Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РУБКИ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ С КУЛЬТУРАМИ ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ В ПОДЗОНЕ ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

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

Автореферат диссертации по теме "РУБКИ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ С КУЛЬТУРАМИ ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ В ПОДЗОНЕ ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ"



На правах рукописи

СИДОРЕНКОВ Виктор Михайлович

РУБКИ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ С КУЛЬТУРАМИ ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ В ПОДЗОНЕ ХВОЙНО-ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ

06.03.03- Лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск- 2004

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

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный

сотрудник Жслдак Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Тихонов Анатолий Семенович,

кандидат сельскохозяйственных наук Бовкунов Владимир Михайлович

Ведущая организация: Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Смоленской области

Защита состоится «ЛВ> 2004 г. в . часов на заседании

диссертационного совета Д 212.019.01 в Брянской государственной инженерно-технологической академии по адресу: 241037 г. Брянск, лр, Станке Димитрова. 3, Факс (0832) 74-67-44; (0832) 74-60-08 е mail - bgitams@on line gebiyansk.m

С дисссртайней можно ознакомиться в библиотеке Брянс ¿ч; государственной инженерно-технологической академии.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь д <■— л

диссертационного совета Ткачснко Л '1.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Во многих репюиах центральной части России накопились значительные площади мелколиственных древостое» с лесными культурами ели под пологом, которые созданы при реконструкции малоценных молодняков, а также оказавшимися иод ira логом в связи с недостаточным, иссвоенрсмещ илм уходом. Шаблонное применение лесохочяйствешшх мероприятий » насаждениях с лесными культурами ели под пологом часто не дает должноit) лссово дственного эффекта. В результате увеличивается период нахождения культишфуемой ели в неблагоприятных экологических условиях, снижается се жизнеспособность и перспективность для формирования хозяйственно ценных древостоеа В связи с эпгм особо актуальна разработка лесохозяйственньк мероприятий в насаждениях с культурами ели под полотом мелколиственных пород, направленных на достижение целей лесо выращивания с учетом современных требований устойчивого управления лесами, сохранения биологического разнообразия, поддержания приемлемой продуктивности лесов и -эффективной» выполнения ими экологических средообразующих функций (Концепция устойчивого управления лесами, 1997; Критерии и индикаторы устойчивого управления лесами, 1997; Федеральный закон «О ратификашш конвенции о биологическом разнообразии», 1095).

Работа выполнялась в соответствии с заданием МНР России по теме 3.1 ВНИ11ЛМ «Разработка экологически безопасных и экономически эффективных региональных систем ведения лесного хозяйства и технологий, обеспечивающих повышение продуктивности и устойчивости лесов».

Цель исследовании. Изучить рост ели в зависимости от экологических факторов под пологом березовых насаждений и разработать нормативную базу рубок переформирования. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1 Оценка состоя!пи и роста ели в зависимости от экологических условий ее произрастания под полотм мел кол истце иных пород,

2 Разработка про!раммы оценки состояния лесных культур под пологом.

3 Обоснование нормативной базы лесохозяйственных мероприятий íio уходу в мелколиственных насаждениях с культурами ели под пологом.

4 Экономическая оценка лесохозяйственных мероприятий.

5 Подготовка м внедрение в производство рекомендаций по проведению лесохозяйствештых мероприятий в насаждениях с культурами ели под пологом мелколиственных пород.

Научная поинзна. Дано обоснование категорий эколошческих условий произрастания ели в насаждении но ее параметрам: высоте, диаметру, освещенности, корненасыщенности почвы. Разработана программа ди|{н}>ере! тированной оценки состояния культур ели под пологом мелколиственных пород для назначения лесохозя Пствешiых мероприятий.

Практическая цепиость. Разработана нормативная база мероприятий в мел кат иетве иных насаждениях с культурами ели под пологом, обеспечивающая выращивание хозяйственно ценных древостосв. ¡——-............... 1 ■■1 1 -■■------

* »Vi™ ^ Í^I^A

ОПасшшанмисть нмнолон и реки меньший и подтверждена достаточным обьёмом экс!¡еркмеIпалшо го материал;«, обработанного с ииюльчованнем современных методов математической статистики на ЭВМ.

Положения, иыноеимыс на защиту.

] Критерии экологических условий, определяющие интенсивность роста ели под пологом березовых насаждений,

2 Программа дифференцированной оценки состояния к^'льтур ели под пологом мелка! ист венных пород.

3 Нормативы проведения руСок переформирования в насаждениях с культурами ели под пологом мел кол нетленных пород.

Апробация работы, внедрение, публикации. Разработанные рекомендации по ведению хотяйстна в насаждениях с лесными культурами под пологом применяются в лесном хозяйстве Смоленской области. Результаты исследований докладывались на науч и о -техн ичес ких конференциях ВГИТА (2001, 2О03), МГУЛ (2004), МарГГУ (2004). По теме диссертации опубликовало 4 статьи Н практическое руководство, 3 статьи находятся и печати.

Личным »клад. Подготовка программы и методики исследоаашш, подбор участков Д1Я опытно-производственных работ, проведение полевых исследований, статистический анализ материалов, подготовка статей, а также рекомендаций по проведению лссохозяИстинных меро!гриятий в мягколисгвснных насаждениях с культурами ели под пологам (совместно с В.И. Желдаком).

СI руктура н объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит обнято характеристику работы, 10 глав, выводы и предложения производству, список литературы из 224 источников, 1 приложение. Текст иллюстрирован 19 таблицами, 28 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

И Ев]Х)пейскои части лесного фонда России накоплены значительные площади насаждений (свыше 200 тыс. га) с .тесными культурами ели под пологом мелколиственных пород. Существенная их часть (почти 90 %) сосредоточена в центральной России, на территории Смоленской (53 тыс. га), Калужской (28.2 тыс.га), Костромской (28.2 тыс.га), Ярославской (27 тыс,га) областей. Наибольшее количество предварительных культур ели создано с 50 по 80 годы. Н это время поставлены опыты по созданию лесных культур под пологом Н.И. Рубцовым (1967), Л.Ф. Чмыром (1977) п России, Н.И. Бойко (1972), И.И. Онисьхивым (1У72) на Украине, В.11. Юргенсоном (1958), Ю.Д. Сирогкииым (1973) и Белоруссии, Несмотря на значительные масштабы создания лесных культур под пологом малоценных насаждений в России, наибольшее распространение они получили в странах Западной Европы (Ониськнв, 1979).

Анализ литературных и справочных материалов показывает, что около 60 % лесных культур под пологом представлено последующими культурами. Попадание последующих культур ели под полог большинство исследователей (Морозов, 1928; Сукачев, 193«; Алексеев, 1978; Ткач ен ко, 1952; Нестеров, 1954; Юр ге неон, 1958; Уекин, 1962; Шумаков, 1962; Мелехов, 1966; Титов, 1968; Дылис, 1968; Тихонов,

1979- Дерюпш, 2000; Декатои, 2001 и др.) объясняют медленным ее ростом ни сри имению с мелколиственными породами. В результате отсутствия или недостаточного проведения уходл за лесными культурами ель попашет г» неблагоприятные условия под полотом мелколиственных пород (недостаток освещенности, охлестывание, возрастание конкуренции за элементы минерального шгтания и влагу). Исследованиями Н.С, Нестеров (1969), Л,Л. Кайрюкштиса (1969), В. И, Алексеева (1973) показано, что быстрота врастания культур ели мел кол нственны.ч и породами зависит также от плодородия почвы. В боютых условиях даже значительная густота последующих культур не предотвращает попадания их под полог мелколиственных насаждений. Учитывая неблагоприятное воздействие верхнее полот мелколиственных пород на культуры ели, основное значение в комплексе лесочозянственных мероприятий должно быть отведено рубкам ухода. Интенсивность таких рубок в мелколиственных насаждениях с культурами ели под полотом можег изменяться в широких пределах в зависимости от их состояния, возраста и целей формирования насаждения. Применение показателей оптимальной густоты и жизнеспособности ели, разработанных для подроста, в таких насаждениях не всегда позволяет добиться достаточно!! эффективности песохозяйствснных мероприятий. Исследования жизнеспособности культур ели и их оптимальной густоты иод полотом, интенсивности и повторяемости рубки переформирования мелколиственных насаждений позволяют обосновать нормативы, необходимые для аффективною формирования из лесных культур иод полотом хозяйственно-ценных насаждений.

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОВ РАЙОНА

Район исследования (Воробьев, 1979) находится в центральной части Русской (восточно-европейской) равнины, включает Смоленскую, Московскую, Калужскую и Брянскую области. Относится к центральному экономическому району, составляя его западную и юго-западную части.

На территории района климат - умеренно-коттшентальныЙ. Он характеризуется умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и сравнительно теплым летом. Среднегодовая температура -М,5 сС. Сумма эф^ктивных температур - 2120 °С, радиационный баланс - 29 кал/ем3/год, В среднем по району за тд выпадает 632 мм атмосферных осадков, в том числе веютациоиный период - 307 мм. Индекс сухости - 0.77, продолжительность вегетационноп» периода - 160... 170 дней.

Почвообразуюпше породы - в основном ледникового происхождения, но встречаются в небольших пределах и более древние отложения.

По лесорастительному районированию С.Ф. Курнаева (1971, 1982), район исследования расположен в двух подзонах - смешанных хиойно-широколиеггвенных к теневых широколиственных лесов. Большая часть (70 %) района (вся Смоленская область и часть Калужской и Брянской) относится к южной полосе подзоны смешанных лесов (Курнаев, 1973) или к центральному елово-широколиственному району (Кожевников, Ефимова, 1939). По лесохозяйствениому районированию (ПобединскиЙ, Моисеев, 1991), район исследований относится к центральной и западной части зоны хво(Ыо-ш ироко листве иных лесов.

В исследуемом районе комплекс климатических и почвенных ifxiKTwpoii при ращкмшьно.м ведении лесною хозяйства дает возможность Армировать высокопродуктивные лрепостои ели, чистые или сметанные с другими породами.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

В npoipjMMy исследований были включены следующие вопросы:

1 Определение освещен nocí и в насаждении для различных условии произрастания ели пол пологом.

2 Исследование изменений ассимиляционного аппарата, корневой системы, периодического прироста по диаметру и высоте ели под пологом мелколиственных насаждений в зависимости ог экологи чес Kirí условий произрастания.

3 Анализ периодического прироста по высоте и диаметру ели после рубок ухода.

4 Разработка предложений к рекомендаций по рубкам ухода в мелколиственных насаждениях с культурами ели иод пологом.

Решение поставленных задач достигнуто с помощью общепринятых методик исследований (ОСТ 56-108-83, ГОСТ 2140-81). Эксперименты вд каждой пробной i пощади (11П) включали; сплошной перечет деревьев, измерение высоты деревне но ступеням толщины; взятие модельных деревьев для полное анализа ствола, образцов хвои (с середины кроны), проб почвы по шрнзонтам; определение освещенности, mviCHite насыщенности почвы корнями ели (методика ВНИШ1М, 1971). При перечете дс^м.я разделяли но породам, ярусам, жизнеспособности, классам и условиям роста, повреждениям, категориям Хозяйственно-Гжолошческой классификации. Жизнеспособность деревьев н их состояние определялось на основе нормативов Наставления по рубкам ухода н равнинных лесах Квропейской част Российской федерации (1994) и Сатггарных правил в лесах Российской г|>едерацни (199S). К перспективным отнесены деревья ели 1, 2 катешрки жизнеспособности, к относительно перспективным ■ 3, к неперспективным — 4, к свежему сухостою — 5, к старому сухостою - б. По меюдикс Ш1Р темы 3.1 ВНИШ1М (2001) «Разработка экологически безопасных и экономически эффективных региональных систем ведения лесного хозяйства и технологий, обеспечивающих повышение продуктивности и устойчииости лесов» выделено четыре категории условий произрастания: благоприятные (Б), относительно блатнриятиые (ОБ), относительно неблагоприялнле (ОН), небла гшгрняшые (Н). Освещенность определяли по методике В,Л. Алексеева (1975). Полный анализ ствола, обработка кернов, определение объема ствола, прироста по высоте (Z*) и диаметру (Яд) ели провели по методике Н.П. Анучина (1960).

Статистическая обработка данных включала определение коэффициента хорреляиии (г), значимости полученных результатов и уравнений peipeccim. Уровень достоверности взаимосвязей устанавливался с помощью р - уровзм значимости (Brownlee, 1%0), находящегося в убывающей зависимости от надежности результата. Оценка эффективности рубок ухода проведена но методике Г,И. Воробьева (¡982).

4 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Обьемы исследования - средневозрастные и приспеваю ШНе березовые насаждения с лесными культурами ели под пологом, созданными нри реконструкции

малоценных молодняков; культуры, оказавшиеся под поле»ом в спязп с недостаточным несвоевременным уходом; мелколиственные насаждения после рубок переформирования различной интенсивности; чистые культуры и древостой ели. В качестве -л ил о на взяты чистые лесные культуры I класса бонитета.

Заложено 30 11П: 12 - в мелколиственных насаждениях с культурами ели под пологом, 12-е проведенными рубками ухода, 1 - в естественном насаждении ели 60 лет, 5 - в чистых культурах ели разного возраста (в качестве эталонных).

Закладка ПП осуществлялась в наиболее типичных насаждениях в группе коренных типов леса - ельниках сложных. Для систематики исследуемых насаждений с лесными культурами под пологом, установления целей л есо выращивания и необходимых для их проектирования и проведения лссопод« венных мероприятий все ПИ подразделены iw несколько групп: » зависимости от возраста лесных культур, их состояния (жизнеспособности и перспективности) и размещения но ¡пощади, наличия естествен но п> возобновления хозяйственно-цешшх гюрох породного cocraiia верхнего пологу, его сомкнутости, полноты и возраста древостоя,

5 ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ НА РОСТ ЕЛИ В КУЛЬТУРАХ

ПОДПОЛОГОМ

5.1 ИЗМЕНЕНИЯ ОСВЕЩЕННОСТИ НО ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЕ НАСАЖДЕНИЯ

Освещенность ели под пологом неодинакова. Верхним ярусом мелколиственного насаждения поглощается от 85 до 95 % солнечного света. До большей части (60 % от густоты) культивируемой ели в культурах под пологом (Н ср на большинстве ПП не превышает 10 м) доходит 5... 12 % от освещенности открытого места, что значительно ниже необходимой) (30 %) светового минимума. Интенсивность освещенности иод пологом насаждения существенно возрастает (д° %) » окнах насаждения и уменьшается (до 4 %) иод кронамн деревьев. Необходимые у словия освещенности для удовлетворительного роста ели в «окнах» среднсло я нотных березовых насаждений (полнота - 0,7, H ср. - 24 м) складываются при диаметре «окна» выше 6...9 м. Уменьшение полнот верхнего полога обеспечивает повышение освещенности в «окнах» насаждения. Для разных экологических условий про юра стати ели в насаждешш получены следующие показатели освещенности (в % ог открытого места): благоприятные - более 50 %, относительно благоприятные - 30,1...50 %, относительно неблагоприятные - 3,1,30 %, неблагоприятные - менее 3 %.

Установленные параметры нижней и верхней Гранины освещенности (в неблагоприятных и благоприятных условиях произрастания) согласуются с данными других авторов (Кайрюкштис, 1969; Алексеев, 1973; Чмыр, 1977; Цельникер ,1999). Но нашим данным, при освещенности кроны ели менее 30 % происходит снижение ее жизнеспособности до 3...4 класса. Освещенность кроны ели не выше 3 % приводит к сильному ее угнетению (4 класс жизнеспособности) и постспешюй пюели, Благопрнятные экологические условия произрастакия наблюдаются при освещенности кроны ели выше 50 % от освещенности открытого места.

£2 ВЛИЯНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА НА ЕСТЕСТВЕННО*:

ВОЗОВ1 ШЕЛ Е HI IЕ ЕЛИ

При недостаточном количестве жизнеспособных деревьев ели и лесных культурах, вышедших ш-шд полога, повысить их густоту можно путем содействия естественному возобновлению хвойных, Рост и перспективность самосева ели существенно зависит от освещенности.

Полнота, возраст, высота деревьев верхнего полога насаждения, влияя на освещенность, определяют условия для роста самосева ели. При снижении полногы, увеличении возраста и высоты деревкеи верхнего полога насаждения увеличивается освещенность под пологом и, как следствие, создаются более благоприятные условия для появления и роста самосева ели. Результаты исследований показывают, что необходимые условия для роста самосева ели наблюдаются при освещенности выше 10000 люкс (не менее 30 % от открытого места).

б СВЯЗЬ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ЕЛИС ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ ПРОИЗРАСТАНИЯ В НАСАЖДЕНИИ

6.1 СОСТОЯНИЕ ЕЛИ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗРАСТАНИЯ

Эффективность рубок переформирования в мелколиствениых насаждениях записиг ог количества перспективных деревьев ели. Перспективность ели под полою.м значительно определяется полнотой верхнего полога. Жизнеспособных деревьев ели под пологом среднепслнотных березовых насаждений (600...800 шт, го) и 1,6 раза ниже, чем в низкоцоднотных (1000,,. 1200 пгг. га). Значительная часть ели (42...60 %) в лесных культурах под пологом произрастает в относительно неблагоприятных условиях. Сходные результаты исследований по количеству жизнеспособного подроста ели под пологом среднесомкнутых мелколиственных насаждений получены АН, Чилнмовым (1964). Л.А. Кайрюкштисом (1969), А.Ф. Чмыром (1977). Результаты наших исследований существенно огличаются (па 30...50%) «т данных А.В.Афанасьева (1961) большим количеством жизнеспособных деревьев ели.

6.2 ОСОБЕННОСТИ РОСТА КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ЕЛИ В ЛЕСНЫХ КУЛЬТУРАХ ПОД ПОЛОГОМ

Учитывая значительное влияние условий произрастания иа освещенность, и, как следствие, на рост корневых систем ели, изучение их в культурах под пологом гтро ее деньг на 39 моделях в различных условиях произрастания. Основная часть корневой системы ели ф°рмируется в почве не глубже 50 см, причем большая доля мелких корней находится на глубине до 30 см. Максимальная и обшая корненасыщенность почвы имеет высокий уровень прямолинейной связи с диаметром ствола, классом жизнеспособности, классом роста и условиями произрастания (г > 0,ii), Ухудшение экологических условий (от благоприятных до относительно благоприятных) приводит к снижению (на 30 %) максимальной корненаскнцеиности.

Дальнейшее снижение условий произрастания (до относительно неблагоприятных и неблагоприятных) уменьшает корнеиасы шейное гь на 70...89 "о. В неблагоприятных условиях кориенасы те нность достигает минимума (всею 11 %). Изменчивость общей кориенаснщенности при ухудшении условий произрастания меньше максимальной и находится в пределах 20...30%. Отличие еб между благоприятными и неблагоприятными условиями составляет 56 %.

6.3 ВЛИЯНИИ УСЛОВИЙ 11РОИЗРЛСГАНИЯ НА РОСТ ХВОИ ЕЛИ

Полог мелколиственных пород, изменяя факторы внешней среды, постоянно оказывает влияние на физиологические процессы роста деревьев ели под пологом, которые приводят к аномалии в мор|}юлогии и анатомии органон, в частности хвои (Алексеев, 1978; Савина,1978). Ухудите1шс условий произрастания и жизнеспособности ели па одну категорию уменьшает да 19 % толщину, до 5...7 ширину и до 9 длину хвои. Значительное изменение толщины хвои но сравнению с шириной в зависимости от условий произрастания и жизнеспособности ели влияет на морфологию поперечного се сечения. Для благоприятных условий произрастания характерна ромбовидна« форма хвои, для неблагоприятных - овальновытянутая.

Адаптация лесных культур х значительно изменившимся условиям освещенности после проведения рубок ухода зависит от долевого участия деревьев ели, способных перестроить ассимиляционный аппарат. Установлено, что после 2.., 3 - летнего периода проведения рубки верхнего полога высокой интенсивности по запасу у большинства деревьев ели (80 %) третьей категории жизнеспособности наблюдается успешная адаптация к изменившимся условиям среды, происходит увеличение размеров хвои в 1,5...2 раза по длине, толщине и цитрине. При сильном угнетении ели (ниже 3 категории жизнеспособности) в течение первого и второго года после рубки может наблюдаться ноже.тгение хвои.

7 ИЗМЕНЕНИЕ ПРИРОСТА ЕЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ В НАСАЖДЕНИИ

7.1 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ И ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ЕЛИ НА ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ПРИРОСТ ПО ДИАМЕТРУ

Экологические условия произрастания в насаждении оказывают значительное влияние на формирование периодического прироста по диаметру ствола. В неблагоприятных условиях, при низкой освещенности, большая внутри- и межвидовая конкуренции с первых возрастных периодов приводят к более значительным потерям в приросте по диаметру ствола: в возрасте 10 лет потеря прироста составляет 36 % от эталона, а в 30 дет - достигает 77 % . В относительно благоприятных условиях произрастания наблюдаются меньшие потери прироста по диаметру: в 30 лег они составляют 42 %.

Условия произрастания, категория жгонеепособности ели влияют также на возраст наступления максимума прироста по диаметру. Разница в возрасте наступления максимума прироста в благоприятных условиях у дерет .ев ели второй категории жизнеспособности, по сравнению с эталоном, составляет 21 I од. У деревьев ели третьей

и четвери»! кате трип жизнеспособности из-за неблагоприятных условий в исследуемом периоде (10... 40 лег) максимум прироста не наступает.

Гост но диаметру зависит от жизнеспособности ели (табл. I), Более значительные потери прироста по диаметру ствола наблюдаются у ели четвертой (в 10 лет- 30 в 35 лет-73 %) и третьей (в 10 лет- 20 II 35 лет-68 %) категорий жизнеспособности, вторая категория жизнеспособности характеризуется меньшими потерями прироста по диаметру (в 10 лет - 10 %, в 35 лет - 50 % от эталона) по сравнению с другими категориями (3,4).

Таблица 1- Изменение периодического прироста по диаметру ствола ели в зависимости ог категории жизнеспособности

Категория жизнеспособности Уравнения связи в интервале ог 10 до 40 лет, у - периодический прирост по диаметру (см), х- возраст, лег р<0.005

Первая \-=0,6+0,145*х-0,0015*х*-8.2751Е-20*х3

Вторая \"=2,0276-0,0903 *х+0,0076*х'-0,000147*х1

Третья у=2,013-0-0862*х+0,0044*хг-7,320бЕ-5*х>

Четвертая 9782-0,1001*х+0,0046*х1-7,1365Б-5*х>

<Нормирование прироста деревьев ели, особенно в первый период после рубки, зашшит от категорий жизнеспособности и условий произрастания до рубки. Влияние рубок ухода большой интенсивности изучалось за пятилетний период до и после проведения рубки на 48 модельных деревьях п культурах в возрасте 30...40 лет. Проведение рубки переформирования высокой интенсивности по запасу (80... 100 %) положительно повлияло на прирост (увеличение на 49 %) ели по диаметру, ранее росшей в относительно неблагоприятных условиях. Менее выражено увеличение прироста у деревьев ели, произраставших до рубки в неблагоприятных условиях (увеличение на 25 %) и относительно благоприятных (увеличение на 13 %),

7Л ШШЯПИЕ УС!ЮГШЙ ПРОИЗРАСТАНИЯ II Ж113 НЕСПОСОБНОСТИ ЕЛИ НА ПЕРИОДИЧЕСКИЙ прирост но высоте

Условия произрастания оказывают существенное влияние на рост деревьев ели в высоту. Даже незначительное их ухудшение до относительно благоприятных в 10 лет приводит к потери прироста до 39 %. С возрастом для относительно благоприятных, относительно неблагоприятных и неблагоприятных условий потери прироста по высоте увеличиваются. Наибольшая их вел!гшна в исследуемом периоде (55 % - в относительно благоприятных, 80 - в (относительно неблагоприятных, 91 - в неблагоприятных) наблюдается в 35 лег. Изменение периодического прироста по высоте существенно зависит ог категории жизнеспособности ели (табл. 2). Основное изменение прироста по высоте ели для разных категорий жизнеспособности происходит уже после 10 - летнего периода. Наибольшие потери прироста по высоте (в 30 лет -76%, и 35 лет - 95) наблюдаются у ели четвертой категории жизнеспособности.

Потери периодического прироста по высоте у деревьев ели второй (в 10 лет - 52 в 35 лет - 71) и третьей (в К) лег — 67 в 35 лет -НЗ) категории жизнеспособности

меньше, чем четвертой, Ухудшение условий произрастания ели способствует снижению возраста наступления максимума прироста по высоте. В относительно благоприятных условиях максимум прироста по высоте наблюдается раньше по сравнению с эталоном на 15 лет, в относительно неблагоприятных - на 30 лет, в неблагоприятных - на 35 лет, С категорией жизнеспособности ели также связано время наступления максимума прироста по высоте. Так, Л1Я ели первой категории жизнеспособности максимум прироста наступает в 25 лот, для вюрой - в 20 лет. В отличие ог первоИ и второй категорий жизнеспособности у ели третьей и четвертой категорий после 10 лет происходит постепенное снижение прироста по линейной зависимости, максимум не наступает.

Таблица 2 - Изменение нернодическот прироста по высоте ели в зависимости от категории жш не способности

Категория жизнеспособности Уравнения связи в интервале от HI до 35 лет, у - периодический прирост по высоте (м), х - возраст, лег р<0.005

Первая У = 0,9714 Н), I605" Х-0,0027 * Х: *■ 1.1364 К-5*Х'

Вторая У - 0,289,1+0,1077*Х-0,0025*Хг

Третья У - 0,6747-Ю,0123*Х-0,0004*Х"

Четвертая У ~ 0,679*0,015*Х

После проведения рубки высокой интенсивности по запасу в первое пятилетие сохраняется общая тенденция роста деревьев в зависимости от степени угнетения. Увеличение прироста по высоте неодинаково и зависит от категории жизнеспособности и условий произрастания ели до рубки. Наибольшее увеличение прироста по высоте наблюдается у деревьев ели третьей, четвертой категорий жизнеспособности, росших до рубки в неблаюнриятных (113 %) и относительно неблагоприятных условиях (37%). Прирост по высоте у елей, произраставших до рубки в относительно благоприятных условиях, существенно не изменяется (увеличился на 6 %), Приросты у деревьев всех групп остаются низкими по сравнению с елью первой категории жизнеспособности в благоприятных условиях.

7.3 ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА СТВОЛА ЕЛИ И ЗАПИСИ МОСТИ ОТ УСЛОШП!

ПРОИЗРАСТАНИЯ В НАСАЖДЕНИИ

Услов1и произрастания в насаждении уже с Ю-летнсго возраста влияют на рост ели по объему ствола. Ухудшение условий произрастания до относительно неблаюприятных и неблагоприятных приводит к значительным потерям в объеме ствола. Потери возрастают с ухудшением условий роста даже в пределах одного класса возраста, К возрасту 35 лет потери но объему ствола в неблагоприятных условиях составляют 0,05 м\ в относительно неблагоприятных — 0,042 м1, в благоприятных — 0,024 м1. После 30 лет потери по объему ствола в относительно благоприятных условиях увеличиваются в связи с наступлением в этом возрасте максимума прироста ели но высоте и диаметру. Динамика потерь объема ствола ели с возрастом но категориям жизнеспособности имеет сходный характер с потерями объема ствола по условиям произрастания. Меньшие потери по объему ствола харзктернм для второй

кате!\>рни жизнеспособности ели, в возрасте 35 лег они составляют 0,025 м5. У ели четвертой категории жизнеспособности наблюдаются наибольшие потери объема ствола, в возрасте 35 лет они достигают 0,054 м\ До 25 лет у ели сохраняется способность уменьшать величину потерь по объему и периодическому приросту по высоте и диаметру но сравнению с деревьями первой категорш! жизнеспособности на незначительную величину. При создании благоприятных условий до 25 лет ель способна значительно увеличить прирост по высоте и диаметру ствола. По донным A.B. Афанасьева (1961), H.H. Декатова (2001), Н.А.Пирогова (2001), до 15...20 лет ель способна произрастать под пологом без значительных потерь. После 25 лет, по нашим исследованиям vi литературным источникам (Нестеров, 1954; Воронанов, 1960; Кайрюкштис, 1969; Войнов, 1974; Чмыр, 1975), лимитирующие факторы оказывают существенное влияние па рост ели, значительно увеличивая потери по высоте и диаметру.

8 ПРОГРАММА ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КУЛЬТУР ЕЛИ ПОДПОЛОГОМ МЕЛКОЛИСТВЕННЫХНАСАЖДЕНИЙ

Достижение ноставлешщх задач в программе основано на оценке состояния и прогнозировании роста культур ели под но по том мелколиственных насаждений. Уч!(тшмя сложность исследуемых объектов, в методику включены показатели роста культур едк в зависимости от условий произрастания, класса жизнеспособности, потерь количества и запаса жизнеспособных деревьев.

На первом этане в программу вводятся материалы перечислительной таксации: распределение деревьев ели в культурах по условиям произрастания, классу жизнеспособности, возрасту, диаметру ствола, высоте, а также полноте, составу, возрасту, средней высоте, диаметру деревьев верхнего полога по каждой породе.

На втором этапе проводится разделение таксационных данных культур ели под пологом на категории по условиям произрастания и жизнеспособности. По каждой категорш вычисляется средняя высота, диаметр и количество деревьев по формуле 1:

.........Рп*Н0/Ы, где (1)

средний параметрический показатель, Р|, „-параметрический показатель по ряду (диаметр или высота) , N1.. ц-количество деревьев в ряду, N-o6in.ee кожпество деревьев в совокупности.

На третьем этапе рассчитываются потери по количеству и запасу жизнеспособных деревьев ели (формула 2) относительно эталона (культур ели 1 класса бонитета с полнотой 0,7):

Р-100-(Е-П)/100, где (2)

Р - потери в (%) по определенному показателю, В - величина этого показателя для эталонного насаждения, Г1- величина показателя в исследованном насаждении по одноИ цз категорий.

На четвертом этапе с учетом потерь определяется общее состояние лесных культур под пологом по количеству жизнеспособных деревьев ели на га, их запасу и

среднему классу бонитета, Разработанная классификация го количеству деревьев (рис, 1) делит культуры па четыре 1руппы; полные, неполные, частичные, утратившие ценность. Полные лесные культуры но количеству перспективных деревьев ели должны обеспечить создание х во Иных насаждений с участием ели более 7 ед. Неполные культуры позволят создавать смешанные насаждения с преобладанием в составе ели (5...7 ед.). К частичным относятся культуры, из которых с учетом количества перспективных деревьев ели можно сформировать преимущественно смешанные насаждения (ели не Гчмее 2...4 ед). К утратившим хозяйственную ценность относятся культуры, в которых количество перспективных деревьев ели не поз валяет сформировать приемлемое насаждение.

3 В

I в

М

4> ^

0 * п V м -а

§ 5

? о

1

& 5

1,8 -1,6 ~ 1,4 1,2 1 -0,8 -0,6 ■ 0,4 -0,2 -О

Полные культуры

Неполные —- , ~ - - кул муры ™ .. _

Ч&етнчиы« культуры

Культуры, у]рмйвиди!~ хамйстееннук' ценность

10 15 20 25 30

Возраст, лег

35

40

45

Рисунок 1 - Группы лесных культур по количеству перспективных деревьев ели

30 25 20 15 Н 10 ■ 5 Н О

Перспективные культуры

>щосктельно перспективные

КуЛЫурМ

НеПерспект вкые культуры

10

15

20

25

30

35

40

Возраст, лет

Рисунок 2 - Группы лесных культу р по запасу перспективных деревьев ели

Оценка ipyim лесных культур ели разработана с учетом потерь перспективных деревьев при рубках ухода. lio запасу лесные культуры разделены на перспективные, относительно перспективные, неперспективные. Запас рассчитывается как сумма объемов перспективных деревьев ели в каждой категории, выделенных по условиям произрастания и классам жизнеспособности.

К группе перспективных (полных) относятся культуры, н которых густота и запас жизнеспособных деревьев ели позволяют получить из них чистые ельники не ниже П класса бонитета с полнотой 0,7. Группу относительно перспективных (неполных, частичных) составляют культуры, из которых можно сформировать смешанные насаждения не ниже II класса бошггета с полнотой 0,7 (рие. 2). К группе неперспективных относятся культуры, из которых затруднительно вырзепш. хозяйственно-ценные насаждения или любые их части.

По результатам проведенных исследований ira пятом этапе работы программа позволяет дать прогноз икменешш Н ср. культур ели за первое пятилетне после проведения рубки переформирования высокой интенсивности. Расчет Н ср. через пять лет после рубки основан на количестве жизнеспособных деревьев ели, Z ср. но высоте за пять лет после рубки для разных категорий, а также на Н ср. лесных культур до рубки.

На тестом эгапс программы на основании ко.игшства, запаса, встречаемости жизнеспособных деревьев ели в культурах принимается решение о целесообразности проведения рубки ухода и других лесохозяйственных мероприялгЙ.

Выборочный анализ Г1П показывает на значительные потерн запаса перспективных деревьев ели в культурах (35...77 %) по сравнению с чистыми культурами I класса бонитета (полнота 0,7). Менее существенны потери по количеству жизнеспособных деревьев ели (8... 50 %). Несмотря на значительную потерю, количество жизнеспособных деревьев ели в лесных культурах достаточное для <(юрмирования из них преимущественно чистых насаждений не ниже II класса бонитета.

За первые 5 лет после рубки у большинства деревьев ели наблюдается yiuxitnemie Н ср. на 0,2 м, что уменьшает потери по сравнению с эталоном на 1 %. Учитывая замедленные темны роста насаждения в первые три года после рубки, вызванные адаптацией большинства деревьев к изменившимся условиям среды, можно прогнозировать увеличение прироста во втором пятилетии и, как следствие, уменьшение потерь но сравнению с эталоном.

9 РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ НОРМАТИВОВ РУБОК ПЕРЕФОРМИРОВАНИЯ В БЕРЕЗОВЫХ НАСАЖДЕНИЯХ С КУЛЬТУРАМИ

ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ

С учетом результатов оценки лесных культур но разработанной методике и проведенного анализа рубок ухода определено несколько вариантов армируемых насаждений в зависимости от количества перспективных деревьев ели и общей их продуктивности (определяемой с помощью модели).

Полные перспективные и относительно перспективные лесные культуры (в возрасте 35 лет количество деревьев ели 1,4 тыс.шт. на га, запас более 23 м'_> обеспечивают возможность сформировать чистые хвойные насаждения. Выделенная

1рунпа характеризуется высокой эффективностью и широким нок-нщилом ¡формируемых насаждений.

Из неполных перспективных и огносшельио перспективных культур (в 35 лет количество деревьев ели 0,8... 1,4 тыс.шт. на га, запас 13... 23 м') можно сформировать хаойно-листвснные насаждения с участием лиственных (не Солее 5 единиц).

Частичные относительно перспективные лесные культуры (в во*рас!е 35 .чет количество деревьев ели 0,38...0,8 гыс. шт. на га, запас 13,,, 23 м*) позволяют выращивать листпенно-хвойные древостоя с участием лиственных в составе более 5 единиц и хвойных не менее 2,,,4 единиц. Нижний предел частичных лесных культур соответствует минимальному количеству деревьев ели, необходимому для выращивания насаждений не ниже II класс;» бонитета.

11роведение рубок ухода в березовых насаждениях с лесными культурами под поло [ом при незначительном количестве жизнеспособных деревьев ели (в возрасте 35 лет количество ели менее 0,3 К тыс. шт. на ш) и низкой их перспективности (неперспективные культуры) не позволяет с Армировать из них хозяйственно-ценние смешанные насаждения с участием ели в составе. Для повышения количества перспективных де[>евьев ели на данных участках необходимо проводить содействие естественному возобновлению хвойных.

Результаты исследований в насаждениях с лесными культурами иод пологом показывают, что лучшие условия освещенности (более 30 %) для роста ели в культурах создаются рубками переформирования итенсивностью Солее 50 % по запасу, которые снижают полноту верхнею полога до уровня 0,4 и ниже. При среднем классе жизнеспособности ели ниже 3 и возрасте 30..,40 лет рубку желательно проводить в три приема слабой или средней интенсивности по запасу с постепенным снижением 1ЮЛН01Ы верхнего полога. Рубка переформирования высокой шпснсивности но запасу верхнею полога (80...100 %) при низкий категории жизнеспособности ели (4) можег привести к гибели 10... 20 % культивируемых деревьев, не способных адаптироваться к изменившимся условиям среды. При среднем классе жизнеспособности не ниже 3 и возрасте до 40 лет целесообразно ироводшь однопрнемную рубку пере!Армирования высокой интенсивности но запасу, но при этом необходимо учитывать влияние на насаждение неблагоприятных факторов внешней среды (ветровал, снеголом и т.д.). Прн незначительном количестве жизнеспособных деревьев ели (неполные, частичные лесные культуры) и неравномерном их размещении (групповом И куртинном) рубка пере|(юрмированщ1 высокой интенсивное! и не всегда целесообразна. В этом случае удаление мелколиственных дерсв1>ев иерхнего полога предпочтительно в местах сосредоточения ели. Частичная вырубка верхнею полот мелколиственною древостоя позволит снизить интенсивность рубки ухода до 20.,, 30 %,

В березовых насаждениях с лесными культурами под пологом использовал и с ь узко- и среднспасечные технологии на базе бензомоторных пил (МП-5 «Урал»), трелевочных тракторов (ЛХТ-55), вал очно-пакетирующих машин (ЛП-1У). Лучшие результаты рубки переформирования с равномерным размещением лесных культур под пологом получены при использовании технолоши на базе трелевочных тракторов и бензомоторных пил с трелевкой хпысгои за вер]шшу. Данная технологах позволяет провести рубку со значительной сохранностью культивируемой ели и низкой ее повреждаемостью (в пределах 5,.. 10 % деревьев). Использование узко- и среднепассчной технологии при рубках в прямоствольных мелколиственных

насаждениях с культурами ели под пологом (неполными и частичными, созданными полосами через кулису) на базе вал очно-пакетирующих машин не дало положительного лесоводетвенного эффекта. Значительная часть оставляемых деревьев ели (20...25 %) имеет повреждения 4 и 5 категории от движения манипулятора при спил ива нил деревьев мелколиственных пород в рядах лесных культур. По нашим исследованиям, через 10 лет после проведения рубки около 10,., 15 % поврежденных деревьев культур имеют сердцевинную гниль 2 и 3 степени.

10 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РУБОК УХОДА В НАСАЖДЕНИЯХ С КУЛЬТУРАМИ ЕЛИ ПОД ПОЛОГОМ

Проведение рубок пере|(юрмирования в мелколиственных насаждениях с культурами ели под пологом позволяет получить существенный экономический доход от реализации древесины березы.

Ё *

*

и,

а í / г \ 1

/ г \

/ ) >

/ 3

20 30 40 ¡0 Возраст березы, лет

60

Вофаст елн при выручке полога березы, лет

Рисунок 3 - Эффективность рубки переформирования в березовом насаждении: а) зависимость эффективности рубок переформирования в березовых насаждениях от возраста; б) зависимость потенциального годового доходи при выращивании 1 га хвойного насаждения от возраста освобождения культур ели

Наибольший доход в краткосрочном периоде от реализации древесины березы приносят рубки переформ ирова1гия в насаждениях 45... 55 лет (рис, 3, а). Экономический эффект увеличится еще через 30... 50 лет за счет реализации древесины хвойных насаждений, сформированных из культур ели, находившихся ранее под пологом.

В перспективе наибольший экономический доход дадут насаждения с преобладанием елн не ниже II класса бонитета. Возможность сформировать такие насаждения появляется при освобождении лесных культур ели от верхнего полога мел ко листве иных пород до 40... 50 лет в зависимости ог их состояния (ркс 3, б).

Освобождение or верхней» полога культур ели в возрасте свыше 50 лет существенно уменыииг экономический доход в будущем.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Значительная часть деревьев ели (до 60 %) » лесных культурах иод пологом березовых насаждений произрастает в неблагоприятных условиях освещенности (4... 12 %), что ниже необходимого (30 %) снегового минимума.

2 Необходимые условия освещенности для удовлетворительного роста ели в «окнах» березовых насаждений (полнота 0,7, Нср. 24 м) складываются при диаметре «окна» выше б..,9 м.

3 Экологические условия произрастания ели под пологом насаждения (благоприятные, относительно благоприятные, относительно неблагоприятные и небл а го приятные) существенно влияют на ее рост и категорию жизнеспособности. При ухудшении условий произрастания ели на один класс снижается на 0.5... I категория жизнеспособности, на 18.,,20 % - средний диаметр, на 20...46 % • общая и максимальная корпенасыщенность; на 19 % - толщина, па 5...7 - ширина, ш 9 - длина хвои.

4 По сравнению с ростом ели 1 класса бонитета в относительно благоприятных условиях максимум прироста ио высоте ели наступает раньше на 15 лет, в относительно неблагоприятных - на 30, в неблагоприятных - на 35.

5 Ель в культурах под пологом до 25 лет сохраняет способность к значительному увеличению прироста по высоте и диаметру ствола при создании благоприятных условий хтя ее произрастания в насаждсшш.

6 Перспективность культур ели под пологом в большей степени зависит от сомкнутости и преобладающей породы верхнего полот насаждения. Иод пологом среднесомкнутых березовых насаждений ко;ппество жизнеспособных деревьев ели (600...800 шт. на га) в 1,6 раза меньше, чем в низкосомкнутмх (100О.., 1200 шт. на га).

Рекомендации но пронедспню рубок уходя в cpc/iitcnoipacTiiMX мелкилистпекнмхпасшкдениихс лесными культурами под пологом

1 Рубки переформирования в мелколиственных насаждениях с лесными культурами ели под пологом необходимо проводить до 40-летнего возраста ели. Такое проведение рубок ухода дает возможность избежать значительных потерь по количеству и проективности перспективных деревьев ели и получить в будущем хозяйственноценные насаждения.

2 При среднем классе жизнеспособности ели ниже 3 и возрасте 30... 40 лет рубку необходимо проводить в два, три приема слабой или средней шпенеивности по запасу. Рубка переформирования высокой интенсивности в первый прием (80... 100 îi) по запасу верхней» полога при низкой (4) категории жизнеспособности ели может привести к гибели 10,,,20 % деревьев ели, не способных адаптироваться к резко изменившимся условиям среды. При среднем классе жизнеспособности ели 1, 2, 3 и возрасте до 40 лет можно проводэть одноприемнне рубки nepeiJxipMпрорания высокой

интенсивности по запасу, но при этом необходимо учитывать влияние на насаждение неблагоприятных факторов внешней среды.

3 На участках с незначительным количеством жизнеспособных деревг^в ели и неравномерном их размещении при рубках пере|}юрмирования следует удалять деревья верхнего полога преимущественно в местах расположения культур.

4 В целях предотвращения ветровала ели при проведении рубок, переформирования в несколько приемов деревья верхнею полога относительно равномерно оставляются на площади. В лесных культурах полосами через кулису при достаточном количестве ели необходима вырубка нежизнеспособных деревьев этой породы дтя создания более благоприятных условий произрастания лучшим деревьям.

5 При рубках ухода в средневозрастных и приспеваю тих мелколиственных насаждениях 1гредпочтекие необходимо отдавать средне- и узконасечкым технологиям на базе бензомоторных пил и трелевочных тракторов с сортиментной или хлыстовой (за вершину хлыстов) эрелевкой. Эти технологии обеспечивают возможность проведения рубки со значительной сохранностью лесных культур и низкой их повреждаемостью (в пределах 5... 10 % деревьев).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Сидоренков В.М. Лесоводстве! 1ная оценка состояния насаждений с лесными культурами под пологом // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сб. науч. тр. Вып. З.-Брянск: БГИТА, 2001. - С. 60-63.

2 Желдзк В.И,, Сидоренков В.М. Рекомендации по проведению лесохозяйствешшх мероприятий в мягколнетленных насаждениях па территории Смоленской области. -11ушкино: ВНИИЛМ, 2002,- 34 с.

3 Сидоренков В.М. Влияние рубок пере^юрмировання высокой интенсивности на развитие ели и лесных культурах под пологом // Лесной комплекс: состояние и перспективы развития. Сб. науч. тр. Вып. 5.-Брянск: БГИТА, 2003. - С. 64-66,

4 Сидоренков П.М. Влияние условий нротрасташш на состояние культур ели иод пологом средне1н)зрастных мягко л истинных насаждений // Актуальные проблемы лесного комплекса, Сб, науч. тр. Вып. 7.-Брянск; БГИТА, 2003. - С, 24-26,

5 Сидоренков В.М, О нормативно технологической базе рубок ухода в мягколистеекных насаждениях с лесными культурами под пологом // Лесоведение, экология и биоресурсы. Материалы конференции.- Брянск: БГИТА, 2003.- С,55-59.

6 Сидоренков В.М. Обоснование лесохозяйствениых мероприятий в мягколнствеикых насаждениях с лесными культурами ели под пологом И Материалы коиферешрш. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. В печати.

7 Сидоренков В.М. Лесохозяйственные мероприятия и насаждениях с лесным И культурами ели под пологом // Материалы конференции. - М.: МГУЛ, 2004. В печати

8 Сидоренков В.М. Особенности роста культур ели под пологом мелколиственных насаждений И Сборник научных трудов.- Пуишшо: ВНИИЛМ, 2004. В печати.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с заверенными подписями просим направлять по адресу: 241037 г. Брянск, пр. Станке Димитрова, 3, Брянская государственная кнжогерно-технологическая академия

Лицензия ИД № 14185 от 06.03.2001

Формат 60*84 1/16. Тираж 100 экз. Объем 1.0 п.л. Брянская государственная инженерно-технологическая академия 241037, г, Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3 Отпечатано в типографии лесохозяйсгвенного факультета

fh

»-9199