Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности роста, развития, формирования культур ели, созданных путём реконструкции лиственных молодняков

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Сысоев, Павел Эдуардович

ВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕКОНСТРУКЦИИ

МЯГКОЛИСТВЕННЫХ МОЛОДНЯКОВ (Обзор литературы).

L1. Особенности формирования пионерных сообществ на вырубках.

1.2. Биологические свойства ели европейской Piceae abies (L.) Karst.

1.3. Реконструкция малоценных насаждений как метод восстановления коренных ельников таёжной зоны России.

1.4. Реконструкция как метод депонирования углерода.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2Л. Программа работ.

2.2. Методика исследований.

2.3. Характеристика объектов исследований.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ КУЛЬТУР ЕЛИ И КУЛИС ЛИСТВЕННЫХ

ДРЕВОСТОЕВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЛИСТВЕННЫХ МОЛОДНЯКОВ.

3.Г. Общие положения о структуре растительных сообществ.

3.2. Особенности структуры культур ели при реконструкции.

3.2.1. Распределение деревьев по классам роста.

3.2.2. Распределение стволов по диаметру.

3.2.3. Распределение деревьев по высоте.

3.2.4. Распределение деревьев по сумме площадей сечений.

3.2.5. Распределение деревьев по ранговым группам.

3.2.6. Динамика роста ели по диаметру.

3.2.7. Динамика роста ели в высоту.

3.2.8. Динамика роста ели по объёму.

3.2.9. Динамика прироста ели по высоте.

3.3. Особенности структуры лиственных пород в кулисах разной ширины

3.4. Динамика живого напочвенного покрова в коридорах и кулисах разной ширины.

ГЛАВА 4. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР ЕЛИ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЛИСТВЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ.

4.1. Связь таксационных признаков деревьев ели с их фитомассой.

4.2. Оценка запаса фитомассы в культурах ели при реконструкции.

4.3. Первичная продуктивность культур ели в коридорах разной ширины.

4.4. Вертикально-фракционное распределение фитомассы в культурах ели

4.5. Эффективность функционирования хвои культур ели в коридорах разной ширины.

4.6. Оценка энергетической эффективности культур ели.

4.7. Оценка запаса фитомассы кулис лиственных насаждений.

4.8. Особенности депонирования углерода в лесных сообществах при реконструкции.

ГЛАВА 5.ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕЧСКИХ ПРИЁМОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЛИСТВЕННЫХ МОЛОДНЯКОВ.

5.1. Предварительная подготовка лесокультур ной площади.

5.2. Обработка почвы в коридорах при реконструкции.

5.3. Оценка вида посадочного материала.

5.4. Влияние направления коридоров на рост культур.

5.5. Изоляция корней кулис лиственных пород.

5.6. Уход за культурами в коридорах.

5.7. Рубки ухода в кулисах лиственных насаждений.

5.8. Экономическое обоснование коридорного способа реконструкции.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Особенности роста, развития, формирования культур ели, созданных путём реконструкции лиственных молодняков"

В связи с интенсивным промышленным освоением лесов Северо-запада таежной зоны - обширным применением сплошных рубок в производительных типах леса происходит нежелательная для лесного хозяйства смена пород. Естественное возобновление на вырубках хвойными породами происходит крайне неудовлетворительно. Примерно на половине площади, а в подзоне южной тайги большинство площадей вырубок заселяются мягколиственными породами: осиной, березой, серой ольхой, ивой. Это приводит к снижению качества лесов и увеличению площадей покрытых молодняком малоценных лиственных пород.

Одной из проблем лесной науки и практики является отсутствие экологических принципов использования естественных закономерностей природы, в частности, закономерностей смены древесных сообществ. В настоящее время усилия лесоводов направлены на полное подавление лиственных пород различными способами, что приводит к другой крайности - обеднению и упрощению фитоценоза. Такой подход не согласуется с конкретными задачами восстановления и приумножения лесов. Знание эколого-биологических особенностей роста пород - пионеров поможет максимально использовать их восстановительные и защитные функции. Правильное регулирование сроков доминирования лиственных на вырубке позволит создать более оптимальные условия роста при культивировании пород - лесообразователей.

Поэтому истинным критерием эффективности лесного хозяйства может быть только полнота использования естественного потенциала лесорастительных условий и свойств лесных экосистем.

Одной из экологически обоснованных мер предотвращения нежелательной смены пород является реконструкция малоценных лиственных молодняков. Под ней необходимо понимать комплекс лесокультурно-лесоводственных мер, направленных на преобразование (изменение состава и структуры) малоценных насаждений путем ввода в них древесных пород, наиболее соответствующих данным лесорастительным условиям и целям хозяйства, с реализацией в последующем системы лесоводственных мер, обеспечивающих их выращивание согласно целевому значению.

Актуальность темы. Уровень ведения лесного хозяйства в современных социальных и экономических условиях не в состоянии замедлить процессы деградации и изменения состава лесов. Естественное возобновление хвойными породами при сплошных рубках крайне неудовлетворительно. Большинство вырубок таёжной зоны заселяются мягколиственными породами. Изменение породной структуры лесного фонда из-за смены пород, снижение качества лесов, ведёт к изменению объёмов расчётной лесосеки по хвойным породам в будущем.

Деятельность лесоводов в основном направлена на подавление роста лиственных пород или их удаление, зачастА'ю без учёта естественных процессов в лесу, закономерностей смены древесных сообществ, что приводит к обеднению видового состава и упрощению структуры фитоценозов, снижает их устойчивость. Знание эколого-биологических особенностей роста пород-пионеров необходимо для использования их восстановительных и защитных функций, при создании оптимальных условий роста главных пород.

Предметом исследования в данной работе является реконструкция лиственных молодняков - одна из экологически обоснованных мер использования естественного потенциала лесорастительных условий и свойств лесных экосистем для преодоления последствий нежелательной смены пород. Разработка комплекса лесокультурно-лесоводственных мер, направленных на преобразование малоценных насаждений вводом в них древесных хвойных пород по рациональной технологии, соответствующей конкретным лесорастительным условиям и целям хозяйства и реализацией системы лесоводственных мер, обеспечивающих выращивание целевых насаждений, является актуальной задачей.

Цель исследований. Целью данной работы было изучение и обобщение опыта реконструкции лиственных молодняков лесокультурными методами в условиях Северо-запада РФ и разработка рекомендаций по совершенствованию коридорного способа реконструкции с учётом сохранения биоразнообразия, повышения устойчивости и продуктивности насаждений.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведён анализ динамики структуры реконструированных культур фитоценозов для большого возрастного интервала (25-50 лет), изучены закономерности накопления углерода во фракциях фитомассы культур ели и лиственных пород в коридорах и кулисах разной ширины, рассчитана эффективность работы хвои культур ели и приведена их энергетическая оценка, проведён детальный анализ и оценка широкого спектра технологических приёмов реконструкции.

Практическое значение. На основе анализа состояния, оценки хода роста культур ели при реконструкции научно обоснованы элементы реконструкции: ширина и направление коридоров относительно сторон света, ширина оставляемых лиственных кулис и др.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается большим экспериментальным материалом, собранным на 7 опытных и 3 производственных объектах реконструкции лиственных молодняков. В работе использованы данные 36 пробных площадей, на которых срублено и обработано 258 средних модельных деревьев, из них 40 модельных деревьев - для исследования запасов фитомассы. Весь полевой материал обработан методами математической статистики на персональном компьютере.

Личный вклад автора. Автором проведены исследования на опытных и производственных объектах, внесены изменения в методику закладки пробных площадей, сбора и анализа полевого материала. Проведены отбор, рубка и анализ модельных деревьев, сбор и обработка другого экспериментального материала, анализ и разработка рекомендаций. Автор выражает благодарность за оказанную помощь при выполнении работы проф. А.Ф. Чмыру, проф. Е.Л. Маслакову, доц. СВ. Вавилову, Ю.И. доц. Данилову, доц. Л.С. Ветрову, доц. A.A. Егорову.

Апробация и публикация работы. Результат исследований, положенные в основу диссертации вошли в годовые и заключительный отчёты лаборатории лесовосстановления по НИР:' «Ресзфсосберегающие технологии лесовосстановления на Северо-Западе РФ» в 1996-2000 году. По результатам исследований опубликовано 3 работы.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы из 213 наименований, приложений. Работа содержит 214 страниц машинописного текста, иллюстрирована 45 таблицами, 37 рисунками. Общий объём 214 страниц.

Заключение Диссертация по теме "Лесные культуры, селекция, семеноводство", Сысоев, Павел Эдуардович

ВЫВОДЫ

На основании проведённых исследований можно сделать следующие выводы:

1. Реконструкция коридорно-кулисным способом является наиболее экологичным способом создания искусственных насаждений при котором сохраняются защитные функции естественно сформировавщегося вторичного лиственного фитоценоза, который разрущается не полностью, а лищь в необходимых пределах, сохраняя'при этом лесную среду.

2. Реконструкция лиственных молодняков лесокультурным методом является наиболее эффективным и результативным мероприятием позволяющим быстро (в течение 5-10 лет) восстановить коренные хвойные древостой на площадях, возобновивщихся со сменой пород.

3. Коридорный метод реконструкции является наиболее распространённым, сочетает в себе часть естественного возобновления лиственных пород (в кулисах) и лесных культур (в коридорах).

При этом методе реконструкции достигается:

- снижение нарущения лесной среды в лиственном фитоценозе при локальном её разрущении (прорубке коридоров);

- предупреждение заболачивания площадей в сырых условиях произрастания и развития эрозионных процессов;

- благоприятное влияние лиственного полога на культуры ели на начальном этапе их роста и развития;

- получение дополнительной продукции от рубки лиственных древостоев кулис;

- формирование хвойно-лиственного насаждения с максимальным сохранением биоразнообразия.

4. Реконструкция лесокультурными методами позволяет сформировать вьюокопродуктивный елово-лиственный древостой за счёт рукотворного регулирования стрз'ктуры хвойного элемента леса.

5. Коридорный метод реконструкции позволяет таюке успешно регулировать структуру древостоя кулис, что определяется их шириной, густотой и породным составом.

6. Состав и структура нижних травяно-кустарничковых. ярусов первоначально зависят от типа леса и полноты насаждения, типа вырубки, технологии реконструкции. В последующем их развитие обусловлено ростом и формированием главной породы в коридорах и динамикой развития кулис.

7. Общие запасы фитомассы ели при реконструкции находятся в прямой зависимости не только от л eco культурных факторов но и от ширины коридоров и степени развития лиственных пород в кулисах. Наибольшие запасы и прирост фитомассы 25-летних культур ели характерны для широких коридоров.

8. Эффективность работы хвои ели повышается с увеличением ширины коридоров и с возрастанием рангового статуса дерева.

9. Степень утилизации ФАР культурами ели повышается с увеличением ширины коридоров. Наибольшие показатели КПД отмечены в 6 и 12-метровых коридорах.

10. Культуры ели созданные путём реконструкции по эффективности депонирования углерода в фитомассе не уступают обычным культурам. При увеличении ширины коридоров величина депонирования углерода в запасе и приросте фитомассы культур увеличивается.

11. Изоляция корней лиственных кулис путём создания изолирующей борозды целесообразна в условиях дерново-карбонатных почв. На почвах с избыточным увлажнением это мероприятие может привести к последующему ветровалу.

12. При предварительной подготовке лесокультурной площади в кислично-разнотравных типах леса наиболее эффективна зимняя уборка лиственных древостоев бульдозером после промерзания почвы.

13. Наиболее эффективным посадочным материалом при реконструкции являются саженцы с закрытой корневой системой, обеспечивающие более высокую приживаемость, устойчивость, энергию роста, раньше вступающие в период «быстрого роста».

14. Оптимальным направлением коридоров является юго-восток - северо-запад.

196 приживаемость, устойчивость, энергию роста, раньше вступающие в период «быстрого роста».

14. Оптимальным направлением коридоров является юго-восток - северо-запад.

15. При ширине коридоров 3-4 метра и кулис такой же ширины сохраняется защитное влияние древесного полога, в результате чего создаются наиболее благоприятные условия для роста ели в первые годы. Использование кулис не должно превышать срок их благоприятного воздействия на главную породу (5-7 лет), по истечении этого срока обязательна уборка кулис. При этом порослевое возобновление (последующее) будет иметь разницу в возрасте с главной породой в 8-10 лет, что обеспечит выход в I ярус главной породы и создание хвойно-лиственного насаждения без последующих лесоводственных уходов. Однако с точки зрения максимального применения системы механизмов по всей цепочке технологического процесса реконструкции оптимальной является ширина коридоров не менее 6 метров.

16. Эффективность реконструкции лиственных насаждений в значительной мере зависит от своевременного интенсивного удаления лиственных пород кулис и поросли коридорах.

17. Часть затрат на реконструкцию может быть компенсирована реализацией товарной древесины от рубок в кулисах.

18. Величина прямых затрат на комплекс операций по реконструкции и уходу за культурами при рекомендуемых к производству коридорах шириной 6 метров на 15% ниже, чем при 12-метровых коридорах.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Целесообразна разработка поливариантного коридорного метода )еконструкции обеспечивающего максимально возможное сохранение природной зреды, высокую продуктивность древостоев, депонирование углерода, оптимальный ход накопления и структуру вертикально-фракционного распределения фитомассы в зависимости от: типа условий местопроизрастания и типа вырубки; состава лиственного молодняка; наличия (отсутствия) возобновления хвойных пород на участке; спроса на мелкую деловую древесину лиственных пород. По сочетанию различных элементов технологии рекомендуются 1 и 2 схемы реконструкции:

Технологическая схема 1. Рекомендуется для реконструкции лиственных молодняков не старще I класса возраста с преобладанием в составе осины или берёзы на дренированных почвах в кисличных и черничных свежих типах лесорастительных условий. Операции:

1. Прорубка визиров шириной 0,5м, с интервалом по центрам намечаемых коридоров 6м;

2. Уборка лиственного молодняка бульдозером в зимнее время в коридорах шириной 3 м. Ширина оставляемых кулис - Зм, желательное направление коридоров - ЮВ - СЗ;

3. Частичная полосная обработка почвы машиной МДП-1,5 агрегатируемая трактором ЛХТ-55 с одновременным дроблением пней;

4. Посадка крупномерного посадочного материала ели лесопосадочной машиной МЛК-1 (два ряда); Густота посадки 3,3 тыс. шт./га;

5. Уборка кулис лиственного молодняка через 5 лет после посадки 5-летних саженцев и через 7 лет после посадки 3-летних сеянцев (агрегаты на базе бензиномоторной пилы).

198

Технологическая схема 2. Рекомендуется для реконструкции лиственных юлодняков II класса возраста на дренированных почвах в кисличных и черничных ;вежих типах лесорастительных условий, с преобладанием в составе лиственного «юлодняка осины, берёзьт

1. Прорубка визиров через 12м по центрам намечаемых 6-метровых коридоров;

2. Создание коридоров уборкой лиственного молодняка бульдозером в зимнее время в коридорах шириной 6м, при оставляемых кулисах 6м. Оптимальное направление коридоров - ЮВ - СЗ;

3. Частичная полосная обработка почвы в коридоре машиной МДП-1,5 агрегатируемая трактором ЛХТ-55 с одновременным дроблением пней;

4. Посадка крупномерного посадочного материала ели лесопосадочной машиной МЛК-1 (четыре ряда), густота посадки 3,3 тыс. шт./га;

5. Борьба с травянистой растительностью и порослью лиственных в коридорах механическим путём в первые 2-3 года. Допускается применение гербицидов в районах, где нет запрета;

6. Уборка кулис лиственного молодняка через 5 лет после посадки 5-летних саженцев и через 7 лет после посадки 3-летних сеянцев (агрегаты на базе бензиномоторной пилы).

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Сысоев, Павел Эдуардович, Санкт-Петербург

1. Аглиуллин Ф.В., Сухов М.Н. Рубки переформирования // Современные проблемы учёта и рационального использования лесных ресурсов. -1998. С.181-182.

2. Артемьев А.И., Веретенников A.B., Волосевич И.В. и др. Повыпгение продуктивности лесов европейского севера. Архангельск, 1974. - С. 65-83.

3. Албяков М.П. Механизация работ по возобновлению леса. М.: Лесн. пром-сть, 1966.-С. 57-86.

4. Албяков М.П.- Новая технология, машины и орудия по возобновлению леса на вырубках с избыточным увлажнением почв. М.: Гослесбумиздат, 1963. - 68 с.

5. Албяков М.П., Яковлев А.П., Румянцев Г.Т. Механизация лесокультурных работ в таёжной зоне. М.: 1975. - 46 с.

6. Албяков М.П., Ильин Т.П., Климов Г.Б. и др. Справочник механизатора лесного хозяйства. М.: Лесн. пром-сть, 1961. - С. 45-86.

7. Аникеева В.А., Елизаров Ф.П., Кубрак Н.И., Чертовской В.Г. Методическое пособие по изучению микроклимата лесных биогеоценозов. Архангельск, 1983. -28 с.

8. Алексеев В.И. Возобновление ели на вырубках. М.: Наука, 1978. - С. 67-69.

9. Алексеев В.А. Световой режим леса. Л.: Наука, 1975. - 228 с.

10. Бабич H.A., Мерзленко М.Д. Биологическая продуктивность лесных культур. Архангельск, 1998. 88 с.

11. Бабич H.A., Травникова Г.И., ГаевскиЙ Н.П. Структура и запасы надземной фитомассы сосняка черничного искусственного происхождения // Лесной журнал. 1999. Вып. 2-3, Архангельск. - С. 29-35.

12. Багинский В.Ф. Строение и рост сосновых молодняков искусственного происхождения БССР. Автореф. дис. .канд. с.-х н. Брянск: БрТИ, 1972. - 20 с.

13. Базилевич Н.И., Титлянова A.A., Смирнов В.В. и др. Методы изучения биологического круговорота в различных природных зонах. М.: Мысль, 1978. С. 21-74.

14. Баранцев A.C. Лесоводственно-экологическая оценка отечественной и финской техники при реконструкции лиственных насаждений. // лесное хоз-во. -1997. -№2.-С. 21-23.

15. Белов СВ. Лесоводство. -М.: Леей, пром-сть, 1983. С. 209-216.

16. Бессонова Т.П. Биолого-лесоводственные основы создания высокопродуктивных кедровых насаждений. // Леса Урала и хоз-во в них. -1999. -№9. С. 37-41.

17. Блинцов И.К., Забелло К.Л. Почвоведение. Минск, 1969. - 192 с.

18. Бобкова К.С. Биологическая продуктивность хвойных лесов Европейского Северо-востока. Л.: Наука, 1987. - 148 с.

19. Бобкова К.С, Урнышев А.П., Урнышев В.А. Вертикальное распределение фитомассы в еловых лесах Европейского Северо-востока. // Лесоведение. 2000. №3 . -С. 49-54.

20. Бочков В.А., Сухорукова Л,И., Беленец Ю.Е., Кобрин Н.Ю. Трансформация плодородия почвы под влиянием различных способов её обработки при ускоренном выращивании культуры ели. // Тр. СПбНИИЛХ. СПб., 1999. - С. 83-91.

21. Бузыкин А.И., Гавриков В.Л., Секретенко О.П., Хлебопрос Р.Г. Структура древесных ценозов. // Чтения памяти академика В.Н.Сукачёва. Структура и функционирование лесных биогеоценозов Сибири. М., «Наука». 1987. С. 64-90.

22. Бузыкин А.И., Гавриков В.Л,, Секретенко О.П., Хлебопрос Р.Г. Анализ структуры древесных ценозов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 53-67.

23. Булыгин Н.Е. Дендрология. Л.: Агропромиздат, 1991. - 350 с.

24. Быков СП. О реконструкции малоценных лесов. // Сборник работ по лесному хозяйству, вып. №32, 1956, с. 25-34.

25. Василевич В.И. Очерки теоретической фитоценологии. Л.: 1983. 158 с.

26. Василевич В.И. Статистические методы в геоботанике. Л.: Наука, 1969. 232 с.

27. Гаврилов К.А., Карпов В.Г. Главнейшие типы леса и почвы Вологодской области в районе распространения карбонатной морены // Тр. Ин-та леса и древесины Сиб. Отд. АН СССР, Т. 52,1962. - С. 23-37.

28. Глазырин В.М. Вегетативное (корнеотпрысковое) размножение осины // Научные основы повышения продуктивности лесов. / Тр. Каз. СХИ. 1971. Т. 14. - Вып. 2. - С. 24-32.

29. Гортинский Г.Б. О факторах, контролирующих начальные фазы возобновительного процесса ели // Бот. журн., 1964. Т. 49, - №10, - С. 13891401.

30. Гродзинский A.M. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ. Киев: АН УССР. 1965. - 268 с.

31. Гроздова Н.Б. Берёза. М.: Лесн. пром.-сть, 1979. 74 с.

32. Гулидова И.В. Фотосинтез и транспирация у ели в различных экологических условиях // Тр. Ин-та леса и древесины АН СССР. М., 1962. - Т.53, - С. 97-102.

33. Гулидова И.В., Цельникер Ю.Л. Обмен веществ и процессы роста у берёзы и ели: Сб. научн. тр. АН СССР. М., 1962. - С. 196-208.

34. Гуман В.В. Побегопроизводительная способность берёзовых насаждений Паше-Капецкого учебно-опытного лесничества. Зап. Лесн. Опытн. Станции Ленингр. с.-х. ин-та,- Вып. 7. 1930. С. 27-34.

35. Гусев И.И. Закономерности строения еловых древостоев Европейского Севера. (Методические рекомендации к дипломному проектированию по лесной таксации). Архангельск. 1977. 40 с.

36. Давидов М.В. Ольха. М.: Лесн. пром-сть», 1979. - 70 с.40