Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности формирования высокопродуктивных ельников из смешанных березово-еловых древостоев рубками ухода за лесом

ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Особенности формирования высокопродуктивных ельников из смешанных березово-еловых древостоев рубками ухода за лесом"

На правах рукописи

Г

ИЩУК Таисия Александровна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ ЕЛЬНИКОВ ИЗ СМЕШАННЫХ БЕРЕЗОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ РУБКАМИ УХОДА ЗА ЛЕСОМ

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 о „¿К 2014

005556864

Санкт-Петербург - 2014

005556864

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Беляева Наталия Валерьевна,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Корчагов Сергей Анатольевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры лесного хозяйства, ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»;

Иванов Александр Михайлович,

кандидат сельскохозяйственных наук, начальник сектора кадастрового учета отдела лесного проектирования, ФБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт лесного хозяйства».

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Братский государственный университет».

Защита диссертации состоится 28 января 2015 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.220.02 на базе ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова».

Автореферат разослан 26 ноября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Жигунов Анатолий Васильевич

Обшая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Реализация основных принципов лесоводства обеспечивающих постоянство и устойчивость лесопользования, является необходимым условием ведения современного лесного хозяйства. Однако экономические условия, технология производства, используемые машины и механизмы постоянно меняются. На международном уровне принято решение об экологической оценке правильности ведения лесного хозяйства, о необходимости сертификации лесной продукции. Это отражено и в Лесном кодексе Российской Федерации (Лесной кодекс Российской Федерации 2007). В связи с этим требуется обновление устаревших правил, нормативов и методов, но при сохранении основополагающих устоев лесоводства.

Одним из путей увеличения выхода продукции с единицы лесопокрытои площади и повышения ее качества является использование в практике рациональных систем ухода за лесом. Эффективность и качество ухода за лесом во многом зависят и от того, какую цель ставит перед собой хозяйство. На практике эта идея может быть реализована посредством применения целевых программ ухода за лесом. Уход за лесом растянут во времени на весь период лесовыращивания и на каждом

возрастном этапе имеет свои особенности. ^ „__

Сформировать высокопродуктивный древостой заданной товарной структуры можно систематическими рубками ухода. Но рубки ухода за лесом - актуальное, необходимое, но в тоже время наиболее сложное, трудоемкое и проблематичное лесохозяйственное мероприятие. Сложность увеличивается из-за теоретических разногласий, противоречивости рекомендаций и погрешностей современной практики направленной на получение сиюминутной выгоды. Для ответа на конкретные вопросы теории практики рубок ухода необходимы длительные опыты. В данной работе приводятся результаты таких опытов, имеющих практическое значение

Актуальность данной работы определяется также необходимостью подведения итогов длительных (85 лег) экспериментов с рубками ухода за лесом (прореживаниями и проходными рубками), систематизации накопленного опыта, обобщения и теоретического осмысления полученной информации с дальнейшим ее использованием для разработки систем ухода за лесом, совершенствования практики ведения хозяйства в лесу, прогнозирования лесоводственного эффекта не только на

ближние, но и более отдаленные сроки.

Степень разработанности темы исследования. Исследованиями последних десятилетий убедительно доказана обоснованность изучения закономерностей формирования хвойных древостоев под влиянием рубок ухода, которые необходимо учитывать при ведении лесного хозяйства и, в первую очередь, при выборе режимов ухода за лесом. Спорным в настоящее время остается вопрос об оптимальном режиме рубок ухода за лесом. Существуют два противоположных мнения по срокам проведения рубок ухода. Одни исследователи считают, что первые рубки ухода следует начинать рано, рубить мало, но часто. По мнению других, рубки ухода следует проводить редко, но с большой интенсивностью. При этом самым важным видом рубки ухода они считают прореживания. Аналогичная ситуация сложилась и относительно выбора метода рубок ухода. До сих пор не существует обоснованных рекомендаций по применению того или иного метода в древостоях разного породного состава. Дискуссионным остается вопрос о возможности повышения общей производительности древостоя с помощью регулярных рубок ухода. По мнению одних ученых - она увеличивается, других - остается неизменной В настоящее время еще мало исследований, посвященных влиянию рубок ухода за лесом, проведенных неоднократно с разной интенсивностью, на возмож-

ность восстановления запаса древостоев, повышению его устойчивости, а также на конкурентные отношения в смешанных хвойно-лиственных насаждениях.

В последнее время все реже встречается математическое обоснование экономической эффективности рубок ухода за лесом, проводимых на разных этапах ле-совыращивания. На первое место, как правило, выходит получение ежеминутной выгоды. В результате погоня за доходностью рубок отражается на качестве ухода за лесом. Стремление к быстрому получению высокого экономического эффекта почти неизбежно приводит к снижению конечного результата: уменьшается объем рубок в спелых и перестойных лесных насаждениях, снижается качество древостоя, ослабляются экологические и средообразующие функции леса.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является выявление особенностей формирования ельников кисличных из смешанных березово-еловых древостоев под воздействием регулярных рубок ухода разной интенсивности.

Для достижения поставленной цели исследований необходимо было решить следующие основные задачи: 1) Дать сравнительную оценку влияния рубок ухода разной интенсивности на общую производительность, продуктивность, текущий прирост, отпад и таксационные показатели (диаметр, высота, запас, сумма площадей сечений) ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев. 2) Выявить режим рубок ухода за лесом, позволяющий снизить конкуренцию между березой и елью в смешанных древостоях. 3) Дать апробацию методики оценки межвидовых взаимодействий между березой и елью в фитоценозе на основании принципа «плотной упаковки» экологических ниш (дифференциации экологических ниш) Р. Мак-Артура. 4) Изучить влияние режима рубок ухода за лесом на товарную структуру еловых древостоев кисличного типа леса, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев. 5) Уточнить режим прореживаний и проходных рубок для формирования высокопродуктивных ельников кисличных из смешанных березово-еловых древостоев. 6) Дать экономическое обоснование эффективности рубок ухода за лесом для еловых древостоев кисличного типа леса, достигших возраста сплошной рубки. 7) Подвести итоги длительных опытов на постоянных пробных площадях.

Решение поставленных задач позволит организовать ведение современного лесного хозяйства на региональном уровне, с учетом местных условий и особенностей.

Научная новизна исследований заключается в следующем: 1) Подведены итоги длительных опытов с прореживаниями и проходными рубками на постоянных пробных площадях. 2) Установлено, что прореживания и проходные рубки средней, сильной и очень сильной интенсивности повышают общую производительность, продуктивность и средние таксационные показатели ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев. 3) Доказано, что в ельниках кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, после рубок ухода за лесом наблюдается увеличение среднепериодического текущего прироста и значительное снижение отпада, а соотношение текущего прироста и отпада сдвигается в сторону первого, повышая, тем самым, устойчивость лесного фитоценоза. 4) Установлено, что показатели асимметрии и эксцесса рядов распределения по ступеням толщины наглядно показывают усиление или ослабление конкурентных взаимоотношений в смешанном древостое, пройденном прореживаниями и проходными рубками, что позволяет осуществлять поиск оптимального для данного возраста и лесорастительных условий состава древостоя. 5) Установлено, что использование меры плотности упаковки вида (принцип Р. Мак-Артура) для смешанных березово-еловых древостоев позволяет адекватно оценивать взаимную конкуренцию между породами после лесохозяйственных воздейст-

ВИЙ Принцип плотной упаковки видов Р. Мак-Артура показывает, что лиственные и хвойные породы, объединенные в сообщество, используют все возможности для существования, предоставляемые средой, с минимизацией конкуренции между собой и максимальной биологической продуктивностью в условиях данного конкретного места обитания (биотопа), при этом пространство заполняется с наибольшей плотностью. В смешанных древостоях рубки ухода за лесом снижают конкуренцию между березой и елью. Показатели меры плотности упаковки видов показывают, что береза не испытывает при этом конкурентное давление со стороны ели 6) Результаты исследований товарной структуры ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, показывают, что при сильном и очень сильном изреживании древостоя доля крупной древесины увеличивается по сравнению с рубками ухода слабой и средней интенсивности. 7) Уточнен режим прореживаний и проходных рубок для формирования высокопродуктивных ельников из смешанных березово-еловых древостоев. 8) Предложен новый метод расчета экономической эффективности рубок ухода за лесом для древостоев ели, достигших возраста сплошной рубки.

Теоретическая значимость работы состоит в том, что доказаны: возможность повышения общей производительности, продуктивности и средних таксационных показателей ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев прореживаниями и проходными рубками средней, сильнои и очень сильной интенсивности; экономическая эффективность рубок ухода за лесом в ельниках кисличных, сформованных из смешанных березово-еловых древостоев- выявлены: особенности формирования высокопродуктивных ельников из смешанных березово-еловых древостоев рубками ухода (прореживаниями и проходными рубками); дано обоснование организационно-технических показателей по проведению рубок ухода (прореживаний и проходных рубок) для формирования высокопродуктивных ельников из смешанных березово-еловых древостоев в условиях Северо-Запада РФ; предложены: методы оценки взаимной конкуренции между породами после лесохозяйственных мероприятий (прореживании и проходных рубок); метод расчета экономической эффективности рубок ухода за лесом в древостоях, достигших возраста сплошной рубки. Раскрыты малоизученные аспекты возможных путей повышения устойчивости лесного фитоценоза после проведения рубок ухода за лесом. Получены новые сведения о конкурентных взаимоотношениях в смешанных древостоях, позволяющие установить оптимальный состав древостоя для данного возраста и лесорастительных условии, при проведении рубок ухода за лесом (прореживаний и проходных рубок).

Практическая значимость работы. Представленные материалы могут служить базой для корректировки параметров ранее разработанных целевых программ рубок ухода в еловых древостоях кисличного типа леса, уменьшить их трудоемкость путем увеличения интенсивности рубок и сокращения числа приемов, улучшить экономический результат за счет получения более крупных и ценных лесоматериалов. Применение этих программ позволит в целом повысить эффективность целевого лесовыращивания.

Результаты исследований могут быть использованы при сертификации лесной продукции и в хозяйственной деятельности, при формировании лесохозяйственных регламентов и проектов освоения лесов.

Методология и методы исследования. Для экспериментальных работ использованы стационарные объекты с 85-летним сроком наблюдении и разными вариантами опытов, расположенные в Гатчинском районном лесничестве Ленинградской области. Длительность опытов позволяет сохранять методологическую преемственность в сборе и обработке информации. Интерпретация полученных

данных осуществлялась в рамках теории систем, наилучшим образом объясняющей процессы, протекающие в лесном фитоценозе при активном хозяйственном воздействии. В дальнейшем возможна воспроизводимость результатов исследования в различных условиях. Теория построена на известных, проверяемых в процессе исследований данных и фактах, полученные результаты согласуются с опубликованными экспериментальными данными других исследователей по теме диссертации. Идея исследования базируется на анализе истории и практики рубок ухода за лесом, литературных данных по теме диссертации, обобщении передового опыта и собственных подходах при решении основных вопросов исследования.

Данные автора сравнивались с материалами, полученными ранее по рассматриваемой тематике в других регионах страны и за рубежом, а также рассмотрены отдельные теоретические положения с целью их научного обоснования. Установлено качественное совпадение, а в ряде случаев несовпадение авторских результатов с результатами других исследователей в части выбора оптимального режима рубок ухода за лесом (прореживаний и проходных рубок), возможности повышения общей производительности и продуктивности древостоя рубками ухода за лесом, улучшения его товарной структуры, а также в части использования современных методов оценки взаимной конкуренции между породами после лесохозяйст-венных мероприятий (прореживаний и проходных рубок).

Использованы современные методы сбора и обработки экспериментальных данных; элементы системного подхода к решению конкретных задач исследования; методы математической статистики при обработке полученного материала -приложения Microsoft Excel и пакет прикладных программ StatPlus 2009.

Положения, выносимые на защиту. На основе стационарных и полевых исследований в диссертации рассмотрены, сформулированы и обоснованы следующие научные положения: 1) Рубки ухода за лесом (прореживания и проходные рубки) сильной и очень сильной интенсивности повышают продуктивность ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев в 1,5-2 раза (за счет увеличения общей производительности в среднем на 30% и сокращения отпада более чем на 50%) и средние таксационные показатели - на 2530%. 2) Рубки ухода за лесом (прореживания и проходные рубки) в ельниках кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, увеличивают среднепериодический текущий прирост и снижают отпад древостоя, а соотношение текущего прироста и отпада сдвигают в сторону первого, повышая, тем самым, устойчивость лесного фитоценоза. 3) В смешанных древостоях рубки ухода за лесом снижают конкуренцию между березой и елью. Показатели меры плотности упаковки видов вида (по Мак-Артуру) показывают, что береза не испытывает при этом конкурентное давление со стороны ели. Показатели коэффициентов асимметрии и эксцесса в распределении деревьев по ступеням толщины на данных опытных объектах указывают на необходимость своевременного изреживания лиственного полога. Обострение межвидовых отношений приводит к снижению производительности хвойного яруса и более мелкой товарной структуре его древесины. В производительных условиях произрастания только минимальное участие лиственных пород (не более 1 единицы в составе древостоя) позволяет свести к минимуму межвидовую конкуренцию. 4) Товарная структура ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, после рубок ухода средней, сильной и очень сильной интенсивности складывается в процентном соотношении одинаково: 43-46% составляет крупная древесина, 36-38% -средняя и 10-12% - мелкая. Данное явление служит показателем стабильности ростовых процессов в еловой части фитоценоза. 5) Для формирования высокопродуктивных еловых древостоев кисличного типа леса и увеличения выхода крупно-

товарной древесины с 1 га к возрасту главной рубки рекомендуем проводить прореживания сильной интенсивности (40%) с повторяемостью 10 лет и проходные рубки средней интенсивности (25%) с повторяемостью 20 лет. Первое прореживание следует проводить в возрасте древостоя 40-45 лет; заканчивать рубки ухода не позднее 1 класса возраста до главной рубки. К возрасту главной рубки (81-101 год) необходимо удалить лиственный полог из смешанного лиственно-хвоиного насаждения. 6) Экономическая эффективность рубок ухода заключается в наибольшей стоимости участков лесного фонда после прореживаний. Экономическая эффективность будет большей при большей доле участия ели в составе древостоя к сплошной рубке. В целом участки лесного фонда, не пройденные рубками ухода, будут стоить в 2-2,5 меньше, чем пройденные рубками ухода.

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечена и подтверждена многолетними, комплексными экспериментальными исследованиями, при этом использованы современные методы сбора и обработки экспериментальных данных. Полученный материал обрабатывался методами математической статистики с помощью приложения Microsoft Excel и пакета прикладных программ StatPlus 2009, достоверность различия между показателями определялась на 95-процентном доверительном уровне по критерию Стьюдента.

Апробация диссертационной работы. Диссертационное исследование осуществлялось в тесной связи с планом научно-исследовательских работ кафедры лесоводства Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 2010-2013 гг. по темам: «Комплексная оценка состояния, динамики, ресурсного и воспроизводственного потенциала лесных экосистем, подвергающихся хозяйственному воздействию на Северо-Западе России», «Лесоводственная оценка хозяйственного воздействия на лесные экосистемы: продуктивность, устойчивость биоразнообразие лесных фитоценозов», «Исследование восстановительного потенциала лесных фитоценозов в условиях активного хозяйственного воздействия» «Модернизация музейного комплекса Санкт-Петербургской лесотехнической'академии имени С.М. Кирова» (АВЦП), «Экологическая оценка и долгосрочный прогноз изменения продуктивности и возобновительного потенциала лесных экосистем Северо-Запада России на основе динамического моделирования» (ФЦП).

Результаты исследований представлялись на 11 межвузовских, региональных, всероссийских и международных конференциях, семинарах и совещаниях.

Личный вклад автора. Диссертация выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехническии университет имени С.М. Кирова» на кафедре лесоводства. С участием автора сформулирована научная проблема, разработана программа исследований Совместно с коллегами осуществлен сбор полевого материала и его первичная обработка. Лично автором выполнена статистическая обработка, анализ и обобщение эмпирического мате-

РИатбликации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19 научных работах в том числе в 6 публикациях в изданиях «Перечня ведущих периодических изданий ВАК», 1 монографии, 1 учебном пособии, 1 свидетельстве на базу данных. Кроме того, результаты исследований, касающиеся темы диссертации,

представлены в 5 научных отчетах. „„„„„,

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 257 наименовании, из них 15 на иностранных языках. Общий объем работы - 270 стр., включая 56 рисунков, 41 таблицу и приложения на 69 стр.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Исследования, направленные на изучение особенностей формирования высокопродуктивных древостоев рубками ухода, всегда остаются актуальными. В данной главе представлен обзор научной литературы и характеризованы существующие представления о влиянии рубок ухода на продуктивность и устойчивость, а также общую производительность еловых древостоев; рассмотрены имеющиеся данные о влиянии различной интенсивности рубок ухода на текущий прирост, величину отпада и средние таксационные показатели; проанализированы структурные изменения древостоев после рубок ухода; исследована история вопроса по оценке конкурентных межвидовых взаимоотношений в смешанных древостоях. В литературном обзоре по теме исследования затрагивается далеко не вся проблематика рубок и внимание сознательно акцентируется на тех моментах, которые могут быть полезны для обоснования в дальнейшем оптимального режима рубок ухода для получения лесоводственного и экономического эффекта на всех этапах лесовыращивания, раскрытия их влияния на конкурентные отношения в древостое.

Анализ состояния проблемы теории и практики рубок ухода за лесом показал следующее: 1) Требует корректировки режим рубок ухода за лесом. 2) Нет единого мнения о его оптимальном режиме: методах, сроках начала и окончания рубки, ее интенсивности. 3) Отсутствует единое мнение о возможности повышения с помощью регулярных рубок ухода за лесом общей производительности и продуктивности древостоев. 4) В настоящее время еще мало исследований, посвященных влиянию рубок ухода проведенных неоднократно с разной интенсивностью на возможность восстановления запаса древостоев, особенно в среднем и старшем возрастах. 5) Недостаточно исследований о влиянии рубок ухода за лесом на товарную структуру древостоя, б) При выборе режима рубок ухода в настоящее время не учитывается их влияние на развитие конкурентных отношений в древостое. 7) В настоящее время практически не уделяется внимания экономической эффективности рубок ухода за лесом. Изучение этих вопросов поможет устранить отмеченные выше противоречия в теории и практике рубок ухода за лесом и более корректно планировать это мероприятие для формирования высокопродуктивных древостоев.

ГЛАВА 2 ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ

Программа исследований соответствует задачам исследований, решение которых позволит выявить закономерности формирования еловых древостоев кисличного типа леса под воздействием регулярных рубок ухода разной интенсивности а также подвести итогов 85-летних опытов.

Объектами исследования являлись постоянные пробные площади (ПП), заложенные в 1929 г. научным сотрудником A.B. Давыдовым и лесничим З.Я. Солнцевым по методике, подготовленной проф. В.В. Туманом, на территории опытного лесного хозяйства «Сиверский лес» в Карташевском лесничестве Ленинградской области (серии ПП 1, 2, 6 и 7). В настоящее время опытные объекты расположены на территории Гатчинского районного лесничества Ленинградской области (в Карташевском участковом лесничестве). Почвы на объектах исследования модер-гумусовые, слабоподзолистые легкие суглинки, подстилаемые красным валунным суглинком; хорошо дренированные.

Для определения величины общей производительности, продуктивности и таксационных показателей применялся метод сплошных перечетов на постоянных пробных площадях, традиционный для исследовательских работ на данных объектах. Период повторности таксации - 5 лет. Замер диаметров деревьев осуще-

ствлялся с точностью до 1 мм металлической мерной вилкои в двух взаимоперпендикулярных направлениях на высоте 1,3 м от шейки корня. В каждой ступени толщины (по породам) с помощью высотомера измеряли высоту не менее 5 деревьев Полученные данные выравнивались графически и использовались для определения разрядов высот по ступеням толщины. Запасы вычисляли по таблицам высот и объемов стволов (в коре) для древостоев Ленинградском Архангельской и Вологодской областей. Точность определения запасов - около 3/о. Расчет текущего прироста выполнялся в соответствии с ГОСТ 18264-72. Общая производительность древостоев определялась как суммарный запас стволовой древесины с учетом отпада и древесины, вырубленной при рубках ухода. Продуктивность древо-сХ определялась как суммарный запас стволовой древесины с учетом древесины от рубок ухода. Для выявления параметров устойчивости насаждении под воздействием рубок ухода за лесом (прореживаний и проходных рубок) анализировались- интенсивность восстановления текущего прироста после рубок ухода, величина отпада; соотношение величин текущего прироста и отпада. Для определения конкурентных отношений в смешанных древостоях под воздействием рубок ухода применялся, во-первых, анализ рядов распределения деревьев по ступеням толщины и во-вторых, общебиологический принцип Р. Мак-Артура. При расчете товарной структуры древостоев использовались сортиментно-сортные таблицы для Северо-Запада РФ. При определении типов леса пользовались лесотипологическои схемой, применяющейся в лесоустройстве и основанной на эдафофитоценотиче-ской классификации В.Н. Сукачева. Для определения экономической эффективности рубок ухода за лесом (прореживаний и проходных рубок) использовалась методика рентной оценки участков леса, с помощью которой получали капитальную оценку природного ресурса, т.е. древостоя к моменту сплошной рубки.

В процессе исследований был выполнен следующий объем работ: проведена таксация древостоя на 15-ти пробных площадях; проведена камеральная обработка собранных данных; был измерен диаметр у 1455 деревьев, из них у 725 была также измерена и высота.

При исследованиях применялся сравнительный анализ данных полученных в разных вариантах опыта. Были исследованы контрольные участки, (ПП 1.А 2А,6А, 7А) и объекты с рубками ухода (ПП 1В, 1С, Ш, 1Е, 2В, 2С, Ю, 6А, 6В, 6ЭЬ 6Ъ2, 7С) На контроле рубки не проводились. Здесь регулярно удалялся только сухостой. На остальных объектах проводились рубки ухода разной интенсивности в

несколько приемов. „,„/ч л« 1Ло/\

По интенсивности рубки ухода делили на слабые (15-24%), средние (25-34/о),

сильные (35-44%) и очень сильные (45% и больше).

Характеристики объектов исследования на момент закладки пробных площадей (1929 г.) и по данным последней таксации (2009, 2010 и 2012 г.г.) показаны в

таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Серия ПП

Исходная характеристика объектов исследования

Число ПП

Состав древостоя по ярусам

I ярус: ЮВ+Ос+С II ярус:10Е

I ярус: 7Б20с1С II ярус:10Е

I ярус: 9Б1С

II ярус:10Е

I ярус: 7БЗОс II ярус:10Е

(1929 г.)

Возраст

43

43

43 43

Класс бонитета

1а Ш

Тип леса

Б.КС

Б.КС

Б.КС

Б.КС

Таблица 2- Характеристика объектов исследования по данным последней таксации (2009 г -ПП 1,2010 г. -ПП 6, 7 и 2012 г.- ПП 2)

Пробная площадь

1А

1В

1С

Ю

1Е

2А

2В

2С

20

6А

6В

бО,

6Р2

7А

70

Ярус

Состав древостоя

ЮБ+Ос+С 10Е

9Е1С

9Е1С

8Е2С

10Е+С

7Е1,7СО,7БО.бОс

Воздаст

123

123

123

123

123

10Е

9,5Е0,5С

8.9Е1.1Б

8,9Е0,7Б0,4С

8Е2Б 8,7Б1,ЗС

10Е 8.9Е0.7Б0.4С

7,9Б2,Юс 10Е

9,7Е0.2С0.1Б

126

126

126

126

124

124

124

124

124 ~124~

Класс боннтета

1а

Тип леса

Б.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Е.КС

Б.КС

Е.КС

Б.КС

Е.КС

Б.КС

Е.КС

Полнота

0,9 0,3

0,5

0,5

0,6

0,7

0,54

0,57

0,62

0,32

0,73

0,3 0,6

0,6 0,7 0,3

0,7

Запас, м3/га

384 148

301

331

321

432

267

348

366

196

406

463

110 241

366

314 125

382

ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОДУКТИВНЫХ

ЕЛЬНИКОВ ИЗ СМЕШАННЫХ БЕРЕЗОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ РУБКАМИ УХОДА ЗА ЛЕСОМ

Для оценки влияния рубок ухода разной интенсивности на рост ельников кисличных детально анализировались динамика общей производительности древостоя. На момент закладки пробных площадей общая производительность на всех объектах была приблизительно одинаковая и составляла в среднем по всему дпе-востою 300 м /га.

Анализируя данные рисунка 1 по серии ПП 1 видно, что в первые 5 лет на всех пробных площадях, пройденных рубками ухода наблюдается снижение общей производительности древостоя в целом по сравнению с контрольным участком. Однако общая производительность древостоя восстанавливается до контрольного показателя уже через 10 лет на ПП 1С, пройденной рубкой ухода средней интенсивности и на ПП Ш сильной интенсивности, и через 15 лет на участках слабой (ПП 1В) и очень сильной (ПП 1Е) рубок ухода.

Аналогичная картина наблюдается и на серии ПП 2 (рисунок 1). Окончательное восстановление общей производительности древостоя в целом после рубок здесь также наблюдается через 5-10 лет на участках сильной рубки ухода (ПП 20), и через 10-15 лет - на объектах рубок ухода слабой и средней интенсивности (ПП 2В и 2С).

Восстановление общей производительности еловой части древостоя до контрольного показателя на объектах средней и сильной интенсивности произошло через 25 лет (ПП 2С и 2В), а на участке, пройденной слабой рубкой только после окончательного удаления березовой части в 1975 г., т.е. почти через 50 лет после первого приема рубки ухода. Однако на конец периода наблюдения на всех участках, пройденных рубками ухода, общая производительность и древостоя в целом, и еловой части оказалась больше, чем на контрольном участке. При этом наилуч-(ПП 2ПС)Ка3аТеЛН 3афиксировань| на объекте РУбки ухода средней интенсивности

Общая производительность в целом по древостою на объектах рубок ухода на ПП б (рисунок 1) на конец периода наблюдения не смогла достичь контрольного

показателя, однако лучшие данные были зафиксированы на участке, где ель рубками ухода была выведена в первый ярус (ПП 6В) и в составе насаждения отсутствовала сосна, которая составляет значительную конкуренцию ели. Аналогичная картина наблюдается и по еловой части древостоя.

Динамика обшей производительности па ПП 1 но вариантам опыта

-ПП 1Л

Динамика обшей производительности на ПП 2 по вариантам опыта

Динамика обшей производительности на ПП 6 но вариаптам опыта

ика обшей производительности на ПП 7 по вариаптам опыта

1

- "П.*

Рисунок 1 Динамика общей производительности по вариантам опыта

Восстановление общей производительности на участках, пройденных рубками уходами подтверждается и исследованиями на серии ПП 7 (рисунок 1). Аналогично предыдущим исследованиям после рубки ухода сильной интенсивности общая производительность восстанавливается через 5 лет.

На всех опытных участках, пройденных рубками ухода (таблица 3), общая производительность елового древостоя в среднем в 1,5 раза превышает аналогичную величину на контроле (на всех сериях, кроме ПП 6 - производительность меньше, чем на контроле в 1,5 раза). Данное явление, вероятно, можно объяснить тем что, как говорилось уже выше, на контрольных участках рубки не проводи-лис1 здесь регулярно удалялся только сухостой. В результате березовый древостой I яруса интенсивно развивался, угнетая еловое насаждение, находящееся во

втором ярусе^ обшей ПрОИзВОдИТельности оказывает влияние и интенсивность рубки ухода. Наибольший прирост общей производительности отмечается на 1111 1 после проведения очень сильных по интенсивности рубок ухода; на ПП 2 - после средней интенсивности рубки. На ПП 6 увеличение общей производительности по отношению к рубке слабой интенсивности не наблюдается.

Однако конечная общая производительность включает в себя и отпад за весь период наблюдения (80 лет). Поэтому для более объективной оценки эффективности рубок ухода необходимо рассматривать таксационный показатель, не включающий в себя отпад. Именно таким показателем и является продуктивность древостоя Анализ полученных результатов исследований показывает, что на ПГ1 1 и ПП 7 максимальное увеличение продуктивности как в целом по древостою, так и в еловой его части (см. табл. 3) наблюдается после рубок ухода очень сильнои ин-

тенсивности. На ПП 2 - после средних по интенсивности рубок ухода, а на ПП 6, напротив, максимальная продуктивность видна после слабых рубок ухода.

Таблица 3 - Общая производительность, отпад и продуктивность ельников кисличных (через

Х5 лет ППСЛе ЫЯНЯПЯ ЛПМТЛП Г» гм/Ль-о»*тл »^апо г,« _______________ Ч г

Номер ПП Вариант опыта Общая производительность Отпад Продукти вность

м3/га % к контролю м3/га % к контролю м'/га % к контролю

1А Контроль 325 - 186 - 139

1В Слабая рубка 532 164 172 92 360 259

1С Средняя рубка 555 171 143 77 412 296

1D Сильная рубка 522 161 173 93 349 251

1Е Очень сильная рубка 611 188 74 40 537 386

2А Контроль 441 - 213 _ 228

2В Слабая рубка 535 121 137 64 398 175

2С Средняя рубка 597 135 78 37 519 228

2D Очень сильная рубка 571 129 208 98 363 159

6А Контроль 796 . 435 _ 361

6В Слабая рубка 535 67 122 28 413 114

6D, Средняя рубка 524 66 162 37 362 100

6D2 Сильная рубка 496 62 127 29 369 102

7А Контроль 292 - 156 _ 136

7D Сильная рубка 546 187 115 74 431 317

Результаты исследований показывают, что рубки ухода за лесом независимо от их интенсивности повышают средние таксационные показатели (диаметр, высота, запас, сумма площадей сечений) как древостоя в целом, так и еловой части, на 2530% по сравнению с контрольным участком при условии полного удаления лиственных пород (таблица 4).

Таблица 4 - Средние таксационные показатели ельников кисличных после рубок ухода раз-

ПП Вариант опыта Д1 гаметр Высота Запас Сумма площадей сечений

см %к контролю м %к контролю м3/га % к контролю м2/га % к контролю

1А Контроль 20,0 100 23,0 100 141 100,0 12,4 100

1В Слабая рубка 31,3 156 28,2 123 279 198 21,7 175

1С Средняя рубка 31,1 155 28,8 125 300 213 23,3 188

1D Сильная рубка 32,4 162 30,4 132 248 176 24,9 201

1Е Очень сильная рубка 33,1 165 31,4 136 417 296 30,1 243

2А Контроль 27,7 100 23,0 100 185 100 14,7 100

2В Слабая рубка 29,6 107 24,0 104 348 188 26,1 178

2С Средняя рубка 31,8 115 27,7 120 334 181 23,6 161

2D Очень сильная рубка 27,6 100 31,2 136 174 94 12,4 84

6А Контроль 37,3 100 31,5 100 361 100 24,5 100

6В Слабая рубка 30,7 82 28,0 89 389 108 30,1 123

6D, Средняя рубка 32,7 88 25,8 82 241 67 17,5 71

6D2 Сильная рубка 30,9 83 29,8 95 325 90 23,1 94

7А Контроль 23,5 100 22,8 100 125 100 9,9 100

7D Очень сильная рубка 32,1 137 30,1 132 370 296 27,3 276

Наиболее высокие средние таксационные показатели по отношению к контрольным зафиксированы на объектах рубок ухода очень сильной интенсивности. На остальных объектах, где береза и осина не были удалены, показатели оказались либо равными контрольным, либо даже меньше их. При этом, чем больше оказалась доля лиственных пород в древостое, тем хуже их таксационные показатели.

Одной из центральных проблем в лесоводстве является проблема устойчивости насаждений в условиях антропогенного воздействия. Судить об устойчивости лесных фитоценозов позволяет изучение динамики текущего прироста и отпада древостоя, пройденного рубками ухода разной интенсивности. При проведении ухода в еловых древостоях в возрасте 40 лет независимо от интенсивности рубки в первые 5 лет происходит снижение текущего прироста по еловой части ниже контрольного уровня на ПП 1С, Э и Е; на 1 В, наоборот, наблюдается увеличение текущего прироста по отношению к контролю. Кроме того, полученные данные указывают на то, что при повторяемости рубок ухода и через 5 лет, и через 10 лет величина текущего прироста на указанных объектах превышает контроль в течение 20 лет (рисунок 2). Особое внимание следует обратить на ПП 1Е, где величина текущего прироста превышает контрольное значение в течение 25 лет. Видно, что после проведения первой рубки ухода в 1929 г. за первые 5 лет текущий прирост древостоя в целом на ПП 2С и ПП 20 превышает аналогичный показатель на контроле. При этом на ПП 20, где проводились очень сильные по интенсивности рубки, он имеет наивысшее значение. Однако в последующие 15 лет текущий прирост на участках, пройденных средними и сильными рубками ухода, постоянно снижался и к 1954 году стал ниже контрольного показателя. Слабые и сильные рубки ухода (ПП 2В и ПП 20 соответственно) привели к тому, что текущий прирост на контроле оказался выше, чем на участках с рубками ухода. И только рубка ухода средней интенсивности позволила добиться превышения показателя текущего прироста по сравнению с контрольным показателем.

Дввиивкятекущего прироста с.ювов часта дрсвостот ва ПП 1 Дннвмнка го^юто мрмросп еловой чкш лршостон на III! 2

но вврношнч ОВЬЛВ по трнашанопып

Рисунок 2 Динамика текущего прироста в ельниках кисличных по вариантам опыта

(по еловой части)

Аналогичная картина складывается с текущим приростом и только по еловой части. Однако здесь следует отметить, что на конец периода наблюдения не только рубки ухода средней интенсивности (ПП 2С), но и слабые рубки (ПП 2В) позволили добиться того, что текущий прирост на этих секциях оказался выше контроля.

Все вышесказанное подтверждается и наблюдениями на серии ПП 6. Наибольший текущий прирост на конец периода наблюдений и по всему древостою в целом, и по еловой части здесь зафиксирован на ПП 6ЭЬ где первый прием рубки ухода был проведен интенсивностью 20%, т.е. близкой к средней, в следующие три приема интенсивность не превышала 10%, а последний (пятый) прием рубки ухода был выполнен средней интенсивности 25%. Неплохие результаты оказались на ПП 6В, где первые два и последний (четвертый) приемы были слабой интенсивности; в третий прием проводилась очень сильная рубка ухода. Самый низкий показатель текущего прироста на конец периода наблюдений и в целом по древостою, и по еловой части был отмечен на ПП бОг, где были выполнены три приема рубок ухода: первый и третий - очень сильной и второй — слабой интенсивности.

Судить об устойчивости древостоев и, соответственно, успешности того или иного лесохозяйственного мероприятия позволяет также анализ величины отпада (см. табл. 3). Данные показывают, что в целом отпад по всему древостою за 85 лет в древостоях, пройденных рубками ухода за лесом, в 2-6 раз ниже, чем на контроле, а по еловой части - в 2-4 раза. Это еще раз подтверждает необходимость регулярного ухода за лесом. Наибольшее снижение отпада и по всему древостою, и по еловой части отмечено на объектах с сильной или средней интенсивностью рубки.

Оценить скорость возврата лесной экосистемы в состояние устойчивого равновесия после рубок ухода разной интенсивности позволяет изучение соотношения текущего прироста и отпада в древостоях. После рубок ухода за лесом на всех объектах исследования независимо от интенсивности рубки наблюдается значительное снижение отпада, а соотношение среднепериодического текущего прироста и отпада сдвигается в сторону первого.

ГЛАВА 4 КОНКУРЕНТНЫЕ ОТНОШЕНИЯ В СМЕШАННЫХ БЕРЕЗОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ

Анализ полученных данных по результатам исследования показывает, что в смешанных лиственно-хвойных древостоях на ПП 1А и ПП 7А к настоящему времени произошло снижение взаимной конкуренции между породами, на что указывают показатели меры плотности упаковки вида, как березы, так и ели. Яруса пород заняли свои экологические ниши в ценозе и продолжают совместный рост. Стоит отметить, что березовый ярус, являясь более старшим по отношению к ели и в силу своей биологии роста не может в данном возрасте (100-110 лет) оказывать сильное воздействие на еловый ярус (таблица 5).

Таблица 5 - Динамика показателей меры плотности упаковки породы (с!/о) в березово-еловых древостоях за период исследования__

Пробная площадь ПП 1А ПП7А

Возраст, лет 60 70 80 90 100 110 60 70 80 90

Береза 0,22 0,66 0,52 1,09 1,39 2,47 1,04 2,13 1,69 2,80

Ель 0,12 0,37 0,29 0,55 0,74 1,37 0,40 0,62 0,72 1,12

ПП6А ПП 6В

Возраст, лет 60 70 80 - - - 60 70 80 -

Береза 0,15 0,91 2,43 - - - 1,10 1,20 8,0 -

Ель 0,42 0,32 1,14 - - - 0,30 0,42 0,56 -

ПП 6Э, ПП 602

Береза 2,20 1,89 1,0 1,0 - - 0,44 4,24 10,39 5,20

Ель 0,67 0,7 0,46 0,46 - - 0,37 0,49 0,60 0,72

Если в начале опыта обострение конкуренции между породами происходило за площадь питания и световые ресурсы, то в дальнейшем при расхождении по экологическим нишам она стала снижаться. Конкуренция в данном возрасте может происходить, по-видимому, только за свет, так как корневые системы березы и ели освоили разные горизонты почвы: береза - более глубокие слои, а ель - верхние горизонты. Однако преобладает преимущество березовый ярус, так как его средний диаметр выше, чем у елового яруса.

На контрольной секции (ПП 6А) хвойный и лиственный ярус разошлись по экологической нише, и только ель испытывает некоторую конкурентную нагрузку со стороны березы, так как показатель (¿/с) равен 1,14 к возрасту ели 80 лет. В настоящее время березовый ярус практически ушел в отпад и ель заняла все пространство ниши произрастания. На секции ПП 6В с умеренной рубкой ухода к возрасту 80 лет береза оказывала сильное воздействие на еловый ярус, однако в настоящее время ее доля в составе 1 единица, и она не конкурирует с елью. На секции ПП бй] еловый ярус испытывает давление со стороны березового, так как его более крупные деревья являются конкурентами за фотосинтетические ресурсы. На секции ПП бОг сходная ситуация, и хотя лиственный полог березы в составе древостоя 1 единица, но более крупные деревья березы оказывали большее давление на еловый ярус в возрасте 90 лет. Общей закономерностью на этих секциях является уменьшение с возрастом межвидовой конкуренции на секциях без разреживаний с преобладанием более крупных деревьев березы. Еловый ярус, внедряясь под полог березового яруса, вытесняет более мелкие экземпляры, что видно из графиков распределений по ступеням толщины (рисунок 3).

ПП 6А (80 лет)

I ! '

I I '

I 12 16 20 24 28 32 36 40 44 Ступени толщины, см ВБЕРЕЗА

ПП 6В (85 лет)

8 88 Е о 30

I 5 20

I ш

а

4 8 12 16 20 24 28 32 3€ Ступени толщины, см

■ ЕЛЬ ВБЕРЕЗА

ПП 6Р, (90 лет)

У в

яллш,

12 16 20 24 28 32 36 40 44 Ступени толщины, см

■ БЕРЕМ

Ж

б)

В)

ПП 602 (90 лет)

8 12 16 20 24 28 32 36 Стукни толщины, см ■ ЕЛЬ ВБЕ

ПУЛ,

I .

8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 Ступени толщины, см

12 16 20 24 28 32 36 40 44

г) д) е)

Рисунок 3 Динамика рядов распределения в березово-еловых древостоях

Ряды распределения ели становятся более растянуты по всем ступеням, и их распределение близко к нормальному. Более крупные деревья березы в возрасте 80-90 лет конкурируют с еловым ярусом в большей степени за световые ресурсы, чем за почвенные. На секциях с рубками ухода конкурентное давление березы на ель меньше там, где ее средний диаметр меньше деревьев елового яруса, и представленные стволы имеют меньшую кроновую фитомассу, как на ПП 602- В целом березовый ярус фактически к возрасту 80-90 лет на секциях без разреживания не испытывает конкуренции со стороны елового яруса, что и отражают показатели меры плотности упаковки вида. На секциях с рубками ухода в зависимости от режима разреживания это может происходить раньше.

Рассматривая динамику показателей асимметрии и эксцесса на опытных объектах, можно наблюдать направленность межвидовых конкурентных взаимоотношений между породами и анализировать степень обострения фитоценотических связей (таблица 6).

Таблица 6 - Динамика коэффициентов асимметрии (а) и эксцесса (Е) в распределении деревьев по ступеням толщины за период исследования в березово-еловых древостоях_

ПП 6А.Ель.Контроль | ПП 6Л. Береза. Контроль ПП 6В. Ель. РУ | ПП 6В. Береза. РУ

Состав на начало опыта 1 ярус 9Б1С 2 ярус 1ОЕ Состав на начало опыта: 1 ярус 9Б1С 2 ярус 10Е

Состав на 2013 г.: 8,9Е0,7Б0,4С Состав на 2013 г.: 8Е2Б

Лет а Е а Е а Е а Е

60 1,160 0,005 0,697 -0,384 0,647 -1,379 0,482 -1,897

70 0,927 0,472 0,572 -0,501 0,404 -1,936 1,073 -0,313

85 1,345 0,644 0,518 -1,687 0,191 -1,869 -2,000 2,000

ПП 60,. Ель. РУ ПП 60„ Береза. РУ ПП 602. Ель. РУ ПП 602. Береза. РУ

Состав на начало опыта: 1 ярус 9Б1С 2 ярус 10Е Состав на начало опыта: 1 ярус 9Б1С 2 ярус 10Е

Состав на 2013 г.: 1 ярус 8.7Б1.3С 2 ярус10Е Состав на 2013 г.: 8,9Е0,7Б0,4С

Лег а Е а Е а Е а Е

60 1,040 -0,044 0,567 -2,231 0,761 -1,047 0,894 -0,748

70 1,086 0.506 0,001 2,000 0,679 -1,293 -1,414 1,500

80 1,287 2,219 2,000 2,917 1,044 -0,846 -1,732 -1,289

90 1,084 -0,240 2,250 2,125 0,867 -0,880 -1,732 -1,289

ПП7А ПП 1А

Состав на начало опыта 1 ярус 7БЗОс 2 ярус 10Е Состав на начало опыта: 1 ярусЮБ + С 2 ярус 10Е

Состав на 2013 г.: 1 ярус 7.9Б2.!Ос 2 ярус10Е Состав на 2013 г.: 1 ярус ЮБ-Юс+С 2 ярус10Е

Ель Береза Ель Береза

Лет а Е а Е а Е а Е

60 1,077 -0,240 -0,885 -1,709 - - - -

70 1,101 0,568 -1,325 2,491 0,672 -1,488 0,294 -1,966

90 0,706 -1,411 -0,533 -1,231 0,795 -1,621 0,138 -2,041

95 0,652 -1,623 -0,213 -2,229 0,086 -2,496 0,047 -1,581

100 - - - - -0,046 -1,445 0,266 -1,761

120 - - - - -0,668 -1,102 0,386 -0,602

Примечание. РУ - рубки ухода; нормальное распределение применяют, если а <0,3 и Е<0,4.

Данные по ПП 6 показывают, что в зависимости от сложившегося состава древостоя на разных секциях по-разному происходило взаимное влияние пород друг на друга. На контрольной секции 6А дифференциация в древостое шла путем отбора деревьев ели низших ступеней и в настоящее время ряд распределения березы охватывает большее количество ступеней толщины, чем еловый ярус (см.рис.За). Показатели эксцесса у елового яруса за весь период опыта были положительными, а у березовой части древостоя — отрицательными. Это можно рассматривать как непрекращающееся конкурентное воздействие березового полога на еловый ярус. На других секциях ПП 6 с разной интенсивностью изреживания динамика показателей асимметрии и эксцесса показывала разнонаправленные отношения между хвойными и лиственными ярусами в процессе их совместного произрастания. Так на ПП 6В (см. рис. 36) после рубки березового яруса сложились сбалансированные взаимоотношения между породами, и к настоящему времени березовый ярус находится на пределе своих возможностей дальнейшего роста, на что и указывают показатели асимметрии (2,000) и эксцесса (-2,000). При этом еловая часть ценоза продолжает успешно произрастать. На секции вО\ (см.рис.Зв), как видно по данным коэффициентов (см. табл. 6), после обострения

конкуренции между ярусами к настоящему времени еловая часть древостоя оказывает большее воздействие на березовый ярус, чем ранее он на еловый ярус. Показатели асимметрии выше у березового яруса, чем у елового и, следовательно, он так же, как и на ПП 6В на пределе своего роста. На ПП 602 (см. рис. Зг) сложились сбалансированные взаимоотношения между породами, на что и указывают их показатели коэффициентов асимметрии и эксцесса в распределении деревьев по ступеням толщины за период исследования. К настоящему времени у березового яруса присутствуют только крупные деревья, но их количество не оказывает давления на еловый ярус. В целом показатели коэффициентов асимметрии и эксцесса в распределении деревьев по ступеням толщины на ПП 6 указывают, что березовый ярус находится на пределе своих дальнейших возможностей продуцирования и роста, а еловый ярус, там где он не испытывал сильного конкурентного давления со стороны березы успешно произрастает.

Показательна динамика коэффициентов на ПП 7А (см. рис. Зд). Еловый ярус находится под пологом лиственного, однако успешно произрастает. Ряд распределения по ступеням толщины древостоя у березы сместился правее и стал более короткий, а ели более растянут в сторону меньших ступеней. В целом это указывает на вытеснение елью березы с места произрастания.

Аналогичная ситуация складывается на ПП1А (см. рис. Зе). В целом на этих двух объектах (ПП 7А и 1 А) происходит плавная смена пород. Однако производительность еловой части на указанных участках ниже, чем на секциях с рубками (ПП 6В, бЭи 602).

Следует отметить, что показатели коэффициентов асимметрии и эксцесса в распределении деревьев по ступеням толщины на данных опытных объектах указывают на необходимость своевременного изреживания лиственного полога. На объектах без ухода показатель положительной асимметрии указывает на ослабление березового яруса к внешним воздействиям. Обострение межвидовых отношений приводит к снижению производительности хвойного яруса и более мелкой товарной структуре его древесины. В производительных условиях произрастания только минимальное участие лиственных пород (не более 1 единицы в составе древостоя) позволяет свести к минимуму межвидовую конкуренцию. Таким образом, до возраста сплошной рубки (81-101 год) необходимо удалить лиственный полог из смешанного лиственно-хвойного насаждения.

Таким образом, в смешанных древостоях рубки ухода за лесом снижают конкуренцию между березой и елью. Показатели меры плотности упаковки видов вида (по Мак-Артуру) показывают, что береза не испытывает при этом конкурентное давление со стороны ели. В практических целях, не дожидаясь усиления отпада стволов, можно своевременно их изымать с учетом конкуренции между породами в динамике их роста.

ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА РУБОК УХОДА НА ТОВАРНУЮ

СТРУКТУРУ ЕЛЬНИКОВ КИСЛИЧНЫХ, СФОРМИРОВАННЫХ ИЗ СМЕШАННЫХ БЕРЕЗОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ

Получение крупнотоварной древесины к возрасту главной рубки - одна из основных целей лесовыращивания. Долговременные опыты с рубками ухода в хвой-но-лиственных древостоях позволяют сделать достоверные выводы о формировании товарной структуры древостоев в зависимости от режима их разреживания.

Анализ динамики исследуемых показателей товарной структуры еловой части древостоев на конец периода наблюдений показывает, что больший выход крупной древесины наблюдается на секциях с изреживанием по сравнению с контрольными участками, где рубки ухода за лесом не проводились (рисунок 4).

Рисунок 4 Товарная структура ельников кисличных на конец периода наблюдений

Сравнение показателей выхода крупнотоварной древесины на контрольных секциях показывает, что похожая картина сложилась на секциях 1А и 7А, где ель находится во втором ярусе. Ель второго яруса на пробных площадях 1А и 7А к настоящему времени имеет меньший запас (141 и 125 м3/га соответственно), что в 23 раза ниже, чем запас на контрольных участках 2А и 6А (185 и 370 м3/га соответственно). Распределение запаса древесины по категориям крупности на пробных площадях 1А и 7А также кардинально отличается от секций 2А и 6А: крупная древесина отсутствует, средняя соответственно составляет 61 и 71% и мелкая - 29 и 19%. Вероятно, это влияние березового яруса насаждения, не позволившего нарастить больший объем крупной древесины еловой части фитоценоза.

На секциях 2А и 6А отмечается наибольший отпад березового яруса, чем и можно объяснить большие показатели еловой части древостоя на указанных пробных площадях. Товарная структура на опытных участках 2А и 6А также отличается. Доля крупной древесины на пробной площади 2А составляет 15%, средней и мелкой - 63 и 12% соответственно. Распределение запаса древесины по категориям крупности на опытном участке 6А выглядит следующим образом: 60% - крупная, 24% - средняя и 8% — мелкая древесина. Данное явление объясняется большим отпадом березового яруса и, как следствие, увеличением доли ели в составе древостоя, что, в свою очередь, ведет к улучшению товарной структуры древостоя, а именно увеличению доли крупной древесины.

На секциях со слабым режимом изреживания елового яруса (ПП IB, 2В и 6В) показатели запаса отличаются, но незначительно (варьирование составляет 50-80 м3/га) и соответственно составляют 301, 348 и 389 м3/га. Однако выход крупномерной древесины ели в процентном соотношении на секциях 1В и 6В одинаков и составляет: 43% - крупная, 38% - средняя и 10% - мелкая древесина, что указывает на однородность наращивания прироста более крупными деревьями. Исключение составляет лишь пробная площадь 2В, где доля крупной древесины составляет 15%, средней и мелкой — 63 и 12% соответственно. На данном участке была практически полностью удалена береза уже при первом приеме рубки ухода и при дальнейших уходах удалялась ель, что и привело к снижению ее запаса и доли крупной древесины к настоящему времени. По-видимому, для увеличения выхода крупной древесины следует оставлять в составе древостоя 1 -2 единицы березы.

На пробных площадях, пройденных рубками ухода средней интенсивности (ПП 1С, 2С и 6D,) к настоящему времени сложилась одинаковая товарная структура в распределении категорий крупности древесины, хотя запас на секции 2С выше. Аналогичная картина наблюдается и на объектах рубок ухода сильной (ПП ID и 6D?) и очень сильной интенсивности (ПП IE, 2D и 7D) складывается такая же ситуация, хотя и при большем запасе древостой на пробной площади 2D.

Следует также отметить, что на всех секциях с изреживанием елового яруса средний диаметр за период опыта после вырубки части насаждения только увеличивался, т.е. выбирались отставшие в росте или фаутные деревья ели.

В целом результаты длительного эксперимента с рубками ухода показывают, что при более интенсивном изреживании древесного яруса ели, и запас древостоя, и крупнотоварная структура насаждения не уменьшились, а, наоборот, увеличились по сравнению с секциями с более меньшей интенсивностью выборки деревьев. Об этом свидетельствуют данные, полученные на пробных площадях Ш, 1Е, 2Э, 602, Ю. Во временном отношении категория крупных деревьев появилась на одних секциях раньше на 5-10 лет, чем на других. Вероятно, это зависит от состава этих насаждений и интенсивности рубок ухода. Там, где ели в составе древостоя больше, там и наращивание ее крупномерной древесины происходит быстрее. Кроме того, при рубках ухода сильной и очень сильной интенсивности крупномерная древесина появлялась раньше, чем на объектах, пройденных рубками ухода за лесом слабой и средней интенсивности.

Интересно отметить, что на большинстве секций с рубками ухода сложившаяся товарная структура довольно длительное время относительно стабильна в размерности распределения категорий крупности деревьев при близких показателях среднего диаметра древостоя. По-видимому, это указывает на сложившиеся равновесие внутривидовых отношений в еловом ярусе и указывает на то, что древостой является климаксовым сообществом, так как не происходит перераспределения прироста между деревьями ели в пользу более мелких деревьев.

ГЛАВА 6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РУБОК УХОДА В ЕЛЬНИКАХ КИСЛИЧНЫХ, СФОРМИРОВАННЫХ ИЗ СМЕШАННЫХ БЕРЕЗОВО-ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ

Ведение лесного хозяйства наравне с другими видами хозяйств должно приносить определенную прибыль. Предмет оценки лесного фонда - стоимость прав, которые дают возможность получить прибыль. Использованная методология оценки рыночной стоимости лесных земель позволяет установить рентную оценку участков леса при разных режимах рубок ухода за лесом к моменту сплошной рубки и тем самым увидеть эффект проведенных рубок. В обобщенном виде, если не учитывать различные затраты на лесовыращивание, то стоимость лесных земель можно определить по формуле: Я + М = (Р-С) х Q, где Я - рента, Р - цена реализации полученной древесины, прибыль предпринимателя (Л/). Чаще эту величину подменяют нормой отдачи на капитал, то есть не учитывают в расчетах или учитывают в виде оплаты труда управляющих. С - все затраты на заготовку леса и норма прибыли на вложенный капитал, Q — объем заготавливаемого леса. Далее эта величина капитализируется по приемлемой ставке процента (е) или норме дисконтирования (в нашем случае 10%), и получается капитальная оценка природного ресурса, т.е. леса (V): V = Л / е.

Данная формула является классической и применяется в настоящее время повсеместно для оценки любых природных ресурсов и земельных участков, в том числе и покрытых лесом. Для расчетов брались экономические показатели и цены на основании имеющихся в открытых источниках данных. На контрольных секциях без рубок ухода стоимость участков фактически меньше 2-2,5 раза стоимости участков пройденных рубками. Это еще раз подтверждает положения, что ведение хозяйства без рубок ухода приносит прибыли в 2 раза меньше, чем с рубками ухода. Наибольшая стоимость лесного участка к настоящему времени на ПП 1Е, где проводилась рубка ухода очень сильной интенсивности и ПП 2В - рубкой ухода слабой интенсивности, ПП 2С - с рубкой ухода средней интенсивности. В целом влияние состава древостоя и запаса определили ту или иную рентную стоимость участков к настоящему времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании данной исследовательской работы были получены следующие результаты:

1) Рубки ухода за лесом (прореживания и проходные рубки) сильной и очень сильной интенсивности по сравнению с контролем повышают продуктивность еловой части древостоя в 1,5-2 раза за счет увеличения общей производительности еловой части в среднем на 30% и сокращения отпада более чем на 50%; средние таксационные показатели - на 25-30%.

2) Рубки ухода за лесом (прореживания и проходные рубки) в ельниках кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, увеличивают среднепериодический текущий прирост и снижают отпад древостоя, а соотношение текущего прироста и отпада сдвигают в сторону первого, повышая, тем самым, устойчивость лесного фитоценоза.

3) В смешанных древостоях рубки ухода за лесом снижают конкуренцию между березой и елью. Показатели меры плотности упаковки видов вида (по Мак-Артуру) показывают, что береза не испытывает при этом конкурентное давление со стороны ели. Показатели коэффициентов асимметрии и эксцесса в распределении деревьев по ступеням толщины на данных опытных объектах указывают на необходимость своевременного изреживания лиственного полога. На объектах без ухода показатель положительной асимметрии указывает на ослабление березового яруса к внешним воздействиям. Обострение межвидовых отношений приводит к снижению производительности хвойного яруса и более мелкой товарной структуре его древесины. В производительных условиях произрастания только минимальное участие лиственных пород (не более 1 единицы в составе древостоя) позволяет свести к минимуму межвидовую конкуренцию.

4) Товарная структура ельников кисличных, сформированных из смешанных березово-еловых древостоев, после рубок ухода средней, сильной и очень сильной интенсивности складывается в процентном соотношении одинаково: 43-46% составляет крупная древесина, 36-38% - средняя и 10-12% - мелкая. Данное явление служит показателем стабильности ростовых процессов в еловой части фитоценоза.

5) Для формирования высокопродуктивных еловых древостоев кисличного типа леса и увеличения выхода крупнотоварной древесины с 1 га к возрасту главной рубки рекомендуем проводить прореживания сильной интенсивности (40%) с повторяемостью 10 лет и проходные рубки средней интенсивности (25%) с повторяемостью 20 лет. Первое прореживание следует проводить в возрасте древостоя 40-45 лет; заканчивать рубки ухода не позднее 1 класса возраста до главной рубки. К возрасту главной рубки (81-101 год) необходимо удалить лиственный полог из смешанного лиственно-хвойного насаждения.

6) Экономическая эффективность рубок ухода проявляется в большей стоимости участков лесного фонда к моменту сплошной рубки, и при расчете методом рентной оценки их стоимость выше в 2-2,5 раза, чем участков лесного фонда, не пройденных рубками ухода.

Основные публикации по теме диссертации

Монографии и учебные пособия

1) Данилов, Д.А. Определение конкурентных взаимоотношений в смешанных древостоях: Методы и анализ (монография) / Д.А. Данилов, Т.А. Ищук. - Saarbrücken, Deutschland: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 72 c.

2) Беляева, H.B. Лесное хозяйство: лабораторный практикум для подготовки бакалавров по направлению 250400 «Технология лесозаготовительных и дерево-перерабатывающих производств», профиль - «Лесоинженерное дело» / Н.В. Беляева, О.И. Григорьева, Т.А. Ищук. - СПб.: СПбГЛТУ, 2012. - 108 с.

Публикации в изданиях по перечню ВАК

3) Беляева, Н.В. Влияние рубок ухода разной интенсивности на общую производительность ельников кисличных / Н.В. Беляева, О.И. Григорьева, Т.А. Ищук // Журнал «Системы. Методы. Технологии». - Братск: Братский государственный университет (БрГУ), 2011. - № 3 (11). - С. 72-75.

4) Беляева, Н.В. Особенности структуры ели европейской в двухъярусных древостоях, пройденных рубками ухода / Н.В. Беляева, A.B. Грязькин, Т.А. Ищук // Аграрный научный журнал (Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И. Вавилова»). - Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2013.-№ 1.-С. 3-7.

5) Беляева, Н.В. Влияние рубок ухода разной интенсивности на появление подроста ели / Н.В. Беляева, И.А. Казн, Т.А. Ищук // Аграрный научный журнал (Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И. Вавилова»). -Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2013.-№3.- С. 7-11.

6) Данилов, Д.А. Оценка конкурентных взаимоотношений сосны и ели в смешанных древостоях черничного типа леса, пройденных рубками ухода и комплексным уходом за лесом / Д.А. Данилов, Т.А. Ищук // Научный периодический журнал «Системы. Методы. Технологии». - Братск: ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет», 2013.-№ 1 (17).-С. 176-181.

7) Данилов, Д.А. Влияние рубок ухода на конкурентные отношения сосны и ели в смешанном древостое / Д.А. Данилов, Т.А. Ищук // Научный периодический журнал «Системы. Методы. Технологии». - Братск: ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет», 2013. - № 3 (19). - С. 187-192.

8) Беляева, Н.В. Анализ величины отпада в ельниках кисличных, сформированных рубками ухода из двухъярусных древостоев / Н.В. Беляева, Т.А. Ищук, A.C. Матвеева // Аграрный научный журнал (Журнал «Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И. Вавилова»). - Саратов: Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, 2014. — №1. - С. 7-10.

Публикации в прочих изданиях

9) Беляева, Н.В. Влияние рубок ухода разной интенсивности на общую производительность древостоев / Н.В. Беляева, Т.А. Ищук // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы лесного комплекса» под ред. Е.А. Памфилова. Выпуск 25. - Брянск: БГИ-ТА, 2010.-С.З-6.

10) Беляева, Н.В. Восстановление текущего прироста в ельниках кисличных, пройденных рубками ухода разной интенсивности / Н.В. Беляева, Д.А. Данилов, Т.А. Ищук И Научно-технический журнал «Вестник МАНЭБ». - Т. 14, №6 -Санкт-Петербург, 2010. - С. 51-57.

11) Беляева, Н.В. Влияние рубок ухода разной интенсивности на величину отпада в еловых и смешанных древостоях / Н.В. Беляева, О.И. Григорьева,

Т.А.Ищук // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции. - Вологда: ВОГТУ, 2011. - С.16-22.

12) Ищук, Т.А. Сравнительный анализ доли отпада в текущем приросте после рубок ухода разной интенсивности / Т.А. Ищук, Н.В. Беляева // Материалы седьмой международной научно-практической конференции «Леса России в XXI веке». - СПб.: СПбГЛТА, 2011. - С.49-55.

13) Ищук, Т.А. Влияние рубок ухода разной интенсивности на продуктивность ельников кисличных / Т.А. Ищук, Н.В. Беляева // Materiâly VII mezinârodni vë-decko-praktickâ konference «Vëdecky pokrok na pfelomu tysyachalety - 2011». - Dil 19. Biologické vëdy. Ekologie. Chemie a chemickâ technologie: Praha. Publishing House «Education and Science». — Stran. 74-76.

14) Ищук, Т.А. Структура отпада на объектах рубок ухода разной интенсивности / Т.А. Ищук, Н.В. Беляева // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции «Лесной комплекс: состояние и перспективы развития» (под ред. Е.А. Памфилова). - Выпуск 30. - Брянск: БГИТА, 2011. -С.64-71.

15) Ищук, Т.А. Влияние рубок ухода разной интенсивности на средние таксационные показатели ельников кисличных / Т.А. Ищук // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции молодых ученых «Современные проблемы и перспективы рационального лесопользования в условиях рынка». - СПб.: СПбГЛТУ, 2011. - С. 64-68.

16) Ищук, Т.А. Результаты исследований общей производительности ельников кисличных, сформированных рубками ухода разной интенсивности / Т.А. Ищук, А.С. Матвеева // Современные проблемы и перспективны рационального лесопользования в условиях рынка: материалы Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. - СПб.: СПбГЛТУ, 2012. - С. 2125.

17) Ищук, Т.А. Изменение таксационных характеристик ельников кисличных после проходных рубок ухода / Т.А. Ищук, Н.В. Беляева, А.С. Матвеева // Межвузовский сборник научных трудов «Экологические проблемы Арктики и северных территорий». - Выпуск 16. - г. Архангельск: ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», 2013. - С. 72-75.

18) Беляева, Н.В. Роль рубок ухода за лесом в формировании высокопродуктивных ельников / Н.В. Беляева, Т.А. Ищук, А.С. Матвеева // Materiafy IX Miçdzy-narodowej naukowi-praktycznej konferencji «Wschodnie partnerstwo - 2013». Volume 26. Ekologia.: Sp. z o.o. Nauka i studia, Przemysl, 2013. - Str. 69-72.

Патенты и приравненные к ним работы

19) Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2013620180 «База данных по флористическому составу климаксовых ельников зеленомошной группы типов леса». Авторы: Беляева Н.В., Грязькин А.В., Ковалев Н.В., Фетисова А.А., Кази И.А., Матвеева А.С., Кудинов А.А., Ищук Т.А., Гуталь М. Заявка №2012621370. Дата поступления 28 ноября 2012 г. Зарегистрировано в Реестре баз данных 09 января 2013 г.

Просим принять участие в работе диссертационного Совета Д 212.220.02 или прислать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, Ученому секретарю диссертационного совета.

Отпечатано в авторской редакции с готового оригинал-макета

Подписано в печать 11.11.14. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Уч.-изд. л. 1,25. Печ. л. 1,25. Тираж 100 экз.

ТИПОГРАФИЯ ООО «ГАЛАНИКА» г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 3, лит. 3. Тел.: (812) 294-3776, galanika@list.ru, www.galanika.com