Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОТИВОПОЖАРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ПРИДОНСКИХ ПЕСКАХ

ВАК РФ 06.03.04, Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

Автореферат диссертации по теме "ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОТИВОПОЖАРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ПРИДОНСКИХ ПЕСКАХ"

-з

На правах рукописи

Алимов Николай Иванович

ПРИЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОТИВОПОЖАРНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ НА ПРИДОНСКИХ ПЕСКАХ

Специальность 06.03,04 -Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

Автореферат диссертации118 соискание учейой Степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт а фол есомелиорашш»

доктор сельскохозяйственных наук, Шульга Виктор Дмитриевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Пайков Яков Владимирович

кандидат сельскохозяйственных наук Максимов Алексей Николаевич

ФГУ Агентство лесного хозяйства по

Волгоградской области V

ч

Защита состотся 27 декабря 2005 г. в 10 часов на диссертационного совета Д 006,007.01 при ГНУ «Всероссийский шъ'шо исследовательский институт агролесомелиорации» по адресу: 400062, г. Волгоград — 62, пр. Университетский 97, с/я ВНИАЛМИ ; , 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке" Всеросс'ч^^п-иаучно-исследовательского института агролесомелиорации

Автореферат разослан «26» ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Л. А. Петрова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Защитное лесоразведение в суровых условиях засушливой степи Придонских песков Волгоградской области играет огромное значение в комплексе мер борьбы с неблагоприятными климатическими факторами.

Главной и практически единственной древесной породой, способной расти на бедных песчаных и супесчаных почвах, является сосна обыкновенная. За более чем столетнюю историю создания защитных лесных насаждений сосны обыкновенной на Придонских песках были заложены сотни тысяч гектар таких насаждений.

В последнее время (90-е годы прошедшего столетия) сосновые насаждения оказались в сильнейшей депрессии. В некоторых лесхозах (Клетский) этот процесс принял катастрофический характер.

Тот факт, что усыханию подвержены насаждения разных возрастов, исключает утверждение о быстром сгпц>енни сосны в условиях степи. В то же время, наличие сохранившихся в достаточно хорошем состоянии культур сосны 80... 120-летнеш возраста, говорит о то¡4«, что биологический возрастной ресурс сосновых насаждений достаточно высок, но далеко не исчерпан.

Неудовлетворительное состояние сосновых насаждений на бедных песчаных и супесчаных почвах аридной зоны заставляет искать пути повышения устойчивости этих насаждений и, что не менее важно, способы и методы диагностики их состояния на любом этапе роста.

Разработка лесоводственных приемов, позволяющих повысить биологическую, а так же пожарную устойчивость сосновых насаждений, позволила бы увеличить срок жизни этих насаждений и, следовательно, осуществить более полное выполнение ими своих защитных функций.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Целью исследований является: изучение и анализ причин неблагополучного состояния сосновых древостоев на Придонских песках Волгоградской области

-- РГАУ-МСХА

имени К,А. Тимирязева ЦНБ имени Н-И. Жслезнова Фонд научный литературы

В задачи исследований входило:

1. Изучение состояния культур сосны обыкновенной разной густоты и возраста.

2. . Выявление и ранжирование причин усыхания сосны обыкновенной в защитных лесных насаждениях.

3. Разработка лесоводственных приемов создания заведомо устойчивых сосновых насаждений и повышения устойчивости уже существующих.

4. Обоснование инженерного и противопожарного обустройства лесного фонда.

5. Разработка рекомендаций производству.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе собственных исследований, анализа литературы и материалов лесоустройства, оценки мер ведения хозяйства изучено состояние лесных культур сосны обыкновенной на Придонских песках в Ар-чединском, Новониколаевском, Даниловском, Камышинсхом и Кумылженском лесхозах, разработаны лесоводственные приемы создания заведомо устойчивых насаждений и приемы повышения биологической устойчивости существующих насаждений сосны обыкновенной. ^

Предложены приемы повышения пожарной устойчивости этих насаждений и параметры инженерного обустройства лесного фонда.

ОБОСНОВАННОСТЬ ВЫВОДОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ достигнута в результате изучения статистически обоснованного большого объема фактического материала в форме пробных площадей и модальных деревьев, а также использования ЭВМ при обработке материалов математической статистики.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты исследований били представлены" на научно-практических' конференциях «Лесное образование," наука и хозяйство» (Уфа, 2003) и «Оптимизация агроландшафгов, проблемы н перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения» (Волгоград. ВНИАЛМИ, 2004).

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

1. Технология повышения биологической устойчивости ЗЛН сосны обыкновенной.

2. Алгор1ггм создания заведомо устойчивых ЗЛН сосны обыкновенной.

3. Критерии оценки успешности создания заведомо устойчивых ЗЛН сосны обыкновенной.

4. Экспресс-диагноз и прогноз состояния главной породы.

5. Система мер профилактики пожаров.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит го введения и 6 разделов, выводов и предложений, приложений. Общий объем составляет 150 страниц, включая 21 таблицу, 25 рисунков и список использованной литературы m 1'11 наименований, в том числе 2 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 t Глава 1. Литературный обзор

Вопросами устойчивости защитных лесных насаждений в условиях засушливых стейей стали заниматься с момента их массового создания. Этом^ посвятили многие годы своей научной деятельности такие ученые как Г. Н. Вы-сонкий, Г. Ф. Морозов, Н. Н. Степанов, А. И. Ахромейко. Явления усыхания культур сосны обстоятельно рассмотрены н работах А. П. Тольского, В. Г. Нестерова, В. И. Рубцова, В. И Рутковского, В. В. Миронова, В. Н. Виноградова, Н. А. Воронкова, А. Г. Гаеля, Н. С. Зюзя, Н. Ф. Кулика и др.

Явления усыхания молодых лесных насаждений, в том числе и культур сосны, на. песках,Юго-Востока наблюдаются, как iipaBiuio, в засушливые годы,^ которые здесь'довольно регулярны. Именно в эти годы отмечены и случаи массового усыхания насаждений. Наблюдения за влажностью почвы, особенности усыхания, прекращение его с наступлением влажной погоды показывают, что гибель лесных культур связана с почвенной засухой. Однако периодические засухи в регионе - один из основных факторов, определяющих условия существования растительных ассоциаций, и поэтому случаи массового распада надо

рассматривать как результат недооценки этого фактора и следствие недостаточной разработки и соблюдения требований агротехники создания насаждений, упущений в лесохоэяйственном уходе, в планировании и организации ле-сокультурных работ. Fie последнюю роль, в этом играет также неполная научная обеспеченность данной проблемы (Н. С. Зюзь, 1990).

Л. И. Ахромейко (1950) отмечал, что в усыханин густых пооевов и посадок сосны решающая роль принадлежит внутривидовой конкуренции между растениями за влагу, пшцу, свет и, в целом, за факторы почвенной среды.

Н. Ф. Кулик (1970), Н. Я. Бондаренко (1970) рассматривают устойчивость сосновых культур в степи в связи с нлагообеспеченностью. Они считают, что масса хвои, развивающаяся в благоприятные по увлажнению годы, оказывается губкгельноЙ в засуху, и предлагают способ регулирования массы хвои при помощи рубок ухода.

Однако В. В. Миронов (1970) считает транспирацию большей функцией влажности почвы и температуры, чем массы хвои. Хота замечание В. В. Миро- ' нова о невозможности регулирования массы хвои рубками ухода в связи с ее восстановлением ^же через три года свидетельствует скорее не о бесполезности изреживаиия, а о кратковременности его действия.

До сих пор не утихают споры о значении рубок ухода в повышении биологической устойчивости лесных насаждений. Так К. К. Буш и 11. К. Иевинь (1984) считают, что в чистых по составу одновозрастных древостоях при помощи рубок ухода нельзя увеличить общую продуктивность, в них лишь улучшается товарная структура древостоя, используется вырубаемая часть и осуществляется технологическая подготовка насаждения к рубке главного нользо-" вания/ " -- -- - - - ..............—

M. Е. Ткаченко (1939), опираясь на данные, что на песчаных почвах Пруссии выявлена нецелесообразность густоты более 10 тыс деревьев на 1 га для сосновых насаждений старше 10-летнего возраста указывал, что «если такой предел был установлен для области с достаточным количеством осадков и малой испаряемостью, то тем опаснее сгущать насаждения и малой в нашем континентальном климате в области сухого лесоводства».

В целом, можно считать, что в аридных областях изреживание является одним го основных путей решения проблемы повышения засухоустойчивости защитных лесных насаждений. Г. Н. Высоцкий (1930) указывал на необходимость проведения «рубок сухого лесоводства» с целью избежать опасных для здоровья леса кризисов в случае несоответствия между запасом влаги в почве и потребностью насаждения.

Важным с точки зрения устойчивости является также вопрос о ширине междурядий и густоте закладки лесных культур, который неоднократно изучался отечественными лесоводами. В 1913-1915 гг. под руководством А. П. Толь-ского в Бузулукском бору были заложены специальные опыты по густоте культур в пределах от 4,4 до 39,5 тыс пгг/га. Г. Р. Эйтинген в 1918 г. исследовал опытные культуры сосны, заложенные Н. С. Нестеровым.

Опыты показали, что каждому возрасту сосны соответствует своя собственная оптимальная густота. Первоначально лучшими оказываются более густые посадки, а впоследствии преимущество переходит к более редким насаждениям, 1

Одким из сравнительно новых и еще слабо изученных вопросов повышения устойчивости хвойных насаждений является вопрос влияния на их устойчивость содержания смолистых веществ (живицы) в древесине.

В последнее время иоявились работы, в которых указывается, что терпе-ноиды не являются конечными продуктами обмена веществ, а играют роль активных метаболитов в древесине растущих хвойных пород (Г. В. Сухов (1956), В. Я, Бондарев (1975), Е. Ю. Новицкая (1967)). (

Способность углеводородов соединяться с кислородом воздуха и образовывать молекулы воды может иметь определенное Значение в перенесении критически* Периодов водоснабжения хвойных растений за счет образующейся при этом метаболической влаги.

Успешный опыт создания в степных условиях искусственных насаждений сосны позволил классику защитного леооразведети Г. Н. Высоцкому (1983) говорил, об их гатурализашш.

Г. Н. Высоцкий сделал заключение, что в наших степях, показывающих минимальную влажность воздуха в 52% и среднее количество осадков в 116 мм за тог же периол. искусственно разводимый лес может расти Кроме того, мы вправе ожидать от него и естественного возобновления. Однако мы не можем ожидать от наших крайних южных степных насаждений достижения большой высоты, так как влажность воздуха хотя и достаточна для возможности роста дерева, но ее количество (52%) стоит недалеко от того предела, который совершенно устраняет возможность существования леса на равнине.

Другая особенность леса, растущею в крайних условиях сухости, на которую обращает внимание Г. Н. Высоцкий (1930), заключается в стремлении леса образовать редкие насаждения с широкораскидистыми кронами на укороченных стволах. Таковы, по мнению Высоцкого, должны быть и насаждения наших южных степей.

Наряду с биологической устойчивостью огромное значение имеет и устойчивость "сосновых насаждений к пожарам, особенно в засушливых условиях сухостеиной зоны. Несмотря на развитие техники и способов тушения пожаров, крупные лесЬые пожары не редкость и в наши дни. Особенно актуальна ^та проблема в регионах искусственного лесоразведения, где на создание защитных лесных насаждений тратятся огромные средства.

Сосновые леса относят к наиболее пожароопасным насаждениям лаже в бореальиой зоне. Пожарная опасность сосняков в сухостепных условиях возрастает многократно. Устойчивость сосняков в иожарном отношении напрямую зависит от наличия горючих материалов и характеристики условий их воспла^ менеиия. Шучению лесных горючих материалов посвящен целый ряд работ. Данные по этому" вопросу приведены в работах И. С. Мелехова (1939, 1947),* Л. А. Молчанова (1949, 1952, 1954), В. Г. Нестерова (1945), А. А. Корчагина (1954). Большие исследования в этом направлении были проведены сотрудниками ЛенНИИЛХ С. М. Вонским (1957) н В. П. Молчановым (1965). Однако, радикальных методов пожарной профилактики не была разработана до последнего времени.

Глава 2. Программа, методика, объекты и объем исследований

Программа исследований включала:

1. Анализ современного состояния защитных лесных насаждений сосны обыкновенной по Волгоградской области. Для этого использовались «Отчет но' лесопатояогнческому обследованию...» Московской специализированной лесоустроительной экспедиции, материалы последнего лесоустройства (1995) и материалы обследования ВНИАЛМИ.

2. Шучение и сравнительный анализ таксационных характеристик сосновых насаждений различной густоты, возраста и бонитета в зависимости от состояния. Анализ проведен по результатам обследования пробных площадей.

3. Изучение и анализ распределения влаги в древесине сосны в зависимости от состояния. Анализ проведен но образцам древесины, взятым у модельных деревьев.

4. Гидрофизическое обоснование ведения хозяйства в защитных лесных насаждениях сосны обыкновенной. Гидрофизическое обоснование сделано на основе сравнительного анализа таксационных характеристик и содержания влаги в древесине, \

5. Анализ применяющихся в современной практике приемов пожарной профилактики. Анализ проведен на основе материалов последнего лесоустройства и планов противопожарных мероприятий за 1995-2004 гг.

6. Разработку приемов, повышающих пожарную устойчивость сосновых насаждений. Приемы разработаны на основе анализа материала исследований, полученного на опытных объектах, заложенных в 1*998 году.

Исследования проводились на постоянных и временных пробных площадях в насаждениях сосны обыкновенной 20- ] 05-летнего возраста. Насаждения для закладки пробных площадей выбирались сначала по таксационным описаниям и окончательно при рекогносцировочном обследовании.

Расчет достаточного числа наблюдений проводился по известной в мате* магической статистике формуле:

Ы^СУ/Р)1

где N — объем выборки;

I - критерий Стьюдента (учитывая, что вероятность безошибочных прогнозов при лесохозяйственных исследованиях должна составлять 0,95, то для больших выборок значение критерия Стьюдента г К 2);

V — коэффициент варьирования исследуемого признака; Р-точность опыта (для лесохозяйственных исследований 2... 5%) При проведении исследований использовалась методика ВНИАЛМИ «Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов» и «Методика палевого опыта» Б. А. Доспехова (1985),

При описании пробных площадей использовалась методика Н. П. Георгиевского (1953). При этом давалось общее описание участка, растительного покрова и почвы.

На пробных площадях производился сплошной перечет деревьев, определялись таксационные характеристики, категория состояния, подбирались модельные деревья для исследования влажности и хоДа роста деревьев различного состояния.

Интенсивность' смоловыделения в баллах у д^евьев различного состояния определялась но методике А. И. Воронцова путем нанесения на стволы сосны круглых высечек.

Пробы мертвого покрова (оиад и подстилка) дая определения динамики его накопления брались в насаждениях 20-100 летнего возраста в условиях А« и Аз.

На опытных объектах, заложенных в 1998 году, велось наблюдение за на-копляемоегью мертвого покрова и процессом разложения погребенного песком покрова. Измерялась его мощность по фракциям. В конечном итоге требуется

..... определить момеаг образовашы нового «трута»: ~ ' .............

На опытном объекте (Сосновское лес-во, кв. 20, выд. 11) для апробации технологии создания заведомо устойчивых насаждений заложено 4 пробных площади: 1) контрольная площадь, на которой произведен сплошной перечет с измерением диаметров и высот; 2) пробная площадь, на которой рубка проведена по нормативам, установленным лесоустройством (10%), а также измерены высот и диаметры всех деревьев до рубки и оставленных деревьев после руб-

8

ки; 3 и 4) пробные площади, где проведены рубки очень высокой интенсивности (50% по количеству деревьев) по разным технологическим схемам.

Лабораторные и камеральные работы заключались в определении таксационных показателей исследуемых объектов. Обработка материалов, полученных на пробных площадях, производилась согласно общепринятой методике по ОСТу 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные». Анализ модельных деревьев и их обработка проводилась с помощью графоаналитических методов и существующих стандартных программ на ЭВМ, в частности при аппроксимации соответствующих уравнений регрессии использовались программы «APROX» и «STADIA».

В качестве объектов исследований подбирались насаждения сосны обыкновенной 2,,.5 классов возраста, I... V классов бонитета различной густоты. Основная масса объектов расположена в Арчединском лесхозе (Сосновское и Любимовское лесничества). Небольшая часть объектов была подобрана в Ново николаевском, Михайловском, Даниловском и Клетском лесхозах.

Глана 3, Природно-климатические условии Волгоградской области

Волгоградская область находится на юго-востоке европейской части России в Нижнем Поволжье в зонах степи и полупустыни. Она занимает специфическое положение по климатическим и почвенным условиям: здесь происходит наиболее быстрый для равнинных территорий страны переход от лесостепи к пустыне. ^

Климат области характеризуется резко выраженной коитинентальностью и засушливостью. Он формируется под влиянием континентальных воздушных масс умеренных широт. Зимой территория Волгоградской области часто оказывается под воздействием Сибирского антициклона, летом — субтропического антициклона.

Зима холодная, с сильными морозами и метелями, со значительным числом оттепелей. Средняя температура января на севере -11°С, на юге -8 °С, па востоке -12,4 "С; минимальная температура -40 °С. Господствуют холодные

восточные и северо-восточные ветры.

Лето продолжительное, жаркое, сухое, с большим количеством ясных дней. Средние июльские температуры увеличиваются с северо-запада на юго-восток от господствующих западных, но часто дуют и. восточные и юго-восточные ветры-суховеи.

Весна короткая, сухая, ветреная.

Осень продолжительная, с преобладанием ясной и теплой погоды.

Осадки уменьшаются с северо-запада га юго-восток от 400 до 270 мм в год. В этом же направлении, ш с обратным эшком изменяется испаряемость. В результате ко-зффипиеігг увлажнения снижается от 0,8...0,9 (гранищ с Воронежской областью) до 0,4.. .0,7 в Волгограде. Для лета характерны кратковременные ливневые осадки, но высокие температуры воздуха вызывают быстрое испарение влаги. Поэтому, летние месяцы обычно бывают засушливыми. Снеговой покров ш севере устанавливается в конце ноября, а на юге - в декабре. Вегетационный период составляет 180... 120 д ней.

Характерной чертой клймата области, непосредственно влияющей на рост и різні ггпе растетй, и в том числе леса, являются засухи и суховеи.

. При суховеях относ ителйия влажность воздуха падает ниже 10%, что наблюдается, иногда, начиная с апреля (1997).

Засухи бывают одногодичными, с последующими нормальными годами (от 1 до б лет), двухгодичные, котда за первым засушливым годом следует второй и, наконец, случаются трехгодичные засухи. По некоторым подсчетам на одногодичные засухи приходится 50%, на двухгодичные - 20%, трехгодичные — 30% от всех габлюдаемых засух. Кроме того, засухи наблюдаются в различные срокиїеїшхо сезона года. Извести цы весенние^ летние и осенние засуют. Чаще всего засуха охватывает два, а иногда и все три сезона. ...... * — . ........1— --

Глава 4. Гцдрофгоическое обоснооание їхаеіпія хоіяі'кгта н защітіьп лесных пющпсвяш сошы обыкповепнои

Выявлешшй недавшши исследованиями (В. Д. Шульга, А. Н. Максимов, А. Г. Перехожепцев (1991) третий видоспецнфнчный двигатель влагопереноса

позволяет объяснить с гидрофизической точки зрения, причины снижения ус* тойчивости насаждений сосны обыкновенной при существую щей современной практике ведения лесного хозяйства в аридной зоне. Принципы и нормативы проведения лесоводственных приемов, успешно применяемые в бореальной зоне, вступают в глубокое противоречие с условиями произрастания и закономерностями развития сосновых древостоев в жестких условиях сухих степей.

Пад ожив в основу полную шгагоем кость древесины при вакуум крова н ни до полного насыщения водой, В. Д. Шулъга получил диапазоны фуишионалъ-. ной влажности древесины главных лесообразующих пород.

Д-1Я сосны обыкновенной диапазоны функциональной влажности древесины оказались следующими: оптимальная (0,6... 0,8 ПВ) — 111... 148%; напряженно-достаточная (ОД.. 0,б ПВ)-97... 111%; критическая (0,3...0,5 ПВ)-55.'..97%.

Становится ясным, что для нормального устойчивого развития дерево сосны должно иметь влажность древесины в пределах 97... 148%. При влажности древесины 55... 97%, что отмечено неоднократно нами при проведении исследований, деревья сосны переходят в категорию сильно ослабленных, а при влажности менее 55% в дереве происходят необратимые изменениЬ^- оно переходит в категорию усыхающих. Данные А. И. Ахромейко, (1950) подтверждают легитимность установленных диапазонов влажности.

Обследование перегущенных насаждений разных классов возраста (таблица 1) показало, что все перегущенные насаждения имеют неудовлетворительное состояние и относятся к категории сильно ослабленных. Чрезмерная густота является причиной слаборазвнтости крон и этиолированноцти стволиков деревьев этих насаждений. Причем ослабление древостоев усиливается в промежутке от 20 до 50 лет; . .. ..........---

Сравнение состояния массивных и кулисных насаждений показало, что кулисные насаждения находятся в лучшем состоянии, чем массивные. Количество устойчиво развивающихся деревьев в них 44%, в то время как в массивных насаждениях этот показатель равен 31%,

Таблица 1. Распределение деревьев па категориям состояния (Арчеданский лесхоз, 2002 г.)

Класс возраста

Густота, ил/га

Здоровые,

Ослабленные;

Сильно

ос- •

лаблч

%

Усыхающие,

«

Све- Ста-

жий рый

сухо- сухо-

стой, стой.

% %

1 9

5 12

Средневзвешенная категория состояния

Категория состояния

III

12003529

10002239

10

31

33

32

36

17

2,86

3,00

Сильно осла 6л.

Сильно ослабл.

1У-У 5001000

11

36

31

13

2,79

Сильно ослабл

Ото объясняется тем, что в кулисных насаждениях доля опушечных деревьев выше. А состояние опушечных деревьев лучше, чем у*деревьев внутренних рядов, вследствие большей площади питания и освещенности.

Сравнивая физические характеристики деревьев различных категорий состояния (таблица 2), следует отметить, что размер крон здоровых деревьев значительно больше, чем у ослабленных, сильно ослабленных и усыхающих.

- Тфсим (образом, у большинства деревьев в исследуемых насаждениях кроны крайне слабо развиты, что даже по меркам бореальной зоны является крайне-недостаточным для устойчивого роста (А- В.Богачев; 1993).- —* '-- -В сравнении характеристик деревьев разных категорий состояния важную роль играет коэффициент напряжения роста. У здоровых деревьев этот показатель равен 4,5 см/см1, а у сильно ослабленных — 11,8 см/см1. Получается, что коэффициент напряжения роста у здоровых деревьев в 1,6 раза меньше, чем у ослабленных, в 2,6 меньше, чему сильно ослабленных И в 5,4 раза меньше, чем у усыхающих. А это означает, что у здоровых деревьев каждый квадратный

сантиметр основания (единица поперечного сечения) снабжает влагой в Кб раза больший объем древесины, чем у ослабленных деревьев и в 2,6 раза больше, чем у сильно ослабленных. Это обуславливает лучший водный режим и качественно большую биологическую устойчивость здоровых деревьев.

Таблица 2. Зависимость основных таксационных показателей от состояния (Арчединосий лесхоз, 2002 г.)

Категории состояния Дер. см Нср, м Абсолютный размер кроны, М (% от высоты ствола) Коэффициент напряжения роста, см/см3

Длина Ширина

Здоровые 19,8*1,19 14,0*0,98 82(59) •4,0(29) 4,5

Ослабленные 15,3*0,77 13,6*1,02 . 6,5(48) 1,8(13) 7,4

Сильно ослабл. 11,8*0,65 12.9*0,65 4,1(32) 1,0(8) ИЗ

Усыхающие 7,3*0,58 10,1 ±0,66 23(28) 0,8(8) 24,1

В насаждениях высших классов бонитета коэффициент напряжения роста ниже, чем в насаждениях низших классов. Это говорит о том, что при проведении лесоводетвенных приемов адаптации существующих насаждений необходимо в первую очередь обращать внимание на насаждения высших классов бонитета, в которых коэффициент напряжения роста ниже. Имешю эти насаждения, имеющие другой морфологический тип деревьев, могут положительно откликнуться на проводимые рубки.

Сравнение таксационных показателей деревьев опушечных и внутренних

) : | 1

рядов показало, что показатели опушечных деревьев значительно превосходят показатели деревьев внутренних рядов,. Так средние диаметр л .высота оиушеч-„ ных деревьев больше, чем у деревьев внутренних рядов соответственно на 21 н 12%. У опушечных деревьев протяженность кроны в 2...3 раза больше чем у деревьев внутренних рядов, а коэффициент напряжения роста у них в 1,6 раза меньше.

Основная масса здоровых деревьев сосредоточена в опушечных рядах. В насаждениях II класса возраста в опушечных рядах сосредоточено 89% эдоро-

вых деревьев и лишь 11% приходится на них во внутренних рядах. В насаждениях III класса возраста эти показатели составляют соответственно 95 и 5%.

Сравнительный анализ содержания ядровой древесины в стволе деревьев разных категорий состояния В насаждениях II... III классов возраста показал, что у здоровых деревьев соотношение ядро/заболонь — 1/4,5; у ослабленных - 1/3,5; у сильно ослабленных — 1/2,8. В свою очередь во II классе возраста у здоровых деревьев это соотношение 1/19, а в Ш классе возраста оно становится — 1/5. Уменьшение доли физиологически активной заболонной древесины с возрастом говорит о том, что физиологические характеристики деревьев ухудшаются, а это, в свою очередь, приводит к ухудшению общего состояния древостоя.

Измерение влажности в различных частях ствола деревьев разных категорий состояния показало, что древесина здоровых деревьев имеет большую влажность, чем древесина деревьев других категорий. Сравнивая эти показатели с диапазонами функциональной влажности древесины сосны, видно, что она находится даже у внешне здоровых деревьев в диапазоне риска и границы необратимых изменений, т.е. составляет менее 97%.

Тот факт, что деревья, отнеоеннйе к категории здоровых, имеют влажность заболонной древесины меньше критической (97%), говорит об их сильно ослабленном состоянии. Следовательно, визуальное отнесение деревьев к различным категориям состояния может нести в себе ошибки при определении состояния, как отдельных деревьев, так и насаждения в целом. Поэтому более точный результат может дать использование разработанных нами диапазонов функциональной влажности древесины главных лесообразующих пород |

Математическая обработка данных обследования показала высокую корреляционную зависимость между тусготой насаждений и коэффициентом напряжения роста' (0,85), а также между густотой и бонитетом (0,73).

Сравнительный анализ характеристик редких И густых насаждений, произрастающих в сопоставимых условиях, показал, что уже в молодом возрасте (20-30 лет) редкие насаждения (насаждения паркового типа) имеют преимущество перед густыми по всем основным показателям (таблица 3).

Таблица 3. Сравнительная караггерисгюа теиационных показателей резких (числитель) и густых (знаменатель) насаждений II класса возраста m Придонских песках

Возраст, лет Густота, шт'га Нср, м Дер, ' см Полнота Абсолютный размер кроны, м от высоты ствола) Коэффнцнагт иалряжеккя роста, см'см* Содержание ядра в древесине,® Средний объем хлы ста, м5

Длина кроки Ширина кроны

23 122 m 2U 023 10,2(100} 6.4(63) 29 5 0,19

25 2558 10f0 10,0 0^7 M(J8) 2,3(23) 12,7 49 ори

34 240 17.0 353 0,93 7,1(42) 102(60) 1,7 10 0,85

33 1000 21,9 ) 17,1 0,94 4)0(19) 43(20) 93 33 0Д5

32 360 113 25,1 0,80 5,0(43) 5,9(51) 23 s 0,28

30 1230 1^0 1 17,4 1,89 2,9(22) 3,6(25) 53 30 0,15

25 260 (НО '30,6 1,04 ,, 5/1(52) * 7,5(54) 1$ 9 032

2S

2620

1^0

1,70

2,4(16)

33(22)

юз

53

0,10

и

Содержание пассивного ядра в древесине деревьев редких насаждений в 3,3... 9,8 раз меньше чем в густых, а коэффициент напряжения роста в 3,2...4,4 раза ниже. Доля ядровой древесины в редких насаждениях в этом возрасте составляет всего 5... 10%. Это говорит о том, что деревья в редких насаждениях имеют гораздо лучшую водообеспеченность, и, как следствие, большую биологическую устойчивость.

Кроны деревьев парковых насаждений гораздо лучше развиты, их протяженность вдоль и поперек ствола составляет соответственно 42... 100% и 51...63%. Это говорит о мощном ассимиляционном аппарате, а значит и больших возможностях продуцирования различных компонентов обмена веществ, в том числе и живицы.

В насаждениях 70-100 летнего возраста наблюдается аналогичная картина (таблица 4). Показатели насаждений паркового типа превосходят показатели густых насаждений. С возрастом увеличилось содержание ядровой древесины в стволах деревьев редких насаждений, но, тем не менее, этЧуг показатель не превышает 33%, тогда как в густых насаждениях содержание ядровой древесины 41%. Таким образом, и взрослые насаждения паркового тигЬа находятся в гораздо лучшем состоянии, чем густые.

Количество устойчиво развивающихся деревьев (здоровых и ослабленных) в редких насаждениях находится в пределах 86... 100%, в то время как в густых этот показатель не превышает 50%.

Математическая обработка полученных данных показала высокую корреляционную зависимость между состоянием и коэффициентов напряжения роста (0,78), состоянием и влажностью за болонкой древесины (0,76), состоянием и степенью развитшгкроны (0,81); состоянием исодержанием заболонной древе- * сииы в стволе (0,63).

Достоверность полученных выводов статистически обоснована с привлечением современного математико-статистического аппарата на самом высоком уровне безошибочных прогнозов (0,95).

Как видно из таблицы, в редких (парковых) древостоях с густотой 200... 300 (400) деревьев на 1 га (площадь питания 50... 30(25) м1) формируются

Таблица 4, Сравнительная характеристика таксащкх мых показателей редких и густых ЗЯНIV... V классов ьотраста на Прцдонсвк песках

В<№ Густота, ш/га < Нср, м Дер, см Пал- Абсолютный рашер кроны, м от высоты ствола) Коэффициент напряжения роста, сч'см1 Содержа! ше ядра в дове- Средний объем

раст, лет нота Длина кроны ^ ' Ширина кроны ет [в, % хлыста, м>

4 ; и^ - ' Редкие •

$0 95 32,4 0,28 10,3(88) 10,6(92) М 30 0,63

60 500 ! 16^0 27,0 0,94 вЛ(49> 7,4(46) 2* 30 039

76 200 . 15,8 28,4 0,43 9,2(58) 7,1(45) 2,5 29 0,50

100 260 . 20Д ! 1 32,1 0,63 11Д(55) Густые 9,7(48) V 33 0,73

90 1000 17,0 19,7 0,98 4,6(27) 2,5(20) 5^ 40 0,26

70 1120 ! 18,7 20,1 0,95 6,0(32) 3,7(20) 54» 27 оде

90 732 | 23£ 0,84 5,8(29) 4,4(22) V 41 0,41

109 800 , 19,6 25,0 1,25 5,1(26) 4,8(24) 4* 35 0,42

70 1100 17,7 19,0 0,96 3,9(22) 3,4(19) 6Д 38 . 0,24

деревья совершенно иного, чем в перегущенных насаждениях, морфологического тина. Оки характеризуются низким коэффициентом напряжения роста (менее 3), выраженными ювенштьными свойствами древесины (содержание ядровой древесины не Солее 30%) и хорошо развитой кроной (не менее 50% относительно длины ствола). Формирование насаждений с деревьями такого морфологического типа обеспечит их устойчивое существование и долговечность.

Исследования содержания влаги в древесине показали, что у здоровых деревьев, имеющих приведенные выше характеристики, содержание ее находится в пределах 135... 147%, что соответствует диапазону оптимальной влажности (111... 148%), Это и обеспечивает их биологическую устойчивость.

Как показали исследования Ю. Е, Новицкой, Г. В. Сухова, Г. И. Гирса и др., терпеноиды не я'вляются конечными продуктами обмена веществ, а играют роль активных метаболитов. Они могут участвовать в обмене веществ как источник энергии и воды тогда, когда другие источники исчерпаны. Способность сойти в неблагоприятных условиях (например, засуха) получать ' метаболическую воду из смол позволяет сделать вывод о том, что наряду с ВОДсюбеспеченносУью, вторым условием биологической устойчивости сосны обыкновенной следует выделить и ее смол ообеспе ценность.

Глава 5. Приемы сшдапня заведомо устойчивых защитных лесных насаждении сосны обыкновенной

Приемы адаптации (приемы повышения устойчивости) существующих насаждений сосны обыкновенной будут главным образом зависеть от таких „факторов, как возрасту бонитет и тип.насаждения (массив, кулисы). ______

В массивных насаждениях II класса возраста целесообразны линейно-селекционные рубки очень высокой интенсивности 0*50% по количеству деревьев). Эти насаждения уже создавались с междурядьями в три метра, поэтому в них достаточно удалить каждый второй ряд, получив при этом шестиметровые междурядья, а в рядах провести рубку деревьев с отмершими вершинами и с сильно деградированной кроной, оставляя при этом здоровые деревья с наиболее разви-

той кроной. Густота при этом должна составить 300.. .450 шт/га с примерным размещением б х 5 м.

В насаждениях III класса возраста наибольший эф^кт от интенсивных рубок ухода следует ожидать в высокобонитетных сосняках, у которых высотный ресурс менее исчерпан, и за счет дальнейшего роста деревья могут увеличить протяженность кроны. Густоту в этих насаждениях следует снизить до 200... 300 шт/га, оставляя при этом деревья с наиболее развитой кроной. В массивных насаждениях, кроме перечисленных мер, следует создавать сеть противопожарных разрывов, используя при этом в полной мере сеть дорог. При создании разрыва вдоль дорог, из двух опушек нужно вырубать только одну.

Расширение разрыва в обе стороны приведет к потере обеих опушек, в которых, как было отмечено выше, сосредоточено основное количество наиболее развитых деревьев. Сеть противопожарных разрывов в массивных насаждениях можно обустроить следующим образом. Опорные противопожарные разрывы шириной 50 м делят массив на макроблокН размером 500 х 500 м. Макроблоки, в свою очередь, делятся вспомогательными разрывами шириной 20...25 м на четыре мнкроблока размером 250 х 250 м. Выполняя противопожарные функции, разрывы одновременно усиливают опушечный э<}>фект и выполняют роль накопителей влаги, так как постоянно минерализуются. Протяженность опушек на 100 га при этом увеличивается в 2,5 раза.

Алгоритм создания заведомо устойчивых ЗЛЫ сосны обыкновенной базируется на трех основных положениях:

1) высокая агротехника создания и выдощиваиня лесных культур до стадии смыкания (7-8 лет) по существующей шработатюй и хорошо зарекомен-довавшей"себя технологии; " " " " "

2) воспитание насаждений после смыкания по лесоводственным нормативам, позволяющим сформировать их по типу парковых (с густотой 200-300 шт/га), имеющих таксационные и физиологические характеристики (коэффициент напряжения роста, размер кроны и соотношение ядро^габолонь) устойчивого насажде1шя;

3) закладка с моме>гга создания технологической сети, выполняющей многоцелевые функции (влагонакопительные, светорегулирующие, нротиво-

пожарные, эксплуатационные).

Схема проведения рубок будет зависеть от условий местопроизрастания, а точнее, от интенсивности остепнения. Одинаковым должен быть результат: в насаждении должен быть вырублен каждый второй ряд, а в ряду расстояние между деревьями достигать 4... 5 метров в мол о дня как и средневозрастных насаждениях и 5... 8 метров в приспевающих и спелых.

Предлагаемое нами решение повышения биологической устойчивости защитных лесных насаждений сосны обыкновенной путем создания этих насаждений редкими (по типу парковых) является альтернативой современному подходу к выращиванию сосновых насаждений, который предполагает выращивание высокололнотных пере|ущенных насаждений по нормативам близким к применяемым в бореальной зоне. Наш подход основывается на следующих положениях.

Во-первых, увеличение площади питания приведет к лучшему снабжению дерева влагой, формированию деревьев" требуемого морфологического типа, способных аккумулировать в древесине большое количество резервной влаги.

Во-вторых, увеличение объема' кровны будет способствовать развитию мощного ассимиляционного аппарата, способного продуцировать большое количество катаболнтов, снабжающих дерево водой, когда все другие источники исчерпаны.

Реализовать эти условия, как показали исследования, можно только в насаждениях редкого (паркового) типа.

1

Раздел б. Повышение противопожарно к устойчивости хвоЗлых на-_ - ........ слждеыоЛ* "** " ..........

До настоящего времени в проектах пожарного обустройства нет действенных средств профилактики возгораний, как по границам самих насаждений, так и внутри них. Основная причина пожаров — это нарушение правил пожарной безопасности населением. Основная доля возгораний приходится на слу-

чаи, когда пожар возникает в результате засева подстилки искрами из глушителей автотранспорта.

В качестве одной го мер профилактики возгораний можно рекомендовать мульчирование, мертвого покрова (засыпание лесной подстилки грунтом). Это о большой эффективностью выполняется с помощью грунтометов АЛФ-10 и ГТ-3.

Исследования динамики накопления мертвого покрова и его структуры (соотношение грубой и перепревшей части или «трута») показали, что запас мертвого покрова в насаждениях 100-летнего возраста может достигать 2 кг/м1.

Накопление «трута» начинается в более сухих условиях (А«) с 30 лет, а в более влажных (Аг) с 20 лет.

Таким образом, если первую засыпку произвести в момент начала образования трута (в условиях Ао — 30 лет, Аа — 20 лет), и периодически ее повторять, то можно избежать его появления в насаждении вообще и тем самым стоить пожарную опасность в этих насаждениях.

Предлагаемый прием профилактики возгораний хорошо согласуется с рекомендуемой нами системой противопожарных разрывов (технологическая сеть), схемами формирования заведомо устойчивых насаждений и вместе представляют комплекс мер по повышению общей устойчивости сосновых насаждений. Проведение мульчирования подстилки в опушках вдоль противопожарных разрывов позволит создать сеть замкнутых участков, имеющих размер микроблока, и ограничить распространение пожара границами микроблока. В свою очередь, создание шестиметровых междурядий в процессе формирования заведомо устойчивых насаждений позволит использовать грунтомет и внутри насаждения, как для мульчирования, так и для тушения.

.....В хачестве меры, предупреждающей возникновение верхового пожара, мож-~

но рекомендовать противопожарные рубки, включающие удаление нижних ветвей в насаждении. Применение в качестве десеканта химических препаратов позволяет значительно увеличить производительность и снизить затраты труда при проведении этого мероприятия по сравнению с обрезкой сучьев могокусторезом.

Выводы, предложении проншодстпу

]. Биологическая устойчивость любого насаждения, в том числе и сосны обыкновенной, зависит от биологической устойчивости каждого из составляющих это насаждение экземпляра. В свою очередь, биологическая устойчивость каждого дерева зависит от его водо- и смолообеспеченности.

2. Насаждения сосны обыкновенной на аренах сухих степей периодически попадают в жесточайшую депрессию. Ото связано с чередованием относительно благоприятных по влажности периодов и периодов длительных засух. Длительность периода, который дерево может перенести, не получая из почвы необходимого количества влаги, зависит от количества в стволе резервной влаги и смолистых веществ.

3. Резервная влага у сосны обыкновенной сосредоточена в области забо-лонной древесины и, таким образом, ее количество зависит от объема заболони.

Следовательно, большей биологической устойчивостью обладают деревья сосны обыкновенной, у которых доля ядра в стволе незначительна, я заболонь, наоборот, занимает значительную часть Ьтвола.

4. Применяемые в настоящее время нормативы формирования насаждений сосны обыкновенной аридных областей м&ло отличаются от таковых, рекомендуемых для бореальной зоны. Виной всему стремление получить высокопродуктивные, с высоким качеством ствола и древесины насаждения. Это приводит к созданию насаждений, имеющих высокую густоту. В таких насаждениях деревья формируют этиолированные стволики, крона таких деревьев имеет протяженность менее 30% от длины ствола, а степень охвоения низкая. В относительно благополучные но влажности периоды) эти насаждения развиваются относительно устойчиво, хотя состояние их далеко от идеального. С наступле-

~ нием "про дояжител ьной^асухи или' нескол ьких "подряд повторяющихся" засух," они попадают в депрессию и не всегда выдерживают ее.

5. В условиях длительной засухи, когда дерево перестает получать влагу из почвы и начинает расходовать резервную влагу стволовой древесины, визуальную оценку состояния деревьев следует уточнять определением влажности заболонной древесины. Сопоставление ее с диапазонами функциональной

влажности даст более точную оценку состояния по сравнению с визуальным способом.

6. Насажден!« сосны обыкновенной, которые после стадии смыкания получили достаточное изреживание, имеют гораздо лучшее состояние по сравнению с густыми. Особенно это проявляется в нерноды засух.

7. Исследования показали, что показателями, по которым можно уверенно судить о степени биологической устойчивости сосны обыкновенной, являются коэффициент напряжения роста, соотношение ядро/заболонь и степень развития кроны. Наивысшую биологическую устойчивость имеют насаждения сосны обыкновенной с коэффициентом напряжения роста менее 3 см/см1, содержанием заболонной древесины более 70% и протяженностью кроны не менее 50% от длины ствола. Деревья с аналогичными показателями формируются в насаждениях с низкой густотой 250... 300 (450) шт/га.

8. Формирование заведомо устойчивых защитных лесных насаждений сосны обыкновенной редкими по типу парковых позволяет не только повыЬоть их биологическую устойчивость. В таких насаждениях становится возможным проведение мер профилактики возгораний путем засыпки мертвого напочвенного покрова грунтометом внутри насаждения и вдоль опушек противопожарных разрывов.

9. Создание заведомо устойчивых насаждений сосны обыкновенной должно осуществляться путем их интенсивного изреживания с оставлением деревьев с хорошо развитой кроной. Массивные насаждения II класса возраста следует изррживать до густоты 300... 450 шт/га, проводя л инейно-селекннол/ше рубки. Из насаждений III класса возраста целесообразно изреживать до ¡устоты 200:Л 300 nrrfra только высокоботгтетные сосняки. " ......... " -----

10. Кулисные насаждения с целью усиления опушечного эффекта следует делить продольными и поперечными разрывами на микроблоки, располагая их в параллельных кулисах в шахматном порядке, кратно увеличивая протяженность опушек.

11. При проектировании лесных культур и адаптации существующих насаждений сосны обыкновенной необходимо создавать сеть противопожарных роз-

рывов (технологическую сеть). При этом разрывы несут на себе тройную функцию: противопожарную, накопления атаги и усиления опушечного эффекта.

12. Во вновь создаваемых насаждениях сосны обыкновенной интенсивные изреживания необходимо начинать с 10-15 лет (начало дифференциации). В боровых условиях (Аа - Аз) рубки следует проводить по схеме: 1-й прием (10-15 лет) — удаляется каждый второй рящ 2-Й прием (через 5 лет) - селекционные рубки в рядах со снижением густоты до 300...400 шт/га; 3-й прием (после смыкания деревьев в рядах) - густота снижается до 200...300 шт/га. В суборевых условиях (В« -ВО, в связи с опасностью быстрого за дернения, рубки проводятся по схеме: 1-й прием (10-15 лет) — вырубается каждый четвертый ряд; 2-й прием (через 4-5 лет) — вырубаются 2-й, 6-й, 10-й, 14-й и так далее ряды и проводится рубка в оставшихся рядах, при этом густота снижается до 300... 400 шт/га; 3-Й прием (после смыкания деревьев в рядах) —густота снижается до 200... 300 шт/га.

13. Любой лесной пожар начинается о возгорания мертвого напочвенного покров^, имеющего неоднородную структуру. Опад и подстилка, составляющие мертвый покров, обладают различными пирогенными свойствами. Наиболее опасна т? пожарном отношении нижняя часть мертвого покрова - «трутА^ который способен загораться от искры и является проводником скрытого горения.

Образование и накопление «трута» в сосновых насаждениях в зависимости от условий начинается о 20-30 летнего возраста.

14. В целях предупреждения возникновения пожаров следует периодически производить засыпку мертвого напочвенного покрова грунтом в опушках прогиво пожарных разрывов и под пологом ЗЛН грунтометами ГТ-3 и АЛ<£>-10. Первая засыпка проводится в 20-30 летнем возрасте в момент начала образования мруталг Последующие засыпки (не чаще !" раза в* 10 лет) следует прокзво- ~ дить в начале образования «трута» над предыдущей засыпкой.

15. С целью снижения затрат и увеличения производительности труда, для удаления нижних ветвей в качестве меры предупреждающей возникновение верхового пожара, необходимо использовать десекацию хвои.

16. Создание заведомо устойчивых к воздействию засух и пожаров хвойных ЗЛЫ в аридной зоне возможно лишь на основе выполнения комплекса профилактических мер: проведения своевременных и интенсивных юрежнвапий, при которых густота насаждений в Ш класса возраста не должна превышать 250.., 300(450) штУга; создания сети противопожарных разрывов, которые кроме противопожарных выполняют функции влагонакопления и одновременно усиливают опушечный эффект; проведения периодической засыпки песком мертвого покрова в опушках и внутри сосняков с цепью выведав» го оборота огромного количества опасных лесных горючих материалов в виде опала и подстилки.

Список опубликовании! работ по теме диссертации

к »

1. Алимов К К Причины усымшнясоамкшшЮго-Востоке/К Алимов [и др.] //Леш. хво-во.-

гОШ.-Мб.- С 22-24.

2.'^ Алимов Н. 11 Причины неуаавлегворшелжого состояния бедов Волгоградской о&дали / Н. И, Алимов [и др.] // Стрежень: научный окегоаник / НИИ проблем, экономической нсторнн Росаш XX века ВолГУ.-Волгоград, 2001.-Вып. 2.-С. 86-92.

3. Алимов Н. И. Рекомщгшши по повышению биологической устойчивости сосновых культур и защитных лесных насавденнй степной зоны / Н. И. Аленов [н дх) //-Москва.-2002.-19с.

4. Алимов К К. Причины депрессии соснилв ш Предано»« песках гого-воспжа Росам / Н. И. Алене // Лесное образование. Наука и хозяйство: сб. докдаоов научно-практчеекгй (пнферощш /Академия юук Роспу&икн Башкортостан. - Уфа, 2003.-Вып. 127-Ш.

5. Алимов Н. И. Меры повышения пажарсуствйчнвости сосновых насаждений на Прндонскюс

- лесках V Н^И-Агммов / Оптоикицня атратндшафтов, лровлемыи пераккгнвы развития - ----

ахрожвсыстлршниизащ1тюто лесоразведатия: нвтсргалыгаучночтректчесиЛкифсраада"/ ВНИАЛМ11 - Волгоград 2004. - Вып. 1.-СЯШ.

Подписано в печать 17.112005 г. Заказ 1. Тираж 100. Печет, лист 1. Печатно-множительный участок АЛТ

№25090