Поэтому оптимизация воспроизводства многоцелевого лесопользования может рассматриваться как область прикладной экономики и лесоводства, так как экономические выгоды изучаются здесь не в чистом виде, а во взаимосвязях и взаимообусловленности. Таким образом, из особенностей социально - экономических и экологических функций лесов вытекают два следствия:

- специалисты, занимающиеся экономическими проблемами, при выборе хозяйственных решений в лесу для достижения оптимальных пропорций между воспроизводством и использованием лесных ресурсов, не могут подменить лесоводов и чисто экономическим путем решить задачи, которые требуют экспериментальных исследований;

- научные задачи лесоводов, без тщательного и всестороннего экономического анализа, сопоставления со всеми находящимися в их распоряжении трудовыми и материальными ресурсами, не могут быть решены только лесоводственными методами.

Поспешное возведение частных закономерностей в ранг общих, как свидетельствует история лесоводства, часто приводило к серьезным ошибкам.

Решение проблем воспроизводства лесов их многоцелевого лесопользования это особое научное направление, возникшее на стыке лесоводства, экономики и экологии. Вопросы использования лесов с учетом основных положений лесоводства и лесоведения, а также поиски и изучение таких новых категорий и принципов в теории лесопользования как, например, рекреационное использование лесов и оценка их санитарно - гигиенических свойств придают этому направлению новое содержание.

Вскрытие и распознание закономерностей воспроизводства и использова ния лесных ресурсов является основополагающим условием формирования устойчивого лесопользования.

Классиками лесной науки было предложено множество логических подсистем воспроизводства и использования лесных ресурсов, Как указывал И.С.Мелехов, организация эффективного расширенного воспроизводства лесных ресурсов связана с интенсификацией лесоразведения по трем основным направлениям:

- воздействием на природные условия произрастания леса путем проведения лесоосушения, введения почвоулучшающих древесных, кустарниковых и травянистых растений, использования смены пород, минеральных и других видов удобрений, а также рубок для улучшения микроклимата насаждений и почвенных условий;

- ускорением восстановления и формирования леса путем сохранения молодняков при лесозаготовках, применения способов рубок, обеспечивающих

быстрейшее возобновление главной породы, своевременного облесения вырубок, гарей, пустырей, посадкой лесных культур в соответствии с требованиями к условиям местопроизрастания, ухода за лесом, включая стадию молодняков;

- повышением качества лесов путем внедрения быстрорастущих пород, их селекционного отбора и генетического воздействие на наследственность.

При оптимизации воспроизводства многоцелевого лесопользования все эти блоки представляются в матрице в качестве подсистемы повышения продуктивности лесов.

Предприятия лесного хозяйства, будь они государственными или частными, должны осуществлять как лесовыращивание, так и охрану леса, а также частичную или полную переработку заготовленной древесины от рубок ухода и главных рубок, то есть должны произвести весь цикл воспроизводства многоцелевого лесопользования.

Оптимальная система воспроизводства и использования лесных ресурсов в лесных предприятиях - есть упорядоченная совокупность взаимодействующих подсистем и элементов, отражающих сущность объекта, его внутренние связи, законы функционирования и развития.

Например, подсистема использования лесных ресурсов состоит из элементов:

1) использования древесных ресурсов;

2) использования побочных продуктов;

3) использования не материализованных полезностей леса.

Укажем лишь, что объемы перерабатывающего производства в лесных предприятиях в основном формируются под влиянием их экономических особенностей, характеризуемых техническим уровнем, специализацией производства, развитой социально-бытовой инфраструктурой, численностью и занятостью трудовых ресурсов.

Оптимизация воспроизводства, заготовки и переработки древесины, а также побочных продуктов леса в государственных или арендуемых предприятиях возможна лишь на основе системного подхода, который позволяет учитывать эколого-биологические, социально-экономические, научно-технические и производственные аспекты функционирования лесных предприятий. Этот подход заключается в разработке такого технологического процесса, где все компоненты лесного биогеоценоза и производства рассматриваются на основе их диалектического единства.

Вопросы оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов со всеми их элементами: «Откуда брать?», «Сколько брать?», «Как и когда заготавливать лесной урожай?», «Каким образом рационально использовать отходы производства и как сохранять динамическое равновесие лесных биогеоценозов?», должны решаться взаимосвязано, в одной большой экономико-биологической системе, увязанной в единое целое с охраной лесных ресурсов.

гас. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА I СПегаубууг «

п м ш }

Щ1

По нашему мнению, оптимизация воспроизводства и использования лесных ресурсов может стать действенной и давать ответы на многие хозяйственные вопросы при условии, что система воспроизводства и использования рассматривается как единое целое, состоящее из трех функционирующих подсистем: лесохозяйственного, лесозаготовительного и перерабатывающего производств с учетом внедрения достижений науки и результатов научно-технического прогресса. Каждая из этих подсистем может, в свою очередь, состоять из ряда элементов нижнего уровня, а также из элементов воспроизводства и использования лесных ресурсов разного характера.

Прежде всего, любая подсистема является составной частью системы, а элементы подсистемы являются ее структурно-образующими частями. Как указывает И.С.Мелехов, подсистема лесохозяйственного производства состоит из элементов: лесокультурного, лесозащитного, гидролесомелиоративного направления, охраны лесов от пожаров, ухода за лесом, лесопитомнического дела и многого другого. Ввиду взаимодействия элементов подсистемы лесохозяйственного производства в процессе ее оптимизации, попутно решаются упомянутые выше вопросы повышения продуктивности лесов, изменения породного состава в желаемом направлении, рационального использования плодородия почв и др.

Как указывают В.В.Пратанский и С.А.Сыромятников (1951), лесозаготовительная подсистема состоит из элементов рубки леса и сортиментации заготовляемой древесины, а перерабатывающая — из видов производств. При оптимизации лесозаготовительной подсистемы попутно решаются вопросы выбора эффективных способов рубки и размещения лесосечного фонда, с учетом экономических и лесохозяйственных требований. В основном именно таким образом должна быть построена матрица воспроизводства и использования лесных ресурсов.

Оптимизация воспроизводства многоцелевого лесопользования возможна при комплексном решении трех подсистем: лесовырашивания, заготовки лесных продуктов и рационального использования заготовляемой продукции.

Согласно «дерева цели», построенного И.С.Мелеховым (1967), лесовыращивание связано с интенсификацией лесовостановления, воздействием на условия произрастания леса, с проведением лесоосушения, введением почвоулучшающих древесных, кустарниковых, травянистых растений.

В изданной нами монографии «Основные принципы и методы экологического лесопользования» излагается процесс математического моделирования и формирования информационных матриц, а также приводятся результаты расчета по оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов.

Процесс оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов начинается с построения информационной матрицы, содержащей смысловые

обозначения переменных и ограничений. Элементы матричной таблицы несут определенную экономическую информацию о воспроизводстве и использовании лесных ресурсов в численном выражении,

Процесс оптимизации по всем подсистемам и элементам системы осуществляется с учетом наличия в объекте трудовых, материальных и финансовых ресурсов. На математическом языке подсистема представляет собой приближенное математическое описание процессов функционирования исследуемых явлений. Процесс оптимизации осуществляется методом блочного программирования, при котором крупномерная модель системы сводится к нескольким моделям меньшей размерности для отдельных подсистем. Все подсистемы при блочном программировании оптимизируются совместно по специальным правилам согласования.

Алгоритм блочного программирования играет двоякую роль. В процессе вычисления он позволяет свести решение задачи с большим числом переменных и ограничений к решению последовательных задач меньшей размерности. Приведенный ниже алгоритм блочного программирования иллюстрирует эту особенность процедур рассматриваемого класса, который дает возможность достичь оптимального решения, несмотря на то, что информация общей задачи распределена между отдельными блоками.

При помощи блочного программирования систему воспроизводства и использования лесных ресурсов можно оптимизировать как в пределах области, так и в пределах предприятия (Лямеборшай, 2003). В пределах области каждое к-ое предприятие (к= 1,2,3 ,,„т) характеризуется множеством 0 допустимых векторов затрат выпуска, а Хк- множеством производственных возможностей. Количество компонентов вектора Хк соответствует количеству ингредиентов, входящих в каждое предприятие или в комплекс предприятий, принимающих участие в оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов в данной области.

Предположим, что задача, стоящая перед областью, формируется следующим образом:

Условие (34) указывает на связи между предприятиями и внешними требованиями в системе. Таким образом, требуется определить для каждого предприятия такой вектор затрат на производственные возможности, чтобы удовлетворить соответствующие ограничения и максимизировать целевую ФУНКЦИЮ У(ХЬ......,Хк,......Дщ).

Допустим, что для области известна целевая функция по множествам предприятий Б, но не известно множество (затраты на проведение мероприятий для достижения цели), хотя при этом известно, что все они

V« - У(Х]......,Х|(,—,Хт)

Х=(хь--.,хк.......,хт)еО

хкеОк, (к= 1,2,3......,т)

(33)

(34)

(35)

являются элементами системы воспроизводства и использования лесных ресурсов. Предприятие же не имеет информации о целевой функции области и об ограничениях между предприятиями. Каждое предприятие может ответить на конкретные вопросы относительно своих производственных мощностей, но для области затруднилось бы дать полное описание производственных возможностей.

Итак, в системе воспроизводства и использования лесных ресурсов возникает необходимость организовать обмен информацией на разных уровнях, а именно: между областью и предприятием, чтобы описать решение задачи (3335). Для этой цели создается тривиальный путь решения этой проблемы: задавая предприятиям различные вопросы, область постарается как можно полнее выявить их возможности, а затем уже приступить к реализации плана воспроизводства и использования лесных ресурсов.

На каждой итерации область обрабатывает ранее полученную информацию и, учитывая ее, "формирует" очередной вопрос предприятиям, ответ на который, по ее представлению, должен способствовать нахождению оптимума. Безусловно, что такой обмен информацией в процессе оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов происходит в автоматизированном режиме.

Таким образом, предприятия в отношении области будут иметь блочно-диагональную структуру с общим, связующим блоком, представляющим специфические горизонтальные связи в форме равенств. Эти связи можно интерпретировать как мероприятия по формированию и пополнению ресурсов, резервированию мощностей, ресурсов и продуктов в исходном году и т.д. Большие возможности применения модельной конструкции блочного программирования, которые открываются при рассмотрении проблем оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов в лесных предприятиях, даёт методология построения блочных матриц по типу матрицы I.

В структуре данной матрицы каждый У, означает элементы системы или подсистемы образующих структуру. Когда мы имеем дело с оптимизацией воспроизводства и использования лесных ресурсов для области, то каждый У, означает определённое предприятие. Когда имеем дело с предприятием, каждый У, означает лесничество, с лесничеством - тип условий местопроизрастания, а внутри типа условий местопроизрастания - виды лесовостановления, уходы за лесом и виды заготовки. Каждое А; - это информационная матрица, а 3 - параметр затрат, каждое Е - единичная матрица, Р,С, - цена коэффициентов оптимизации.

Таблица 6.

Форма матрицы блочного программирования (Матрица I)

У, У2 Уз 1... У„ 3 в

А, И, <В,

а2 Г>2 <в2

А3 Оз <в3

« . Т>4 <в4

• • •» • ■ -1

А» <в„

-Е Е 0 0 * • •> 0 0 = 0

0 -Е Е 0 « • 0 0 = 0

0 0 0 0 0 Е 0 = 0

РА Р2С2 РзСз Р4С4 • • •» РпСп с Мах

Указанная матрица выполняет все необходимые условия блочного программирования и служит исходным материалом для оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов.

Оптимизационные методы и приемы блочного программирования в лесном хозяйстве позволяют оценивать воспроизводство и использование лесных ресурсов, не руководствуясь сиюминутными выгодами, например, желанием рубить высокобонитетные хвойные насаждения вблизи дорог с большим объемом хлыста и высокой полнотой и т.п.

Ради достижения желаемого состояния хозяйственного объекта, даже в ущерб сиюминутной выгоде предприятия, оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов заставляют хозяйственника осушать и восстанавливать неудобные земли, рубить редины и низко продуктивные насаждения. Поэтому при оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов возникает и проблема стимулирования процесса принятия оптимальных планов.

Мы убедились в том, что эффективное применение математических методов при оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов станет возможным лишь при условии, если специалисты лесного хозяйства, лесной и перерабатывающей промышленности сами будут заинтересованы в их применении.

В заключение следует отметить, что в данной работе впервые рассмотрены некоторые теоретические и методологические вопросы формирования нового научного направления — моделирования и оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов, а также дана методика практической их реализации в условиях лесных предприятий. Однако задача не может быть полностью решена силами отдельных исполнителей. Необходимо объединить усилия ученых лесохозяйственников, производственников, экономистов, математиков, программистов для ее полного решения, чтобы

отрасль лесного хозяйства имела действенную автоматизированную систему управления воспроизводством и использованием лесных ресурсов. На ее основе можно будет при лесоустроительном проектировании обосновывать пути развития воспроизводства и использования лесных ресурсов, особенно при многоцелевом лесопользовании, с сохранением экологической обстановки.

6. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ

ПО ВОДОСБОРАМ

Охрана природы по водосборам, вероятно, получила свое начало со времени язычества. Боги лесов полей и рек у римлян - Пан, у илирийцев - Вирдаус, у славян - Перун пугали нарушителей своим криком. Отсюда и появилась слово паника. Это свидетельствует о том, что с появлением человека появилась и забота об охране его места обитания.

Современная классификация категорий земель указывает, что общий земельный фонд делится на земли сельскохозяйственных предприятий и граждан, земли лесного фонда, земли, находящиеся в ведении городских, поселковых органов власти, земли природоохранного назначения, земли промышленных предприятий и дорог, земли водного фонда и земли запаса. Лес занимает ведущее положение в этой классификации, он поддерживает равновесие в атмосфере, повышает влажность воздуха, предохраняет почву от эрозии, регулирует гидрологический режим рек, влагу почвы, снижает уровень шума, очищает атмосферу от загрязнения, поддерживает плодородие почвы, восстанавливает силы и здоровье человека. Назначение мероприятий по каждому виду почвы должно осуществляться комплексно по каждому водосбору, лишь тогда может быть обеспечено поддержание всех балансов водного, биологического и биохимического.

В Конституции Российской Федерации (статья 72, параграф 1) сказано, что Российская Федерация обязана охранять природные территории и памятники истории и культуры.

Экологическое природопользование в малолесных и среднелесистых районах России, где проживает 70% населения страны и сосредоточено 75% промышленного производства, где расположено много особо охраняемых территорий и памятников, имеет большое значение.

По данным учета лесного фонда 2002 года, в малолесных областях Российской Федерации, на примере Белгородской, Брянской, Калужской, Орловской Рязанской, Липецкой, Курской, Тульской, Смоленской областей и Северного Кавказа, где лесистость составляет от 1,6 до 3,3%, ведение лесного хозяйства должно проводиться с учетом региональных особенностей и требований рыночной экономики.

Установлено, что по сравнению с данными учета 1998 года лесистость этих областей не претерпела существенных изменений. Незначительное уменьшение процента лесистости отмечено в Смоленской, Рязанской и Липецкой областях. Анализ динамики запасов спелых и перестойных древостоев показал дальнейшее их накопление, причем это накопление происходит за счет мягколиственных древостоев. За исследуемый период запас спелых и перестойных мягколиственных древостоев увеличился на 21,9 млн. м3 при уменьшении запаса хвойных на 5,5 млн. м3. При этом наблюдается увеличение численности населения и сокращение территории, пригодной для проживания, деградация основных компонентов биосферы и снижение способности природы к саморегуляции.

Для обеспечения непрерывного и неистощительного лесопользования необходимо обязательное увеличение площади хвойных молодняков, которое пока идет явно незначительными темпами Так, например, площадь хвойных молодняков за исследуемый период возросла с 637,6 тыс. га до 691,5 тыс. га при уменьшении площади молодняков мягколиственных пород всего лишь на 1,2 тыс. га. От всей лесопокрытой площади доля хвойных молодняков составила в 1998 году 18 %, а в 2004 году 19 %.

В соответствии с Лесным кодексом РФ лесохозяйственные мероприятия и все виды пользования должны осуществляться методами, не наносящими вред окружающей природной среде, животному миру и здоровью человека.

Ведение лесного хозяйства должно обеспечить сохранение и усиление роли лесов, экологических функций леса, увеличение биологического разнообразия, многоцелевое и неистощительное пользования лесным фондом, воспроизводство, улучшение породного состава и качество лесов, рациональное использование лесных земель.

В проблеме многоцелевого и неистощительного лесопользования важную роль в малолесных и среднелесистых районах играют их экологические функции - почвозащитные, водоохранные, водорегулирующие, санитарно-гигиенические, климаторегулирующие и другие полезности леса. Бесконтрольное хозяйствование в лесах малолесных и среднелесистых районов и, особенно в арендуемых лесах сопровождается, как правило, обеднением растительных сообществ, снижением устойчивости и одновременно нарушением экологической ситуации.

Как отмечает Г.С. Розенберг (2003), исследования Волжского водного бассейна в конце XIX века показали, что в результате вырубки лесов на Волге проявились признаки экологического кризиса. Был нарушен водный баланс, исчезли многие реки. Волга мелела, складывались крайне неблагоприятные условия для судоходства. План ведения сельского, лесного и коммунального хозяйства и освоение ресурсов бассейна Волги известен как проект «Большая Волга».

Нарушения, возникающие в экологическом балансе под влиянием хозяйственной деятельности и связанные с водным, энергетическим и физико-химическим режимами почвенного покрова, проявляют себя как дополнительная сила, снижающая продуктивность растительных сообществ.

В горных экосистемах основными являются почвозащитные функции лесов. В работе И.П. Коваля и А.Н. Бытюкова (2000) отмечается, что интенсивное использование лесных ресурсов горных регионов приводит к упрощению структуры и производительности вторичных лесов, что существенно снижает их экологический потенциал. В итоге нарушается гидрологический режим рек, стимулируется интенсивное развитие эрозионных процессов, снижается продуктивность лесных сообществ, нарушаются естественные природные связи в ландшафтах. Учитывая то, что в малолесных и среднелесистых и горных районах лесные экосистемы имеют большое водоохранное, защитное, санитарно-гигиеническое и углерододепонирующее значение, необходимо оценить целесообразность ведения хозяйства по водосборам.

6.1. Целесообразность ведения хозяйства по водосборам

Интенсификация производственных процессов, а также процесса урбанизации во всем мире привели к нарушению равновесия в природных системах. Прежде всего, это отразилось на таких компонентах среды как почва, вода, растительность. В связи с тем, что природопользование (под ним понимается любая хозяйственная и иная деятельность, связанная с использованием природных ресурсов или оказывающая влияние на состояние окружающей среды) заключается в основном в использовании единого земельного фонда. Его организация и планирование должны осуществляться вневедомственными структурами, объединяющими проектировщиков всех заинтересованных отраслей. Такой подход позволяет обеспечить сохранение всех средообразующих компонентов в оптимальном состоянии. Водосборный бассейн как объект хозяйствования представляет собой часть земной поверхности, включающей почвогрунты, растительность и животный мир. Гармоническое функционирование этих компонентов создает оптимальную экологическую обстановку, которая в немалой степени зависит и от совокупности обитающих там организмов. Поддержание надлежащей экологической обстановки на водосборах возможно лишь при правильном использовании всех видов площадей.

Водосбор, как объект хозяйствования за рубежом, известен давно. Так, изучение влияния комплекса мероприятий на сток воды водосбора в Швеции ведется с 1900 г„ в Японии - с 1908 г„ в США - с 30-х годов, в Греции - с 1947г, Еще в 1950 году в Великобритании, ФРГ и других странах пришли к выводу о необходимости перехода на ведение хозяйства по водосборам. Определение степени воздействия хозяйственных мероприятий на водные ресурсы, прежде всего на речной сток, в 50-х годах в ЮАР показало, что только комплексное

ведения хозяйства спасет человечество от недостатка питьевой воды. Проведенными исследованиями (Лямеборшай, 2003) доказно преимущество комплексного хозяйствования по водосборам. Мировой опыт ведения комплексного хозяйства в указанных условиях освещен в публикациях А.Б. Горско, Дж. Кимреджа, A.A. Молчанова, П.С. Кузина, Л.К. Позднякова, В.В. Рахманова, а также в сообщениях международных симпозиумов, посвященных влиянию леса на внешнюю среду.

В нашей стране впервые в 1910 году В.В. Докучаевым было предложено ведение хозяйства по водосборам Волжского бассейна,однако реализация этой идеи была начата после второй мировой войны. Проектирование хозяйственных мероприятий по Волжскому бассейну началось со сбора информации, Вся территория бассейна была разделена на 210 квадратов, каждый площадью 6,5 тыс, км. Было прведено эколого-экономическое районирование территории, оценены структура, динамика природопользования и природоохранныезатраты.

По восстановлению экологической обстановки в малолесных и средне лесистых районах до сих пор нет единого мнения. Сегодня практически не возможно смоделировать какой-то другой способ ведения хозяйства в этих районах, кроме как по водосборам.

Исследователь горных лесов Балканского полуострова V, Muharemaj (2003) сообщает, что правительство Греции сразу после войны, когда в стране стали высыхать сотни известных с древности родников, собрало ученных всех специальностей, чтобы обсудить возникшую экологическую проблему. Было принято решение о сохранении и приумножении лесов, были приняты срочные меры по регулированию численности коз, главного вредителя лесов, а также приняты решения о ведении сельского, лесного и коммунального хозяйства по водосборам.

Благодаря исполнению принятых решений с 1947 года лесистость страны возросла на 12% и составляет в настоящее время 35%. В Греции появились сотни родников, улучшилась экологическая обстановка.

Китай для ведения хозяйства по водосборам на первую пятилетку XXI века выделил 84 млрд. долларов США. Таким образом, мировой опыт убедительно показывает, что в малолесных районах нашей страны необходимо переходить на ведение хозяйства по водосборам.

Единицей хозяйственной деятельности на водосборе является территотия, с которой малая река собирает воду.

Определяющим экологическим принципом ведения хозяйства в данных условиях должен бьггь принцип непрерывности и неистощительности поступления воды требуемого качества в водный источник. Это главная цель оптимизации комплексного хозяйствования на водосборах. Таковой она является не случайно. Ведь от наличия чистой пресной воды непосредственно

зависят жизнь человека и социально-экономический уровень любого региона. Без достаточного количества водных ресурсов невозможно развитие человеческого общества, тем более в индустриально развитых странах, где одному человеку требуется более 500 литров пресной воды в сутки.

Если рассматривать водосбор как объект комплексной системы мероприятий по поддержанию баланса чистой воды, то оптимизация рационального использования природных ресурсов будет зависеть от двух его компонентов - почвы и растительности.

Леса большого водосбора для экологического ведения лесного хозяйства разделяются на следующие функциональные категории:

- защитные полосы лесов по берегам рек, озер, водохранилищ и других водных объектов;

- защитные полосы лесов, защищающие нерестилища ценных промысловых рыб;

- противоэрозионные леса;

- защитные полосы лесов вдоль железнодорожных магистралей, автомобильных дорог федерального, республиканского и областного значения;

- государственные защитные лесные полосы;

- ленточные боры;

- леса на пустынных, полупустынных, степных, лесостепных, горных территориях, имеющие важное значение для защиты окружающей природной среды;

- леса зеленых зон поселений и хозяйственных объектов;

- леса зон округов санаторной охраны курортов;

- леса зон охраны источников водоснабжения;

- особоценные лесные массивы;

- леса, имеющие научное или историческое значение;

- памятники природы;

- орехо-промысловые леса;

- лесоплодовые насаждения;

- притундровые леса;

- леса природных заповедников;

- леса национальных парков;

- леса природных парков;

- заповедные лесные участки,

По каждой категории защитности назначают определенные мероприятия, способствующие охране лесной среды.

В свою очередь, оптимальный поверхностный сток без возникновения эрозионных процессов будет формироваться лишь при рациональной структуре сельскохозяйственных и лесных земель (покрытых и не покрытых лесом), а также земель, используемых под жилье, коммунальное и транспортное хозяйство. Таким образом, планирование мероприятий на водосборе должно

осуществляться землеустроительными, лесоустроительными и градостроительными организациями вместе с гидрологами. Кроме того, потребуется участие экономистов для оценки экономической целесообразности проводимых мероприятий.

До сих пор человек, осуществляя хозяйственную деятельность на водосборе, в основном воздействовал на него согласно своим личным или отраслевым интересам. Поэтому в мировой практике и возникла роль вневедомственной долгосрочной оптимизации состояния почв под воздействием водоохранных, лесоводственных и инженерно-биологических мероприятий.

В то же время в нашей стране до сих пор использование природных ресурсов построено преимущественно на отраслевом принципе или на обогащении отдельных лиц, что привело к множеству отрицательных последствий. Если анализировать исторический путь ведения лесного хозяйства, то можно заметить, что за последние 50 лет при строительстве гидроэлектростанций не принимались во внимание экологические факторы, были затоплены миллионы гектаров леса, которые впоследствии стали источниками загрязнения воды и отравления рыбы. Еще миллионы гектаров были отданы под ЛЭП и новые города, без каких- либо расчетов эффективности и потерь.

Большое влияние на состояние водосбора оказывает животноводство, особенно пастбищно-стойловое, которое способствует разрушению почв, загрязнению среды продуктами отходов (навозом).

В результате ведомственного подхода развитие многих городов сопровождается разорением прилегающих сельских и лесных земель, Таким образом, каждая отрасль потребляет природные ресурсы, не задумываясь об экологических последствиях,

Из вышеизложенного следует, что по мере расширения масштабов и увеличения числа видов целенаправленного воздействия человека на природу водосбора усложняются проблемы сохранения баланса чистой воды. В связи с этим возрастает роль оптимизации хозяйственных мероприятий, учитывающих все возможные природные, экологические и экономические факторы.

Определить воздействие динамических процессов, происходящих при выполнении хозяйственных мероприятий на любой водосбор, можно с помощью модели, в которой задействованы факторы, отражающие физические и химические изменения, способствующие поддержанию оптимального экологического состояния. К количественным параметрам на водосборе, относятся три вида балансов водный, биологический и биохимический.

Итак, теоретически качественная и количественная характеристики воды на водосборе определяются как функции параметров водосбора в момент времени Изменение состояния водосбора, а соответственно, качество и количество воды теоретически можно описать дифференциальным

уравнением, где дифференциал функции многих переменных равен сумме ее частных дифференциалов по этим переменным:

Г | | (

во ив)

)

^ (36)

т 4

где:

W - водные ресурсы;

В - биологические ресурсы;

в - питательные ресурсы, Уравнение 36 служит лишь теоретической схемой оптимизации процессов на водосборе. Оно непригодно для установления конкретной характеристики состояния воды.

Для организации же водосборного бассейна, как объекта хозяйствования, необходима совокупность сельскохозяйственных, лесохозяйственных и гидрологических приемов, обеспечивающих в перспективе оптимальные структурные сдвиги в сельскохозяйственных, коммунальных и иных землях. Под этим подразумевается такое комплексное использование природных ресурсов, которое наряду с получением древесины и не древесных продуктов сохраняет и развививает все остальные компоненты.

Как отмечают О.В. Чубатый и Н.А.(1984) Воронков, метод хозяйствования на водосборах предусматривает соблюдение агрономических, лесоводственных и санитарно-гигиенических требований, зависящих от состояния и структуры площадей. Система такого хозяйствования помогает решить задачу сохранения всего комплекса полезного средообразующего влияния леса с одновременным рациональным использованием лесосырьевых ресурсов и обеспечения постоянного баланса чистой воды в реке. Однако, как считает Ю. Одум, причины нарушения водного баланса на водосборе не удастся обнаружить, если рассматривать в качестве объекта лишь воду. Водные ресурсы страдают из-за плохого ведения хозяйства на всей площади водосбора, которая принимается за хозяйственную единицу. Обеспеченость производственно-исполнительных и контролирующих органов аналитическими материалами, необходимыми для осуществления водо - и почвоохранных мероприятий, позволит сохранить и улучшить экологические условия территории водосборного бассейна.

7. АКТУАЛИЗАЦИЯ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ ДРЕВОСТОЕВ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЛЕСОВ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ

ЛЕСОУСТРОЙСТВЕ

Лесной кодекс Российской Федерации (1997 г. статья 69) намечает развитие мониторинга лесов в целях организации системы наблюдений, оценки, прогноза состояния и динамики лесного фонда для осуществления

государственного управления в области использования, охраны, защиты лесного фонда, воспроизводства лесов и усиления их экологических функций.

Объектами хозяйственной деятельности в лесу являются лесные массивы лесхозов. Они представляют собой насаждения разного породного состава, возраста, бонитета и полноты. Кроме того, среди лесных массивов имеются площади, не занятые лесом. В задачу лесного хозяйства входит не только сохранение и улучшение их состояния, но и повышение их продуктивности, восстановление не покрытых лесом площадей.

Лесоустройство определяет хозяйственную деятельность предприятия путем обоснованных расчетов. Эти расчеты и составляют основное содержание лесоустройства как научной дисциплины. Главной задачей лесоустройства является установление научно-обоснованного лесопользования, включая размер ежегодной рубки леса, а также использование других видов полезностей.

Непрерывное лесоустройство, рассматриваемое в качестве метода, представляет собой автоматизированную систему ежегодной актуализации лесного фонда с учетом естественных временных изменений в росте и развитии насаждений и воздействий, происходящих благодаря хозяйственным мероприятиям и климатическим факторам.

Непрерывное лесоустройство должно функционировать на базе многофакторных моделей и программ для расчета на ПЭВМ, Основой непрерывного лесоустройства служит банк данных таксационных показателей выделов покрытых и не покрытых лесом площадей.

7.1. Актуализация таксационных показателей лесных насаждений

На лесных территориях, где проводятся хозмероприятия, происходят естественные ежегодные изменения в росте и развитии насаждений за счет фактора времени, Однако до сих пор не создана надежная методика учета текущих изменений в лесном фонде предприятия.

Моделирование системы актуализации древостоев представляет собой описание математических моделей хода роста лесных насаждений по высоте, диаметру и запасу с учетом их полноты. Количественное описании хода роста насаждений в отечественной и зарубежной литературе получило свое начало в конце XIX начале XX века (8сИ\уаррас11,1908,1911; Ткаченко 1911; Орлов 1926; Третьяков 1927 и др.).

Именно эти работы создали предпосылки актуализации возрастной динамики роста и развития древостоев.

Согласно наших исследований прогнозирование, динамики роста древостоев лучше всего осуществлять на основе относительных величин -индексов роста, определяемых как отношение таксационного показателя, взятого в любом возрасте, к значению этого показателя в фиксированном возрасте.

Для определения индексов роста лесных насаждений были исследованы и измерены более 4000 деревьев на 60 постоянных пробных площадях,

Динамика индексов роста любого таксационного показателя определяется по следующей математической модели:

]ш(0 = ае1п(1)±р (37)

где: ]"„, (1) - индекс роста ¡-го показателя по возрасту 0);

а - коэффициент, зависящий от породы и таксационного показателя, описывается семейством кривых, убывающих с увеличением возраста;

В - поправочный коэффициент, изменяющийся по периодам роста,

Прогнозируемые величины таксационных показателей по индексам роста определяются по выше приведенной математической модели.

где: 1Ш(1:) - индекс роста ¡-го таксационного показателя в - X прогнозируемом году;

■1ш0о) - индекс роста 1-го таксационного показателя в начальном возрасте;

Кт0:) - поправочный коэффициент 1-го таксационного показателя в зависимости от полноты и возраста древостоя.

Поправочный коэффициент для корректировки запаса по ¡-ой породе в зависимости от полноты определяется по формуле:

Кт(0 = { а (у+с)П,} П, (38)

где Кт(1:) - коэффициент запаса 1 - ой породы;

а,Ь,с - коэффициенты регрессии;

1- возраст древостоя в динамике, лет;

П - относительная полнота древостоя, ед.

Предложенные уравнения составлены для насаждений высшей и низшей производительности. Выявлено, что теоретические значения индексов роста являются близкими величинами для любого бонитета. Так, например, индекс роста сосновых древостоев высшей производительности в 100-летнем возрасте равен 100,18, а для низшей производительности 100,57. Разница составляет всего лишь 0,39%.

Индексы роста по высоте, диаметру и запасу сосновых, еловых, березовых, осиновых, ольховых, дубовых (семенного и порослевого происхождения), липовых, ясеневых и лиственничных насаждений рассчитаны (Лямеборшай С.Х.1997) по периодам роста и производительности. В качестве примера приведены модели хода роста по высоте, диаметру и запасу сосновых насаждений (табл. 7).

Таблица 7.

Параметры прогностических моделей динамики роста основных таксационных показателей сосновых древостоев по возрастным периодам

Средняя высота древостоя, м

период от 5 до 50 лет период от 51 до 75 лет период от 76 до 100 лет период от 101 до 165 лет Н= 5,7374е и-Ь!"вд - 13,8524 Н= 3,8135е °'71п(') + 9,9369 Н=2,6084е °'71п(') + 34,7662 Н= 1,41640е °'71п® + 65,825

Средний диаметр древостоя, см

период от 5 до 35 лет период от 36 до 65 лет период от 66 до 165 лет Б= 3,8338е - 7,9696 Е)= 4,9613е °'71п(') - 20,7374 Б= 2,866е 0,71п(') + 29,9868

Запас древостоя, м3 на 1 га

период от 5 до 30 лет период от 31 до 65 лет период от 66 до 100 лет период от 101 до 135 лет период от 136 до 165 лет М=4,3846е и'"вд - 16,8399 М= 5,7414е0>71в(4) - 29,8223 М=3,4419е 0,7Ь(,) + 14,1656 М=1,9683еМв® +51,2201 М=1,1498е°'71п(1)+76,6014

Итак, индексы роста таксационных показателей лесных насаждений можно установить по приведенным математическим моделям, Следует отметить, что высший предел возраста аппроксимации является пределом возраста модельных деревьев. По математическим моделям можно прогнозировать таксационные показатели до возраста естественной спелости.

Прогнозирование и актуализация таксационных показателей производится следующим образом. Допустим, что требуется определить среднюю высоту, средний диаметр и запас сосновых древостоев в 50-летнем возрасте, когда известно, что эти показатели в 40 летнем древостое составляют по высоте 13,6 м, диаметру 13,2 см, запасу 202 м3/га. Значения показателей, рассчитанные по соответственным моделям, будут равны по высоте 16,37 м, диаметру 16,46 см, запасу 258,23 м3/га

Таким образом, можно актуализировать таксационные показатели любого выдела, квартала, лесничества, лесхоза до возраста естественной спелости древостоя.

7.2. Актуализация таксационных показателей, покрытых и не покрытых лесом площадей при антропогенном воздействии

Для актуализации лесного фонда с учетом хозяйственных мероприятий большую ценность представляет разработка многофакторных моделей и программ расчета на ПЭВМ с целью выявления и оценки отрицательных и

положительных экологических последствий лесопользования в различных условиях и обоснования комплекса мероприятий для их усовершенствования. Чтобы оперативно учитывать изменения, происходящие в лесном фонде, необходимо регулярно проводить лесоустроительные работы и создавать на базе этой информации банки данных лесного фонда с ежегодной актуализацией.

Создание банка данных должно осуществляться проведением базового лесоустройства с созданием повыдельного банка данных и ведение банка данных лесного фонда предприятий по материалам повторного лесоустройства.

Ведение банка данных и учет текущих изменений в лесном фонде осуществляется специально создаваемыми группами актуализации, в обязанности которых должны входить:

а) организация сбора информации, проведение технической учебы с персоналом, осуществляющим сбор данных по тем или иным мероприятиям,

б) обеспечение исполнителей соответствующими инструкциями и бланками входной информации, приемка и контроль достоверности заполненных бланков текущих изменений в лесном фонде,

в) внесение изменений в банк данных и актуализация таксационных данных выделов с учетом происходящих изменений.

Группа актуализации лесного фонда должна периодически проводить таксацию отдельных выделов, где возникают сомнения в достоверности информации.

Кроме хозяйственных изменений, в банк данных должны вноситься и изменения, происходящие вследствие стихийных и климатических факторов.

Если хозяйственное или организационное мероприятие проведено по всей площади выдела, то группа актуализации лесного фонда должна произвести корректировку нормативно- справочной информации с учетом специфики ведения хозяйства.

На основе временных изменений хода роста и под влиянием хозмероприятий в любое время можно получить обновленную информацию о лесном фонде и дать новую характеристику таксационных описаний, итогов площади и запасов по кварталам, характеристику насаждений, исключенных из расчета главного пользования, товарную и сортаментную структуру лесоэксплуатационного фонда, характеристику площадей по видам лесовосстановления, характеристику распределения покрытых лесом площадей по группам классов возраста, бонитетам и полнотам древостоев, и другую информацию.

По обновленной информации можно ежегодно корректировать все намеченные мероприятия, и особенно расчетную лесосеку.

Основными документами отображающим об изменения в лесном фонде по выполняемым лесохозяйственным мероприятиям являются:

- таксационное описание последнего лесоустройства;

- акты и рабочие ведомости приемки лесокультурных работ;

- акты отвода лесосеменных участков;

- акты перевода лесных культур в покрытую лесом площадь;

- акты на списание погибших культур;

- акты обследований происходящих изменений при стихийных бедствиях (ветровал, снеголом, бурелом, заболачивание площадей и др,);

- книга учета вредителей и болезней леса;

- книга учета лесных пожаров;

- материалы отвода лесосек;

- ведомость материально-денежной оценки лесосек;

- акты освидетельствования заготовляемой древесины и мест рубок;

- книга рубок ухода за лесом;

- материалы отвода хвойных древостоев в подсочку;

- акт передачи насаждений в подсочку;

- решение правительственных органов и государственных учреждений о переводе площадей из одной категории леса в другую, об изменении границ и др.

7.3. Оценка экологического состояния лесной среды

При лесоустроительном проектировании необходимым условием для принятия оптимальных решений является умение прогнозировать экологические последствия прошлого ведения хозяйства. Как известно, химические удобрения и осушение, казалось бы, направленные на повышение продуктивности лесов без учета их воздействия на окружающую среду, приводят к ухудшению экологической обстановки к гибели птиц и зверей, исчезновению многих видов, грибов и ягод, изменению водного режима, миграции водоплавающей дичи, увеличению опасности возникновения лесных пожаров.

Ухудшение состояния насаждений от проведения в лесу не обоснованных мероприятий выражается в уменьшении полноты, нежелательном изменении вертикальной и горизонтальной возрастной структуры и породного состава, развитии эрозионных процессов, снижении обшей продуктивности и жизнестойкости насаждений.

Таким образом, хозяйственная деятельность в лесу без соблюдения экологического баланса приводит к негативным явлениям, ухудшающим состояние лесного фонда. Конечно, в процессе эксплуатации лесов нельзя избежать отрицательного воздействия на насаждения, но при соблюдении экологических правил можно свести его к минимуму. Однако точно определить экологический ущерб трудно, так как он зависит от сочетания большого количества накладывающихся друг на друга, изменяющихся во времени и по интенсивности факторов - почвенных, биологических, лесоводственных,

технических, технологических, а также климатического и географического характера.

Несмотря на эти трудности, наукой решен ряд вопросов данной проблемы, Задача современных исследователей - собрать все разработки и на их основе построить модель оценки отрицательных экологических последствий лесопользования.

Многие отечественные естествоиспытатели давно отстаивали идею связи организма с окружающей средой. К.А.Тимирязев не только экспериментально доказал ее наличие, но и установил биологическую обусловленность этой связи. В работе А.А.Нартова «О посеве леса» рассматривается связь между породой, качеством леса и почвой. М.К. Турский отмечал, что конкретное место может отличаться высокой добротностью для одной породы и низкой для другой, более требовательной к почвенным и климатическим условиям. В 1899 году Г.Ф. Морозов писал: «В лесоводстве мерилом добротности почвы служит само насаждение или вернее, такие его элементы, как запас, средний прирост или высота». А.А. Крюденер в 1916 году связь между условиями произрастания растений выражал через бонитет. С введением бонитетной шкалы М.М. Орлова обозначение бонитета как показателя, характеризующего производитьность древостоев через плодородие почвы, стало очевидным.

Потребность в точной оценке взаимосвязи между лесными насаждениями и условиями их произрастания ощущается до сих пор. Этой теме посвятили свои труды П.С. Погребшие (1954), В.Н. Сукачев (1961), Д.В. Воробьев (1953) и другие. Особенно детально этот вопрос изучил И.И. Смолянников (1960). Он показал, что почвенное плодородие нельзя охарактеризовать каким-то одним признаком, требуется достаточно полная их система, чтобы раскрыть причины формирования древостоев той или иной продуктивности. Однако основным фактором, определяющим влияние основных компонентов в отдельно взятом географическом районе, является почва.

Чтобы плодородие почвы оставалось неизменным, необходимо предохранить ее от проявления водной эрозии. В случае обеднения почвы и перехода из одного состояния истощения в другое соответственно уменьшается и срок жизнедеятельности лесных насаждений.

Оптимальное экологическое состояние лесного фонда - это состояние, при котором заданные ландшафту социально-экономические функции наиболее точно соответствуют его природным свойствам. Это задача в которой предполагается найти компромиссное решение, позволяющее максимально использовать полезные свойства ландшафта в отношении отдельного фактора, не нарушая экологического баланса.

Однако экологическое состояние лесного фонда понятие не застывшее. Оно может меняться со временем и под влиянием хозяйственной деятельности.

Для вывода ландшафта из неудовлетворительного состояния часто бывает достаточно уменьшить воздействие того или иного фактора.

Промежуточные оценки экологического состояния указывают меру отклонения от оптимального и являются своевременным предупреждением ухудшения лесной среды, своего рода сигналом для назначения мероприятий, позволяющих нормализовать экологическую обстановку. На основе изложенного разработана автоматизированная система оценки экологического ущерба.

7.4. Оценка экологического ущерба при антропогенном воздействии на лес

Проблема защиты лесных ресурсов от техногенного и рекреационного воздействия и оценка экологического состояния и ущерба от нарушения правил лесопользования затрагивает комплекс социально-экономических, политических, культурных отношений в обществе.

Одна из наиболее актуальных задач государства - решительное пресечение природоразрушительных форм эксплуатации лесных ресурсов, а также своевременное устранение ущерба от антропогенного воздействия.

Ущерб от антропогенного воздействия делится на две категории: ущерб от выбросов токсичных элементов фабрик, заводов и автотранспорта и ущерб, непосредственно нанесенный отдельным человеком или группой людей (вырубка деревьев, уничтожение отдельных ландшафтов застройкой, повреждение насаждений пожаром по вине посетителей и др.). Ущерб, наносимый непосредственно человеком или группой людей, определяется по восстановительной стоимости.

Ущерб от выбросов токсичных элементов в атмосферу влечет за собой загрязнение воздушного и приземного бассейна, загрязнение почвенно-грунтового слоя. Для оценки ущерба от выбросов была разработана методика его определения, отработанная на лесных насаждениях музея-усадьбы Л.Н. Толстого «Ясная Поляна». Созданные преимущественно при жизни писателя насаждения подверглись промышленным выбросам Щекинского химического комбината. Кроме того, согласно расчетам, проведенным по разработанной методике (Лямеборшай,), сократилась жизнь дубовых насаждений на 150 лет, березовых - на 20 лет и липовых - на 50 лет. Ухудшение состояния лесных насаждений продолжается и сегодня. Главная причина - промышленные выбросы (диоксид серы, окись азота, аммиак и др.), которые в первые годы работы комбината в десятки раз превышали предельно допустимые концентрации.

Оценка экологического ущерба это мера фактического изменения таксационных показателей насаждений по сравнению с фоновым состоянием. Эта оценка производится путем сравнения динамики показателей естественного

роста насаждений с аналогичными показателями насаждений, произрастающих в условиях техногенного пресса.

Основными информационными источниками, регламентирующими решение таких задач, являются Санитарные правила в лесах Российской Федерации и Санитарные правила в лесах Московской области (табл.6).

Таблица 6.

Категория и характеристика санитарного состояния насаждений

Категория санитарного состояния Признаки отличия каждой категории санитарного состояния

I Древостой без признаков ослабления; хвоя и листва зеленая, блестящая, крона густая, прирост последнего года для данной породы и возраста нормальный

II Ослабленные насаждения, имеющие хвою и листву светлее обычного, крону слабо ажурную, прирост последнего года, уменьшенный более чем наполовину по сравнению с подобными насаждениями без признаков ослабления, дефолиация 11 - 20%, дехромация 2-10%

III Насаждения сильно ослабленные; хвоя и листва светло-зеленая или серовато-матовая, крона ажурная, прирост текущего года уменьшен более чем наполовину по сравнению с нормальными, наблюдается местное отмирание ствола, дефолиация 30-50 %, дехромация 10 - 15%

IV Усыхающие деревья; хвоя и листва желтоватая или желто-зеленая, крона заметно изрежена, прирост текущего года едва заметен или отсутствует, возможна сухокренность или суховершинность, дефолиация 60-70 %, дехромация 20-25 %

V Сухие деревья текущего года; хвоя, листва - серая, желтая или бурая, веточки еще сохраняются, кора изрежена, но сохранена или осыпалась лишь частично, дефолиация 80-100 %, дехромация 60-70%

VI Сухие деревья прошлых лет; хвоя и листва осыпались, веточки обломились, большая часть ветвей и кора осыпались, дефолиация 100% и дехромация 100%

Для выявления категории санитарного состояния закладываются пробные площади с количеством деревьев не менее 100 экземпляров основного яруса. При перечете оценивают все деревья по санитарному состоянию и находят среднюю величину поврежденности насаждений.

Средняя арифметическая величина процента поврежденных деревьев на пробной площади (Я) служит исходной информацией для определения

экологической категории и установления процента потери прироста на пробной площади (табл. 7).

Главные вопросы при расчете величины ущерба от техногенного воздействия на лес заключались в том, чтобы определить, сколько градаций экологического состояния можно выделить в лесу для своевременного устранения причин, вызывающих ухудшение экологического состояния.

В лесу, при глазомерном определении экологического состояния леса выделяется два вида насаждений: нормально-устойчивые и расстроенно-распадающиеся. Но этого явно недостаточно для своевременного принятия правильного решения по устранению возможных причин экологического неблагополучия. Исследованиями лесов музея-усадьбы Л.Н. Толстого «Ясная Поляна» согласно инструкции Европейского Союза по ведению мониторинга лесов, возможно, с определенной долей условности две первые категории санитарного состояния разделили на 4 категории. При этом в лесу стало возможным различить 8 экологических состояний.

Первое состояние представляет здоровые насаждения, второе -характеризует нормальные устойчивые насаждения с незначительным повреждением, (относящиеся к 1,3 санитарному состоянию с дехромацией не более 3%), в которых ущерб от воздействия разных факторов невелик и их можно без особых затрат привести в исходное состояние. Третье состояние характеризует относительно ослабленные насаждения, относящиеся к 1,6 санитарному состоянию, где дехромация достигает 6%. Им дана характеристика - быстро переходящие в стабильно устойчивые. Четвертое состояние характеризует ослабленные насаждения, медленно переходящие в стабильно устойчивые.

Четыре последних состояния (относящиеся, соответственно к III,IV,V и VI санитарному состоянию) характеризуют сильно ослабленные насаждения. Им присвоены характеристики - медленно переходящие в нестабильное состояние, переходящие в нестабильные состояние со средней скоростью, быстро переходящие в нестабильное состояние, нестабильные или распавшиеся насаждения. Перевод этих насаждений в стабильные требует привлечения значительных материальных, денежных и трудовых ресурсов.

Разделение насаждений на восемь качественных категорий, по нашему мнению, весьма приемлемо для своевременного обнаружения отрицательного воздействия факторов на лес, тем более, что каждое состояние соответствует определенному санитарному состоянию.

Стабильно-устойчивыми (Сл) считаются те насаждения, у которых прирост по фазам роста соответствует приросту эталонных, произрастающих в сходных условиях по тем же фазам роста, без какого-либо воздействия.

Состояние С, соответствует нормально-устойчивому развитию насаждений и принимается равным единице. Состояние любого экологического уровня, в зависимости от воздействия, будет меняться от

единицы до нуля.

Нормально-устойчивым хозяйственный лес считается в том случае, когда насаждения в возрасте от одного года до возраста рубки равномерно распределены по площади хозяйства. Однако при интенсивном ведении хозяйства такое распределение является лишь теоретической предпосылкой.

Для насаждений, выполняющих водоохранные и почвозащитные функции, согласно нашим исследованиям (B.C. Чуенков, С.Х. Лямеборшай, В.Н. Гирячев), вертикальная возрастная структура по запасу поколений леса, с учетом динамики фитомассы, транспирации, расхода элементов питания и депонирования углерода (по данным A.C. Исаева, Г.Н. Коровина, В.И. Сухих и др.), получила следующее распределение: запас молодняков первого класса возраста 2 %, второго 19 %, средневозрастных 39 %, приспевающих — 21 %, спелых и перестойных древостоев 19 %. Такими показателями могут характеризуются лишь разновозрастные древостой. При решении этой задачи использован метод линейного программирования.

Дня Центрального экономического региона нормально-устойчивыми насаждениями считаются те, у которых в смешанных лесах площадь, занятая хвойными породами, составляет не менее 60 %. Нормально - устойчивыми являются также насаждения, имеющие повреждения от фито энтомовредителями не более 10 % общей площади. Лесопользование в этих лесах считается нормальным при условии, если переруб не превышает 5 % расчетной лесосеки. При этом площадь заболоченных гарей и вырубок за 20 лет не должна составлять более 5 %. Насаждения считаются спелыми тогда, когда 80 % деревьев имеют возраст выше или равный возрасту рубки.

Устойчивые биогеоценозы всегда смешанные (И„), оптимальное соотношение такого смешения составляет 0,4,

И, ~ ~ = 0,4 (39)

"об

Область изменения: 0,4 <И„ < 0,4

где: Рм — наличие лиственных пород в молодняках первого и второго класса возраста %;

Рл — наличие лиственных пород по всей площади хозяйства, %,

В наших условиях критериями оценки экологического состояния экосистемы служат показатели, приведенные в таблице 7, которые отражают степень или меру отдаленности одного состояния от другого и позволяют ранжировать насаждениях по уровню изменения техногенного воздействия на лес.

Таблица 7.

Классификация экологического состояния насаждений по степени поврежденности, уменьшению прироста по запасу и санитарному состоянию

№ п.п. Экологическое состояние % поврежден ия насаждени й % уменьшен ия прироста по запасу Санитарно е состояние

1 Стабильно устойчивое 0-4 0 1,0

2 Быстро переходящее в стабильно устойчивое 4,1-10 2,3 1.3

3 Переходящее в стабильно устойчивое со средней скоростью 10,1-20 11,6 1,6

4 Медленно переходящее в стабильно устойчивое 20,1-30 16,2 II

5 Медленно переходящее в нестабильное состояние 16,2-53 46,4 III

6 Переходящее в нестабильное состояние со средней скоростью 53,1 - 60 69,6 IV

7 Быстро переходящее в нестабильное состояние 60,1 - 67 92,8 V

8 Распавшиеся насаждения 67,1 - 90 100 VI

Сумму экологического ущерба от техногенного и рекреационного воздействия в натуральном и стоимостном выражениях, по разным направлениям экономических потерь, можно представить в виде следующего математического выражения:

Эл=£у, (40)

где: 7 = 1,2,3....., п, — вид ущерба,

из них:

У; - ущерб от снижения продуктивности лесов (потери в приросте, изменения сортиментной структуры), руб./га;

Уг - ущерб от снижения запасов побочного пользования, руб./га; Уз - ущерб от снижения противоэрозионной функции леса, руб./га;

У4 - ущерб, связанный с расходами на восстановление деградированных

насаждений, руб./га,

У5 - экономический ущерб, связанный со старением насаждений, руб./га;

У6 - ущерб от рекреации, руб./га.

Экологический ущерб от снижения продуктивности лесов - У/ определяется как разность между запасом на 1 га, который был до техногенного воздействия в исследуемых насаждениях и фактическим запасом. Таким образом, определяется и изменение в сортиментной структуре древостоя (руб./га).

Экологический ущерб от снижения побочного пользования -Уг определяется как разница экономических оценок запасов побочного пользования до и после техногенного или рекреационного воздействия на лес по формуле:

У2=£(Э.-Э.) (41)

м

где: Э„, — экономическая оценка запаса на 1 га ресурсов /-того вида побочного пользования до и после воздействия отрицательных факторов на лес, руб./га.

Экологический ущерб от снижения противоэрозионных функций леса -Уз определяется как разница между кадастровой стоимостью 1 га земли до и после эрозии почвы (руб./га).

Экологический ущерб, связанный с расходами на восстановление деградированных насаждений - У4 определяется только для особо охраняемых лесов и устанавливается как сумма расходов на «лечение» деградированных деревьев, на восстановление почвы и др. (руб./га).

Экономический ущерб, связанный со старением насаждений -У,, учитывает влияние старения в ухудшении санитарного состояния со второй половины возраста естественной спелости (руб./га).

Возраст естественной спелости (Сер) определяется по формуле:

Сер = 7*я (42)

где: 4, — возраст количественной спелости по ¡-той породе, определяется как:

/. = ( 0 Л Л - —-»тах (43)

2' Ч Со) Ш где: 30 - запас насаждений на 1 га в возрасте /0, (м3/га);

У,(/) - прогнозируемый индекс роста I породы в момент времени - V, У, (<0) - индекс роста I породы в возрасте г„; 7,(7-1)-индекс роста 1 породы при (М);

Ущерб от рекреации - У6 определяется по тому же уравнению, что и при оценке техногенного воздействия.

7.5. Потеря продуктивности насаждений при рекреационных нагрузках на лес

Особое значение на современном этапе приобретает проблема охраны лесных ландшафтов, находящихся вблизи городов и населенных пунктов, где рекреационные нагрузки очень велики. Если потоки рекреантов не будут своевременно регулироваться, то такие ландшафты со временем могут разрушаться и гибнуть (Лямеборшай, 1995). В этой связи возникает проблема оптимизации рекреационных нагрузок на лесные ландшафты.

Определение силы влияния антропогенного воздействия на лесную среду требует разработки нормативов, определяющих устойчивость лесов. Они должны учитывать изменения в состоянии лесной среды, при которых осцилляция от центрального положения не выходила бы за пределы допустимого состояния. Экологические нормативы должны быть определены таким образом, чтобы экосистема внутри этих границ находилась в соответствии с заданными параметрами.

Поскольку натурные исследования по рекреационным нагрузкам проводятся в ограниченных масштабах многие нормативы основываются не на массовом материале, а на данных единичных наблюдений, либо берутся из разных источников без учета типичности.

Так как рекреационная нагрузка характеризуется степенью непосредственного влияния людей (посетителей) на конкретный ландшафт, то выражается их количеством, приходящимся на единицу площади в определенный промежуток времени. Различают нагрузки оптимальные и деструкционные (гибельные), которые определяются степенью воздействия на экосистему и характеризуются от слабой, не приводящей к существенным изменениям ландшафта, до катастрофической, в период которой экосистема окончательно разрушается.

Деструкционная нагрузка для различных ландшафтов не одинакова. Наиболее чувствительны к ней сосняки, в два раза устойчивее ельники черничные, в четыре раза березовые насаждения. Так, например, польский исследователь А. Костровский установил, что предельная недельная посещаемость для сухого бора составляет 46 человек на 1 га, для свежего бора от 50 до 90 человек, для свежего луга от 124 - 196. Допустимая нагрузка по А. Костровскому определяется, как максимальное количество людей, которые, двигаясь без перерыва в течение 8 часов на 1 га данного ландшафта, приводят травяной покров к началу деградации. Позднее в данное определение были внесены уточнения, в частности, отмечалось, что допустимым видом деградации можно считать такую, при которой на всей вытаптываемой площади в 3 м2 наблюдается хотя бы один участок площадью 1 дм2, где травяной покров разрушен полностью. Вместе с тем, вполне очевидно, что на степень нагрузки влияет рельеф местности. Ландшафты, где угол наклона рельефа более 12 % должны быть исключены из рекреационного пользования.

Механические свойства грунтов также влияют на величину допустимой нагрузки. Так, например, на песках влияние рекреантов более разрушительно, чем на суглинках.

Под устойчивостью природного территориального комплекс понимается его способность противостоять рекреационным нагрузкам до известного предела, за которым происходит потеря его способности к самовосстановлению. В.ПЛижова и Е.Д. Смирнова приводят следующие нормативы предельно допустимого количества отдыхающих в различных типах природных комплексов средней полосы европейской территории России (табл. 8).

Таблица 8.

Нормативы предельно допустимого количества отдыхающих в различных типах природных комплексов на 1 га

Типы почв и способы отдыха Группы типов леса

ельники сухие ельники влажные сосняки сухие сосняки ьлажые березняк и сухие березняк и влажные

Пологоволнистые суглинистые равнины: -при кратковременном отдыхе -при длительном отдыхе 30 11 20 7 35 12 25 9 50 18 37 13

Плоские равнины, сложенные суглинками с прослойками песков -при кратковременном -при длительном отдыхе 20 7 12 4 25 9 15 5 37 13 25 9

В основе многих исследований лежит положение о стадиях рекреационной дигрессии. Всего выделяют пять стадий дигрессии, характеризующихся следующими изменениями в лесных ландшафтах:

1. Деятельность человека не внесла в лесной комплекс никаких заметных изменений;

2. Рекреационное воздействие человека выражается в устойчивости редкой сети тропинок, в появлении среди травянистых растений некоторых светолюбивых видов (начальная фаза), разрушении подстилки;

3. Тропиночная сеть сравнительно густа, в травянистом покрове преобладают светолюбивые виды, начинают появляться и луговые травы, мощность подстилки уменьшается, на внутритропиночных участках возобновление леса все еще удовлетворительное;

4. Тропинки густой сетью опутывают лес, в составе травянистого покрова собственно лесных видов мало, жизнеспособного прироста (5-7 лет) фактически нет, подстилка встречается лишь фрагментарно у стволов деревьев;

5. Полное отсутствие подлеска и подроста, отдельные экземпляры на вытоптанной площади — сорные и однолетние виды трав;

Граница устойчивости природного комплекса, т.е. предел, после которого наступают необратимые изменения, находится между III и IV стадиями дигрессии. Соответственно, за предельно допустимую принимается та нагрузка, которая соответствует III стадии дигрессии. Необратимые изменения в природном комплексе начинаются на IV стадии, а угроза гибели лесных насаждений появляется на V стадии дигрессии.

Таблица 8. Нормативы предельно допустимого количества отдыхающих в различных типах природных комплексов на 1 га

Для определения предельно допустимых нагрузок нами проводились натурные обследования на 20 пробных площадях, заложенных в Яузском лесопарке «Лосиный остров». Результаты обследований приведены в таблице 9.

Таблица 9.

Показатели рекреационной нагрузки в лесных насаждениях __ Яузского лесопарка _

№ пробной площади Минерал из ация, % Стадия дигрессии Уплотнение почвы по категориям, кг/см Потеря прироста, %

тропиночная сеть площадки отдыха под пологом теса (контроль

1 12,40 IY 6,00 5,00 3,60 9,60

2 6,00 ПТ 7,00 - 3,70 4,00

3 3,60 П 8,16 - 3,10 2,40

4 1,20 П 3,00 - 2,30 1,20

5 0,30 I 2,40 3,60 1,80 0,80

б 2,10 И 3,36 4,80 2,45 1,60

7 10,70 IY 4,55 4,77 2,37 8,00

8 0,57 I 2,50 - 1,74 0,90

9 0 I - - 1,82 0

10 0.60 I 2,66 - 1,60 0,91

11 3,46 п 3,26 - 1,90 2,35

12 4,42 II 4,10 4,20 2,32 3,20

13 2,00 п 6,80 7,00 1,67 2,00

14 1,62 п 4,66 - 2,20 1,62

15 1,28 п 4,20 3,95 2,10 1,28

16 0,85 I 3,24 - 1,80 0,85

17 1,28 и 2,95 - 1,80 1,28

18 2,44 п 2,80 4,60 2,25 2,50

19 1,20 II 5,26 5,80 1,74 1,20

20 0,96 п 2,00 - 1,71 0,96

Из таблицы 9 следует, что потеря прироста напрямую зависит от степени минерализации напочвенного покрова, которая, в свою очередь, определяет стадию дигрессии и плотность почвы. Эти факторы являются производными от степени рекреационной нагрузки.

Закономерность снижения прироста в зависимости от рекреационной нагрузки наилучшим образом аппроксимируется экономико-статистическими моделями, которые раскрывают не способы достижения системой определенного состояния, а процессы ее функционирования. Экономико-статистические модели, как и всякие другие модели, представляют собой упрощенное подобие изучаемого процесса. Формально экономико-статистические модели представляют собой ту или иную систему уравнений, связывающую воедино показатели, характеризующие наиболее существенные, с точки зрения поставленной цели свойства процесса. Выбор этих свойств и разработка логической схемы связи между ними осуществляются неформальным путем. Недопустимость подмены функциональных связей корреляционными доказывается математически.

Статистическая модель регрессии призвана описать объективно существующую взаимосвязь потери прироста со степенью минерализации почвы и числом рекреантов, воздействующих на минерализацию. Уравнение имеет вид:

Р=0,335+ 0,021 Мя + 0,033 МнЧр+ 0,024 М„2 + 0,0001 Чр 1 (44)

где:

Р— потеря прироста, %;

М„ — минерализация напочвенного покрова, %;

Чр — число рекреантов на 1 га в год, Коэффициент детерминации значисость численных

коэффициентов уравнения Ор^ =2,0) свидетельствуют о достоверности полученных результатов. Зная воздействие дигрессии на состояние насаждений, можно рассчитать допустимое число рекреантов. С другой стороны, стадия дигрессии напрямую связана с процентом минерализации напочвенного покрова. Таким образом, число рекреантов (Чр) можно определить в зависимости от процента минерализации напочвенного покрова последующему уравнению вида:

Ч, = 24,37 + 12,29М, - 0,35м.2 (45)

Коэффициент детерминации (112=0,887) указывает о том ,что в 88,7% случаем уравнение регрессии отображает возможность определения численности рекреантов от степени минерализации почвы. Решение задачи выполнено не совсем корректно, так как независимой переменной должо выступать число рекреантов, а зависимой степень минерализации почвы.

В случае, если удается определить число рекреантов, то процент минерализации можно определить по уравнению вида:

М„= -0.64+0,02V,+0.00072 (46)

И2 = 0,866

Приведенные уравнения позволяют установить величину потерь прироста от туризма.

После проведения множества расчетов и анализа экологического ущерба по каждому фактору без учета потери побочного пользования, получили результаты, приведенные в таблице 10.

Таблица 10.

Удельная потеря прироста по запасу и причиненный экологический ущерб в

лесных насаждениях

«/ 1 2 3 5 10 20 30 60 80 90

прироста, %

уЭ—1,55 3,5 5,6 9,0 17,4 34,0 49,4 86,0 97,8 100

Представленные результаты экологического ущерба от потери прироста свидетельствуют о проявлении ярко выраженного закономерного изменения.

На основе этой закономерности получена интегральная формула определения экологического ущерба в рублях для древостоев различной возрастной структуры, чистых и смешанных по составу с наличием хозяйственной деятельности, или техногенное воздействия, рекреационной нагрузки и пр.

У^МД.БтР + г^ (47)

Экономические потери от старения определяются:

Эс=м,ц,{ 1-^Ц, (48)

где:

М, - запас насаждений ¿-той породы без антропогенного воздействия,

м3/га;

Ц - ставки лесных податей ¡-й породы, руб./м3; и, - возраст количественной спелости по запасу г'-й породы, бонитета до антропогенного воздействия, лет;

1ф - фактический возраст рассматриваемой породы при условии когда ^ 3,5^;

Ъ^ э - стоимость побочных продуктов до воздействия антропогенных факторов, руб./га;

г,ф - фактическая стоимость побочных продуктов, руб./га.

7.6. Распределение ущерба меязду предприятиями, загрязняющими

окружающую среду

Как известно, влияние промышленных выбросов на лесные насаждения зависит от объемов вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и от расстояния до объекта воздействия. Поэтому экологический ущерб (в %), согласно полученным данным и по наблюдаемым экологическим стадиям, распределяется между виновниками пропорционально объемам выбросов, отнесенным к расстояниям до объекта по формуле: У,хРщ

7=—*100, (49)

2.1 о

«-1

где: V, - объём выброса ¡-того предприятия по данным постов

метеорологической службы; Рп - количество дней с направлением ветров приносящих выбросы /-того

предприятия на объект; S„ - расстояние в км. от объекта до г'-того предприятия.

8. ЭТИКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЯ

Лесопользование как зеркало отражает культуру, уровень научно-технического обеспечения, заботу государства о будущем лесов, экологическом благополучии общества и непрерывном обеспечении его лесными ресурсами.

В связи с этим необходимо, чтобы государство проводило более активную экологическую политику. В наших исследованиях (Лямеборшай, 2003) была предпринята попытка сформулировать правила и нормы поведения людей при лесопользовании, будь то рубки, сбор грибов, ягод или же отдых.

Этика - это философское учение о нравственности, о правилах поведения человека во всех случаях жизни. Под этикой также понимают нормы и совокупность нравственных правил обращения людей друг с другом и с окружающим миром.

Этика экологического лесопользования в широком понимании это экологически ориентированное поведение людей во всех сферах соприкосновения с природой, в узком - соблюдение правовых норм рационального использования лесных ресурсов.

Этическая тема включает в себя два взаимосвязанных аспекта: этику поведения человека в лесу и этику пользования лесными ресурсами. Первый - как будто бы очевиден, человек в лесу должен быть дисциплинированным,

не разводить костры в запрещенных местах, не бросать горящие спички и не потушенные окурки, не повреждать деревья топором или другими острыми предметами, не рыть ненужные ямы, не бросать мусор в местах отдыха и др. Основы этики лесопользования тоже достаточно просты. Это соблюдение технологической дисциплины, нравственного подхода и правовых норм при уборке лесного урожая. Оно заключается в освоении лесного массива по способам и правилам рубок согласно Лесному законодательству.

Граждане обязаны соблюдать правила пожарной безопасности в лесах, не допускать поломку, порубку деревьев и кустарников, повреждения лесных культур, засорения лесов, уничтожения и разорения муравейников и гнездовий птиц, а также соблюдать другие требования законодательства Российской Федерации. Разработанные правила этики лесопользования полностью изложены в монографии «Основные принципы и методы экологического лесопользования» (Лямеборшай, 2003).

Для обоснования этических норм использования лесных ресурсов (древесины, грибов, ягодников, охотничьей фауны) необходимы специальные исследования, которые вместе с правовыми нормами и экологической политикой государства, составят этику лесопользования.

Выводы и предложения

1. Оптимальный размер лесосырьевой базы определяется комплексом экономических показателей (затратами на выращивание, заготовку и транспортировку), лесоводственных показателей (средним приростом по предприятию, средним запасом спелых древостоев), географических показателей (рельефом местности, лесистостью территории) и социальным фактором (лесообеспеченностью населения).

2. Оптимизация возрастов рубок в пределах предприятия определяется критериально минимумом суммы приведенных затрат, включающих затраты на вращивание, заготовку и транспортировку древесины.

3. Размер расчетной лесосеки определяется системно, с учетом динамики запаса спелых и перестойных древостоев, наличием страхового запаса, темпов поспевания древостоев с использованием математических выражений весового типа.

4. Целевой породный состав древостоев формируется с учетом наибольшего соответствия древесных пород экологическим (почвенным) условиям критериально по целевой функции с максимумом текущего прироста по запасу в возрасте кульминации прироста. Целевой породный состав повышает продуктивность древостоев в среднем на 20 процентов.

5. Оптимизация воспроизводства и использовния лесных ресурсов является экономической категорией, которая позволяет сложный процесс управления производством по блокам. Блочная система функционирует

иерархически: область - предприятие - лесничество - однородные условия местопроизрастания - лесотаксационный выдел. В результате получаем оптимальные объемы лесовосстановления, промежуточного и главного пользований, а также переработки древесного сырья.

6. Экологические методы лесопользования должны использоваться с учетом особенностей всех видов земель (сельскохозяйственного назначения, лесного хозяйства, градостроительства) сбалансировано по биологическому, химическому и водному направлениям.

7. Прогнозирование роста и развития насаждений как основного элемента актуализации лесного фонда осуществляется по системе моделей с учетом возрастных этапов роста.

8. Учет текущих изменений при непрерывном лесоустройстве составляет основу прогностических изменений как в насаждениях, так и в экологических условий окружающей среды.

9. Оценка экологического ущерба при антропогенном воздействии на лесные фитоценозы осуществляется по интегральному показателю формирования продуктивности древостоев - потере текущего прироста, побочных продуктов и средообразующих функций леса. Возмещение ущерба, причиняемого промышленными предприятиями, должно осуществляться дифференцировано с учетом отдаленности предприятия от лесного объекта, объемов выбросов, и направления ветра.

10. Предложен алгоритм расчета размера лесосырьевой базы, учитывающий комплекс экономических, лесоводственных, географических и социальные показателей при соблюдении принципа непрерывности и неистощительности лесопользования.

11. Предложен алгоритм выбора расчетных лесосек по площади и запасу с учетом экологических, экономических и лесоводственных факторов.

12. Предложена новая методика оптимизации возрастов рубки с учетом потребности в сортиментах и потенциально возможного выхода сортиментов с минимизацией суммы приведенных затрат на лесовырагцивание, заготовку и транспортировку древесины.

13. Предложен новый способ ведения мониторинга состояния лесов и актуализации лесного фонда естественно формирующихся древостоев и под воздействием хозяйственных мероприятий.

14. Предложена методика оптимизации воспроизводства и использования лесных ресурсов на основе блочного программирования иерархиечской подчиненности объектов оптимизации.

15. Предложена новая методика оценки экологического ущерба от антропогенных воздействий на лесные экосистемы.

16. Предложен новый подход ведения лесного хозяйства и лесопользования по водосборам на основе сбалансированности биологических, водных ресурсов и элементов питания.

Список основных публикаций по теме диссертации:

Монографии

1. Основные принципы и методы экологического лесопользования/С.X. Лямеборшай/ ВНИИЛМ 2003,296 с.

2. История и состояние лесов Лосиного острова / В.В. Нефедьев, В.М. Жирин, С.Х. Лямеборшай, MC. Шапочкин, A.B. Шаталов, С.П. Эйдлина,М./ «Прима Пресс- М» 2000,132 с.

3. Miku i gjelber Tirana, /Selman Lameborshaj/ Shtypeshkronja Mihal Duri 1960, f, 175.

Брошюры

4. Оптимальное определение размера лесопользования /С.Х. Лямеборшай/ Изд, ВНИПИЭИлеспром,М:, 1975, 30 с.

5. Лесное хозяйство, лесная и дерево обрабатывающая промышленность в социалистических станах Европы /С.Х. Лямеборшай, И.И. Сяксяев/ Экспресс информация, Изд. ВНИПИЭИлеспром, М:,1980,20 с.

6. Методические указания по расчету экологического ущерба от антропогенного воздействия на лесные насаждения Музея-усадьбы Л.Н.Толстого «Ясная Поляна»/ С.Х.Лямеборшай/ Пушкино,- Изд, ВНИИЛМ,1997, 41 с.

Статьи

7. Решение экономических задач по лесовосстановлению и лесовыращиванию на базе биоэкоса /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство, № 4, 1971, - С, 54-59.

8. Пути совершенствования лесользования /С.Х. Лямеборшай, В.Г. Сударев/ Ж. Лесная Промышленность//1972, № 1, С, 18-19.

9. Экономико-математические методы в определении оптимальных возрастов рубки леса, /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство, 1972, №8, С. 41-44.

10. Эффективность комплексных предприятий Закарпатья, /С.Х. Лямеборщай/ Ж. Лесная Промышленность, № 10,1972, С. 24-25.

11. Использование математических методов для обоснования срока вырубки спелых и перестойных насаждений /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Экономика и управление, М:,1973, - № 4, С. 9-10.

12. Совершенствование ведения лесного хозяйства в лесах I группы /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесная промышленность, М:,1973, - № 6, С. 16-17.

13. Способ выбора расчетных формул для определения размера лесопользования с применением ЭВМ /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство № 12, 1973, С. 38-42.

14. Использование математических методов для обоснования срока вырубки спелых и перестойных насаждений,/С.Х. Лямеборшай, Ф.М. Золотухин/ Ж. Экономика и управление №4, 1973, С. 9.

15. Упорядочить ведение лесного хозяйства в лесах первой группы /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесная промышленность, 1973, № 6, С. 21.

16. К вопросу создания и систематизации технологических карт в лесном хозяйстве /С.Х. Лямеборшай, Ф.М. Золотухин/ Ж. Лесное хозяйство № 10, 1976, С. 53-62.

17. О проблеме совершенствования расчетной лесосеки /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство № 8,1982, С. 48-51.

18. О размерах объекта хозяйствования с непрерывным неистощительным пользованием , /С.Х. Лямеборшай/ Лесной Журнал, № 4, Архангельск: 1983, С. 112-115.

19. Развитие инфраструктуры в лесном хозяйстве /С.Х. Лямеборшай, Г.Н. Рукосуев/ Ж. Лесное хозяйство, № 4,1983, С. 4-6.

20. Оптимизация воспроизводства и использования лесных ресурсов /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство, 1985, - № 9, С. 24-27.

21. Оценка экологического состояния лесной среды при лесопользовании в равнинных лесах /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство 1995, № 5, С. 1921.

22. Системный подход к организации лесопользования, /С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство, 1988, № 8, С. 26-28.

23. Оптимизация породного состава лесных культур / С.А. Родин, С.Х. Лямеборшай/ Ж. Лесное хозяйство, 1998, № 4, С. 23-24.

25. Определение экологического ущерба лесных насаждений при антропогенном воздействии, /С.Х. Лямеборшай, С.А. Родин/ Ж. Лесоведение,// 2002, № 6, С. 36-42.

26. Оценка экологического состояния леса и расчет экологического ущерба от техногенного и рекреационного воздействия на лес/С.Х. Лямеборшай, О.В. Сырямкиной/ Ж. Лесохозяйственная информация 2004, № 12, С. 18-26.

27. Методика и программа определения экологического ущерба лесов /С.Х.Лямеборшай, A.C. Пугаев/ Ж. Лесное хозяйство, 2005, № 4, (в печати).

Сообщения в научных сборниках и на конференциях

28. Из опыта оптимизации лесоводства /В.Г. Нестеров, С.Х. Лямеборшай/ Доклады ТСХА,М: № 119, 1966, С 263-268.

29. Применение математических методов в лесном хозяйстве /В.Г.Нестеров, С.Х. Лямеборшай/ Тезисы докладов Всесоюзного совещания по проблемам внедрения ММ и ЭВМ в сельском хозяйстве М: 1966, С. 61-63.

30. О моделях будущих лесов ОПЛ «Русский лес» /В.Г. Нестеров, С.Х. Лямеборшай/ Доклады ТСХА № 124, 1967, С 263-269.

31. К вопросу о математическом программировании в лесовыращивании /В.Г. Нестеров, С.Х. Лямеборщай, В.В. Лазаренко/ Доклад "Внедрение ММ и ЭВМ в сельском хозяйстве ТСХА, М:, 1968, С. 65-66.

32. К вопросу о математическом программировании в лесовосстановлении /С.Х. Лямеборшай/ Сб. трудов, Использование ЭВМ в сельском хозяйстве, -М: 1968, С. 68-70.

33. Расчет коэффициентов выноса азота и зольных элементов разными древесными породами /С.Х. Лямеборшай/ Доклад ТСХА № 133, М. 1968, С. 411-415.

34. Моделирование и получение численных решений размера лесопользования на ЭВМ, /A.A. Колывагин, М.М. Трубников, С.Х. Лямеборшай/ Сб.: Применение ЭММ и ЭВМ в лесной и деревообрабатывающей промышленности,- Петрозаводск, 1971, С. 205-210.

35. Разработка модели лесопользования /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Научных трудов ВНИПИЭИлеспром, №4, М: 1973, С. 170-179.

36 Правила определения возраста рубки - путь к рациональному использованию лесных ресурсов, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. ВНИИПИЭМ Леспром-М. 1974,-№ 6, С. 35-51.

37. Некоторые вопросы нормирования лесопользования /С.Х. Ламеборшай/ Сб. Кафедра экономической кибернетики Э.И. им. Плеханова. М. 1975, С. 35-47.

38. Об организации постоянно действующих лесных предприятий с расширенным воспроизводством лесного фонда, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. н. трудов ВНИПЭИлеспрома М: № 10, 1975, С. 150-158.

39. Систематизация расчетно-технологических карт на лесохозяйственных мероприятиях для поиска информации на ЭВМ, /С.Х. Лямеборшай, В.А. Матюлина/ Сб. Лесоустройства таксации и аэрофотометоды// № 22 Ленинград, 1975, С. 131-141.

40. Многомерная группировка лесных предприятий для исследования в них экономических закономерностей, /С.Х. Лямеборшай/ М:, ЦНИИМЭ, 1979, С. 23-25.

41. Модель оптимизации структуры производства в лесохозяйственных предприятиях, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. ВНИИЦлесресурс, - М:, 1979, С. 2332.

42. Экономико-математические методы определения специализации лесных предприятий, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Использование методов оптимизации в оперативном управлении производством, Министерство сельского хозяйства СССР, М:, 1979, С 48-51.

43. Новые решения для ОАСУ, /С.Х. Лямеборшай/ М:, ВНИИЛМ, 1989, С. 6972.

44. Экологическое лесопользование, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Многоцелевое лесопользование, М:, ВНИИЛМ, 1994, С. 53-57.

45. Индексы роста деревьев и их применение при прогнозировании таксационных показателей лесных насаждений, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Проблема организации многоцелевого лесопользования. - Пушкино: ВНИИЛМ, 1997, С. 77- 83.

46. Математическая модель рационального использования лесных ресурсов, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Проблема организации многоцелевого лесопользования. Пушкино: ВНИИЛМ, 1997, С. 19-21.

47. Математические модели многоцелевого лесопользования, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Многоцелевое лесопользование на рубеже XXI века, Пушкино: ВНИИЛМ, 1999, С. 102-112.

48. Лесопользование и сохранение природоохранных функций леса, /С.Х. Лямеборшай/ Сб. Многоцелевое лесопользование на рубеже XXI века, Пушкино: ВНИИЛМ, 1999, С. 51-69.

49. Математические модели многоцелевого лесопользования, /С.Х. Лямеборшай, М.С. Шапочкин/ Сб. Многоцелевое лесопользование на рубеже XXI века, Пушкино: ВНИИЛМ, 1999, С. 102-112.

50. Проблемы сохранения лесных насаждений национального парка «Лосиный остров» в зоне влияния Московской кольцевой дороги, /М.С. Шапочкин,

B.В. Киселева, С.Х.Лямеборшай/ Экология большого города, Вып, 5, М: 2001, С. 127-130.

51 .Рекреационное использование ландшафтов природного музея - заповедника «Коломское» /С.Х. Лямеборай, С.Ю. Цареградская/ Экология большого города, Вып, 6, М: 2002, С. 148-151.

52. Комплексная методика изучения влияния рекреации на экосистемы городских и пригородных лесов /М.С. Шапочкин, В.В. Киселева, С.Х. Лямеборшай, О.В. Сырямкина/ Научные труды Национального парка «Лосиный остров», Выпуск 1 (к 20 - летию со дня организации национального парка) Под ред, В.В. Киселёвой, - М.: "КРУК - Престиж», 2003, С -12-29.

53. Оптимизация рекреационных нагрузок в природно-ландшафтном музее -заповеднике «Коломенское» /С.Х. Лямеборшай, С.Ю. Цареградская/ Экологические проблемы открытия исторического наследия, Материалы Седьмой Всероссийской Научной Конференции (Бородино 18-21 ноября 2002 года) Москва, 2003 С. 341-347.

54. Устойчивое лесопользование /С.Х. Лямеборшай/ «Экология и устойчивое развитие» Труды первого Международного летнего семинара, Дубна, 2004,

C. 171-178.

Отпечатано с готового оригинала

Подписано к печати Формат 60x80 /1б Объем 4.0 п.л._Тираж 100 экз.

Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства 141200, г. Пушкино Московской обл., ул. Институтская, 15 тел.: (8-253) 2-46-71 факс: 993-41-91

»

»

Р1 о о С 1

РНБ Русский фонд

2006-4 6968