Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рост и санитарное состояние разновозрастных ельников средней тайги, пройденных выборочными рубками с разной интенсивностью по запасу

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

Автореферат диссертации по теме "Рост и санитарное состояние разновозрастных ельников средней тайги, пройденных выборочными рубками с разной интенсивностью по запасу"

ЛАТЫШЕВ Вадим Анатольевич

РОСТ И САНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЕЛЬНИКОВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ, ПРОЙДЕННЫХ ВЫБОРОЧНЫМИ РУБКАМИ С РАЗНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ПО ЗАПАСУ

06.03.03 - лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Архангельск - 2009

003486396

Работа выполнена в лаборатории лесоводства ФГУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт лесного хозяйства» (ФГУ «СПбНИИЛХ»)

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Пирогов Николай Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Дружинин Николай Андреевич

кандидат сельскохозяйственных наук Романюк Борис Дмитриевич

Ведущая организация - ОАО «Севзаплесхозпроект»

(г. Санкт-Петербург)

Защита состоится 17 декабря 2009 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 в ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет» по адресу:

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 17, главный корпус, ауд. 1228. e-mail: les@agtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета

Ученый секретарь диссертационного совета

-/S'y -я-

¿7

Г.С. Тутыгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эксплуатация разновозрастных еловых древостоев происходит на значительных площадях, поэтому необходимо знать предельные объемы выборки запаса, как ограничение для поддержания их восстановительных способностей, исключения возможных отрицательных последствий для оставленной части древостоя (в частности - возможного распада) и в целях устойчивого развития древостоев. В настоящее время для лесозаготовителей наиболее выгодными, для выборочных, являются рубки высокой интенсивности. В связи с этим целесообразно научно обосновать и предложить для внедрения оптимальный период повторяемости рубок.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение роста и санитарного состояния разновозрастных ельников средней тайги, пройденных выборочными рубками с разной интенсивностью выборки по запасу.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить две основные задачи:

- изучить результаты выборочных рубок, проведенных в северовосточных районах Ленинградской области;

- уточнить нормативную базу выборочной формы хозяйства в разновозрастных еловых древостоях.

Научная новизна. В диссертационной работе установлены допустимые нормы выборки по запасу и сроки его восстановления относительно дорубочной величины. Оценены структура и фаутность формирующихся в результате выборочной рубки древостоев, в сравнении с одновозрастными ельниками. Определена вероятность заболачивания площадей после проведения сплошных рубок в разновозрастных ельниках в аналогичных лесорастительных условиях.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по проведению рубок в разновозрастных еловых древостоях с учетом их санитарного состояния, которые будут способствовать более эффективному ведению выборочной формы хозяйства в вышеуказанных древостоях.

Обоснованность и достоверность. Результаты исследований подтверждаются большим объемом экспериментальных работ, выполненных в динамике на постоянных пробных площадях, заложенных в 1968-1970-х гг. с использованием современных методов обработки, анализа и оценки достоверности данных.

Организация исследований. В диссертации автором использованы результаты исследований, полученные при выполнении тем, входивших в планы НИР СПбНИИЛХ за 2000 г. («Изучить влияние выборочных рубок в разновозрастных ельниках на формирование и устойчивость древостоев») и за 2007 г. («Уточнить нормативную базу по ведению рубок в разновозрастных еловых древостоев с учетом их санитарного состояния»).

Цитируемые или обсуждаемые в диссертации результаты исследований других авторов, а также научные материалы, полученные в соавторстве, имеют соответствующие ссылки в тексте.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- допустимые (предельные) нормы выборки по запасу и динамика его восстановления при различной интенсивности рубки;

- прирост по диаметру стволов на участках выборочной рубки;

- показатели фаутности деревьев в разновозрастных еловых древостоях, пройденных выборочными рубками;

- оценка возможности заболачивания площадей разновозрастных ельников, пройденных сплошной рубкой, и определения возраста деревьев по морфологическим признакам.

Личный вклад автора. Автором сформулирована научная проблема, разработана программа и методика исследований, осуществлен сбор полевого материала, проведена обработка и анализ полученных данных.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены на международном симпозиуме «Мелиорация, использование и охрана земель», СПб., СПбНИИЛХ, 2004 г.; международной научно-практической конференции «Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты», Петрозаводск, 2004 г.; всероссийском симпозиуме «Мелиорация, ведение лесного хозяйства и лесопользование», Санкт-Петербург, г. Кировск, пос. Лисино-Корпус, 2006 г.; международной научно-технической конференции «Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризация и мониторинг лесов», Санкт-Петербург, 2006 г.; международной научной конференции «Мониторинг и оценка состояния растительного мира». Минск, 2008 г.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Она изложена на 118 стр., содержит 11 рис., 16 табл. и одно приложение. Список использованных источников насчитывает 118 наименований, в т. ч. 18 на иностранных языках.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящее время наблюдается повышенный интерес к старовозрастным древостоям и, в частности, к разновозрастным ельникам [Федорчук В.Н., 2005]. Экологи настаивают на прекращении в них всех видов хозяйственной деятельности, рассматривая данные древостой как резерваты для поддержания и восстановления биоразнообразия наших лесов. Это заставляет с особой тщательностью подходить к планированию в них хозяйственной деятельности, учитывая ее последствия, с целью своевременного внесения щадящих корректив.

Лесоводственная оценка несплошных рубок, по отношению к сплошным, складывается из сопоставления условий и успешности естественного возобновления в том и в другом случаях; особенностей формирования и роста подроста под пологом выборочного леса; способности его компенсировать потери насаждения при рубке более старых поколений по числу стволов и запасу и, наконец, из сопоставления общего количества и качественной характеристики заготавливаемой древесины, производимой за оборот рубки в идентичных условиях (при сплошнолесосечной и выборочной формах хозяйства).

Гарантией успешного восстановления главной породы при сплошных рубках в ельниках являются лесные культуры, а это связано со значительными за-

тратами по их производству и с неоднократными уходами за ними впоследствии. При выборочной форме хозяйства возобновление под пологом древостоя должно быть обеспечено естественным путем, в противном случае теряется ее смысл. Выборочная форма хозяйства позволяет контролировать процессы смены пород, сохраняет лесную среду и все ее природоохранные функции, при условии сохранения устойчивости древостоев после рубки.

Важнейшим организационным элементом выборочной формы хозяйства является период восстановления запаса после проведения рубки. Именно от этого показателя зависит оборот хозяйства, сроки проведения очередного приема рубки.

Сроки восстановления запаса определяются расчетным путем. П.И. Мороз [1982] делит величину выборки по массе на текущие изменения запаса. По его расчетам при выборке 40-50% запаса период восстановления составляет 30-40 лет. Д.В. Трубин [2000] установил, что сроки компенсации запаса связаны с его выборкой (при проведении рубки в ельниках-черничниках) логарифмическим выражением. По его расчету, при выборке 20% запаса он восстанавливается за 17 лет; при выборке 30% - за 29 лет; при 40% выборке - за 38 лет и при 50% - за 45 лет.

По данным Д.П. Столярова и др. [1979], восстановление выбранного запаса после выборки 30% составляет через 20 лет 88% от дорубочной его величины, а через 30 лет - 92%. Полное же его восстановление происходит в третьем обороте хозяйства. Во всех случаях восстанавливается возрастная структура древостоев, присущая им до рубки.

Важным показателем экономической ценности древостоя является его товарная структура, характеризующая качество выращиваемой и отпускаемой с корня древесины. Товарная структура древостоя определяется следующими основными показателями: общим запасом, составом, средним диаметром и выходом деловой древесины. К следующему приходу с рубкой в ельники реализуемая часть запаса должна быть представлена крупными стволами. По материалам исследований на пробных площадях делается вывод, что через 30-40 лет после рубки (к очередному приему) молодые поколения представлены тонкомером и пользование возможно только за счет остатков перестойных поколений. Кроме этого, снижение товарности происходит и за счет фаутности деревьев. Любая, по степени исполнения, выборочная рубка ведет к увеличению фаутности насаждения и снижению выхода деловой древесины [Алексеев, Молчанов, 1954].

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с целью, задачами исследований и состоянием изучаемой проблемы предусмотрено решение следующих программных вопросов:

- определить допустимые нормы выборки по запасу и сроки его восстановления относительно дорубочной величины;

- оценить структуру и фаутность формирующихся в результате выборочной рубки древостоев, в сравнении с одновозрастными ельниками;

- оценить возможность заболачивания площадей после проведения сплошных рубок в разновозрастных еловых древостоях;

- разработать рекомендации по ведению рубок в разновозрастных еловых древостоях.

Уточнение нормативной базы выборочной формы хозяйства в разновозрастных еловых древостоях основано на анализе результатов рубок, проведенных в северо-восточных районах Ленинградской области в рамках системы выборочных рубок, предложенной Д.П. Столяровым. Для его определения лесоводы пользуются методом дендрохронологии [Столяров и др., 1979]. Ретроспективным анализом определяется таксационная характеристика участков выборочной рубки. Устанавливаются запас и структура древостоя до рубки, после нее и в настоящее время. Выборка определяется по пням с переводом диаметров на высоту груди, текущее изменение запаса по наличному валежу и сухостою [Мороз, 1982;Валяев, 1989; Трубин, 2000].

Для получения сопоставимых данных использовались те же методические подходы, которые были апробированы в докторской диссертационной работе Д.П. Столярова. Для определения возрастной структуры древостоев и прироста стволов по диаметру применялся также метод дендрохронологии. Учет подроста производился по тем же категориям жизнеспособности и высотным группам, с определением его возраста.

Основные исследования проводились на пяти постоянных пробных площадях (ППП) в кварталах 100, 101 Курбинского лесничества Винницкого лесхоза в наиболее распространенном типе леса - ельнике черничном, III класса бонитета. С целью выявления тенденции восстановления запаса насаждения после первого этапа рубки дополнительно обследовались три постоянных пробных площади, заложенные в аналогичных условиях.

3. ДОПУСТИМЫЕ (ПРЕДЕЛЬНЫЕ) НОРМЫ ВЫБОРКИ ПО ЗАПАСУ

И ДИНАМИКА ЕГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ РУБКИ

Исходя из актуальности темы, представляют интерес исследования, связанные с определением периода повторяемости рубок.

При организации выборочной формы хозяйства в разновозрастных ельниках Северо-Запада, по данным проф. Д.П. Столярова [1979], оптимальны варианты рубок с изреживанием древостоя 30% и 45% по запасу, с проведением очередного приема рубки, соответственно, через 20 и 30 лет. Более интенсивные варианты выборочных рубок приводят к существенному увеличению объема отпада. Указанные периоды восстановления запаса совпадают с предполагаемым периодом повторяемости выборочных рубок по Правилам рубок 1994 года и Правилам заготовки древесины 2007 г.

Оценка влияния выборочных рубок на состояние древостоев производилась на участках рубок, проведенных серийной лесозаготовительной техникой по стандартной технологии в 1978 г. (ППП № 25 и №26) и в 1980 г. (ППП №29). В результате долговременного изучения состояния древостоев, пройденных рубками, установлено следующее.

После периода адаптации (4-6 лет после рубки) отпад по числу стволов и запасу (в процентах от наличного запаса) не превышает данных контроля. Одна-

ко, если в контроле отпад на 70% по числу стволов и запасу представлен сухостоем, то на участках рубок он на 70% по числу стволов и на 70-90% по запасу представлен ветровалом и буреломом, что говорит о продолжающемся процессе распада древостоев.

При этом в результате отпада остается от 50 до 65% дорубочного количества подроста. Прирост сохраненного подроста увеличивается после периода адаптации, максимум прироста отмечен на 8-10 год после рубки, затем прирост снижается.

На всех участках пополнение перечетной части было недостаточным, чтобы обеспечить стабильное число стволов для формирования древостоев. Это хорошо видно на рисунках 1-3, построенных на основании материалов сплошных перечетов, которые были обработаны по единой методике и приведены для фактической площади ППП (№26 - 0,48 га, №25 - 0,54 га и №29 - 0,56 га).

Рисунок 1 - Распределение количества деревьев ели по ступеням толщины на ППП №26 (выборка запаса - 27%)

Рисунок 2 - Распределение количества деревьев ели по ступеням толщины на ППП №25 (выборка запаса - 33%)

Рисунок 3 - Распределение количества деревьев ели по ступеням толщины на ППП №29 (выборка запаса - 44%)

При рассмотрении правой части графиков можно отметить следующее:

- на участке с выборкой 44% запаса в крайних ступенях толщины (32, 36 и 40 см) за 25-летний период добавилось только 1 дерево (или 2 экз./га);

- по тем же ступеням толщины при выборке 33% запаса изменение выражается в 11 стволов (или 20 экз./га);

- при выборке 27% запаса - 30 стволов (63 экз./га).

Относительно низших ступеней толщины (8 - 20 см) динамика количества елового элемента леса имеет обратную картину. Суммарная убыль за 25 лет выражается следующими величинами: на ППП №29 - 245 экз./га, № 27 -300 экз./га, № 25 - 470 экз./га.

На рис. 4 приводится диаграмма восстановления запаса через 20 лет после проведения рубок с различной выборкой (на основании данных полевых учетов).

При различной выборке объема части запаса возможны два варианта развития событий:

Первый - распад древостоя. Такие случаи имели место при проведении выборочных рубок высокой интенсивности. При этом основной причиной считались стихийные факторы (сильные ветра). Второй - после некоторого периода адаптации к новым условиям (около 4 лет) система вновь приходит в равновесие на новом энергетическом уровне. Процессы отпада и прироста близки по своим значениям (в процентном отношении) к контролю, однако, в отличие от коренных ельников, в отпаде преобладает сухостой, после выборочной рубки через 25 лет преобладают (70-90% по запасу) ветровал и бурелом. Это говорит о малой устойчивости системы, которая распадется после очередного изъятия запаса, как под влиянием внутренних причин, так и под воздействием сильного ветра.

Восстановление запаса (через 20 лет) в зависимости от процента его выборки при рубке

с О

та ш со

450

.1 ■ . ^ШШ ■ ■ ■!' ' —иШЩГГГГ^ТТГТ^^Г

30% 43% 50% выборка выборка выборка Выборка по запасу, %

запаса запаса запаса

О Запас до рубки, мЗ /га; В Запас через 20 лет, м 3/га Рисунок 4 - Восстановление древесного запаса

Независимо от выборки по запасу (в пределах 30-50% в пасеках), полного восстановления запаса за 25 лет не происходит. Поэтому целесообразность ведения выборочной формы с короткими сроками оборота хозяйства вызывает сомнения. Можно согласиться с требованием экологов, настаивающих на сохранении разновозрастных ельников в качестве резерватов старовозрастных лесов без какой-либо хозяйственной деятельности в них. Если же на первый план выдвигаются вопросы эксплуатации, то в этих древостоях целесообразнее сплошная рубка с сохранением подроста и тонкомера ели. Это позволит избежать потерь от ветровала и вырастить относительно одновозрастный древостой с более высокими техническими качествами древесины, чем в разновозрастном ельнике.

4. СПЛОШНОЛЕСОСЕЧНАЯ ФОРМА ВЕДЕНИЯ ХОЗЯЙСТВА В РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ

Данные о продуктивности одновозрастных и разновозрастных древостоев довольно противоречивы. Сравнение должно проводиться по наличному запасу с естественным отпадом за 100-120-летний период и текущему приросту за этот же период. Сравнение с табличными данными (табл. Варгаса де Бедемара) разновозрастных ельников IV класса бонитета показало преимущество разновозрастных древостоев [Анишин, 1983]. В разновозрастных древостоях общая производительность за 120 лет составила 500 м3/га, в одновозрастных - 363 м3/га. Столяров Д.П. [1983] определил, что при выборочных рубках объем реализуемой древесины увеличивается на 22-27%. Правда, это увеличение происходит за счет лиственных пород. Гусев И.И. [1964, 1983], напротив, считает, что при замене разновозрастных древостоев на одновозрастные можно получить (на Европейском Севере) дополнительно около 600 млн. м3 древесины. В разновозрастных древостоях не только снижается продуктивность, но уменьшается выход товарной продукции, увеличивается фаут-ность. Сохранение же их целесообразно для поддержания защитных функций и

биоразнообразия лесных биогеоценозов.

Альтернативой выборочной форме ведения хозяйства является сплошнолесо-сечная. Само существование выборочной формы мыслится в сочетании обеих форм [Столяров, 1975]. При этом используется единая транспортная сеть, что существенно снижает расходы на строительство и содержание дорог.

При проведении сплошных рубок в разновозрастных ельниках возможны два варианта:

- рубка с сохранением подроста и тонкомера;

- без сохранения предварительных генераций ели.

Первый вариант предпочтительнее, т.к. позволяет использовать потенциал, накопленный предварительными генерациями и, как следствие, сократить сроки выращивания относительно разновозрастных ельников. В случае уничтожения подроста при проведении рубки или сохранении преимущественно мелкого подроста (до 0,5 м), образуются двухъярусные лиственно-еловые древостой с верхним пологом из лиственных пород. Восстановление ели через смену пород без вмешательства человека занимает длительный период времени, неприемлемый при ведении хозяйства на ель. Таким образом, для вывода ели в верхний полог необходимо проведение рубок ухода.

Дня выяснения вопроса о темпах роста ельников из подроста и второго яруса были использованы результаты длительных наблюдений на стационарах СПбНИ-ИЛХ в Дивенском лесничестве OJI «Сиверский лес».

В 1958-1959 гг. в высокополнотных модальных ельниках были заложены две постоянные пробные площади по 0,5 га каждая, находящиеся в 1,5 км друг от друга. По почвенно-грунтовым условиям они соответствуют черничному типу леса. На 111111 1Д в начале XX века была проведена сплошная рубка ельника. Из сохраненного подроста ели сформировался древостой со следующей характеристикой: 75Е12С6Б70с (возраст 110 лет). Преобладающая высота подроста в момент рубки составляла 0,6-1,5 м, средний возраст - 20 лет. Отдельные экземпляры более крупного подроста имели возраст 40-45 лет. Общий запас отпада -217,8 м3/га, средний диаметр отпада - 15,2 см.

На ППП 9Д ельник сформировался из второго яруса ели после сплошной рубки лиственного древостоя ив 130 лет имел следующий состав: 58Е4С20Б180с. В момент рубки средний диаметр второго яруса ели был в пределах 6-10 см, при средней высоте 6-8 м и возрасте - 35-40 лет. Общий запас отпада- 131,5 м3/га, средний его диаметр - 17,5 см.

Оба древостоя, на протяжении всего периода наблюдений, имели довольно стабильную относительную полноту - 0,8-0,9.

Через 50 лет после проведения рубки верхнего полога, ель предварительных генераций на ППП 1Д и 9Д сформировала древостой, по размерам стволов и общему запасу близкие к нормальным ельникам того же возраста (при редуцировании запаса последних на полноту исследуемых древостоев). Это свидетельствует о том, что ель ликвидировала отставание в росте, вызванное влиянием верхнего полога. Таким образом, сокращение срока выращивания в данных дре-востоях примерно равно возрасту осветленной ели. На момент закладки обеих ППП рост ели соответствовал III классу бонитета, к 100-летнему возрасту ель росла уже по II классу бонитета.

Текущее изменение запаса в ельнике на ППП 9Д в среднем составило, за весь период наблюдений, 3,0 м3/га в год, отпад за тот же период - 3,4 м3/га в год. Таким образом, полный текущий прирост (6,4 м3/га в год) соответствует производительности нормальных ельников II класса бонитета по таблицам Варгаса де Бедемара.

На ППП 1Д (ельник из подроста) текущее изменение запаса за период наблюдений составляет 4,7 м3/га в год, отпад же - 5,7 м3/га в год. То есть, полный текущий прирост равен 10,4 м3/га в год, что выше, чем у нормальных ельников I класса бонитета по таблицам Варгаса де Бедемара для Ленинградской области.

Существенная разница в общем запасе отпада за период наблюдений вероятнее всего связана с составом древостоев. Так, в ельнике из подроста доля хвойных составляет 90%, а в древостое, сформировавшемся из второго яруса ели, - 60%. Следует отметить, что 90% от общего запаса отпада приходится на еловый элемент леса. В ельниках из подроста и второго яруса текущее изменение запаса (в возрасте 100-120 лет) снижается. Это говорит о целесообразности проведения главной рубки в данном возрастном интервале.

В коренных разновозрастных ельниках насчитывается от 1,5 до 4,5 тыс. экз. подроста на 1 га. Из них более половины (60%) относится к мелкому, не превышающему по высоте 0,5 м; около 30% подроста имеют высотную градацию 0,51,5 м; и около 10% имеют высоту более 1,5 м. Подрост, как правило, расположен неравномерно (отдельными куртинами) и приурочен к «окнам» в древостое.

Процесс дифференциации усиливается при достижении подростом высоты 0,5 м и возраста 20 лет. Жизнеспособные и «сомнительные» экземпляры подроста значительно отличаются по приросту в высоту (разница между ними достигает двух и более раз). С проведением рубки условия для «сомнительного» подроста улучшаются.

При проведении рубки легче сохранить мелкий подрост, особенно если она проводится зимой и снеговой покров составляет более 0,8 м. Однако мелкий подрост (высота до 0,5 м) наименее ценен в лесоводственном отношении. Во-первых, в этой группе высот наблюдается повышенный послерубочный отпад; во-вторых, такой подрост попадает под полог либо более высокого подроста ели, либо под полог лиственных пород, растущих в первые годы на вырубке быстрее ели. К тому же возраст этого подроста меньше, следовательно, и сокращение сроков выращивания древесины ели меньше.

Преимущества сохранения крупного подроста очевидны. Даже при высоте около 3 м средний возраст подроста не превышает 50 лет, а ель на избыточно увлажненных почвах в условиях III-IV классов бонитета, как показали наши исследования, сохраняет в этом возрасте способность значительного увеличения прироста в высоту после проведения рубки.

5. ПРИРОСТ ПО ДИАМЕТРУ СТВОЛОВ НА УЧАСТКАХ ВЫБОРОЧНОЙ РУБКИ

Наиболее доступен для изучения прирост по диаметру. У всех деревьев ели (более 3 тыс. шт.) на постоянных пробных площадях отбирались керны древесины с высоты пня (для определения возраста) и с высоты груди (высота 1,3 м) для

определения прироста по диаметру (за 10 лет до проведения рубки и по годам за 10 лет после нее). Обработка кернов производилась на полуавтоматическом приборе АДЦО-Х, проф. Эклунда (Швеция) с точностью до десятых долей мм.

Наблюдения показали, что при выборке от 30 до 50% по запасу в целом по древостою прирост по диаметру либо снижается в первые 4 года после рубки, либо остается почти таким же, как и до рубки (разница статистически недостоверна). После периода адаптации прирост увеличивается.

Анализ экспериментального материала показал, что на обоих участках древостой представлены относительно разновозрастными ельниками с преобладанием по числу стволов и запасу поколения III (121-160 лет). Ель поколений до 80 лет на обоих участках не достигла перечетных размеров, находится в подросте и поэтому её рост здесь не анализируется. Прирост по диаметру остальных поколений до рубки и после неё существенно не различается, поэтому они объединены в одну совокупность для анализа общего прироста древостоя. Полученные данные говорят о том, что сразу после проведения рубки прирост на обоих участках увеличивается.

Изучение динамики численности составляющих пород на 3-х ППП представлено в таблицах 1-3

Таблица 1 - Динамика численности составляющих пород на ППП № 25 (33% выборка по запасу)

Ступень толщины, см Количество деревьев (шт.) по породам и годам учета (1979/1988/2007)

ель береза осина сосна

8 135/75/40 11-1- -1-1- -1-1-

12 181/128/85 49/28/6 4/2/- -1-1-

16 140/120/88 49/41/24 10/6/1 -1-1-

20 95/91/85 14/23/22 \21612 1/-/-

24 45/62/63 4/3/9 8/11/7 -/-/1

28 14/22/40 5/5/1 6/5/6 11-1-

32 5/7/15 -/2/5 3/7/9 1/1/-

36 1/1/3 -/-/1 -/-/3 ■т-

40 1/-/- -1-1- -/-/2 -/-12

Суммарные данные по динамике численности и запаса

ИТОГО: кол-во деревьев запас, м3/га Примечание - общи 250 м3/га; 2002 - 276 м3/г №25 составлял 314 м3/га бочного. 617/506/419 171/177/194 й запас древост а. В 1978 году Зосстановлени 128/102/68 37/38/36 ■оя по годам уч (до рубки) оби е запаса за 27 44/37/30 30/32/39 ета: 1979-241 дий запас древ пет составляет 3/2/3 3/4/6 м3/га; 1988 -эстоя на ППП 88% от дору-

Число стволов после выборочной рубки восстанавливается через 20 лет только при выборке по запасу не более 30%, запас восстанавливается за тот же период на 78%. При выборке более 40% по запасу восстановление его (через 20 лет) не превышает 66% запаса до рубки.

Таблица 2 - Динамика численности составляющих пород на ППП № 26

(27% выборка по запасу)

Ступень толщины, см Количество деревьев (шт.) по породам и годам учета (1979/1988/2007)

ель береза осина сосна

8 46/24/14 21-1- -1-1- -1-1-

12 79/64/29 15/3/1 6/3/- -1-1-

16 77/50/40 21/10/3 12/4/- 11-1-

20 76/63/47 17/19/9 11/15/8

24 58/46/34 - 8/9/6 11/4/7

28 33/38/36 -/3/6 3/9/4

32 13/15/29 -/-/3 -/1/6

36 2/9/9 -1-1- 1/2/-

40 2/2/9 -/-/1 1/1/2

44 -/1/1 -/1/1

52 -/-/1

64 11-1-

68 -Ш-

72 -/-/1

Суммарные данные по динамике численности и запаса

ИТОГО: кол-во деревьев запас, м3/га Примечание - общий 270 м3/га; 2002 - 286 м3/га. В составлял 308 м3/г& Восстанс 386/312/248 197/196/209 запас древостоя 1978 году (до р) шление запаса за 63/44/29 26/26/26 по годам уче ■бки) общий 27 лет состав. 46/41/30 39/48/50 та: 1979 - 262 алас древостоя ияег 93% от дор 11-10,4/-/-м3/га; 1988 -на ППП №26 убочного.

Таблица 3 - Динамика численности составляющих пород на ППП № 29

(44% выборка по запасу)

Ступень толщины, см Количество деревьев (шт.) по породам и годам учета (1982/2007)

ель береза осина сосна

8 71/22 -/- 1/- -/-

12 84/53 18/4 3/- М-

16 79/43 22/11 1/- -/1

20 72/52 8/6 11/- 1/1

24 28/34 8/6 9/3 51-

28 11/17 1/6 3/4 4/1

32 4/3 2/2 1/6 3/3

36 1/1 -/1 1/7 3/2

40 -/2 -/1 -/1 -/1

44 -/1 -/2

48 1/-

60 -/1

Суммарные данные по динамике численности и запаса

ИТОГО: кол-во деревьев запас, мэ/га Примечание - общий запа 194 м3/га. В 1980 году (до руб 349 м3/га. Восстановление запас 350/227 117/98 с древостоя по ки) общий зап а за 24 года сос 59/37 28/27 годам учета: 1 ас древостоя н тавляет 56% от 31/25 29/48 982 - 196 м3/га а ППП №29 с дорубочного. 17/11 22/20 2002-эставлял

6. САНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ, ПРОЙДЕННЫХ НЕСПЛОШНЫМИ РУБКАМИ, ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ЗАБОЛАЧИВАНИЯ ПЛОЩАДЕЙ РАЗНОВОЗРАСТНЫХ ЕЛЬНИКОВ, ПРОЙДЕННЫХ СПЛОШНОЙ РУБКОЙ, И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ДЕРЕВЬЕВ ПО МОРФОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ

После выборочных рубок проводился учет повреждений. Установлено, что основное количество повреждений древостой, как и почва, получает не при валке, а при подтрелевке к волоку. Это и приводит к уничтожению подроста и травматизму остающейся на корню части древостоя. При этом, чем выше густота древостоя - тем выше вероятность повреждений. Поврежденность древостоев определялась учетом всех повреждений на всех деревьях на участках, пройденных выборочной рубкой разной интенсивности, с подразделением по видам повреждений: обдир коры (производился замер размеров раны по ширине, длине и высоты от корневой шейки); наклон ствола более 10°; слом вершины; сухобочи-ны; ошмыги (учёт производился с подразделением по местоположению повреждения: на стволе или на пне, а также полученные в результате ветровала); трещины; раны (производился замер размеров раны по ширине, длине и высоте; замер диаметра дерева на месте раны; наличие гнили в ране).

Наиболее частым видом повреждений при рубке являются раны - ошмыги коры с обнажением древесины, полученные при валке и трелевке вырубленных деревьев. При данном типе поранений чаще всего повреждаются корневые лапы и комлевая часть ствола. По результатам учетов 42% всех ранений приходится на ту часть ствола, которая расположена в пределах 1 м от земли, а 88% - 1,5 м от земли. Крупные раны надолго остаются открытыми и впоследствии могут стать очагами развития стволовых гнилей.

Ель очень чувствительна к повреждениям, потому что они часто приводят к заражению ее гнилями, причем скорость распространения их по стволу выше, чем у других пород. На основании многочисленных источников можно утверждать, что раневая гниль после проникновения в растущую ель поражает только мёртвую древесину. Внутри ствола с наибольшей скоростью она продвигается в продольном направлении, а в тангентальном и радиальном - значительно медленнее. На вероятность заражения и скорость распространения гнилей оказывают влияние несколько факторов, важнейшими из которых являются место расположения и размеры повреждения. Наиболее опасны повреждения корневой шейки и корней, т.к. это напрямую связано с товарностью нижней, наиболее ценной части ствола. Из размеров раны на первом месте по опасности стоит площадь раны, на втором - ее ширина.

Протяженность развития гнилей по высоте от пня в % от пораненных деревьев представлена на рисунке 5.

Как видно из рисунка 5, около 95% пораненных деревьев, имеют раны на высоте ствола до 0,5-1,0 м величиной 51-400 см2. Соответственно, наибольшее развитие раневых гнилей происходит на высоте ствола от 0 до 2 м (от 60 до 100% пораненных деревьев поражены раневой гнилью именно на первых двух метрах ствола).

•Процент дерев ьев, имеюиух ГНИЛИ

01 23456789 10 11 Высота от пня

Рисунок 5 - Протяженность развития гнилей по высоте от пня в процентах от пораненных деревьев

За счёт повреждённых при рубке деревьев формируется до 20-40% после-рубочного отпада. Помимо нанесения чисто механических повреждений: обдира коры, наклона ствола, слома вершины и т.д., оставленных заготовительной техникой или полученных в результате ветровала, происходят инфицирования ран бактериями и несовершенными грибами (образуется раневая гниль), что приводит к ухудшению качества древесины, тогда как объём продукции остаётся неизменным. Таким образом, вредоносность гнили определяется по различию стоимости здоровой и поражённой древесины. Исследования показали, что наибольшей областью поражения гнилью являются участки ствола от 0 до 3 м. Восприимчивость ели к раневой гнили увеличивается с течением времени после проведения выборочной рубки

С момента первого приема выборочных рубок подошел очередной (расчетный) срок их рубки. По состоянию живого напочвенного покрова (появление видов-индикаторов избыточного увлажнения) планировалось оценить возможность замены выборочной рубки на сплошную, с сохранением подроста и елового тонкомера. Для этого на ППП №2, 9, 25, 26, 27 и 29 осуществлены учеты естественного возобновления и живого напочвенного покрова. Исследования по возобновлению и напочвенному покрову проводились на пасеках и волоках, а на ППП №9 - в ветровальных «гнездах» и контроле (в 100 м от пробной площади). На 111111 №2 в 1968 г. древостой пройден выборочной рубкой (30% по запасу), а около 10 лет назад - сплошной. На этой пробе учеты живого напочвенного покрова выполнены на волоках (или рядом с ними) и на участках сплошной рубки.

Описание напочвенного покрова (его проективное покрытие, видовой состав сосудистых растений и лесных мхов, а также их встречаемость) проведено для каждой пробной площади на 20 площадках величиной 4 м2. Все площадки располагались на 111111 по диагонали.

Характеристики проективного покрытия каждого вида в напочвенном покрове суммированы по всем площадкам и выведены средние показатели.

Через 20-25 лет после выборочной рубки восстановился и сформировался типичный для подзоны средней тайги видовой состав живого напочвенного покрова на всех опытных объектах. Следует отметить доминирование кустарничков (черники и брусники), а также злаков (луговика извилистого и вейника тро-стниковидного). Значительное место в видовом составе покрова занимают элементы хвойной тайги - майник двулистный, седмичник европейский, марьянник лесной, кислица обыкновенная, линнея северная, а также зеленые мхи. Виды по-литрихума отмечены только на пробе №9 с общим проективным покрытием немногим более 5% и на ППП №2 - 30%.

Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового и мохового ярусов на ППП №27 (контроль) и на ППП №9 составило 45 и 50%, соответственно. На ППП, пройденных выборочной рубкой большей интенсивности, общее проективное покрытие колебалось в среднем от 65 до 90%. Максимальное проективное покрытие травяно-кустарничкового и мохового ярусов (95%) составило на ППП №2.

На некоторое заболачивание указывает наличие сфагновых мхов на отдельных участках ППП №9 (волока и ветровальное «гнездо»), а также на ППП №2 (после сплошной рубки). На ней были отмечены такие виды временного или постоянного застойного увлажнения, как осока заячья и ситник жабий.

Однако наиболее часто встречающимся видом является черника (до 100%). То есть, тип лесорастительных условий на ППП с разной интенсивностью выборочных рубок практически не изменился и остается черничным, как было и до проведения рубок.

Проведенные исследования по установлению определенного возраста деревьев ели по морфологическим признакам показали, что дать какие либо рекомендации по изучению данного вопроса не представляется возможным.

Обобщение собранных за ряд лет экспериментальных полевых материалов, результаты их обработки и проведенный анализ позволили разработать проект рекомендаций по ведению лесопользования в разновозрастных еловых древо-стоях северо-востока Ленинградской области.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1) В результате проведения выборочной рубки в разновозрастных ельниках с выборкой от 30 до 50% запаса (традиционная лесозаготовительная техника с чокерным оборудованием, стандартная технология) уничтожается 16-18% имеющегося количества подроста.

2) После периода адаптации (4 года) в результате отпада остается от 53 до 64% дорубочного количества подроста.

3) За 20 лет после рубки, в результате улучшения условий роста, количество подроста увеличивается в 4-8 раз по сравнению с тем, что было до рубки. В основном увеличение происходит за счет мелкого подроста высотой до 0,5 м. Численность крупного подроста (более 2 м) увеличивается на 170%.

4) Прирост подроста увеличивается после периода адаптации (3-5 лет), максимум прироста отмечен на 8-10 год после рубки, затем прирост снижается.

5) Только на участке с выборкой около 30% запаса после периода адаптации сбалансированы процессы отпада и пополнения перечетной части древостоя по числу стволов. При большей выборке отпад преобладает, что свидетельствует о возможности распада древостоев.

6) Прирост по диаметру в целом по древостою после проведения выборочной рубки в течение 4 лет незначительно падает или остается неизменным. После периода адаптации прирост, в целом по древостою, увеличивается в течение ближайших 6-7 лет.

7) От 49 до 57% деревьев увеличивают прирост по диаметру после рубки, от 25 до 32% уменьшают его и у 16-20% он не меняется (разница статистически недостоверна). В контроле у 82% деревьев прирост за тот же период уменьшился и у 14% не изменился.

8) Число стволов, входящих в перечетный диаметр, после выборочной рубки восстанавливается через 20 лет только при выборке по запасу не более 30%, запас же восстанавливается за данный период на 78%. При выборке более 40% по запасу восстановление его (через 20 лет) не превышает 66% запаса до рубки.

9) Исходя из проведенного анализа полученных материалов, рекомендуется выборка запаса из пасек не более 25 %, с учетом ширины волоков 3-4 м.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Минаев, В.Н. Динамика развития гнилей в еловых древостоях, пройденных несплошпыми рубками / В.Н.Минасв, М.С.Артемьева, Н.А.Пирогов, В.А.Латышев // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. - СПб.: СПбГЛТА. - Вып. 11. - 2006. - С. 24-30.

2. Пирогов, H.A. Состояние предварительных генераций ели и лесной среды на площадях, пройденных рубками по разным технологиям / Н.А.Пирогов, А.А.Сабанин, В.А.Латышев // Мелиорация, использование и охрана земель: Материалы международного симпозиума. - СПб.: СПбНИИЛХ, 2004.-С. 280-283.

3. Латышев, В.А. Особенности выбора технологической схемы заготовки древесины / В.АЛатышев // Мелиорация, использование и охрана земель: Материалы международного симпозиума. - СПб.: СПбНИИЛХ, 2004. - С. 288292.

4. Пирогов, H.A. Лесопользование в ельниках Северо-Запада России / Н.А.Пирогов, В.Н.Минаев, В.А.Латышев // Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты: Материалы международной научно-практической конференции. -Петрозаводск, 2004. - С. 340-344.

5. Пирогов, H.A. Динамика подроста после выборочных рубок в ельниках / Н.А.Пирогов, В.Н.Минаев, В.А.Латышев // Проблемы лесоведения и лесоводства (Институт леса HAH Беларуси - 75 лет): Сборник научных трудов ИЛ HAH Беларуси. - Гомель: ИЛ HAH Беларуси. - Вып. 63. - 2005,- С. 103-105.

6. Латышев, В.А. Влияние выборочных рубок в еловых древостоях на состояние подроста / В.А.Латышев, В.Н.Минаев // Мелиорация, ведение лесного хозяйства и лесопользование: Материалы Всероссийского симпозиума (Санкт-Петербург, г. Кировск, пос. Лисино-Корпус, 5-7 июля 2006 г.). - СПб.: ФГУ «СПбНИИЛХ», 2006. - С. 205-209.

7. Пирогов, H.A. Рекомендации по лесопользованию в разновозрастных еловых древостоях Ленинградской области / Н.А.Пирогов, В.А.Латышев, В.Н.Минаев // Мелиорация, ведение лесного хозяйства и лесопользование: Материалы Всероссийского симпозиума (Санкт-Петербург, г. Кировск, пос. Лисино-Корпус, 5-7 июля 2006 г.). - СПб.: ФГУ «СПбНИИЛХ», 2006. - С. 218226.

8. Минаев, В.Н. Товарность еловых древостоев, пройденных несплошными рубками / В.Н.Минаев, М.С.Артемьева, Н.А.Пирогов, В.А.Латышев // Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризация и мониторинг лесов: Материалы международной научно-технической конференции (Санкт-Петербург, 29-30 ноября 2006 г.). - СПб.: Севзаплеспроект, 2006.-С. 200-207.

9. Пирогов, H.A. Санитарное состояние разновозрастных еловых древостоев, пройденных несплошными рубками / Н.А.Пирогов, В.Н.Минаев, В.А.Латышев, Д.О.Сергеев // Мониторинг и оценка состояния растительного мира: Материалы Международной научной конференции (Минск, 2226 сентября 2008 г.). Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф.Купревича HAH Беларуси. - Минск: Право и экономика, 2008. - С. 205-207.

Подписано в печать 10.11.2009. Формат 70x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 220.

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет»

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Латышев, Вадим Анатольевич

Общая характеристика работы.

1 Состояние вопроса.

2 Программа, методика работ и объекты исследований.

2.1 Программа исследований.

2.2 Методика работ и объекты исследований.

3 Допустимые (предельные) нормы выборки по запасу и динамика его восстановления при различной интенсивности рубки.

4 Сплошнолесосечная форма ведения хозяйства.

5 Прирост по диаметру стволов на участках выборочной рубки.

6 Санитарное состояние разновозрастных еловых древостоев, пройденных несплошными рубками, оценка возможности заболачивания площадей разновозрастных ельников, пройденных сплошной рубкой, и определение возраста деревьев по морфологическим признакам.

6.1 Санитарное состояние разновозрастных еловых древостоев, пройденных несплошными рубками.

6.2 Оценка возможности заболачивания площадей разновозрастных ельников, пройденных сплошной рубкой, и определение возраста деревьев по морфологическим признакам.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Рост и санитарное состояние разновозрастных ельников средней тайги, пройденных выборочными рубками с разной интенсивностью по запасу"

Актуальность темы. Эксплуатация разновозрастных еловых древостоев происходит на значительных площадях, поэтому необходимо знать предельные объемы выборки запаса, как ограничение для поддержания их восстановительных способностей, исключения возможных отрицательных последствий для оставленной части древостоя (в частности - возможного распада) и устойчивого развития древостоев. В настоящее время для лесозаготовителей наиболее выгодными являются выборочные рубки высокой интенсивности. В связи с этим целесообразно научно обосновать и предложить для внедрения оптимальный период повторяемости рубок.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение роста и санитарного состояния разновозрастных ельников средней тайги, пройденных выборочными рубками с разной интенсивностью по запасу.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить две основные задачи:

- изучить результаты выборочных рубок, проведенных в северовосточных районах Ленинградской области;

- уточнить нормативную базу выборочной формы хозяйства в разновозрастных еловых древостоях.

Научная новизна. В диссертационной работе установлены допустимые нормы выборки по запасу и сроки его восстановления относительно дорубочной величины. Оценены структура и фаутность, формирующихся в результате выборочной рубки древостоев, в сравнении с одновозрастными ельниками. Определена вероятность заболачивания площадей после проведения сплошных рубок в разновозрастных ельниках в аналогичных лесорастительных условиях.

Практическая значимость работы. Разработаны рекомендации по проведению рубок в разновозрастных еловых древостоях с учетом их санитарного состояния, которые нацелены на более эффективное ведение выборочной формы хозяйства в вышеуказанных древостоях.

Обоснованность и достоверность. Результаты исследований подтверждаются большим объемом экспериментальных работ, выполненных в динамике на постоянных пробных площадях, заложенных в 1968-1970-х гг. с использованием современных методов обработки, анализа и оценки достоверности данных.

Организация исследований. В диссертации использованы результаты исследований, полученные при выполнении тем, входивших в планы НИР СПбНИИЛХ за 2000 г. («Изучить влияние выборочных рубок в разновозрастных ельниках на формирование и устойчивость древостоев») и за 2007 г. («Уточнить нормативную базу по ведению рубок в разновозрастных еловых древостоев с учетом их санитарного состояния»).

Цитируемые или обсуждаемые в диссертации результаты исследований других авторов, а также научные материалы, полученные в соавторстве, имеют соответствующие ссылки в тексте.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- допустимые (предельные) нормы выборки по запасу и динамика его восстановления при различной интенсивности рубки;

- прирост по диаметру стволов на участках выборочной рубки; показатели фаутности деревьев в разновозрастных еловых древостоях, пройденных выборочными рубками;

- оценка возможности заболачивания площадей разновозрастных ельников, пройденных сплошной рубкой, и определения возраста деревьев по морфологическим признакам.

Личный вклад автора. Автором сформулирована научная проблема, разработана программа и методика исследований, осуществлен сбор полевого материала, проведена обработка и анализ полученных данных.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены на международном симпозиуме «Мелиорация, использование и охрана земель», СПб., СПбНИИЛХ, 2004 г.; международной научно-практической конференции «Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты», Петрозаводск, 2004 г.; всероссийском симпозиуме «Мелиорация, ведение лесного хозяйства и лесопользование», Санкт-Петербург, г. Кировск, пос. Лисино-Корпус, 2006 г.; международной научно-технической конференции «Современные проблемы устойчивого управления лесами, инвентаризация и мониторинг лесов», Санкт-Петербург, 2006 г.; международной научной конференции «Мониторинг и оценка состояния растительного мира». Минск, 2008 г.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Она изложена на стр., содержит рис., табл. Список использованных источников насчитывает наименований, приложение - на стр.