Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

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

Автореферат диссертации по теме "УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ"



НИКОНОВ Михаил Васильевич

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

06.03.03 — Лесоведение, лесоводство,

лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - 2004

НИКОНОВ Михаил Васильевич

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

06.03.03 - Лесо ведение, лесоводство,

лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург- 2004

ЦН6 *СХА, фоцц ча/а-чЛ литер*»

ш <6-34 6

Работа выполнена на кафедре лесоводства Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии имени С. М. Кирова

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мартынов А.Н.

Официальные оппоненты: чл.-корр, РАСХН

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный лесовод России Шутов И.В.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Киреев Д.М

доктор биологических наук, профессор Юзбеков А.К.

Ведущая организация: Научно-исследовательский центр экологической

безопасности Российской Академии Наук

Защита состоится 11 февраля 2004 г. в 11 часов на заседании диссертационного Совета Д. 212.220, 02 в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С. М. Кирова по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан « ...»января 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Маркова И. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

' i

Актуальность проблемы. Из истории известно, что биосфера планеты неоднократно переживала глобальные изменения климата. Эти изменения вызывали трансформацию лесных комплексов, которые с течением времени восстанавливали существовавшие ранее состояния. Гораздо большие изменения были вызваны хозяйственной деятельностью человека, особенно в последние 5-б столетии.

Исследования европейского института леса (EFI News, 1996) показывают, что в последние десятилетия отмечается тенденция увеличения прироста в большей части Европейских лесов. При этом авторы исследований отмечают, что увеличение прироста ведет к повышению чувствительности лесов к естественным и антропогенным нарушениям.

К настоящему времени накопился целый ряд вопросов, требующих обсуждения и переоценки, в особенности применительно к антропогенным (вторичным) лесам, сформировавшимся под влиянием хозяйственной деятельности человека. Ослабленные в результате антропогенного воздействия насаждения в большей мере страдают от неблагоприятных погодных условий, вредителей и болезней, поэтому назрела необходимость в совершенствовании методов ведения лесного хозяйства в них.

В связи с участившимися случаями массовых ветровалов, ростом числа лесных пожаров, продолжающимся усыханнем лесов под воздействием различных факторов, нарастанием объёмов рубки леса актуальность исследований по проблеме повышения устойчивости лесов при воздействии на них природных и антропогенных факторов очевидна. Эту проблему нужно решать одновременно в следующих направлениях:

- изучение механизмов адаптации лесных экосистем к неблагоприятным внешним условиям и разработка способов повышения их устойчивости;

- совершенствование лесохозяйственных мероприятий и, прежде всего, рубок леса, как наиболее распространённой причины снижения устойчивости;

- проведение мониторинга в целях выявления признаков снижения устойчивости лесов.

Цели и задачи исследований. Цель работы — повышение устойчивости лесов в сложившихся новых природных и социально-экономических условиях. Общая задача — обосновать и предложить решение проблемы устойчивости лесов. Для этого мы полагаем необходимым найти ответы на вопросы;

- что изменилось в характеристиках и самом состоянии Новгородских лесов?

- в чем усматривается ослабление их устойчивости как экологической системы?

- как и что надо делать, чтобы повысить устойчивость лесов?

Важнейшими направлениями поиска ответов на поставленные вопросы

были приняты: '

- установление характера и степени влияния природных ц ^fUponSrerr-— ных факторов на устойчивость лесов; t ..

— выявление возможности естественного воспроизводства лесов для повышения их устойчивости;

— изучение влияния промышленного атмосферного загрязнения на лесные экосистемы;

— оценка и классификация на ландшафтной основе пожароустойчивости лесов;

— обоснование комплекса мер по повышению устойчивости лесов к воздействию экстремальных природных и антропогенных факторов.

Теоретическая значимость и научная новизна. В результате проведенных экспериментальных исследований впервые в пределах крупного природного территориального комплекса:

— выявлена иерархия природных и антропогенных факторов, обусловливающих снижение устойчивости лесов;

— установлены причинно-следственные связи в системе факторов, снижающих устойчивость лесов;

— обобщены и систематизированы данные об устойчивости лесных экосистем;

— выявлены зависимости повреждаемости древостоев ветром от их возраста, преобладающей породы, класса бонитета, типа леса, характера смежных территорий;

— дана опенка результатов влияния технологий рубок материнского древостоя на сохранность подроста и тонкомера и процесс формирования новых древостоев;

— дана оценка возобновительного потенциала лесов на ландшафтной основе в условиях интенсивного антропогенного воздействия;

— на основе многолетнего мониторинга за состоянием растительности в зоне промышленных выбросов выявлены особенности изменения состояния лесных экосистем в зависимости от расстояния до источника загрязнения;

— дана классификация пожароустойчивости лесов;

— научно обоснован комплекс мер по повышению устойчивости лесов к воздействию экстремальных природных и антропогенных факторов.

Практическая значимость. Научно обоснованные практические предложения по предотвращению смены пород, ведению лесного хозяйства в зонах промышленного атмосферного загрязнения, повышению противопожарной устойчивости лесов и защите их от вредителей и болезней служат основой системы мероприятий по устойчивому лесопользованию и лесовыращиванию, которая широко внедряется в лесхозах области.

Материалы диссертации включены в программы дисциплин «Лесоведение», «Лесоводство», «Устойчивое управление лесным хозяйством» (Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого). Они используются при чтении соответствующих лекциошшх курсов, проведении лаборатор-но-практических занятий.

На объектах исследований, заложенных автором в Новгородском, Кре-стецком, Пестовском, Ермолинском лесхозах и Новое ели цком опытном лесном

хозяйстве, проводятся учебные и производственные полевые практики со студентами Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого, Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии и слушателями курсов и факультетов повышения квалификации по специальности «Лесное хозяйство».

Для управленческих кадров крупного природного территориального комплекса даны практические предложения по устойчивому управлению лесным хозяйством.

Обоснованность и достоверность полученных результатов, выводов и практических рекомендаций обеспечивается применением современных методов исследований, проведённых в течение 20 лет на стационарных опытных объектах.

Личный вклад автора. Работа представляет собой итог 20 летних исследований, осуществлённых автором при творческом содружестве с учёными Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии, Ботанического института им. В Л Комарова РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Сапкт-Петсрбургского научно-исследовательского института лесного хозяйства.

В диссертации рассмотрена только та часть исследований, которая выполнена лично автором или под его непосредственным руководством, т.е. в тех случаях, когда им ставилась задача, определялись программа и методика работ, обобщались полученные результаты.

Цитируемые или обсуждаемые в диссертации материалы других авторов, а также данные, полученные в соавторстве, имеют соответствующие ссылки.

Автор признателен профессору А.Н. Мартынову, который своими знаниями и доброжелательным отношением много сделал для того, чтобы работа могла состояться.

Критические замечания и ценные советы при прочтении рукописи были высказаны проф. В.Т. Ярмишко. Ощутимая поддержка и помощь автору была оказана работниками лесхозов Новгородской области, сотрудниками Учебно-курсового комбината, студентами и сотрудниками Санкт-Петербургской лесотехнической академии и Новгородского госуниверситета им. Ярослава Мудрого, участвовавшими в полевых исследованиях.

Всем, кто в той или иной мере причастен к появлению данной работы, автор выражает свою искреннюю благодарность.

Основные положения, выносимые па защиту (предмет защиты):

- выявленные особенности структуры и динамики лесов Новгородской области, в привязке к её ландшафтам;

- установленные зависимости повреждаемости древостоев ветром от их возраста, преобладающей породы, класса бонитета, типа леса, характера смежных территорий;

- обобщённые данные о лесовозобковительном потенциале области, в привязке х типам леса и ландшафтам;

- лесоводственная оценка рубок с сохранением подроста;

- предложенная система мер по предотвращению нежелательной смены

пород;

- установленные закономерности изменения лесных экосистем под влиянием техногенного загрязнения;

- разработанная на ландшафтной основе классификация ножароустойчи-вости лесов Новгородской области;

- предложенные комплекс мер по повышению устойчивости лесов к воздействию природных и антропогенных факторов

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Всесоюзном научно-техническом совещании «Лесопользование в лесах различных категорий защнтности» (Москва, 1991); на совместном заседании секции лесоведения и дендрологии Русского ботанического общества, секции лесной типологии научного совета по проблемам леса РАН и научного семинара Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства, посвящённого памяти профессора С.А. Дыренкова в связи с его 60-летием (Санкт-Петербург, 1997); на Международной научно-практической конференции «Лесоводство Севера на рубеже столетий (II Мелеховские чтения)», (Архангельск, 2000); Международной научной конференции «Формирование растительного покрова на урбанизированных территориях» (Великий Новгород, 2000); Региональной научной конференции, посвященной 10-летию Валдайского национального парка «Исследования на охраняемых природных территориях Северо-Запада России» (Великий Новгород, 2000); на Международной научно-практической конференции «География и регион» (Пермь, 2002); на региональной Научной конференции «Разнообразие, функционирование, продуктивность и охрана биосистем в Новгородской области» (Великий Новгород, 2002); на Международном научном семинаре «Экономическая доступность лесных ресурсов на Северо-Западе России» (Санкт-Петербург, 2002); на четвёртом международном форуме «Лесопромышленный комплекс России XXI века» (Санкт-Петербург, 2002), на научной конференции «Эффективность использования природных ресурсов и экология» (Великий Новгород, 2003); на юбилейной конференции, посвященной десятилетию НовГУ (Великий Новгород, 2003); на 4-ой международной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2003).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 47 научных работ, в т.ч. 5 монографий общим объёмом более 41 п.л. Кроме того, издано 3 учебных пособия общим объёмом 51 пл. и 8 методических указаний.

Объем и структура работы. Диссертация" изложена на 317 стр. и состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы (397 наименований, в том числе 38 на иностранных языках), и приложения. Она содержит 52 таблицы и 47 рисунков.

Глава 1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Устойчивость, лесов уже давно стала предметом пристального внимания учёных различных стран (Борисов, 2000; Брунас, 1989; Захаров, 2000; Исаев и др., 1997; Кошелев, Шведов, 1998; Страхов и др., 2001; Шутов, 1998; и др.).

Создание экологически устойчивых леров требует глубокого изучения местных условий и, как следстрре, организации лесного хозяйства на ландшафтно-тииологической основе. В главе рассматривается проблема устойчивого функционирования лесных экосистем в современных условиях. Приводятся исторические сведения о формировании лесов на территории области, начиная с боре-ального периода. Показано, что на протяжении всего рассматриваемого периода продолжалось уменьшение доли широколиственных пород, а увеличивалась доля берёзы. Анализ динамики лесистости Новгородской области показывает значительное её снижение в конце XIX - начале XX века. Обосновывается необходимость изучения природных факторов и хозяйственной деятельности, вызывающих снижение устойчивости леса.

В обзоре литературы даётся анализ материалов о влиянии на лесные экосистемы экстремальных природных и антропогенных факторов. Подчёркивается, что в разных регионах их негативное воздействие на лесные экосистемы неодинаково. Из числа природных факторов на устойчивость леса наибольшее влияние оказывают ветер, экстремальные температуры воздуха и почвы, засухи, твёрдые осадки, вредители и болезни леса (Стратонович, Заборовский, 1928; Самофал, 1929; Лагерев, 1939; Науменко,1949, 1950,1960; Воронцов, 1971, 1972; Лобанов, 1975; Нечаев, 1976; Положенцев, Савин, 1976; Кулаков, 1978; Маслов и др., 1978; Староверов, Попов, 1983; Гринченко, 1984;.Ведерников, Зариков, 1984; Рожков, Козак, 1989; Valirger, Fridman, 2000; Борисов, 2000; Никонов, 2001; Селочник, 2002; Матусевич, 2003; Маслов, 2003; Тихонов, Мусин, 2003; Мозолевская, Липаткин, 2003 и др.).

Основными антропогенными факторами в условиях Европейской части России, оказывающими влияние на состав, структуру и состояние таежных лесов, динамику и направленность лесообразовательных процессов в них, являются рубки с целью заготовки древесины (Тарашкевич, 1925,1929; Гуман, 1931; Богословский, 1940; Баранов, 1954, 1957; Мелехов, 1960; Декатов, 1961, 1962; ПобединскиЙ, 1973; Чертовской, 1975, 1978; Белов, 1977; Тихонов, 1977, 1997; Обыдёнников, Рожин, 1977, 1995; Никонов, 1982; Дыренков, Никонов, 1985; Обыдёнников, 1996, 2001; Аглиуллин, 1991; CeimoB, 1999) и лесные пожары (Молчанов, 1953; Корчагин, 1954; Курбатский 1970; Фуряев, 1996; Софронов, Волокитина, 1998). На устойчивость лесов существенное влияние оказывает также загрязнение воздушного бассейна выбросами промышленных предприятий, энергодобывающих установок и транспортных средств (Князева, 1950; Красинский, 1950; Кулагин, 1968; Антапов, 1975; Гудериап, 1979; Николаевский, 1984; Обыденный, 1985; Сучков, Никонов, 1991; Соловьев, Селиховкин, 1998; Мартынюк и др., 1998; Жидков, 2000; Никонов, 2000, 2002; Юзбеков, 1997,2000).

Анализ литературных источников показал необходимость комплексных исследований в рамках конкретного региона при решении проблемы устойчивости лесов. Систематизация материала на единой методологической основе -важнейшее направление решения этой проблемы. Именно таким путём она и решалась в диссертационной работе.

В условиях Новгородской области наибольшее влияние на устойчивость лесов оказывают ветер, лесные пожары, рубки леса, загрязнение атмосферы химическими веществами техногенного происхождения. Оценка роли этих факторов и явилась предметом исследований в настоящей работе.

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА, ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

В основу концепции диссертационной работы положены выявление факторов, оказывающих наиболее существенное влияние на устойчивость лесов, их оценка и разработка комплекса мер по повышению устойчивости лесов (рис. 1).

В диссертации использован системный подход к организации исследований. Леса Новгородской области рассматриваются как сложный природный территориальный комплекс и экосистема высокого уровня организации. Данная природная система подвергается внешнему воздействию со стороны многих природных и антропогенных факторов. Лесная экосистема реализует функцию повышения устойчивости, представляющую собой защитную реакцию на внешнее, зачастую неблагоприятное вмешательство. Данная функция является результатом проявления механизмов обратной связи и компенсационных свойств в экосистеме. Устойчивость системы может рассматриваться как результат проявления упругости (восстановительных функций) и её сопротивляемости внешнему, часто негативному воздействию. Иерархию факторов, влияющих на устойчивость лесов Новгородской области, можно представить следующим образом. К природным факторам первого уровня относятся климатические, вызывающие нарушение структуры лесов и изменение лесорасти-тельных условий в результате воздействия ветра, пожаров, засух или переувлажнения почвы (второй уровень). К факторам первого уровня из числа природных относится также естественная динамика состава и структуры лесов, способствующая их старению и перестойности (второй уровень).

К антропогенным факторам первого уровня относятся рубки леса, сельскохозяйственные пользования в прошлом, искусственное лессовосстановле-ние, осушение, техногенные загрязнения, рекреация, лесные пожары. Они влияют на изменение состава и структуры лесов, нарушают их естественную динамику (второй уровень). Следствием воздействия факторов второго уровня является появление очагов первичных и вторичных вредителей и болезней, ослабление средообразующих функций леса, изменение лесогипологичсской структуры и распределения общей площади лесов по категориям земель.

Приоритетные направления исследований определялись на основе рекогносцировочного обследования лесов Новгородской области, изучения структуры и динамики лесного фонда и анализа литературы.

В программу работы были включены следующие вопросы:

— выявить структуру и динамику лесов Новгородской области, в привязке к её ландшафтам;

- установить характер повреждаемости древостоев ветром и выявить

факторы, влияющие до их ветровальность;

— оценить влияние рубок на устойчивость леса;

— оценить на ландшафтной основе возобновительный потенциал лесов в условиях интенсивного антропогенного воздействия;

— выявить влияние атмосферного загрязнения на лесные экосистемы;

Изучение факторов, определяющих устойчивость лесов к ветру

Техногенные

выбросы в атмосферу

а 1

я #

|| 3

и Я > я

& О-

|| №

р

I* |

ей 1

с

1

Комплекс мер по повышению устойчивости лесов

-г~

Организация и проведение мониторинга лесных экосистем

Лссохоздйственные мероприятия по повышению устойчивости лесов

Рис. 1. Блок-схема Ьиссертащонной работы

- проанализировать горимоегь лесов области и дать оценку их пожаро-устойчнвости на ландшафтной основе;

- предложить и обосновать комплекс мер по повышению устойчивости лесов к воздействию экстремальных природных и антропогенных факторов.

Основные положения методики исследований сводятся к следующему.

По первому вопросу программы на основе архивных, лесоустроительных материалов н данных полевых исследований выявлялась динамика лесного фонда области в историческом прошлом и более детально за последние 50 лет. В пределах ландшафтов давалась характеристика насаждений, учитывались особенности естественного лесовозобновления.

При проработке второго вопроса программы детально изучалось воздействие ветра на деревья и древостой, давалась оценка ветровалыюстн древостоев в зависимости от их возраста, преобладающей породы, класса бонитета, типа леса, характера смежных территорий. На ветровальных участках проводился учёт ветровала по породам, определялась доля ветровальной, буреломной и не подверженной действию ветра части древостоя, выявлялись видовой состав и плотность поселения насекомых-кормобиоптов. Для этого закладывались пробные площади (ПП) от 0,2 до 1 га.

Для решения третьего и четвёртого вопросов программы по данным учётов на пробных площадях и лесоустроительным материалам оценивалась успешность естественного лесовозобновления под пологом спелых и перестойных древостоев. Анализировалась сохранность подроста, выявлялись особенности формирования древостоев при разных видах и технологиях рубок. Для этого закладывались пробные площади в соответствии с ОСТ 56-69-83.

На участках опытных рубок, проведённых в 1963 году по различным технологиям, учёты проводились в 1984, 1997 и 2002 годах. Данные неоднократных учётов на ПП позволяют объективно оценить процесс формирования древостоя после рубки.

Таксацию древостоев проводили методом сплошных перечётов, учёт подроста - на учётных площадках, расположенных поперёк волоков параллельно длинной стороне ПП с подразделением его на высотные группы и категории жизнеспособности (Касимов, 1960; Максимов, 1969; Вялых, 1971; Мартынов, 1995, 1997). На каждой ПП заложено не менее 50 учётных площадок по 10 м2, что обеспечивало необходимую точность опыта.

При изучении напочвенного покрова использовали общепринятые методики (Сукачёв, Зонн, 1961; Методы изучения..., 2002). В пределах каждой пробной площади закладывали 20 площадок размером 1 х 1 м. При описании травяно-кустарничкового яруса устанавливали флористический состав, проективное покрытие, место расположения площадки (волок, пасека).

С целью лесоводственно-экологической оценки несплошных рубок учитывали: характер повреждений деревьев и подроста (ошмыг коры ствола, обдир корней, слом вершины, ошмыг кроны) и характер повреждения почвы в зависимости от микроусловий, выражаемый в степени минерализации поверхности

почвы и изменении её физических свойств (ПобединскиЙ, 1995).

Пятый вопрос программы посвящёи анализу воздействия промышленных выбросов На лесные экосистемы. С этой цепью осуществлялась закладка постоянных пробных площадей с последующим проведением на них длительных наблюдений.

На первых этапах исследований оценку состояния деревьев и древостоев, а также степень их повреждёпности и усыхания производили по экологически обоснованным и условно принятым шкалам, включённым в инструкции и методические указания (Санитарные правила..., 1998), Расчёт средней категории жизненности древостоя проводили по методике, усовершенствованной В Л. Алексеевым (1982).

В последние годы при оценке жизненного состояния деревьев использовали основные положения стандартизированной методики, разработанной в 1986 году экономической комиссией (UN-ECE) для стран Европы (Hanish, Kilz, 1990).

При изучении и оценке воздействий промышленного атмосферного загрязнения на лесные экосистемы ПП располагались на различном удалении от источника эмиссии (от 0,5 до 8 км) по направлению преобладающих ветров и в фоновых условиях (на расстоянии 20, 28 и 40 км от источника выбросов) вне зоны влияния загрязнителей (контроль).

Серии пробных площадей закладывались в одном или близких типах леса. Принадлежность лесных сообществ к одпому типу леса определялась по рельефу, механическому составу почвообразующих пород и морфологии почвенного профиля, составу древесных пород, характеристикам других ярусов растительности.

По шестому вопросу программы при оценке влияния пожаров на формирование лесов использован ландшафтный подход. Предполагается, что изучение послепожарного лесообразовательного процесса на ландшафтной основе даёт возможность картирования и долгосрочного прогнозирования пожароустойчивости лесов.

Для лесопожарного районирования использовались методические положения, содержащиеся в работах И.С. Мелехова (1947), Н.П. Курбатского (1963), М.А. Софронова, A.B. Волокитиной (1990), В.В. Фуряева (1996), В.В. Фуряева, A.B. Качаева (1999). Для целей прогнозирования использована методика количественной оценки насаждений по степени пожароустойчивости. Классификация ландшафтов по характеру пирологического режима разрабатывалась на основе данных о фактической многолетней повторяемости пожаров. Ландшафты объединялись в классы пиролошческих режимов - с частой, средней, редкой и очень редкой повторяемостью. Комплексная оценка пожароустойчивости древостоев разрабатывалась в соответствии с классификацией В.В. Фуряева и A.B. Качаева (1999).

На основе анализа всех полученных данных, а также литературных сведений, обосновывались меры по повышению устойчивости лесов (седьмой вопрос программы).

Объекты исследований. Исследования проводились в подзоне южной

тайги и зоне хвойнсипироколнственных лесов на территории Новгородской области в древостоях, пройденных разными видами рубок, повреждённых при ветровалах и низовых пожарах, а также расположенных в зоне атмосферного загрязнения. Выбор опытных участков предусматривал сопоставимость древостое» по основным таксационным и типологическим показателям.

Объем выполненных работ характеризуется следующими основными показателями:

- экспериментальные данные получены на 95 пробных площадях, заложенных в течение 20 лет (1982-2002 гг.);

- анализ естественного лесовозобновления под пологом спелых и перестойных лревостоев, на вырубках, гарях и ветровальных участках проведши на общей площади более 1 тыс. та;

- по материалам лесоустройства и собственным исследованиям определена успешность предварительного лесовозобновления на площади 775718 га;

- обследованы участки ветровалов и гарей на площади 1850 га;

- определено состояние 28766 деревьев в зоне техногенного загрязнения.

Глава 3. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИИ

В главе приводятся данные о географическом положении Новгородской области, характере рельефа, почвах, климате, ландшафтах. Подчёркивается, что лацдшафтная основа может быть использована при оценке изменений лесных сообществ в результате воздействия природных и антропогенных воздействий, оценке их устойчивости, слежении за возрастной и восстановительной динамикой сообществ (Громцев, 1993,1996; Киреев, 2000,2002).

Глава А, СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 4.1. Динамика лесного фонда в послевоенный период

В главе приведены данные об изменении лесистости, отпуска древесины, распределения общей площади гослесфонда по категориям земель и преобладающим породам, возрастной структуры лесов.

Анализ динамики лесного фонда Новгородской области показывает, что, в XX столетии отмечается тенденция увеличения покрытой лесом площади, особенно во второй его половине, когда за 55 лет с 1946 по 2002 гг. покрытая лесом площадь увеличилась с 67 до 86%, Это связано, в основном, с естественным облесением бывших сельхозугодий. По данным АЛ. Авдеева (1999), за период с 1927 по 1983 годы площадь лесов подведомственных государственным органам лесного хозяйства по этой причине увеличилась в 1,35 раза, а лесов сельхозформнрований - в 7,32 раза. Площадь, занятая хвойными породами, постепенно уменьшалась, а увеличивалась доля березняков (рис. 2).

В первые два десятилетия доля хвойных уменьшилась на 4%, в последующие два десятилетня - увеличилась на 8%, к 1999 году она снизилась на 9% и к 2002 году - ещё на 3%. Это связано с интенсивными рубками хвойных древостоев и недостаточным объёмом лесовосстановигельных работ.

В последние годы вызывает тревогу увеличение доли спелых и перестойных древостоев лиственных пород, в особенности осины (рис. 3). На долю лиственных пород приходится 75% общей площади спелых и перестойных древостоев, в том числе на долю осины 24%, при её доле в покрытой лесом площади 11%.

23%

23%

33%

Вбереза

.41%

а) б)

Рис. 2. Распределение покрытой лесом площади по преобладающад» породам по данным учёта лесного фонда: а) на 01.01.1946г. б) на 01.01.2002 г.

молодняки 1 кл возр. молоддякн 2 кл. возр. средневозрастные прнспеваю-Шно спелые и герестойн.

а на 01.01.9Sr. 38,2 55 394,4 265,4 501,8

И на 01.01.99г. 48,1 62.6 500,1 325,2 626.1

Bm01.0l.00r. 73,5 109,4 728.5 454,1 741,8

□ на 01.01,01г. 74,1 509 738,7 462,2 749,2

Ш на 01.01.02г. 64,5 97,1 649,9 485 792,3

Рис. 3. Динамика возрастной структуры лиственных насаждений, тыс. га

4.2. Ландшафтная структура лесов

Приведены материалы о биогеоценологической структуре лесов каждого ландшафта, доле каждого типа леса в лесном покрове ландшафта, особенностях размещения различных типов биогеоценозов относительно форм и элементов рельефа и характере естественного лесовозобновления.

Описания ландшафтов Новгородской области даны по 3. Е. Антоновой (1975), В. С. Жекуляну (1972), Г. И. Козловой (1978). Характеристика лесного фонда, особенности структуры древостоев, оценка возобновительного потенциала лесов в пределах выделенных ландшафтов выполнены автором данной работы. Согласно ландшафтного районирования области (География и геология Новгородской области, 2002) выделено 24 лесных ландшафта, которые объединены в 9 физико-географических округов.

Анализ показал, что структура лесного фонда Новгородской области ухудшается. Более 60% лесопокрытой площади занимают древостой с преобладанием лиственных пород. Увеличивается доля спелых и перестойных осинников. Современное состояние территории области является результатом длительного исторического процесса ландшафтных изменений, происходивших в историческом прошлом под влиянием изменений климата, а в последнее тысячелетие под влиянием хозяйственной деятельности человека. В равнинных ландшафтах с преобладанием почв тяжёлого механического состава прогрессирует заболачивание, вызванное сплошными рубками. В результате коренные еловые леса уступают место производным осинникам и березнякам.

В связи с изменением ландшафтов происходит ослабление водоохраино-защитных функций леса, снижается сбалансированная многими тысячелетиями высокая устойчивость, которой обладали древостой.

Глава 5. ПОВРЕЖДАЕМОСТЬ ДРЕВОСТОЕВ ВЕТРОМ

Участившиеся случаи массового повреждения лесных насаждений ветром представляют угрозу утраты природного баланса и непрогнозируемого разрушения устойчивости древостоев в ряде территорий Новгородчнны. Серьёзные повреждения лесных массивов отмечены в 1993,1996, 1999, 2000 и 2002 годах. Только в 2000 году ветром были повреждены древостой на площади 1834 га, с запасом древесины в объёме 260 тыс. м3 (Никонов, 2001).

Исследования проводились в Нижне-Мстинском, Пестовском и Холов-ском ландшафтах на территории Новоселицкого ОЛХ, Пестовского и Крестец-кого лесхозов (Никонов, 2002, 2003). В пределах исследуемой территории преобладают хвойные древостой зеленомошной труппы типов леса первых трёх классов бонитета, то есть потенциально устойчивые к воздействию ветра. Преобладают суглинистые почвы средней степени увлажнения.

Анализ ветровальности древостоев показал, что более 80% всех ветровалов и буреломов произошло в хвойных древостоях. Наиболее ветровальной породой в составе древостоев в Пестовском ландшафте оказалась ель. Даже небольшое её участие (1-2 единицы) в составе древостоев резко увеличивало

опасность их повреждения ветром. При сильном ветре повреждались также сосняки. Лиственные древостой подвержены ветровалу, в основном, под действием ураганных ветров.

В Нижне-Мстинском и Холовском ландшафтах в большей степени пострадали от ветра сосняки. Данный факт говорит о необходимости корректировки традиционных представлений об устойчивости древесных пород к действию ветра.

В наибольшей степени повреждались ветром спелые и перестойные древостой. Однако при ураганных ветрах в Холовском и Нижне-Мстинском ландшафтах от ветровалов и буреломов сильно пострадали сосняки Ш - IV классов возраста.

В большей степени оказались подвержены ветровалу как хвойные, так и лиственные древостой И, реже Ш класса бонитета в типах леса кисличник и черничник свежий (рис.4 и 5). Бурелом чаще наблюдался в сосняках брусничных и ельниках черничных свежих. Следовательно, ветром чаще повреждаются наиболее продуктивные и хозяйственно ценные древостой, что приводит не только к ухудшению состояния леса, но и к большим экономическим потерям. Ветровалу в большей степени подвержены деревья наиболее крупных ступеней толщины. Количество буреломных деревьев сосны и ели снижается по мере увеличения их диаметра.

т ии ЕВШ ИУ

т эп аш а IV «V

а)

б)

Рис. 4. Повреждаемость ветром древостоев разных классов бонитета, % от общей площади ветровалов а) Пестовский лесхоз б) Крестецкий лесхоз

Наибольший ущерб приходится на долю крупных ветровалов. Определяющим фактором для крупных ветровалов является примыкание участков к непокрытым лесом территориям (горелыгаки, сельхозугодья, сплошные вырубки большой площади).

Почти половина всех крупных ветровалов (48%) и потерь древесины (43%) произошли в древостоях с преобладанием ели, хотя еловые древостой занимают всего 20% от лесопокрытой площади. На древостой с преобладанием сосны приходится 35% от всех крупных ветровалов в объёма повреждённой древесины, при этом сосновые древостой занимают почти половину (43,5%) лесопокрытой площади.

%

0- ель соси» береза осина

Н КИСЛИЧНЫЙ 43,4 20,5 37Л 100

В черничный свежий 40 59,1 292 0

В травлио-таволжны й 4,9 0 29Л 0

■ чертгеный влажвый 5 6,8 0 0

■ брусничный 0 ИЗ 0 0

■ооалмгис типы 6,7 2,3 4,1 0

Рис, 5. Повреждаемость ветром древостое« с преобладанием разных пород в Пестовском лесхозе в зависимости от типа леса, % от общей площади ветровалов

На долю берёзовых древостоев (31,4% от лесопокрытой площади) приходится 14% от числа всех крупных ветровалов и 13% от объёма повреждённой ими древесины, с преобладанием осины (4,7% от лесопокрытой площади) - 3% от всех крупных ветровалов и 10% повреждённой древесины. Во всех лиственных древостоях, поврежденных крупными ветровалами, участие хвойных пород составило от 2 до 4 единиц состава, в 70% случаев этой породой являлась ель.

На площадях ветровалов и буреломов отмечено появление насекомых кормобионтов — типографа, малого и большого соснового лубоедов, усачей рода Те1гор1Ш11, чёрного соснового усача, полосатого древесинника, синей сосновой златки, большого соснового долгоносика. Плотность поселения вредителей в целом невелика, но энергия размножения некоторых видов, в частпосги, большого соснового лубоеда, довольно высокая. Поэтому при наличии кормовой базы они могут быстро её освоить. В случае дальнейшего ослабления древостоев возможно возникновение короедных очагов.

По результатам исследований к основным факторам, повлиявшим на устойчивость древостоев, отнесены примыкание ветровальных и буреломных участков к непокрытым лесом территориям и несвойственная для области сила ветра - ураганного, вихреобразного с порывами до 25 м/с; критическая д ля леса обстановка создается при скорости ветра, превышающей 15 м/с при направлении, не совпадающем с розой ветров на данной территории.

Глава 6. ВЛИЯНИЕ РУБОК НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОВ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ 6.1. Оценка возобновительного потенциала лесов Новгородской области

Наиболее эффективным способом сохранения устойчивости лесов при рубках главного пользования в большинстве ландшафтов южной подзоны тайги и в значительном количестве ландшафтов зоны хвойно-широколиствснных лесов является естественное лесовозобновление. Более половины поступающих в рубку древостоев Новгородской области обеспечены подростом хвойных пород. В сосняках брусничных удовлетворительное возобновление отмечено более чем на 70%, в ельниках зеленомошной группы типов леса - более чем на 80% площади спелых и перестойных древостоев.

В южной подзоне тайги под пологом спелых н перестойных древостоев на 33-59% площади хвойный подрост имеется в количестве, достаточном для обеспечения естественного лесовозобновления, в Шероховичском, Меглинском и Пестовском ландшафтах. Это ландшафты слабо волнистых озёрно-ледниковых супесчаных и песчаных равнин, моренных абрадированных равнин, сложенных валунными бескарбонатными суглинками, и карбонатных плато. Только в Волховском и Хвойнинском ландшафтах предварительное возобновление хвойных отмечено на незначительной площади.

Волховский ландшафт занимает озёрно-ледниковую равнину, сложенную ленточными глинами. В нём много болот и заболоченных площадей, преобладают лиственные древостой. Для Хвойнинского ландшафта характерны песчаные равнины с подзолистыми и дерново-подзолистыми почвамн, наиболее континентальный климат с малым количеством осадков.

От 50 до 70% площади спелых и перестойных древостоев в остальных ландшафтах южной подзоны тайги имеют подрост хвойных пород, но доля площади с его количеством, достаточным для обеспечения естественного лесовозобновления, составляет не более 25%. Как правило, в этих ландшафтах преобладают высоко- и среднеполнотные хвойные насаждения зеленомошной группы типов леса.

В зоне хвойно-широколиственных лесов только в Средне-Мстинском и Окуловском ландшафтах более 70% площади спелых и перестойных древостоев имеют подрост хвойных пород. Эти ландшафты занимают террасированные озёрно-ледниковые или озёрно-аллювнальные равнины с достаточно выраженным рельефом. В Полистовском, Средне- и Нижне-Ловатском, Полометском и Западно-Валдайском ландшафтах от 50 до 70% площади спелых и перестойных древостоев имеют подрост хвойных, в остальных ландшафтах подрост имеется на значительно меньшей площади. Лесной фонд в них представлен главным образом мягколиственными насаждениями.

Таким образом, Новгородские леса имеют значительный возобновительный потенциал и его необходимо использовать для предотвращения смены пород, сохранения естественного биоразнообразия и природной среды в условиях интенсивного антропогенного воздействия.

6.2. Лесоводственнан оценка сплошных рубок с сохранением подроста н тонкомера

Исследования по вопросу формирования древостоев в ельниках средней и южной подзоны тайги показали, что одним из путей обеспечения естественного лесовозобновления в европейской части лесной зоны является сохранение при рубке подроста и тонкомерной части молодых поколений хвойных пород (Де-катов RE.,1962; Декатов Н.Н., 1963; Тихонов, 1977; Никонов, 1982, Дыренков, Никонов и др., 1985).

Оценка формирования древостоев после сплошной рубки с сохранением подроста по разным технологиям проводилась нами в течение 20 лет (Авдеев, Никонов, 1988; Леса земли Новгородской, 1998; Никонов и др.,2002; Никонов, 2003). Исходная характеристика древостоя: средний состав 5СЗЕ1Б10с, возраст 100 лет, полнота 0,6-0,8, средний запас 200 м /га, тип леса ельник черничный.

Рассматривая разные варианты технологий лесозаготовок, можно констатировать, что спустя 20 лет после рубки в трёх вариантах (на участках, разработанных по костромской, удмуртской и тагильской технологиям) формирование новых древостоев происходило с явным преобладанием хвойных (табл. 1), и в дальнейшем рубки с целью ухода за составом не требовались. На площадях, пройденных рубкой по карельской и крестецкой технологиям, для формирования древостоя с преимущественным участием в составе хвойных требовалось проведение рубок ухода; по успешности последующего возобновления лучшей оказалась удмуртская, худшей - крестецкая технологии лесозаготовок. При удмуртской технологии сохранность подроста обеспечивалась за счёт валки под острым углом к волоку и трелёвки строго за вершину, ширина пасек составляла всего 20-22 м. При крестецкой технологии не ставились жёсткие условия по сохранности подроста, валка осуществлялась в наиболее удобном для валыцика направлении, трелёвка за комель, допускался сход трактора с волока. Трелёвка в остальных вариантах проводилась за вершину (тагильская технология) или как за вершину, так и за комель (карельская и костромская технологии), ширина пасек составляла 35-40 м. В последнем варианте при валке использовалось подкладочное дерево, что позволила сохранить мелкий подрост. При сохранении более 3 тыс. экз7га подроста и более ISO экзУга тонкомера в процессе формирования древостоев хвойные преобладают над берёзой и осиной. При меньшей доле сохранённого подроста и тонкомера увеличивается доля участия лиственных пород.

Таким образом, сохранение при рубках главного пользования подроста и тонкомера хвойных пород позволяет в черничном типе леса обеспечить естественное возобновление на вырубаемых площадях и ускоренное формирование новых древостоев с характеристиками, близкими к исходным. Это особенно чётко выражено в варианте с удмуртской технологией, при которой спустя 39 лет после рубки в сформировавшемся древостое наблюдается значительное количество соснового элемента леса в возрасте около 60 лет, т.е. бывшего тонкомера.

Наши исследования показали, что соблюдая технологическую дисциплину, в некоторых случаях и при применении агрегатной техники возможно частично сохранить подрост и тонкомер. Так, при укладке деревьев машиной ЛП-19 исключительно на волок и трелёвке трактором ЛТ-157 сохранность подроста составила 55%, Однако чаще всего подрост уничтожается. Кроме того происходит ухудшение экологической обстановки в связи с образованием большей частью типов вырубок с неблагоприятными для возобновления хвойных пород условиями - ситникового, ситниково-вейникового, ситнихово-щучкового (Обыдёнников, 2001,2002).

Таблица I

Формирование древостоев после сплошной рубки с сохранением подроста

Вариант технологии

Показатели костромская удмурт* екая карельская крестецкая тагильская

Численность яодроста, эю/га:

до рубки 6700 8200 9900 5700 4800

(.-разу после рубки: -всего 2100 5500 5400 820 2200

-в т.ч. высотой более 1м 1090 1570 3820 720 1490

спустя год: -всего 1500 3400 2300 Учет не 1500

-в тл. высотой более 1 м 780 890 1830 проводился 1180

Спустя 20 лет (1984г.) Состав древостоя срЛ,м срД,см запас, м3/га 8Е1С1Б 8 10 4Е4С2Б 8 10 5Е5Б+С 9 И 5Б4Б1С 9 12 7Е2Б1С 9 11

56 68 47 46 54

Спустя 34 года (1997г.) Состав древостоя ср.Н,м 6Е2С2Б 14 5С4Е1Б 14 8Е2Б 15 6БЗЕ1С 15 5Е1С4Б 15

ср-Д. см 14 14 14 14 14

запас, м3/га 150 160 J 70 130 170

Спустя 39 лет (2002г.) Состав древостоя ср.Н>м ср.Д, см запас, м3/га 6Е2С2Б 14 14 160 5С4Е1Б 15 15 180 8Е2Б 15 15 175 6БЗЕ1С 16 17 150 5Е1С4Б 15 15 175

Следовательно, при рубках главного пользования сохранение подроста предварительного возобновления при его наличии необходимо и возможно при соблюдении лесоводствениых требований. Целесообразно вернуться к опыту прошлых лет и принудить лесопользователей к сохранению подроста экономическими мерами — взиманием «лесокультурного» залога.

63. Устойчивость леса при проведении несплошных рубок главного пользования н рубок ухода

Самым надёжным способом сохранения господства хвойных лесов является переход от сплошных рубок к постепенным. Об этом писал ещё в 1916 году Д. М. Кравчинский, ссылаясь на опыт хозяйства в Лисинском лесхозе (Бобров, 1995; Кравчинский, 2000).

К сожалению, пока объём постепенных и выборочных рубок повсеместно крайне мал и не соответствует фактическому состоянию лесфонда. Так, в Новгородской области в последние три года на долю постепенных и выборочных рубок приходится около 18% по площади и 8% по запасу от общего объёма рубок главного пользования. К числу наиболее значимых факторов, влияющих на устойчивость древостоев и в то же время тормозящих более активное внедрение несплошных рубок главного пользования в производство, относятся повреждение подроста, оставляемых деревьев н почвы машинами, и ветровал при проведении рубки на слабо дренированных почвах.

При использовании как отечественной, так и зарубежной техники в любом случае часть древостоя получает те или иные повреждения, которые в дальнейшем влияют иа санитарное состояние и устойчивость формирующихся древостоев (Аникин, 1992, Дскатов и др., 1999,2001, Назаров, 2002). По нашим дапным, использование традиционной техники при постепенных рубках и рубках переформирования в елово-лиственных древостоях приводит к повреждению до 30% подроста (табл. 2) и 11-14% деревьев, оставляемых на корню (табл. 3). При увеличении интенсивности рубки увеличивается отпад за счёт усыхания н ветровала части оставшихся деревьев.

Таблица 2

Повреждаемость подроста ели при несплошных рубках

Вид руйаг Интенсивность рубкн,% Распределение подроста до рубки по категориям высоты, % До.чя неповре ждённо Распределение подроста по видам повреждения, % от общего числа повреждённых деревьев

крупный средний мелкий го подроста, % обдир кори ствола ош-мыг кроны об- дар корней слом вершины

Первый пря£м равномерно постепенной 30 12,8 28,9 58,3 95 50,0 15,4 31,9 2.7

Переформирования 27 45Д 492 5,6 71 13,0 70,5 10,0 6,5

Ветровалу подвержены более крупные деревья спи, в первую очередь с повреждёнными корневыми системами. Подрост повреждается, в основном, высотой более 1,5 м.

Наиболее часто .встречаемыми видами повреждений при несплошпых рубках являются обдир коры ствола и корневых лап (Аникин, 1992; Назаров, 2002). Это подтверждается и нашими исследованиями.

- Таблица 3

Повреждаемость деревьев при равномерно-постененной рубке интенсивностью 30%

Древесная порода . Доля иеповрежд. деревьев, % Распределение деревьев по видам повреждевия, % от общего числа поврежденных деревьев

обдир кори ствола обдир кораей слом вершины ошмыг кроны

Ель 86 433 46,7 ■ 6,7 33

Бербза 89 48,5 51,5 0 0

Осина 88 36,4 63,6 0 0

В Новгородской области рубки должны проводиться при условии промерзания почвы и образования снежного покрова глубиной не менее 20-30 см. Интенсивность разреживания не должна превышать 40% по запасу, что позволит избежать значительных потерь на отпаде после рубки. В большинстве случаев целесообразным является укрепление волоков порубочными остатками во избежание образования глубокой колеи.

6.4. Меры оо ограничению нежелательной смены сосны елью

В некоторых ландшафтах Новгородской области (Хвойнииском, Окулов-ском, Уверском, Вишерском, Холовском, и, особенно, в Нижне-Мстинском) под пологом сосны активно развивается подрост и второй ярус ели. На таких участках в процессе естественного формирования или при участии человека посредством рубок с выборкой сосны происходит смена пород, и ель заменяет сосну. При выборе способа главной рубки в таких тип4х леса, как ельник брусничный, зелейомошный, черничный, на дренированных супесях равнин и пологих склонов предпочтение в качестве главной породы необходимо отдавать сосне, а, следовательно, и рубки главного пользования проводить способами, позволяющими сохранять или вводить сосну.

Процесс смены сосны елью и меры по сохранению устойчивости сосны и сокращению смены её елью рассмотрены в диссертации на примере Новосе-лицкого опытного лесного хозяйства (ОЛХ) в пределах Нижне-Мстинского ландшафта.

Нами установлено, что около 70% площади спелых и перестойных сосняков Новосеяяцкого ОЛХ имеют под пологом подрост, из них на 62% площади в составе подроста преобладает ель.

Оценка возможности естественного возобновления соспы при рубках различной интенсивности выполнялась на участках производственных и опытных рубок.

После проведения производственных рубок в сосняках черничном и вересковом н создания лесных культур ели появилось до 11,5 тыс. экз. самосева сосны на 1 га, его встречаемость составила 88-93%, При этом сосновый самосев, в основном, приурочен к участкам, где была проведена минерализация поверхности почвы с удалением напочвенного покрова (борозды и отвалы плужных борозд). На секции, оставленной под естественное заращивание, без минерализации почвы, самосева появилось меньше (численность 3,1 тыс. экз./га, встречаемость 85%). В успехе возобновления сосной положительную роль сыграла небольшая ширина лесосек (50-100 м), обсеменителем послужил сосновый древостой, примыкающий к вырубке.

На участках опытных рубок с равномерной выборкой деревьев до полноты 0,5 и рубкой полосами различной ширины и площадками удовлетворительное и хорошее возобновление получено при ширине вырубаемых полос 32 м, а также на погрузочных площадках. Этому способствовало большое количество маневров трактора, что привело к минерализации поверхности почвы. На части волоков, где порубочные остатки были сложены в большом количестве и не перемолоты гусеницами трактора, самосев сосны отсутствовал.

Анализ естественного лесовозобновления на участках производственных чересполосно-постеиенвых рубок в сосняке брусничном показал, что успех возобновления сосной зависит от ширимы вырубаемых полос, степени минерализации почвы и способа трелевки.

Наиболее успешно (7,2 тыс. экз./га) возобновление произошло при ширине полос, не превышающей 1,5 высоты древостоя (35 м). При трелевке за комель обеспечивалась минерализация поверхности на большой площади лесосеки, что также положительно отразилось на естественном возобновлении сосны. Численность самосева в этом случае составила 15,4 тыс, экз^га, встречаемость 90%, в то время как при трелёвке за вершину эти показатели составили 4,4 тыс. эгаЛа и 78%. При сохранении семенников (15-20 пгг./га) возобновление сосной обеспечивалось несколько лучше (9,4 тыс. экз./га при встречаемости 86%), чем без участия семенных деревьев (8,4 тыс. экз./га и 83%).

Следовательно, в целях сохранения сосны в будущих древостоях на местах рубок целесообразно в большем объеме проводить чересполосно-постепепные рубки (правильнее было бы назвать их сплошными рубками узкими лесосеками при чересполосном примыкании лесосек) и минерализацию поверхности почвы. Желательно планировать рубку с учётом семенных лег сосны (под семенной год) для обеспечения вырубки семенами. Чтобы обеспечи ть возобновление сосны в оставляемых до следующего приёма кулисах, следует проводить в них разреживание (первый приём равномерно-постепенной рубки) и минерализацию поверхности почвы.

Предотвращение или даже сокращение смепы пород, в особенности хвойных мягколиственными, обеспечивает как лесоводственно-экологнческую, так и экономическую эффективность предлагаемых мер. Смена пород отмечается преимущественно в зелепомошной группе типов леса на участках с более плодородными почвами (Смена пород..., 1998), где успешно могут произрастать как хвойные, так и лиственные породы, но при этом стоимость древесины

берёзы н осины на рынках уступает стоимости сосны и ели почти в 2 раза. При средней цене на Финской границе за 1 м3 пиловочника ели и сосны, равной 4147 долларов США, берёзовые балансы оцениваются в 27 долларов США (ИГу-тов, 2003). Только за счёт разницы в цене упущенная выгода поставщика древесины на рынок, а опосредованно лесовладельца и государства в целом, на 1 м3 . составляет порядка 600 руб., а в пересчёте на 1 га площади рубки - около 60 тыс. руб.

Глава 7. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ЛЕСОВ В СВЯЗИ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ 7.1. Динамика лесного фонда в зоне хронического атмосферного загрязнения

Большинством исследователей в зонах промышленных выбросов отмечается снижение устойчивости древостоев, их постепенное отмирание вплоть до полного разрушения и превращения лесных площадей в захламленные сухостоем и ветровалом территории (Вайчис, АрмолаЙтис, 1981; Влияние загрязнений..., 1981; Гетко, 1969; Петров, Серьдюкова, 1984; Зятьков, Ворон, 1982; Кулагин, 1968, 1974; Николаевский, 1979; Сизов, Цветков, 1982; Смирнов, 1977; Смирнов, 1987; Хьюстон, 1982).

Среди предприятий, оказывающих наиболее отрицательное воздействие на атмосферу и водные ресурсы Новгородской области уже несколько десятилетий, следует выделить одно из крупнейших в России предприятий-производителей азотных и комплексных удобрений - ОАО «Акрон».

Анализ лесоустроительных материалов (1974,1985,1998 гг.) и результаты наших 20-летних исследований выявили негативное воздействие промышленных выбросов этого предприятия на древостой. За период с 1972 под влиянием прш&ыбросов произошли изменения породного состава древостоев, отмечена общая тенденция к ухудшению их состояния (Сучков, Никонов, 1991; Никонов, 2000,2001).

На основе многолетнего мониторинга за состоянием растительности в зоне атмосферного загрязнения нами были выделены 3 составные зоны.

/. Зона сильного влияния (защитная, буферная зона). Располагается на расстоянии до 1,5-2,0 км от источника выброса пйлЛЮтйнтов. Характеризуется массовым повреждением древостоя (отдельные участки разрушены полно* стью), мозаичным распределением сильно- и среднеповреждённых деревьев, наличием большого количества сухостоя, бурелома.

И. Зона среднего влияния (зонареконструктивных мероприятии).

Располагается на расстоянии от 1,5 (2,0) до 3 (4) км от источника загрязнений.

Характеризуется менее выраженными признаками повреждений, мозаичным распределением средне- и слабоповреждённых деревьев.

III. Зона слабого влияния (профилактическая зона). Располагается на расстоянии более 3-4 км от источника выбросов. Визуально отмечаются признаки повреждений на расстоянии до 8 км. Характеризуется отсутствием мае-

сового усыхания древостоя. В этой зоне также встречаются очаги повреждения не только хвойных, но даже лиственных пород, что по-видимому, связано с нарушением технологического режима предприятия (залповые выбросы) в отдельные сезоны года и фазы фенологического состояния древостоя.

Четкую границу между зонами выделить невозможно, так как во всех зонах присутствует мозаичное расположение в разной степени поврежденных древостоев.

Сравнение запаса древостоев в учитываемые периода (1975, 1986, 1998 гг.) с актуализированным по методике лесоустроителей показало, что в целом потери запаса составили 21,6 %. В наибольшей степени это произошло в первой зоне (44,2 %). Среди древесных пород наибольшее снижение запаса отмечено у осины (43 %) и ели (28,5 %), Ольха серая и в особенности ольха черная прирастали по запасу на величину большую, чем по данным актуализации. Большие потери по запасу у ели объясняются тем, что она произрастает на почвах более высокой производительности, чем сосна.

Наши исследования показали, что наиболее чувствительными к загрязнению атмосферы оказались ель европейская Picea abics (L.) Karst, сосна обыкновенная Pinns sylvestris L., среди лиственных - осина Populus tremida L. Более устойчивы к воздействию промвыбросов ольха серая Alnus incana (L.) Moench, ольха чёрная А. glutinosa (L.) Gaertn., берёза повислая Betula pendula Roth,, а также сопутствующие широколиственные породы, встречающиеся, в основном, во втором ярусе {Quercus robur L,, Ulmus glabra Huds., Tilia cordata Mlll.), а также кустарники подлеска (Comus avelana L., Padus avium МП1., Lonicera xy-losteum L.).

7.2. Состояние лесных экосистем и экологическая структура насаждений в зоне загрязнения воздушного бассейна

В непосредственной близости от АО «Акрон» сосновые древостой не произрастают. Однако по мере удаления от указанного источника эмиссии начинают встречаться древостой со значительной примесью сосны обыкновенной или чистые сосняки. Анализ их жизненного состояния показывает, что в древо-стоях, наиболее близко расположенных к источнику промышленного загрязнения, здоровых деревьев сосны обыкновенной не более 50% (по запасу древесины). На долю сухих особей приходится от 4 до 16%. По мере удаления от эпицентра выбросов состояние сосновых насаждений заметно улучшается. Например, уже в 10-12 км запас древесины здоровых деревьев сосны увеличивается до 65-69%. Запас сухих деревьев в рассматриваемых древостоях варьирует в пределах от 1 до 10%. За пределами непосредственного прямого воздействия атмосферных загрязнителей на лесные экосистемы на долю здоровых особей сосны приходится от 85 до 94%. В этих условиях запас сухой сосны в древостоях не превышает 2%.

На пробных площадях, наиболее близко расположенных к источнику загрязнения, практически не наблюдается здоровых особей ели. Наряду с этим, запас её «мёртвой» древесины (сухих деревьев) колеблется в пределах от 11,5

до 100%. По мере удаления от предприятия жизненное состояние еловых древостоев существенно улучшается.

Что касается лиственных пород (осина, берёза), то они, также как и хвойные, реагируют на изменения окружающей среды в районе действия АО «Акрон». Запас древесины здоровых особей осины в лесных сообществах, наиболее близко расположенных к источнику промышленного загрязнения, не превышал 20%. На долю сухих особей здесь приходится от 12 до 29% от общего запаса древесины на единицу площади. С удалением от промплощадки состояние лиственных древостое» резко улучшается. Необходимо отметить, что берёза является гораздо более устойчивой к данному типу антропогенного воздействия, чем осина.

Анализируя экологическую структуру насаждений (по А.С. Алексееву, 2003) на пробных площадях (в данном случае оценивалась связь с баллом повреждения не доли деревьев, а запаса древесины), можно отметить следующее. Насаждения, расположенные на расстоянии от источника загрязнения до 1,5-2,0 км, относятся к сильно, но не необратимо повреждённым, на расстоянии более 2 км — к слабо поврежденным или здоровым.

Оценка лесовозобновительного потенциала показала, что в исследованных лесных сообществах общая численность мелкого подроста варьирует в широких пределах (от 0 до 87 тыс. экз./га). На большинстве участков присутствует подрост ели, но наибольшую численность имеют мелколиственные породы. Общая численность среднего и крупного подроста составляет от 0,5 до 8,0 тыс. экз./га. В большинстве случаев в этих высотных группах доминирует ель. Крупный подрост сосны отсутствует.

По мере приближения к предприятию наблюдается уменьшение видового разнообразия эпифитных лишайников и их проективного покрытия. Обычно на стволах сосны в Новгородской области наиболее распространены 24 вида лишайников, однако на расстоянии 1 км от предприятия отмечены только 2 вида. Аналогичные изменения наблюдаются в составе доминантных видов эпифитных лишайников на стволах берёзы и осины. В условиях техногенного загрязнения происходит изменение видового состава н проективного покрытия видов травяно-кустарннчкового яруса. Вблизи источника загрязнения ряд типичных видов исчезает и отмечается буйное разрастание растений нитрофилов (Urtica dioica, Impatiens noli tangere и Chamaenerion angusttfolium).

По учёту 1975 г. более половины (52,9%) площади относилось к кисличной группе типов леса (TYM-C2), травяно-таволжные типы леса (С<) занимали 19,4% площади. По учёту 1997 г. кисличная группа типов лесов занимала уже значительно меньшую площадь (35,8%), при этом произошло увеличение до 39,8% площади травяно-таволжной группы и на 4% осоко-сфагновой группы. Снизился средний класс бонитета. Отпад наиболее крупных деревьев резко нарушает гидрологический режим территории, что приводит к накоплению избыточно-увлажнённых территорий, а это в свою очередь значительно снижает устойчивость древостоев и ухудшает процессы естественного лесовозобновления.

Под влиянием выбросов отмечена общая тенденция к ухудшению состояния древостоев. При этом в большей степени это отмечено у хвойных, пород

(табл. 4). Средний коэффициент (балл) их состояния в большинстве случаев превышает этот показатель у лиственных пород по абсолютному значению. Результаты наших исследований в части повышенной устойчивости лиственных пород в сравнении с хвойпыми согласуются с выводами других авторов (Ряби-нин, 2001; Алексеев, Тарасов, Гутман, 1990; Ярмишко, 1997). Зависимость среднего балла состояния хвойных пород от расстояния до источника загрязнения по учётам 1985 и 2000 гт. иллюстрируется рис. 6. Видно, что с увеличением расстояния до источника загрязнения состояние сосны и ели улучшается. Однако средние баллы состояния по учётам 2000 г. для всех расстояний вьппе, чем по учётам 1985 г. Аналогичная зависимость наблюдается у осины и ольхи серой. У берёзы чёткой зависимости среднего балла состояния от расстояния до источника загрязнений не выявлено.

Таблица 4

Изменение состояния древесных пород в зависимости от расстояния до источника загрязнения

Номер ПП Расстояние от ИСТОЧНИКА ЭМИССИИ, км Древесная порода Балл состояния по годам учёта

1985 1987 1989 1994 1999 2000

27 0,5 Ель Береза Осина Ольха с. 6.0 1,9 2.7 1.8 6,0 2,1 3,9 2,0 6,0 2,4 4,2 2,7 6,0 2,4 4,4 2,8 6,0 2,9 4.5 2,9 _ 6,0 3,4 5,1 3,3

28 1,5 Сосна Берёза 3,4 1,8 4,0 2,6 3,9 2,8 4,6 2,6 4,7 2,7 4,7 2,7

30 2,0 Ель Берёза Осина 3,8 2,7 3,5 3,8 2,4 3,6 4,0 2,8 43 3,5 2,5 4,5 3,8 2.6 4,6 3,7 3.1 5.2

31 3,0 Береза Ель Осина Олька с. 1.4 4,1 3,0 4,4 1,4 4,9 3,9 4Д 1,9 5,1 3,9 42 2,4 4,4 4,1 4,1 2,3 4,3 4.0 4,0 2Д 4,3 3,9 3,8

32 4,0 Сосна Ель Берёза 2,9 2,7 2Л 3,5 2,5 2,1 3,6 2,1 2,4 3,7 2,0 2,3 3.8 1,8 2.1 3.4 2.5 3.6

36 20,0 Ель Берёза Осипа Ольха с. 2,0 1,0 1,1 1,0 2,0 1.3 1.4 1,1 ' 2.9 1.5 2,4 2.6 учет не проводился 2,0 1,4 2,0 1,8

Сосна

в -

6

Н> ^ 0.3в41

01 2 3 4 5 6 Т 8

РкСГОЯИИ«,)1М

Ель

Гкетокинф, ш

♦ 1969год * 2000гай - 1985гад — ИЮОгеч

Рис 6. Повреждаемость хвойных пород в зависимости от расстояния до источника выбросов

Прогнозируемый специалистами (Организация мониторинга, 1988) полный распад древостоев до 1995 г. на расстоянии 2,0 км от центра эмиссии и на расстояние 4,5 км до 2001 г., по нашим данным, не зафиксирован. В последние годы отмечено улучшение состояния молодых поколений даже у хвойных пород в непосредственной близости к источникам выбросов. Так, у второго яруса ели, находившегося под пологом распадающегося древостоя, отмечено обильное плодоношение, ежегодный прирост в высоту за последние 5-7 лет составил 40^*5 см, общее состояние хорошее, без признаков повреждений.

Отмечено хорошее состояние у ольхи, рябины, последняя обильно плодоносит.

Участки, на которых произошёл почти полный распад древостоев осины, берёзы, ели, находящиеся в более дренированных условиях (в группах неморальных и зеленомошпых типов леса), восстанавливаются за счёт имевшегося второго яруса и появления последующего возобновления лиственных, в менее дренированных условиях из-за распада верхнего яруса (потеря естественного «насоса») отмечается подтопление участков.

73. Динамика промышленных выбросов в атмосферу в Новгородской области

Как показывает анализ статистических отчётных данных, за последние 15 лет общий объём загрязняющих атмосферу выбросов в цепом по области уменьшился почти в два раза и в 1999 году составил 57% от уровня 1985 года, а по городу Новгороду снижение ещё более существенное, Особенно улучшились показатели в результате проведения природоохранных мероприятий по Новгородскому АО «Акрон», где общий объём выбросов снизился в б раз.

Если в 1985 году доля выбросов АО «Акрон» составила 41% в о&ьёме выбросов г. Новгорода и I б% в общем объёме вредных выбросов по области, то в 1999 году она составила соответственно 18 и 4,5%. В целом в общей структуре выбросов отмечается значительное снижение поступления в атмосферу таких загрязнителей, как оксид углерода, аммиачная селитра, пыль (Юзбеков и др.. 2000). Это отразилось на состоянии древостоев. При снижении выбросов в древосгоях срабатывает механизм устойчивости, отмечаются признаки восстановления разрушенных участков. В перспективе хвойные, как менее устойчивые, будут постепенно заменяться лиственными породами.

В целом, как показал анализ, в результате загрязнения атмосферы и ухудшения состояния лесов лесному хозяйству области нанесён значительный экологический и экономический ущерб. В основу определения ущерба, наносимого экосистемам при хозяйственном освоении территорий, должен быть положен комплексный учёт потерь природных ресурсов (Капелькина, 1998), включающий в себя ущерб от уничтожения древесной и недревесной продукции, а также от утраты средообразующкх функций леса.

Глава 8. ОЦЕНКА ПОЖАРОУСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСОВ НОВГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ 8.1. Горнмость лесов области

Анализ пожарной обстановки в Новгородской области за последние три десятилетия показывает, что число пожаров постоянно возрастает. Максимальное число пожаров за последние 30 лет произошло в 1999 году (751 пожар), из них 24 пожара отнесены к категории крупных, и в 2002 году ($13 пожаров), когда к категории крупных отнесено 12 пожаров.

Пространственное распределение пожаров по территории области крайне неравномерное. Наибольшее число их (до 90%) возникает у населённых пунктов, вдоль шоссейных и железных дорог, в местах отдыха и сбора недревесной продукции леса.

Пожары в области могут начинаться в апреле, так, например, в 2002 г. первый пожар возник 1 апреля и, как правило, прекращаются в сентябре, с началом дождливой погоды.

Пнрологнческнй режим лесов по ландшафтам

В качестве основы для характеристики пирологическнх режимов нами использовано физико-географическое районирование области, а характеристика растительности дана по ландшафтам.

Классификация лесов Новгородской области по характеру пирологиче-ского режима разработана на основе данных о фактической многолетней повторяемости пожаров. Она обусловлена экологическими режимами ландшафтов, ходом погоды, наличием источников возникновения пожаров, сложившейся инфраструктурой территории и характером послепожарного развития растительности. *

Оценка фактической горимосги растительного покрова представляет собой как бы оценку уже реализованной за прошлые годы реальной пожарной опасности. Фактическую горнмость оценивали: 1) по частоте пожаров и 2) по относительной площади пожаров.

Частота пожаров (л) — это число пожаров, возникающих на единице площади в среднем за сезон по многолетним данным. В качестве единицы площади использованы 100 тыс.га. Для оценки горимосги по частоте пожаров принята шкала: низкая — менее 0,5; умеренная — 0,6-2,0; повышенная -2,1-7,0; высокая -7,1-20,0; очень высокая - более 20,0 пожЛОО тыс. га за сезон (Софронов, 1998).

Относительная площадь пожаров (5) - это площадь пожаров, приходящаяся на единицу площади в среднем за сезон по многолетним данным. В качестве единицы площади использованы также 100 тыс. га, а для оценки горимосги по относительной площади пожаров - следующая шкала: низкая - менее 10, умеренная - 11-30, повышенная - 31-100, высокая - 101-300, очень высокая -более 300 га/100 тыс. га в ссзон (Софронов, Волокитина, 1990).

Расчёт относительного суммарного периметра пожаров или индекса горимосги Лсм/100 тыс.га за сезон произведён по формуле:

Р^О.З(п-Б)0'5, (I) ■

Где и - частота пожаров, пожЛОО тыс. га за сезон; £ - относительная площадь пожаров, га/100 тыс.га за сезон.

С учётом местных условий принята шкала оценки горимости по индексу: низкая горимость - при индексе менее 1,5; умеренная - 1,6-3,0; повышеш1ая -3,0-7,0; высокая - более 7,0 км/100 тыс. га за сезон.

По крупности пожары распределены с учётом средней многолетней площади пожара на семь классов: 1 класс - менее 0,2 га; 2 класс - 0,2-1,0 га; 3 класс - 1,1-5 га; 4 класс-5,1-10 га; 5 класс - 10,1-25 га; б класс-25,1-100 га; 7 класс - более 100 га.

Использование классификации по крупности полезно при организации тушения многочисленных пожаров, в особенности в такие экстремальные годы, как 2002 год.

Оценка горимости по ландшафтам приведена в табл. 5.

Таблица 5

Оценка горимости лесов но ландшафтам

Наименование ландшафта Частота пожаров, пож./100 тыс, га за сезон Относительная площадь пожаров, га/100 тыс.га и сезон Средняя площадь пожара, га Индекс горимости

1. Волховский 15,2 41,2 1,68 7,5

2. Нижне-Мстннский 8,9 52,2 4,65 6,5

3. Вишерский 12,2 137,2 4,45 12,3

4, НебоячскиЙ 2,8 33,8 4,82 2,9

5. Шереховичский 4,8 25,7 3,05 3,3

6. Уверский 12,4 57,8 2,69 8,0

7. Мегликский 3,9 5,9 0,96 1,4

8. Мсткнско-Уверский 8,3 33,3 1,85 4,9

9. Хвойнинский 11,8 79,5 3,59 9,2

10. Пестовский 8,6 9,5 0,78 2,7

11. Верхнее-Лужский 5,5 53,1 6,35 5,1

12. Нижне-Шелонский 5,7 20,0 1,88 3,2

13. Волотовский 10,5 36,5 2,18 5,9

14. Полнстовскнй 7,2 36,5 3,30 4,9

15. Средне-Ловэтский 5,4 57,5 4,50 5,3

16.Пижие-Ловатский 4,4 63,8 5,92 5,0

17. Беглово-Вниашй 4,0 10,5 2,41 1,9

18.Холовский 4,0 10,5 2,40 1,9

19. Полометский 5,4 25,4 3,53 3,5

20. Холыский 5,6 29,2 3,28 3,8

21. Средне-Мстинсккй 12,4 57,8 2,70 8,0

22. Окуловский 15,9 84,7 2,59 11,0

23. Заладно-Валдайскнй 4,2 31,8 2,06 3,5

24. Восточно-Валдайский 7,4 14,7 1,51 3,1

Минимальные частота пожаров и их относительная площадь отмечены в Меглинском, Беглово-Винском, Холовском и Нсболчском ландшафтах. Для них характерны преобладание лиственных насаждений, большой удельный вес болот, низкая плотность населения. Больше всего пожаров наблюдалось в Оку-ловском, Средне-Мстинском, Волховском и Вишерском ландшафтах, В большинстве из пих преобладают хвойные насаждения, хорошо развита инфраструктура территории.

При оценке пожароустойчивости насаждений важное значение приобретают наличие, структура и характер подроста и подлеска под пологом древо-стоев.

Состав подлеска и подроста, его высота в значительной мере сказываются на пожароустойчивости древостоев, Так, при наличии в подросте более 60% лиственных пород или при отсутствии хвойного подроста вообще можно говорить о более высокой пожароустойчивости насаждений. Высота хвойного подроста под пологом насаждений обусловливает высоту пламени во время пожара, увеличивает высоту нагара, степень повреждения огнём камбия деревьев, а, следовательно, и величину их отпада после пожара. Во многих случаях крупный подрост способствует переходу низового пожара в верховой.

При анализе успешности естественного лесовозобновления под пологом спелых и перестойных древостоёв нами выявлено, что на 48% площади подрост отсутствует, на 35% доля хвойного подроста составляет менее 40%. Таким образом, 48% площади можно отнести к насаждениям с высокой пожароустойчи-востью, 35% со средней степенью устойчивости к пожарам и примерно 17% занимают древостой с низкой пожароустойчивостью.

Аналогично можно классифицировать и древостой.

Так, наличие мягколиственных пород в составе древостоя менее 20% оценивается одним баллом, что соответствует низкой степени пожароустойчивости,от 20 до 50% - двумя баллами (средняя степень пожароустойчивости), более 50% - тремя баллами (высокая степень пожароустойчивости). Сравнение наиболее подверженных пожарам в последние годы ландшафтов с наименее подверженными показывает, что преобладают в первом случае древостой, имеющие в составе незначительную долю лиственных пород, во втором - с долей участия лиственных пород в состав древостоев не менее 50%.

Запасы напочвенных горючих материалов — наиболее важный фактор, определяющий интенсивность горения во время пожара и величину послепожар-ного отпада деревьев. Однако данных о запасах материалов на выделах в лесо-таксационных описаниях до сих пор не содержится. В связи с этим для балльной оценки пожароустойчивости насаждений можно было бы использовать данные о степени захламлённости каждого выдела, имеющиеся в таксационных описаниях. Но исследования, проведённые нами в сезон 2002 г. совместно с сотрудниками Европейского института леса, показали, что далеко не всегда захламлённость участка фиксируется в материалах лесоустройства объективно, поэтому при прогнозе пожароустойчивости насаждений требуются дополнительные исследования по показателю захламлённости.

Глава 9. КОМПЛЕКС МЕР ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЛЕСОВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Для обеспечения устойчивости и повышения продуктивности лесов предлагается комплекс мер, включающий в себя организацию и проведение мониторинга лесных экосистем и лссохозхйственные мероприятия.

Мониторинг лесов. Основной задачей системы мониторинга лесов является сбор репрезентативных и сопоставимых данных об изменениях, происходящих в лесах под влиянием хозяйственной деятельности, загрязнения атмосферы и других неблагоприятных факторов с целью оценки их состояния, выявления основных причин повреждений, разработки прогнозов и мероприятий по повышению устойчивости лесных экосистем, рациональному использованию лесов и лесных земель (Алексеев, 1997),

В Новгородской области впервые постоянным изучением распространения загрязнений па местности, получением их количественных и качественных характеристик в связи с воздействием промышленных выбросов на окружающую природную среду, в том числе на древесно-кустарниковую растительность, начали заниматься с 1978 года (Анализ влияния крупного химического производства..., 1984), автор принимает участие в этих исследованиях в течение 20 лет. Ещё раньше, более 30 лет назад были начаты стационарные исследования почв на экспериментальном водосборе Лога Таёжный Валдайского филиала Государственного гидрологического института кафедрой общего почвоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Копцик, Недбаев, 2000).

С 1994 года проводится экологический мониторинг лесов Новгородской области в рамках международной программы 1СР-РогеБ{ (Леса земли Новгородской, 1998). Для оценки экологической ситуации устроено 77 пунктов постоянного наблюдения, на которых производится оценка экологического состояния всех ярусов растительности,

Лесохозяйственные мероприятия.

Ветровалы и буреломы. Меры по повышению ветроустойчивости древо-стоев особенно необходимы в ландшафтах с преобладанием хвойных пород (Хвойнинскнй, Пестовский, Уверский, Вишерский) и большой долей лесных культур (Западно-Валдайский, Окуловский, Шероховичский), причём не только в ельниках, но и в сосняках, и в первую очередь на богатых почвах (X и II классы бонитета). Предлагаются следующие меры:

- сокращение площадей сплошполесосечных рубок и увеличение - несплошных рубок главного пользования;

- учёт направления преобладающих ветров при создании лесных культур и проведении сплошных рубок леса;

- тщательный отбор и включение в первый прием несплошных рубок спелых и перестойных деревьев, в особенности древесных пород, наиболее подверженных ветровалу;

- воспитание ветроустойчивости древостоев рубками ухода;

- создание ветроупорных опушек из наиболее устойчивых к ветровалам и буреломам пород с глубокой корневой системой, с густым подлеском.

Рубки главного пользования. При выборе способа и технологии рубок главного пользования следует учитывать ландшафтные особенности территорий. Сплошные рубки целесообразны в ландшафтах, где под пологом спелых и перестойных древостоев имеется подрост хвойных пород в количестве, достаточном для естественного лесовозобновления (Пестовский, ШероховичскнЙ, Меглинский). При соблюдении лесоводственных требований в момент рубки может быть обеспечено сохранение подроста более чем на 50% вырубаемых площадей. Хорошие результаты дают рубки узкими лесосеками при их ширине, равной высоте древостоя. Такие рубки позволяют обеспечить возобновление сосны и тем самым ослабить процесс её смены елью. При проведении несплошных рубок (постепенных и выборочных) необходимы строгое выполнение организационно-технических регламентов (интенсивность, сезон рубки и др.) и аккуратное выполнение работы, поскольку такие рубки могут сопровождаться повреждением подроста и оставшейся части древостоя н ветровалом.

Выбор способа лесовозобновления. Восстановление вырубаемых площадей может осуществляться с использованием естественного или искусственного лесовозобновления, в ряде случаев комбинируя и то, и другое.

Главным преимуществом естественных лесов считалось в прошлом, и признаётся теперь их повышенная устойчивость к болезням и повреждениям.

Особенно это проявляется в условиях загрязнения атмосферы. Поэтому в большинстве ландшафтов южной подзоны тайги и части ландшафтов зоны хвойно-широколнствсиных лесов следует ориентироваться на естественное лесовозобновление, Лесные культуры необходимы на богатых почвах на площадях с неудовлетворительным предварительным естественным лесовозобновлением.

Ухой за лесом. Одной из основных мер предотвращения смены пород, и, следовательно, повышения устойчивости лесов должно быть своевременное осветление хвойных пород в смешанных молодняках. Что касается прореживаний и проходных рубок, то все их положительные последствия проявляются только при условии своевременного и правильного их выполнения.

Регулярное удаление сухостоя, валежа, лиственных пород не способствует сохранению биоразнообразия, поэтому, например, для птиц-дуплогнёздников необходимо оставлять по 10-15 фаутных деревьев.

Значительно уменьшить степень повреждения оставляемого древостоя и подроста позволяет переход на сортиментную трелёвку с выносом сортиментов из пасеки посредством манипулятора.

Лесные пожары. Охрана леса от пожаров - одно из важнейших лесохо-зяйственных мероприятий в Новгородской области. Разработку пирологическо-го районирования области, подготовку лссопожарных карг, специальные мероприятия, повышающие устойчивость насаждений, обеспечение лесхозов современными средствами связи и обнаружения возникающих лесных пожаров необходимо дифференцировать в зависимости от пирологического режима ландшафтов. В Новгородской области ландшафты разделены на 4 класса в зависи-

мости от повторяемости пожаров. Повышение пожароустойчивости насаждений особенно необходимо в ландшафтах, входящих в Южно-Валдайский, Предтихвинский и Ильмень-Волховский округа.

Вредители и болезни. Воздействие на леса вредителей и болезней в целом по области пока не вызывает серьёзных опасений. Однако участившиеся в последние годы случаи массовых ветровалов и буреломов, а также засухи могут привести к активному размножению вредителей и к болезням, снижающим устойчивость лесов. Примером тому является распространение в ельниках по границе с Тверской областью короеда типографа.

В лесных культурах сосны первенство держат хрущи и сосновый подкорный клоп, ели - пилильщики. Начиная с 20-летнего возраста, главными причинами усыхания и потери устойчивости в культурах хвойных пород становятся гнипевые болезни. Наиболее опасны корневая 1убка, опёнок. Осинники местами на 80-90% заражены ложным трутовиком.

Организация лесопатологического мониторинга является обязательной для прогнозирования очагов массового размножения вредителей.

Техногенные загрязнения. В основу ведения лесного хозяйства на территории, подвергаемой атмосферному загрязнению, должны быть положены мероприятия, направленные в первую очередь на сохранение и повышение устойчивости имеющихся насаждений. В качестве основных мер предлагается;

-ведение лесного хозяйства с учётом типов условий местопроизрастания на основе картирования лесной территории;

-использование для лесовосстановления в первую очередь местных дре-весно-кустарниковых пород, способных произрастать в условиях загрязнения;

—внесение удобрений;

—повышение жизнестойкости насаждений с помощью целенаправленных санитарных и реконструктивных рубок;

-проведение гидромелиоративных мероприятий.

Предлагаемые мероприятия в различных группах типов леса должны быть дифференцированы по зонам повреждений.

Таким образом, программа устойчивого лесопользования и лесовыращи-вания в Новгородской области включает в себя:

- осуществление мониторинга за состоянием лесов;

- увеличение площади и объёма несплошных рубок главного пользования за счёт сокращения сплошнолесоеечных;

- проведение рубок, обеспечивающих сохранение подроста и предотвращающих смену сосны елью;

- регулярное проведение рубок ухода с соблюдением их организационно-технических показателей;

- организацию противопожарных мероприятий на основе пирологической оценки лесов области на ландшафтной основе;

- меры по предупреждению массового размножения вредителей и болезней;

- мероприятия по ведению лесного хозяйства на территориях, подверженных атмосферному загрязнению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведённые исследования позволяют констатировать следующее:

1. Леса Новгородской области в данной работе рассматриваются как сложный природный территориальный комплекс, который подвергается внешнему воздействию со стороны многообразных природных и антропогенных факторов, В диссертации на основе системного подхода выявлена иерархия факторов, снижающих устойчивость лесов, определены приоритетные направления исследований. Установлено, что из числа природных факторов на устойчивость лесов области наибольшее влияние оказывает повреждение древостоев ветром, из числа антропогенных факторов - сплошные рубки, вызывающие смену пород и изменение структуры лесного фонда, а также техногенные загрязнения атмосферы и лесные пожары. К основным механизмам сохранения устойчивости лесов отнесены способность лесной экосистемы перестраивать свою структуру в связи с изменением факторов внешней среды, возобновляе-мость, реализация вегетативной функции (сохранение продуктивности, повышение прироста), сохранение биокруговорота и биоразнообразия.

2. В динамике растительного покрова Новгородской области выделены следующие направления смен растительности:

- смена пород под влиянием изменений климата;

- изменение состава и структуры растительности под воздействием сельскохозяйственных пользований;

- смена пород под воздействием сплошных рубок леса и пожаров;

- естественное или при участии человека расселение ели на сосновых местообитаниях.

3. Установлено, что структура лесного фонда в Новгородской области, особенно в последние 50 лет, ухудшается. Более 60% покрытой лесом площади занято дрсвостоями с преобладанием лиственных пород. Увеличивается доля спелых и перестойных насаждений, особенно осинников. На долю лиственных приходится более 70% общей площади спелых и перестойных древостоев. Это ведёт к снижению устойчивости лесов области, ухудшению их санитарного состояния, ослаблению водоохранно-защнтных функций, снижению коммерческой ценности.

4. Установлено, что повреждаемость древостоев при ветровалах и буреломах зависит от преобладающей породы, возраста, класса бонитета, типа леса. Показано, что при сильном ветре повреждаются не только ельники, но и сосняки; лиственные древостой, особенно березняки, более устойчивы. Примесь ели к другим породам способствует ветровалу. Наибольший урон наносится ветром приспевающим, спелым и перестойным древостоям, но при ураганных ветрах сильно повреждаются сосняки ПНУ классов возраста В лиственных древосто-ях крупные ветровалы имеют место только при ураганном ветре. В наибольшей степени подвержены ветровалу и бурелому как хвойные, так И лиственные дре-

востои II-III классов бонитета в типах леса черничный свежий и кисличный, т.е. наиболее продуктивные. Установлено, что главными причинами массовых ветровалов являются сильный порывистый ветер, не соответствующий по направлению обычному ветровому режиму, и примыкание ветровальных и буреломных участков к открытым территориям, включая вырубки.

5. Показано, что Новгородские леса имеют значительный возобновительный потенциал. Под пологом спелых и перестойных древостоев на половине площади имеется подрост хвойных пород. В сосняках брусничных удовлетворительно возобновляется более 70% площадей, в ельниках зеленомошной группы типов леса - более 80%. Подростом обеспечено большинство ландшафтов южной тайги. В зоне хвойно-широколиственных лесов предварительное лесовозобновление идёт менее успешно.

6. Установлено, что при сохранении подроста после сплошной рубки можно обеспечить ускоренное восстановление хвойных древостоев с характеристиками, близкими к исходным. Для этого в черничном типе леса необходимо сохранить более 3 тыс. экзУга подроста и более 150 зкз,/га тонкомера хвойных. При применении агрегатной техники подрост в большинстве случаев уничтожается практически полностью.

7. Показано, что при проведении несплошных рубок (равномерно-постепенных и переформирования) по традиционной технологии с трелёвкой трактором ТДГ-55 повреждается до 30% подроста ели и 11-14% деревьев, оставляемых на корню. Отпад оставшейся части древостоев зависит от интенсивности рубки. При её увеличении отпад возрастает. Сохранение подроста и повышение устойчивости древостоя при несплошных рубках можно обеспечить лишь при соблюдении их организационно-технических показателей и аккуратном проведении работы. Для обеспечения сохранности подроста целесообразно введение экономических рычагов в виде «лесокультурного» залога.

8. Выявлено, что в Новгородской области выражен процесс смены сосны елью. В сосновой хозяйственной секции доля сосны в общем объёме лесовос-становительных мер в последние годы составила лишь 7-18%. Показано, что возобновление сосны можно обеспечить естественным путём при сплошных рубках узкими лесосеками (шириной 32 м) в сочетании с минерализацией почвы.

9. Установлено, что, несмотря на уменьшение объёма загрязнения атмосферы промышленными выбросами, за последние 15 лет в зоне действия АО «Акрон» произошло существенное изменение породного состава древостоев, отмечен высокий отпад деревьев. За 1975-1998 гг. потери запаса древостоя составили 21,6%, причём в основном пострадали ельники и осинники. Наибольшие повреждения деревьев зафиксированы на площади 150 га в зоне сильного загрязнения (на расстоянии до 1,5-2 rat от источника выбросов) и па площади 614 га — в зоне среднего загрязнения (от 1,5-2 до 3-4 км до источника загрязнений). Установлено изменение распределения территории по типам леса -уменьшение площади кисличников и увеличение травяно-таводжной и сфагновой групп типов леса. Причинами этого являются отпад крупных деревьев и нарушение гидрологического режима почвы.

10.Показано, что при техногенном загрязнении атмосферы защитная реакция лесной экосистемы как проявление обратной связи и её компенсационных свойств выражена особенно чётко. На дренированных почвах после полного распада древостоев осины, берёзы и ели наблюдается их восстановление за счёт сохранившегося второго яруса, увеличения прироста ели и последующего возобновления лиственных пород.

П.В диссертации дан анализ динамики количества лесных пожаров и площади гарей в Новгородских лесах. Констатируется резкое увеличение числа пожаров в последние годы. Показано, что при применении ландшафтного подхода можно более обоснованно и целенаправленно осуществлять мероприятия по повышению пожароустойчивости насаждений. Ландшафты области объединены в 4 класса пирологического режима, характер которых определяется их экологическим режимом, наличием источников возникновения пожаров, сложившейся инфраструктурой территории, характером послепожарного развития растительности.

12.Показано, что влияние вредителей и болезней на состояние леса в целом по области не вызывает серьёзных опасений, хотя в некоторых лесхозах встречаются очаги повреждения культур сосны хрущами и сосновым подкорным клопом. На ветровале и сухостое обнаружены насекомые - кормобионты с невысокой плотностью их поселения, в старых насаждениях — поражение сосны и ели опёнком. В случае дальнейшего ослабления древостоев возможно возникновение очагов короедов.

13. В целом проведённые исследования показали, что состояние лесов Новгородской области ухудшается. Это связано со сменой пород вследствие сплошных рубок, с ветровалами, пожарами, техногенными загрязнениями. Для повышения устойчивости лесов разработан комплекс мероприятий, которые могут быть положены в основу стратегии устойчивого лесопользования и лесо-выращивания в области. Необходимым элементом в этом комплексе является организация и проведение мониторинга лесных экосистем.

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Лесоводственно-экономичсская эффективность различных вариантов рубок и лесовосстановления // Повышение продуктивности лесов Прикамья. Тр. Пермской лесной опытной станции. Пермь, 1975. Вып.1. С. 72-83.

2. Некоторые результаты опытных несплошных рубок в ельниках Юсь-ви некого лесхоза Пермской области Н Повышение продуктивности лесов Прикамья, Тр. Пермской лесной опытной станции. Пермь, 1975. Вып.1. С. 33-59 (в соавторстве с О.Э. Шергольд, О.И. Вороновой, Г.Н. Канисевым).

3. Естественное возобновление древесных пород И Основные положения организации и развития лесного хозяйства Пермской области. Пермь, 1977. С. 108-137 (в соавторстве с ИЛ. Шеванюком).

4. Лесоводственная оценка рубок с применением ЛП-2 и ТБ-1 Н Лесное хозяйство. 1978. ЛЬ 1. С. 36-37.

5. Товарная структура древостоев, формирующихся из подроста и тонкомера//Лесное хозяйство. 1981. № 4. С. 43-44.

6. Сплошные рубки в таёжных ельниках и формирование новых древо-. стоев из подроста и тонкомера И ЛспНИИЛХ. Л., 1985, 40 с. (в соавторстве с С.А. Дыренковым, МП. Синькевич, О.Э. Шергольд).

7. Антропогенная динамика сложных ельников северо-запада Прикамья // Физико-географические основы развития и размещения производительных сил Нечерноземного Урала. Пермский Университет, Пермь, 1985. С.52-62 (в соавторстве с Л.М. Трофимовой, О Л. Вороновой).

8. Лесоводственная оценка различных технологий рубок // Лссное хозяйство. 1988. №4. С.21-23 (в соавторстве с А.Н. Авдеевым).

9. О лесопользовании в древостоях, нарушенных промвыбросами ¡1 Тез. докл. Всесоюз. науч,-техн. совещания 2-3 июля 1989 г. М., 1991. С. 197-199 (в соавторстве с И.Г, Сучковым).

10. Опыт внедрения интенсивных технологий по лесовыращиванию в Новгородском ЛХТПО // Сб. научн. трудов. Технология создания и экологические аспекты выращивания высокопродуктивных лесных культур. С.Петербург, 1992. С. 21-25 (в соавторстве с Н.Н. Чистяковым).

И. Леса земли Новгородской // Администрация Новгород, обл.; Новгород, управление лесами. Новгород: Изд-во «Кириллица», 1998. 239 с. (в соавторстве с В.Е. Калантырей, В.Ф. Ковяэиным, В.К. Константиновым, Е.Л. Мас-лаковым, Ю.В, Фёдоровым, Ф.А. Чепиком, Н.Н. Чистяковым, Н.М. Яковлевым, В.Т. Ярмишко).

12. Проблемы устойчивого функционирования лесных экосистем (Тр. XI съезда русского географического общества; материалы международной научно-практической конференции «Лесоводство Севера на рубеже столетий». С.Петербург, 2000. Том 8. С. 164-166.

13. Устойчивость лесных экосистем Новгородчины // Исследования на охраняемых природных территориях Северо-Запада России: материалы региональной научной конференции, посвящённой 10-летию Валдайского национального парка. НовГУ им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2000, С. 200-207.

14. Динамика лесного фонда Новгородской области И Учён. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2000. Вып.2. С. 55-58.

15. Повреждаемость древостоев в условиях длительного воздействия Новгородского АО «Акрон» и методы повышения их устойчивости II Формирование растительного покрова на урбанизированных территориях: Материалы Междунар. науч. конф. НовГУ. Великий Новгород, 2000. С.41-45.

16. Пути решения проблемы устойчивости лесных экосистем Новгород-чины // Учен. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2000. Вып. 2. С, 52-55.

17. Методы восстановления древостоев в районе воздействия промышленных выбросов Новгородского АО «Акрон» // Растительные ресурсы. 2001. Том 37, вып. 2. С. 101-106.

18. Повреждаемость почвенно-растителыюго покрова при несплошных рубках // Учен. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород,

2001. Том 7, вып. 3. С.37-41.

19. Роль генетико-селекционных объектов в сохранении и повышении устойчивости лесов Новгородчины // Учён. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2001. Том 7, вып. 3. С. 41-43.

20. Экологические аспекты охраны, использования и повышения устойчивости лесов Новгородчины. Великий Новгород, 2001.40 с.

21. История формирования лесов и лесного дела на земле Новгородской. Учеб. пособие / НовГУ. Великий Новгород, 2002.51 с.

22. Меры по сохранению устойчивости лесных насаждений и сокращению нежелательной смены пород // Учён. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2002. Том 8, вып.1. С.89-93.

23. Некоторые аспекты биоразнообразия и устойчивости лесных экосистем земли Новгородской // Междунар. иауч.-практ. конф. «География и регион». Пермь, 2002. С.184-187.

24. Особенности естественного лесовозобновления в Новгородских лесах // Учёные зап. инст. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород,

2002. Том 9, вып. 2. С. 87-91.

25. Особенности повреждения Новгородских лесов при ветровалах 1! Вестник МАНЭБ. Великий Новгород, 2002. Том 7. № 8 (56). С.4М5.

26. Оценка успешности естественного лесовозобновления. Учён. зап. Акад. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2002. Том 8, вып. 1. С. 93-96.

27. Устойчивость древостоев в условиях длительного воздействия техногенных выбросов Новгородского АО «Акрон» И Вестник МАНЭБ. Великий Новгород, 2002. Том 7. № 8(56). С. 46-54.

28. Некоторые аспекты устойчивого лесопользования и воспроизводства Новгородских лесов // Материалы четвёртого Международного форума «Лесопромышленный комплекс России XXI века». С.-Петербург, 2002. С. 93.

29. Анализ горимости лесов Новгородской области и перспективные направления повышения их устойчивости // Учён зал. Инст. с.-х. и природ ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2002, Том 9, вып. 2. С. 91-95 (в соавторстве с МЛ. Егоровым).

30. Особенности процесса формирования древостоев на участках сплошных рубок с использованием агрегатной техники // Учён. зап. Инст. с.-х. и природ. ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2002. Том 9, вып. 2. С.95-99 (в соавторстве с Э.А, Авдеевым, М.В, Чучулиным).

31. Ландшафтные особенности естественного лесовозобновления в. Новгородских лесах // Учён, зап. Инст. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2003. Том 10, вып.1. С. 83-86.

32. Оценка горимости лесов Новгородской области и пирологическое районирование на ландшафтной основе // Учён. зап. Инст. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2003. Том 10, вып. 1. С. 86-89.

33. Анализ динамики лесного фонда Новгородской области и прогноз его развития // Учен. зап. Инст. с.-х. и природ, ресурсов НовГУ. Великий Новгород, 2003. Том 10, вып. 1. С. 78-83.

34. Устойчивость лесных экосистем при воздействии природных и антропогенных факторов (на примере Новгородской области) // Эффективность использования природных ресурсов и экология: Материалы научной конференции, НовГУ им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, 2003. С. 135-138.

35. Устойчивость лесов к воздействию природных и антропогенных факторов (на примере Новгородской области). НовГУ Им. Ярослава Мудрого. Великий Новгород, 2003.296 с.

36. Оценка успешности возобновления леса в Новоселицком, Новгородском, Любытинском и ХвоЙнинском лесхозах Новгородской области // Актуальные проблемы совремешгой науки: Сб. статей 4-й Международной конференции молодых учёных и студентов. Самара, 2003. С.84-86 (в соавторстве с O.A. Васильевой, CJO. Васильевой, Е.М. Кирилловой, E.H. Сергеевой, Н.В. Мановой).

37. Ландшафтный подход при оценке устойчивости лесов (на примере Новгородской области) // Актуальные проблемы современной науки: Сб. статей 4-й Международной конференции молодых учёных и студентов. Самара, 2003. С. 87-89.

38. Устойчивость Новгородских лесов к воздействию ветра // Лесное хозяйство. (в печати)

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять по адресу: 194018, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., 5, Лесотехническая академия, Учёный Совет.

НИКОНОВ МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 18,12.03. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная, Уч.-изд. л. 2,0. Печ. д. 2,5. Тираж 100 экз. Заказ №362. С 16а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полнграфическиЙ отдел СПбЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3