Орехопродуктивность кедровников природного парка «Самаровский чугас»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Югорский государственный университет Институт геологии, нефти и газа

Кафедра регионального природопользования

Выпускная квалификационная работа

«Оценка орехопродуктивности кедровников природного парка

«Самаровский чугас»

Выполнила: студентка гр. з-2130

Вилочева Елена Сергеевна Научный руководитель:

доцент каф. экологии, к.б.н.

Кузнецова Светлана Борисовна Ханты — Мансийск-2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Характеристика и особенности кедровых лесов

1.1 Распространение и проблемы кедровых лесов Западной Сибири

1.2 Биология и экология сосны сибирской

1.3 Типы кедровых лесов природного парка «Самаровский чугас»

1.4 Возрастная структура лесов природного парка «Самаровский чугас»

1.5 Орехопродуктивность кедровых лесов ХМАО

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования

2.1 Месторасположение и рельеф

2.2 Климат

2.3 Почва

2.4 Растительность Глава 3. Методика оценки орехопродуктивности сосны сибирской Глава 4. Оценка орехопродуктивности кедровников природного парка «Самаровский чугас»

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Среди всех древесных растений, произрастающих в Ханты-Мансийском автономном округе, кедр сибирский (сосна сибирская) занимает особое положение. Кедровые леса отличаются своей уникальностью, огромным хозяйственным и средозащитным значением. Кедр — единственный «орехоносный» вид сибирской тайги.

В концепции, выдвинутой по результатам работы I Научно — практической конференции «Кедровые леса в Ханты-Мансийском округе — Югре: состояние, проблемы, повышение их продуктивности» (Ханты-Мансийск, 7−9 июня 2007 г.) указывается, что, все кедровые леса округа устроены по самому низшему 3-му разряду лесоустройства, в основном методом дешифрировании аэроснимков. Поэтому таксационные характеристики орехово-промысловых зон не позволяют определить реальную орехопродуктивность слагающих их насаждений. Необходимы оценки ресурсов кедрового ореха на отдельных территориях с применением разных методов, позволяющих достаточно точно оценить урожай кедра.

Целью наших исследований является оценка орехопродуктивности кедровников природного парка «Самаровский чугас».

В процессе работы для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Обобщить литературные данные о проблемах кедровых лесов ХМАО и Западной Сибири, об орехопродуктивности сосны сибирской и методов ее оценки.

2. Оценить динамику орехопродуктивности кедровников природного парка «Самаровский чугас».

3. Определить зависимость орехопродуктивности сосны сибирской от полноты насаждения, от доли участия кедра в древостое, от формы кроны дерева, от возраста дерева и от погодных условий.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСОБЕННОСТИ КЕДРОВЫХ ЛЕСОВ

1.1 Распространение и проблемы кедровых лесов в Западной Сибири и в ХМАО

Область распространения кедра сибирского охватывает районы северо-востока европейской части России, севера Урала, Западной и Восточной Сибири и Монголии. На формирование современного облика кедра сибирского и его ареала, как и большинства древесных пород в Евразии, огромное влияние оказали похолодания во время ледникового периода. В ледниковый период, в особенности во время максимального оледенения, 18−20 тыс. лет назад, кедр сохранился лишь в немногих убежищах в горных районах юга Европы и Сибири. Эти убежища и стали центрами расселения кедровых лесов в послеледниковое время.

Широкое распространение кедра сибирского и лесов с его участием, несомненно, обусловлено биолого-экологическими свойствами, историей расселения и другими разнообразными по характеру воздействия эколого-географическими факторами. Темнохвойные леса с участием кедра сибирского наиболее характерны для сибирского таежного типа растительности и образуют типичные ландшафтные структуры Урало-Сибирской горной и равнинной тайги Колесников Б. П. относил кедр сибирский к прогрессирующему виду, расширяющему свой ареал. Действительно, он имеет по сравнению с другими кедровыми соснами самое большое по площади распространение, успешно произрастает и расселяется в суровых условиях субарктических широт, высокогорной Сибири и Центральной Азии, и по существу, нет природных факторов, ограничивающих расширение его ареала в западном и восточном направлениях. Значительная часть ареала кедра сибирского расположена в настоящее время на заболоченных флювиогляциальных и аллювиальных равнинах Западной Сибири. Здесь он мог появиться только 10−12 тыс. лет назад, в послеледниковый период, в результате миграции из более южных убежищ.

В пределах Западносибирской равнинной лесорастительной области кедр и кедровые леса распространены от середины подзоны предлесотундровых редколесий и приречных лесов на севере до южной границы подзоны южной тайги. Северная граница определена исключительно суровыми условиями климата, почти предельными для лесной растительности, а южная — его аридными чертами, абсолютной и относительной сухостью воздуха в вегетационные периоды.

На Западносибирской равнине сосредоточена наибольшая площадь кедровых лесов всей Западной Сибири — около 12 млн. га (88,5%). Велика их природная и хозяйственная значимость для региона.

Направленное формирование кедровых лесов различного целевого назначения из потенциальных кедровников в Западной Сибири имеет специфические особенности, обусловленные зонально-провинциальной спецификой произрастания, трудностями и неравномерным освоением территории, слабой изученностью восстановительных процессов, различной интенсивностью хозяйства. Уход за кедром перспективен в районах естественного и искусственного распространения вида, во всех типах леса и лесорастительных условиях, обеспечивающих создание насаждений заданного целевого назначения.

В зависимости от состояния перспективных участков, возможностей и потребностей хозяйства уход за кедром может иметь следующие целевые направления:

— формирование орехоплодных насаждений плантационного типа;

— создание постоянных и временных лесосеменных участков;

— формирование насаждений для получения максимального выхода ценной древесины;

— формирование высокосмолопродуктивных насаждений;

— обогащение породного состава лесов в особо ценных лесных массивах.

Формирование целевых кедровников обусловлено строго определенными задачами лесохозяйственных уходов, разной жизнеспособностью и неравномерным размещением объектов ухода по площади, различиями возраста и размерами деревьев, за которыми ведется уход и подлежащими вырубке. Это определяет специфику рубок, которая выражается в постоянстве их главной задачи в течение всего периода формирования целевых насаждений, в сочетании низового и верхового методов ухода, элементов главных и лесовосстановительных рубок, приемов ухода за отдельными деревьями; в мозаичной интенсивности уходов по площади: в сочетании рубок ухода с приемами искусственного лесовосстановления и последующим естественным возобновлением; в необходимости квалифицированного выбора перспективных деревьев с использованием приемов селекционного отбора.

Способы, кратность и повторяемость приемов рубок определяются задачами формирования целевых кедровников, а в их пределах — возрастом начала уходов, составом, структурой и состоянием исходных насаждений. Интенсивность рубок принимается с учетом полноты и продуктивности насаждений, а также целевой установки уходов, выражается через процент вырубаемой массы древостоя или числа деревьев, через снижение полноты или сомкнутости полога.

Первоочередными объектами ухода за кедром являются леса с высокой концентрацией площадей и молодняков кедра под пологом других пород в условиях хорошей транспортной доступности, культуры и подрост кедра, сохраненный при разработке лесосек и заглушаемый лиственными породами, припоселковые насаждения, семенные участки ценного генофонда, сложные хвойно-лиственные древостои любой полноты в возрасте 30−40 лет с благонадежным кедром во втором ярусе, смешанные разновозрастные насаждения с сомкнутостью полога 0,7 и выше, средневозрастные хвойно-лиственные древостои с полнотой 0,8 и выше.

По продуктивности древесины кедровники не уступают, а по разнообразию и качеству специальных сортиментов превосходят все другие хвойные виды. Древесина кедра легкая, мягкая, розовато-желтого или светло-розового цвета, красивой текстуры, ароматная. Она широко используется для производства карандашей, сувениров, аккумуляторного шпона, музыкальных инструментов, мебели, ценных пиломатериалов, отделочных плит и т. д.

Высокопродуктивные промышленные кедровники создаются для получения максимального количества ценной, желательно кедровой древесины. Лесохозяйственные уходы могут проводиться во всех насаждениях с участием кедра. При этом для кедра обеспечиваются условия хорошего роста в высоту, что достигается осветлением крон деревьев сверху при обязательном затенении нижней части кроны с целью получения полнодревесных стволов. Интенсивность рубок ниже, чем при создании орехоплодных насаждений. Возможен частичный уход куртинами или полосами.

Уход за кедром для получения максимального количества ценной древесины проводится в сомкнутых высокополнотных древостоях с преобладанием кедра высотой более 10−18 м, не пригодных для формирования орехоплодных плантаций. Перспективно создание кедровников по выращиванию спецсортиментов для отдельных отраслей народного хозяйства (карандашная дощечка, аккумуляторный шпон, мебельные поделки и др.). При этом лесохозяйственные уходы проводятся в насаждениях с участием кедра независимо от их возраста и происхождения.

Для создания целевых лесопромышленных плантаций перспективны молодняки с участием кедра более 5% по запасу или более 10% по числу стволов. Уходы заключаются в формировании состава и постепенном переводе насаждения в кедровое хозяйство, регулировании густоты и формы древостоя. К числу лучших, кроме кедра, могут относиться деревья сосны, а при наличии проточного увлажнения — ели сибирской. Полнота насаждения в процессе рубок не должна снижаться ниже 0,7. К возрасту спелости формируются сомкнутые высокопродуктивные насаждения кедра.

При начале рубок формирования в средневозрастных и более старых древостоях участие кедра в основном и подчиненных ярусах должно составлять не менее двух единиц состава. При куртинно-групповом размещении деревьев кедра проводятся куртинные рубки. В куртинах и вокруг них убираются все деревья сопутствующих пород. В насаждениях с преобладанием кедра применяется активный низовой метод ухода. В разновозрастных древостоях сочетаются низовой и верховой уходы.

Высокосмолопродуктивные кедровники формируются в молодняках, средневозрастных и приспевающих древостоях. При начале уходов в молодом возрасте смолопродуктивные насаждения до возраста проходных рубок формируются по рекомендациям, предложенным для промышленных кедровников. При этом основное внимание уделяется получению крупных, свободных от пороков стволов, компактных и хорошо развитых крон, В старшем возрасте, когда появляется возможность селекционного отбора, уходы направлены на улучшение роста деревьев по диаметру и повышение выхода живицы.

В особо ценных лесных массивах уход проводится с целью сохранения и улучшения их основных качеств: уникальной продуктивности, высоких генетических и санитарно-гигиенических свойств, редкого состава. В городских лесах и лесопарках формирование насаждений направлено на улучшение санитарного состояния, создание устойчивых высокодекоративных ландшафтов, что достигается отбором ценных форм, групповым или куртинным размещением деревьев, введением декоративных и плодово-ягодных кустарников и другими приемами согласно рекомендациям зеленого строительства.

Повышение водоохранных функций кедровых лесов достигается созданием смешанных разновозрастных многоярусных насаждений из долговечных и ветроустойчивых пород. При уходах в первую очередь, убираются не устойчивые против ветра экземпляры пихты, ели и осины, а также наклоненные, поврежденные вредителями, суховершинные и усыхающие деревья других пород. Периодически омолаживается подлесок.

В защитных полосах уход направляется на повышение устойчивости защитных лесов, проводится во всех частях полога насаждения. Рубками формируются сложные по возрастной структуре и строению древостои из ветроустойчивых древесных пород. Интенсивность уходов должна постоянно обеспечивать сомкнутость близкую 0,7. В случаях, когда защитные леса граничат с открытыми пространствами, рубками формируются плотные ветроустойчивые опушки. Интенсивность рубок устанавливается с учетом полноты, состава, возраста, строения и состояния насаждения, а также целевых установок ухода. Эффективность рубок определяется правильным выбором перспективных площадей, системой и технологией выполненных работ.

1.2 Биология и экология сосны сибирской

Сосна сибирская (кедр сибирский) — Pinus sibirica L. относится к отделу Голосеменные — Pinophita, семейству Сосновые — Pinaceae Lindl.

Климатический характер северной границы кедра наиболее отчетливо проявляется в Западной Сибири, поэтому о лимитирующих факторах определяющих распространение кедра сибирского лучше всего судить по этому району.

При недостатке тепла у пределов произрастания, особенно на вертикальном пределе в горах, наблюдается разреженность древостоев кедра. Это связано с ухудшением условий роста. Точно так же реагирует кедр в худших условиях произрастания в более южных районах с лучшим климатом, например в сфагновых, травяно-болотных и долгомошниковых типах леса. Причем на севере и у вертикального предела в лучших местопроизрастаниях морфологический облик кедровников и деревьев кедра приобретает сходство с более южными кедровниками и деревьями. Крылов Г. В. объясняет разреженность древостоев близ верхней границы леса не большим светолюбием кедра, а недостатком почвенного плодородия, из-за чего площади распространения корней кедра в тех условиях сильно расширяются. С изменением возраста от 1−2 до 15 лет, потребность в освещенности у кедра увеличивается почти в 15 раз. Аналогичное явление свойственно и другим темнохвойным породам, например пихте сибирской. В целом же кедр считается породой теневыносливой, и по этому признаку его ставят сразу же за пихтой и елью. Теневыносливость проявляется в способности его молодых поколений длительное время довольствоваться незначительной освещенностью под пологом верхних ярусов и образовывать сильно сомкнутые древостои с примесью пихты и ели.

По отношению к влаге кедр считается требовательной породой, в особенности к влажности воздуха. По наблюдениям в Западной Сибири кедр не встречается в районах, где среднегодовая относительная влажность воздуха в 13 ч составляет менее 60%, а наименее влажного месяца — 50%. Наиболее крупные его массивы приурочены к хорошо дренированным, свежим, периодически влажным почвам близ рек и озер, по окраинам болот. Под действием лесных пожаров кедр постоянно вытесняется из экологически оптимальных дренированных условий произрастания. Поэтому около 50% кедровников размещается в заболоченных районах.

Кедровники в большинстве своем являются смешанными многовидовыми лесами. Сопутствующие породы — ель, сосна, береза, в меньших количествах — пихта, осина. Эдификаторную роль кедр начинает играть тогда, когда жизненный цикл лиственных и хвойных сопутствующих лесообразующих пород заканчивается и начинается их отпад в древостое.

Площадь района экологического оптимума по сравнению с площадью ареала невелика, а его расположение отчетливо сдвинуто к юго-западному краю ареала.

Несмотря на самые благоприятные для роста кедра гидротермические условия, в районе экологического оптимума в настоящее время нет преобладания кедровников в лесной растительности. Причина снижения господствующей позиции кедра в районе его экологического оптимума заключается в его меньшей конкурентной силе по сравнению с пихтой, которая находит здесь так же, как и кедр, оптимальные условия для роста по теплу, влаге и плодородию почв. В лесоводственном отношении важно знать, что площади, занятые в настоящее время пихтой, вполне пригодны для выращивания кедра. Многие из них могут и должны стать участками наивысшей продуктивности кедра.

Кедр размножается семенным путем. В естественных сомкнутых таежных лесах кедр начинает плодоносить в 40−50 лет, при разреженном состоянии, на опушках и в культурах — в 13−15 лет. Мужские (пыльниковые) колоски красного цвета собраны мутовками в основании побегов, формируются в течение 2 лет. Женские шишечки фиолетовые, расположены на концах верхних побегов дерева по 2−5 возле вершинной почки. От момента заложения шишечек до их созревания проходит 3 года. Спелые шишки 5−8 см длиной и 3−6 см шириной созревают в августе-сентябре.

Возобновление кедровников. Специфическая особенность возобновления кедра — его зоохорность. Распространяет семена кедра на значительные расстояния исключительно кедровка, поэтому все участки, которые эта птица избегает, характеризуются неудовлетворительным возобновлением кедра. Очевидно, к таковым следует отнести кедровники травяно-болотные.

По данным Поварницына В. А. [15], Реймерса Н. Ф. [17], Чижова Б. Е. [31], кедровка разносит семена более 10 км, а число семян, заносимых ею в отдельные местообитания, достигает 30 тыс. шт/га. Свои «кладовые», состоящие из 20−50, а иногда и более орешков, кедровка предпочитает делать на вырубках, гарях, рединах, а так же в сосновых и березовых насаждениях без густого подлеска и даже высокогорной тундре. Семена таких захоронений, не найденные кедровкой и не обнаруженные другими животными, после перезимовки прорастают и дают начало новым поколениям кедра.

Под пологом кедровых насаждений семена помимо кедровки распространяют почти все остальные их потребители, делая свои запасы или теряя их при добыче, перетаскивании и т. д. Немало всходов возникает и из семян опавших шишек. Встречались всходы, а также молодые двухи трехлетние кедры с не полностью сгнившими стержнями и остатками семенных чешуй шишек между ними.

Отмечается высокая корреляция лесовозобновительных процессов с лесорастительными условиями. Наиболее успешно возобновляются кедровники свежих типов условий местопроизрастания. Зеленые мхи — самый благоприятный субстрат для прорастания семян кедра. Слой мха имеет постоянную влажность (40−80%), а также увеличивает количество подвижных питательных соединений в верхнем слое почвы.

Кроме того, развитый покров из зеленых мхов снижает конкуренцию среди всходов различных пород благодаря тому, что проростки березы, ели и пихты часто зависают в толстом слое мхов, не достигая корнями минерального субстрата и, таким образом, быстро отмирают. Появлению корневых отпрысков осины препятствует недостаточная аэрированность почвы под слоем мха.

Подрост под пологом кедровых насаждений свежих типов условий местопроизрастания начинает появляться по достижении ими возраста 40−50 лет (52,3% всех кедровых молодняков имеют хвойный подрост), причем в подросте явно доминирует кедр. Средневозрастные насаждения уже на 87,3% площади имеют достаточное количество подроста, при этом в составе подроста главная роль принадлежит кедру и значительная — пихте. При достижении кедровниками свежих типов условий местопроизрастания возраста спелости (241 год) они практически полностью (на 89,0% площади) обеспечены подростом из темнохвойных пород, либо вторым ярусом — это начало смены поколений.

В травяных типах леса подрост сильно страдает от конкуренции с травяным покровом и малочислен.

Неблагоприятно влияет на прорастание семян кедра развитый травяной покров (крупнотравье). Воздействие проявляется двояко: во-первых, через создание непосредственного механического препятствия для проростков кедра и для разнесения семян кедровкой, а во-вторых, через изменение условий среды (ухудшение светового режима, увеличение влажности воздуха).

Покров из вейника иссушает и уплотняет почву при высокой его плотности, при малой смягчает температурно-влажностный режим на поверхности почвы, то же и кипрей.

При наличии хвоща лесного в средневлажных типах условий местопроизрастания численность подроста кедра резко уменьшается, т.к. образуется войлочный слой подстилки толщиной 4−8 см, препятствующий прорастанию и росту всходов кедра.

Только 15,3% средневозрастных и приспевающих кедровников средневлажных типов условий местопроизрастания имеют под своим пологом кедровый подрост.

Кедровники сырых типов имеют незначительную площадь на территории «Самаровского чугаса», но 61,4% их площади обеспечено кедровым подростом. Другие лесообразующие породы в подросте не могут конкурировать с естественным возобновлением кедра.

Сомкнутость материнского полога, создающая режим затемнения подроста, определяет критический возраст последнего. Если под пологом сомкнутых кедровых насаждений подрост в основной своей массе доживает до 10−15 лет (небольшая его часть — до 30−50 лет), то в среднесомкнутых древостоях, соответственно — до 30−40 и 70−120 лет.

Примесь лиственных пород (и сосны) — 2−3 единицы — благоприятно влияет на возобновление кедра, что вызвано улучшением светового режима под их кронами.

1.3 Типы кедровых лесов природного парка «Самаровский чугас»

По определению классика учения о лесе Г. Ф. Морозова под типом леса надо понимать совокупность участков леса, однородных по составу древесных пород и условиям среды. Наряду с понятием о типе леса целесообразно отличать в пределах его тип лесорастительного сообщества или насаждения, под которым надо понимать совокупность древостоев с одинаковым составом основных растений в древесном пологе и в напочвенном покрове. Учение Г. Ф. Морозова послужило толчком к развитию ряда типологических направлений. Одно из них — генетическая типология Б. П. Колесникова. Он учел значение рельефа и процессы развития древостоев. В тип леса Б. П. Колесникова могут попадать насаждения разных преобладающих пород и разного состава, но одинаковые по происхождению и сходству процессов развития их древостоев, обеспечивающих одинаковость хода роста и уровень продуктивности. В тип леса может включаться ряд типов насаждений, имеющих одинаковый тип лесорастительных условий. Применительно к условиям Западной Сибири предложенную генетическую классификацию типов леса доработал профессор Е. П. Смолоногов. Согласно этой типологии, тип насаждения является низшей, но не основной единицей типологии. Это участки леса, принадлежащие к одноименным стадиям возрастных или восстановительных смен и однородные по комплексу лесорастительных условий (климатических, почвенных, гидрологических), по составу древесных пород, по другим ярусам растительности. Тип леса рассматривается, как качественно обособленное звено в генетическом ряду развития лесной растительности, этап присущего ей лесообразовательного процесса. Он слагается из типов лесонасаждений, соответствующих одной из возрастных или длительно-возрастных стадий развития типа леса.

Лесообразовательный процесс понимается как совокупность всех явлений возникновения, развития, разрушения и смены лесных насаждений и равен периоду жизни одного поколения.

В основу типологической характеристики насаждений природного парка «Самаровский чугас» положена схема типов леса подзоны средней тайги, разработанная Е. П. Смолоноговым и применявшаяся при устройстве лесов всего Ханты-Мансийского автономного округа.

В лесном фонде «Самаровского чугаса» преобладают свежие, периодически влажные, хорошо дренированные, возвышенные и склоновые элементы рельефа, на отложениях сравнительно легкого механического состава с почвами автоморфного и полугидроморфного характера увлажнения. В эту группу условий местопроизрастания входят 5630 га насаждений или 87,2% покрытых лесной растительностью земель брусничного, зеленомошно-ягодникового (ЗМЯГ), зеленомошно-мелкотравного (ЗММТ), черничного (ЧР) и крупнотравного (КРТ) типов леса. В целом по парку наблюдается явное преобладание зеленомошно-мелкотравного (52,4%) и зеленомошно-ягодникового (28,7%) типов леса. Эта группа лесорастительных условий представлена всеми основными древесными породами, за исключением ивы, произрастающими в парке.

Насаждения кедра зеленомошниковой группы типов леса занимают повышенные элементы рельефа, разные по высоте части склонов увалов, гряды и приподнятые участки террас в долинах рек и ручьев. Они распространены отдельными массивами на достаточно дренированных супесчаных и суглинистых почвах.

Влажные лесорастительные условия соответствуют бруснично-багульниково-моховому (БРБГ), багульниково-брусничному (БГБР), долгомошно-хвощевому (ДМХВ), хвощевому (ХВ), пойменному (П) и приручьевому (ПР) типам леса и занимают 277 га или 4,3% покрытых лесной растительностью земель. Преобладают в этой группе долгомошно-хвощевые березняки (118 га). Приручьевый тип леса представлен в основном хвойными насаждениями.

Насаждения кустарничково-сфагнового (КСФ), осоково-сфагнового (ОССФ) и травяно-болотного (ТРБ) типов леса приурочены к местам с избыточным увлажнением (окраины болот, заросшие болота, поймы рек) и занимают площадь 547 га (8,5% от покрытых лесной растительностью земель). Наибольшее представительство в этой группе имеют кустарничково-сфагновые сосняки (313 га) и осоково-сфагновые березняки (148 га).

Одним из основных факторов, влияющих на величину допустимой рекреационной нагрузки, а, следовательно, и степень воздействия ее на компоненты лесных биогеоценозов — почву, живой напочвенный покров и лесную подстилку, подлесок, подрост, древостой — является тип лесорастительных условий. Распространенные в природном парке зеленомошно-ягодниковые и зеленомошно-мелкотравные типы леса дают основание высоко оценить рекреационное значение лесного фонда, так как эти группы типов леса ценны устойчивостью, сложностью строения и высокими декоративными качествами насаждений, видовым разнообразием травяного напочвенного покрова.

Сфагновая группа типов леса, представленная низкобонитетными сосняками и березняками, вследствие заболоченности и низкой декоративности насаждений не представляет особой ценности для рекреационного использования, но в то же время служит образцом типичного ландшафта Ханты-Мансийского автономного округа.

Характер возрастного распределения насаждений основных лесообразующих пород, рельеф местности, комплекс климатических факторов зоны средней тайги позволяют рассматривать древостои «Самаровского чугаса» как звенья одной цепи — лесообразовательного процесса. Лесообразовательный процесс в его элементарной форме проявляется в виде различного рода смен древесных пород, совершающихся под влиянием различных причин и имеющих различную продолжительность:

1. Возрастные — связанные с изменениями состава и структуры древостоя в течение полного возрастного цикла одного поколения главной породы от ее зарождения до отмирания (распада).

2. Восстановительные — вызванные воздействием на лес сильных разрушительных агентов (пожаров, рубки).

Среди восстановительных смен древесных пород различают:

2.1 Коротковосстановительные — завершающиеся в течение жизни одного поколения;

2.2 Длительновосстановительные — в течение 2−3 поколений.

Рельеф, как один из ведущих факторов лесообразовательного процесса, учтен при разделении лесного покрова на лесные выдела по признаку преобладающей породы.

Анализируя ход естественного возобновления под пологом древостоев, можно сделать вывод, что в большинстве случаев насаждения обеспечены достаточным количеством жизнеспособного подроста и нередко вторым ярусом из темнохвойных пород.

Наиболее обеспечены подростом пихтовые (98,6%) и кедровые (90,8%) древостои свежих условий местопроизрастания. Обеспечены подростом и лиственные древостои. В целом следует отметить довольно успешный процесс естественного возобновления под пологом леса.

Во всех типах леса наблюдается значительное количество подроста из темнохвойных пород. Из 1155 га спелых и перестойных насаждений природного парка 599,8 га или 51,9% обеспечено подростом с преобладанием кедра. 17,9% спелых и перестойных насаждений имеют под своим пологом достаточное количество подроста с преобладанием пихты. Предварительное возобновление в условиях природного парка идет успешно как под пологом хвойных насаждений, так и под пологом лиственных (658,2 га или 73,0% всех спелых и перестойных лиственных насаждений имеют под пологом второй ярус или достаточное количество подроста кедра, пихты и ели).

Наличие достаточного количества подроста в насаждениях, теряющих свои рекреационные и санитарно-гигиенические функции, позволяет восстановить их рубками обновления и ландшафтными рубками в более короткие сроки и без искусственного лесовозобновления (см. табл. 1.3.1.)

Таблица 1.3.1. Характеристика подроста под пологом спелых и перестойных кедровых древостоев

Примечание: * ЗММТ — зеленомошно-мелкотравный, ** ЗМЯГ — зеленомошно-ягодниковый.

1.4 Возрастная структура лесов природного парка «Самаровский чугас»

В практике ведения лесного хозяйства, а природный парк является в некоторой степени объектом лесохозяйственного производства, принят в качестве минимальной учетной единицы для определения возраста насаждений класс возраста. Для насаждений с преобладанием кедра он равен 40 лет, для остальных хвойных — 20 лет. По всем лиственным породам он равен 10-ти годам, а по кустарниковым — 1 год.

Возрастная структура насаждений природного парка крайне неравномерна по группам и классам возраста и характеризуется абсолютным преобладанием средневозрастных насаждений — 58,5% от покрытых лесом земель или 3772,2 га.

Распределение площадей лесных земель по группам возраста представлено в табл. 1.4.1.

Таблица 1.4.1. Площади лесных земель по группам возраста, га

Наличие возрастного разрыва среди насаждений березы и осины говорит о двух ярко выраженных процессах, происходящих в лиственных насаждениях.

Преобладание старовозрастных древостоев осины и березы свидетельствует о начале стадии их распада с учетом биологически возможного возраста — 120−140 лет в насаждениях, хотя ученые отмечают отдельные деревья осины в возрасте 180 и даже 250 лет в зоне средней тайги (В.П.Демиденко, 1978). Значительная площадь березовых молодняков 1-го класса возраста — показатель процесса восстановления через эту породу не покрытых лесной растительностью земель.

Средневозрастные насаждения представлены хвойными (69,6%) и лиственными (30,4%) древостоями. Лиственные средневозрастные насаждения в основном осиновые (809,5 га), которые обладают невысокими эстетическими и рекреационными свойствами. В таких насаждениях лесоустройство проектирует проведение различных видов рубок с целью повышения рекреационных свойств леса.

Другие возрастные группы имеют приблизительно одинаковый удельный вес. Молодняки общей площадью 797,3 га или 12,3% от покрытых лесом земель в подавляющем большинстве представлены кедровыми насаждениями 3-го класса бонитета. Эти смешанные насаждения с участием кедра в составе 3−5 единиц в основном расположены в «Шапшинском» урочище в лесопарковой функциональной зоне. Значительное количество высокополнотных кедровых молодняков 2-го класса возраста с долей участия кедра до 10 единиц сосредоточено и на Ханты-Мансийских холмах. Молодняки других лесообразующих пород имеют незначительный удельный вес среди насаждений Природного парка.

Приспевающие насаждения занимают площадь 729 га (11,3% от покрытых лесом земель). Почти половина приспевающих насаждений приходится на долю кедровых древостоев. На долю спелых и перестойных насаждений приходится 17,9% от площади покрытых лесной растительностью земель. Спелые кедровые насаждения (122,8 га) находятся в основном на острове Большой Чухтинский, спелые пихтовые (125,3 га) — преимущественно в «Шапшинском» урочище и на Ханты-Мансийских холмах. Перестойные березовые (353,2 га) и осиновые (360,2 га) древостои вступили в последний период своего роста и развития и находятся в стадии распада. В таких насаждениях наблюдается увеличение запаса сухостоя и захламленности и для повышения рекреационных и санитарно-гигиенических свойств участков лесоустройство проектирует проведение санитарных рубок и рубок обновления. Перестойных хвойных насаждений в природном парке практически нет.

Средний возраст насаждений природного парка — 108 лет. Лиственные насаждения по данным таксации имеют средний возраст 72 года, а хвойные — 127 лет. Насаждения лесного фонда преимущественно одновозрастные (за исключением кедровых), тогда как наиболее устойчивы и наилучшим образом отвечают требованиям рекреации разновозрастные древостои.

Группы возраста, определяемая в соответствии с принятым возрастом спелости кедра природного парка, приведена в таблице 1.4.2.

Таблица 1.4.2. Возрастные группы кедра

Приведенные данные позволяют судить о возрастном потенциале кедра, а характер распределения по классам возраста — о статическом состоянии древесной растительности на момент учета, отражающем одну из динамических стадий развития того или иного ценоза.

Так, становится очевидным, что кедровые древостои, как основная лесная формация, продолжают свое формирование, поскольку преобладают 121−200-летние древостои. Установлено, что кедр характеризуется продолжительным периодом жизни как отдельных деревьев (достигающих возраста 400−450 лет), так и целых насаждений (до 350−400 лет). Массовое разрушение древостоев кедра обычно начинается с 250−300 лет в результате бурелома и вывала крупномерных деревьев, механическая устойчивость которых ослаблена грибами, поражающими древесину в комлевой части ствола (стволовая гниль) и корневой системе. Отдельные экземпляры кедра на Ханты-Мансийских холмах достигают возраста 400 лет.

В целом возрастная структура насаждений природного парка отвечает своему назначению. Однако, для повышения рекреационных, защитных, эстетических и санитарно-гигиенических свойств леса, лесоустройством проектируется проведение рубок ухода, санитарных и обновительных рубок с целью создания разновозрастных, разнополнотных насаждений. При этом кардинальное изменение структуры уникальных насаждений на Ханты-Мансийских холмах лесоустройством не планируется.

1.5 Орехопродуктивность кедровых лесов Ханты — Мансийского автономного округа

Важнейшее богатство кедрового леса, отличающее его от всех других — это кедровые семена с высоким содержанием жира и других ценных технических и питательных веществ, в том числе жизненно важных микроэлементов. Кедр — единственный «орехоносный» вид сибирской тайги, а кедровники в течение 250−300 лет дают хорошие урожаи семян, потенциальные возможности их заготовки в пищевых и технических целях значительны. Благодаря высоким качествам семян и разнообразным прямым и косвенным пищевым связям с животными, кедровники являются центрами обитания, расселения многочисленных таежных животных, регуляторами их численности, это лучшие охотничьи угодья.

Ядрышки кедровых орехов содержат масла почти в два раза больше, чем зерна подсолнуха (60−70%), 17−18% белков, 15% углеводов и 2−3% минеральных веществ, в том числе и фосфор, магний, калий. По данным кафедры биохимии Тюменской государственной медицинской академии [31], кедровые орехи содержат целый комплекс ценных витаминов: токоферолы (витамин Е) — 64 мг %, систеролы, которые участвуют в регуляции жирового обмена и синтезе витамина Д — 0,7%, линолевую и линоленовую кислоты (витамин F). Они уступают грецкому ореху только в содержании витамина Е. Молоко кедровых орехов целебно при лечении туберкулеза, почек и мочевого пузыря. Отвар ореховой скорлупы лечит геморрой, а кедровая живица издавна применялась как ранозаживляющее средство. В хвое кедра витамина С в шесть раз больше, чем в лимоне. Распространение кедра на незанятые им площади осуществляется с помощью различных лесных животных. Особенно велика в этом роль кедровки.

Организованная заготовка кедрового ореха в ХМАО в настоящее время не превышает 3 т в год [32]. Ожидаемая биологическая орехопродуктивность кедровников с учетом доли участия кедра в древостое представлены в табл. 1.5.1.

Таблица 1.5.1. Биологическая орехопродуктивность кедровников, кг/га

На кедровые леса орехопромыслового назначения приходится всего 2,9%. Слабое развитие орехопромысла обусловлено тем, что естественные кедровники имеют невысокую продуктивность (10−100 кг/га), труднодоступны в транспортном отношении, неудобны для сбора ореха. Деревья кедра, выросшие в сомкнутых насаждениях, имеют слабо развитую и высоко поднятую крону. Поэтому для отряхивания шишек до сих пор применяют колот, причиняющий деревьям значительные повреждения. В местах удара колота о ствол, отмирает камбиальный слой, который обеспечивает нарастание дерева в толщину и ежегодное воспроизведение сосудов, по которым из корней в крону передвигаются влага и минеральные вещества, а из кроны к корням — синтезированные в хвое органические соединения. Отмершие участки древесины заселяются грибами, которые через раневые повреждения проникают вглубь ствола, вызывая преждевременную гибель дерева.

Изучение опыта создания припоселковых кедровников в Тюменской, Томской областях и на Алтае, исследование роста деревьев кедра при разной густоте стояния показали, что его крона чрезвычайно пластична и может быть сформирована человеком по своему усмотрению. В припоселковых кедровниках, где рубками ухода удалены второстепенные породы и насаждение изрежено до такой степени, что оставшиеся деревья не затеняют друг друга, кедр развивает мощные шарообразные кроны, на которых образуется много (до 1000 шт.) шишек. Такие насаждения имеют орехопродуктивность до 300 кг/га и удобны для сбора шишек механизированным способом.

Исследования, проведенные Тюменской лесоопытной станцией (ЛОС), показали, что при формировании насаждений орехопромыслового назначения по типу кедросадов деревца должны расти свободно, не затеняя друг друга. Для поддержания лесной обстановки и с учетом возможного повреждения деревцев в молодом возрасте следует иметь 150−300 деревцев на 1 га после первого приема изреживания. По мере разрастания крон резервные деревья вырубаются, и в конечном итоге на 1 га кедросада оставляется 100−110 равномерно размещенных семенных деревьев.

Орехоносные насаждения могут формироваться из лиственных древостоев 100−120-летнего возраста в период распада лиственного полога и выхода кедра в господствующий ярус. В этом случае после первого приема рубки на гектаре оставляется около 200 деревьев кедра при диаметре кроны более 5 м, или около 300 деревьев с кронами шириной до 5 м. Интенсивность ухода в кулисах 30−40%. Не допускается образование просветов в пологе более 200 м². При отборе перспективных экземпляров основное внимание обращается на сохранение деревьев с хорошо развитой верхней частью кроны. Последующие уходы направлены на поддержание хорошего санитарного состояния и высокой устойчивости древостоев.

Формирование лесосеменных участков, кроме высокой семенной продуктивности, должно обеспечить получение высококачественных семян с хорошими наследственными свойствами, предупреждать возможность опыления лучших деревьев низкокачественными. Отбор участков производится в молодняках и средневозрастных насаждениях. При формировании лесосеменных участков из средневозрастных кедровников насаждения раньше начинают плодоносить, упрощается отбор деревьев по хозяйственно ценным признакам, которые к этому времени проявляются полнее, чем в молодом возрасте.

Насаждения высокого селекционного значения создаются с целью улучшения и сохранения их генетического состава. При первых уходах удаляется часть деревьев сопутствующих пород, а также минусовые деревья кедра. По мере отбора по фенотипу улучшается структура популяции. Из сопутствующих пород сохраняются только экземпляры, которые способствуют формированию кроны, ствола или проявлению каких-либо других ценных признаков оставляемых деревьев.

Выбор площадей для формирования орехоплодных кедровников проводится в урочищах традиционно используемых для сбора кедрового ореха. Начальное количество молодого поколения и деревьев кедра может существенно изменяться в зависимости от возраста насаждения, типа леса и сомкнутости господствующего полога. Для создания лесосеменных участков пригодны площади, намеченные для формирования орехоносных плантаций, но они должны быть удалены от минусовых насаждений и отдельных минусовых деревьев кедра на расстояние не менее 300 м.

При подборе участков на семенную продуктивность предпочтение следует отдавать насаждениям, составленным деревьям с шаровидной и булавовидной формой кроны, сложенной крупными ветвями, что указывает на большую поверхность семенного яруса. Признаком высокой семенной продуктивности является хорошее развитие дерева. Крона такого дерева не имеет отмирающих нижних ветвей. Качество ствола принимается во внимание как дополнительный признак устойчивости и долголетия дерева и не является главным.

На лесосеменных участках, семена которых планируется использовать для создания лесопромышленных плантаций, орехоносные деревья должны быть прямыми с малосбежистыми стволами, с бессучковой зоной не менее 50% длины ствола и компактными кронами сложенными тонкими ветвями. Нежелательны отставшие в росте деревья с искривленными сильно сбежистыми стволами, однобокой и флагообразной кроной, с признаками повреждений и болезней.

Лесосеменные участки создаются в тех лесорастительных условиях, в которых планируется последующее использование семян. На южном пределе и в районах спорадического распространения кедра возможно и экономически целесообразно формировать лесосеменные участки на месте зеленомошных, мелкотравно-зеленомошных и разнотравных сосняков и сосново-темнохвойных насаждений. При этом начальное количество, размеры деревьев и подроста кедра должны приниматься по лиственным насаждениям травяных типов леса — 0,8 и 2,5 тыс. шт./га.

Перспективны работы по созданию лесосеменных участков в припоселковых кедровниках, которые, благодаря высокой орехопродуктивности, являются лучшей лесосеменной базой южной тайги. Селекционная структура и строение припоселковых кедровников благоприятны для формирования лесосеменных участков и орехоплодных насаждений. Лесохозяйственные уходы направляются на повышение селекционных качеств семян.

Выбор площади для формирования кедровых древостоев лесоэксплуатационного назначения проводится в достаточно продуктивных сомкнутых насаждениях разного состава и возраста, в которых кедр растет по II-IV классам бонитета. Подбираются компактные участки площадью не менее 40−50 га, пригодные для комплексной механизации работ, обеспеченные хорошими подъездами или возможностью их строительства. Равномерное размещение деревьев кедра по площади не обязательно, максимальное количество на гектаре не ограничено.

При формировании промышленных кедровников с возраста молодняков начальная полнота насаждений должна быть близкой к 1,0, участие кедра не менее 10% от общего числа деревьев. В средневозрастных насаждениях и старше уход следует начинать при наличии кедра в верхнем пологе более 30% и его присутствии в подчиненных ярусах и в подросте. К возрасту рубок промежуточного пользования участие кедра должно составить не менее 50%. Общее количество деревьев всех пород должно обеспечивать высокую сомкнутость полога и хорошую очищаемость стволов от сучьев.

Выбор перспективных площадей для формирования целевых кедровников выполняется специалистами проектных организаций, лесоустроителями или квалифицированными инженерно-техническими работниками лесхозов и лесничеств. При организации работ в лесопромышленных предприятиях, в подборе площадей участвует инженер по лесному фонду или технорук лесопункта. Подбор участков, назначение рубок и время их проведения устанавливаются с учетом интересов охотничьего хозяйства и побочного пользования лесом.

Особенности формирования целевых кедровников в лесных культурах заключаются в предупреждении и своевременном освобождении кедра от угнетения лиственными породами. Известно, что основные объемы лесокультурных работ выполняются на свежих вырубках и гарях, которые с первых лет активно зарастают березой и осиной, а через 4−5 лет после посадки хвойные саженцы оказываются под пологом лиственных пород. Даже на площадях, где до создания культур процесс облесения протекает медленно из-за сильного задернения почвы, после нарезки борозд по их отвалам и дну появляется обильное возобновление лиственных пород, иногда сосны. В итоге на площадях культур кедра формируются естественные лиственные молодняки с угнетенными посадками кедра под их пологом.

Разрубка коридоров и рубки ухода интенсивностью 30−50% с равномерной вырубкой деревьев или с уборкой части кулис не дают желаемых результатов. Оставленные деревья лиственных пород начинают интенсивно развиваться и через 5−6 лет восстанавливают высокую полноту древостоя и сомкнутость крон. Под пологом лиственных пород саженцы кедра растут тем медленнее, чем выше полнота насаждения.

В то же время посадки кедра изначально приспособлены для формирования орехоплодных кедровников и постоянных лесосеменных участков. При этом наиболее ценные результаты можно получить при использовании культур созданных селекционным посадочным материалом. Технология, интенсивность и повторяемость уходов в лесных культурах определяются густотой посадок, схемой размещения растений, сомкнутостью угнетающего полога и экологическими условиями участков. Независимо от целевых задач первый уход проводится при возрасте культур 5−10 лет. Для завершения формирования целевых кедровников потребуется 4−6 уходов.

В культурах кедра, созданных по сплошной обработке почвы на участках площадью более 5 га уходы проводятся линейно-селекционным методом по широкопасечной технологии лесосечных работ. До начала уходов в пасеках поперек рядов через 80−100 м в направлении верхнего склада прорубаются технологические коридоры шириной 4 м. По ним производится трелевка хлыстов в течение всего периода формирования целевых насаждений. При площади участков менее 5 га коридоры не прорубаются. Проведение уходов в пасеках определяется целевыми задачами рубок, шириной междурядий и полнотой насаждения.

При создании орехоплодных кедровников в рядовых культурах с шириной междурядий около 1,5 м и начальной густотой 8−9 тысяч растений на гектаре, при первом приеме вырубается каждый второй ряд. В междурядьях и оставшихся рядах убираются сопутствующие породы, и проводится селекционный уход за кедром. При втором уходе, который выполняется через 5−8 лет, вновь вырубается каждый второй ряд, ширина междурядий доводится до 6−8 м. В оставшихся рядах повторяются селекционные рубки. Все последующие уходы выполняются на селекционной основе.

В культурах с шириной междурядий более 2 м при первом уходе одновременно с лиственными породами убирается каждый третий ряд. При втором — один из оставшихся рядов, одновременно проводятся селекционные уходы в рядах. К возрасту плодоношения на гектаре сохраняется 140−150 высокоурожайных деревьев кедра. Оптимальное расстояние между кедрами 8−10 м. При ширине междурядий более 3,5 м и высоте посадок более 4 м на уходах возможно использование валочно-пакетирующих машин в комплексе с трелевочными тракторами.

В культурах созданных на вырубках по частично обработанной почве и заросших лиственными породами применяется коридорный способ ухода. За первый уход вырубаются другие породы в коридорах шириной 4−6 м вдоль рядов или площадок с посаженым кедром. В рядах и на площадках выполняется уход по низовому методу. По мере повторного угнетения культур коридоры расширяются до полного удаления угнетающих деревьев.

В культурах под пологом леса, созданных в порядке реконструкции малоценных насаждений, при сомкнутости угнетающего полога до 0,7, его вырубка производится за один прием. При более высоких полнотах деревья кедра освобождаются за два приема рубками примерно равной интенсивности через 4−5 лет. Последующие уходы направлены на удаление лиственного возобновления, селекционный отбор семенных деревьев, их свободное и равномерное размещение по площади.

При создании постоянных лесосеменных участков в культурах уходы следует начинать в возрасте 6−10 лет. При первом приеме в междурядьях убираются деревья сопутствующих пород. Интенсивность рубок 70−80% по запасу. Вторая рубка назначается через 6−8 лет. Вырубаются оставшиеся лиственные деревья, сухостой и отставшие в росте деревья кедра. Густота доводится до 300−500 экземпляров на гектаре. Третий прием выполняется в возрасте 50 лет. За счет удаления минусовых экземпляров количество деревьев снижается до 250−300 шт./га, а при четвертом уходе в возрасте 80−90 лет — до 200 деревьев на гектаре.