Эколого-ресурсосберегающие технологии лесовосстановления и моделирование выращивания культур ели на вырубках зоны хвойно-широколиственных лесов

Актуальность проблемы. Концепцией развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003;2010 годы особое внимание уделяется возобновлению вырубаемых площадей. В связи с этим предусматривается разработка интенсивных технологий искусственного лесовосстановления на базе комплексной механизации работ путем создания лесных культур на вырубках и выращивания укрупненных сеянцев хвойных пород по эколого-ресурсосберегающим технологиям.

Разработанные ранее технологии лесовосстановления не в полной мере отвечают требованиям современной концепции ресурсосбережения в лесном хозяйстве и устойчивого управления лесами в условиях рыночной экономики. При производстве культур не достаточно учитывается эколго-лесокультурное состояние вырубок, степень их доступности для работы лесохозяйственной техники, а также влияние состояния лесокультурной площади на качество работы почвообрабатывающих, лесопосадочных и других машин и условия корневого питания высаженных растений.

Применяемые технологии создания лесных культур в значительной степени базируются на использовании тракторов повышенного класса, которые характеризуются большим энергопотреблением и не обеспечивают сохранение экологии вырубок.

Не разработаны комплексные критерии оценки качества сформировавшихся насаждений на участках лесных культур. Вопросы оптимизации лесокультурного производства решаются медленно.

В настоящее время, в связи с обострением экологической обстановки, удорожанием энергоносителей, лесокультурное производство должно быть переведено на эколого-ресурсосберегающие технологии, охватывающие период от выращивания крупномерного посадочного материала до формирования насаждений, обеспечивающих получение планируемого целевого конечного результата искусственного лесовосстановления.

Эти и другие экологические, технические и экономические вопросы сложной многогранной проблемы выращивания культур ели на вырубках изучены недостаточно. Все это указывает на актуальность проблемы повышения результативности искусственного лесовосстановления на вырубках.

Работа выполнена в рамках научно-технческой проблемы 0.53.01 «Создать и освоить новые технологические процессы и системы машин для механизации и автоматизации лесохозяйственных работ» на 1981;1985 годы (утверждена Постановлением ГКНТ и Госплана СССР от 8 декабря 1981 года, № 491/244), научно-технической программы «Создать и освоить перспективные технологические процессы и системы машин для комплекса лесохозяйственных работ» на 19 861 990 годы (утверждена постановлением ГКНТ и Госплана СССР от 21 октября 1985 г. № 543/228), государственной комплексной программы «Лес» на 19 911 995 годы «Разработать интегрированные системы ведения лесного хозяйства, обеспечивающие неистощительность многоцелевого лесопользования и воспроизводство лесов, повышение их устойчивости, продуктивности и эколого-защитной роли» (одобрена научно-методической секцией НТС Госкомлеса СССР 28 сентября 1990 г), Федеральной целевой программы «Леса России» на 1997;2000 годы (утверждена Постановлением Правительства РФ от 26 сентября 1997 г. № 1240), Подпрограммы (06) «Российский лес» на 1996;2000 годы (утверждена Постановлением Правительства РФ от 23 ноября 1996 г№ 1414).

Цель исследования. Основная цель заключалась в научном обосновании и развитии вопросов теории и практики искусственного лесовосстановления на основе применения эколого-ресурсосберегающих технологий выращивания крупномерного посадочного материала и лесных культур, обеспечивающих повышение эффективности лесокультурного производства в высокопродуктивных типах леса зоны хвойно-широколиственных лесов Европейской части России.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные проблемные вопросы:

— разработать метод и технологию оптимизации гранулометрического состава пахотного горизонта почвы лесных питомников и эколого-ресурсосберегающие технологии выращивания крупномерных сеянцев и способы, обеспечивающие продление сроков посадки;

— изучить эколого-лесокультурное состояние свежих вырубок после работы лесозаготовительной техники (в т.ч. агрегатной) с целью оценки степени их доступности для работы лесокультурной техники, установления их влияния на выбор технологии выращивания лесных культур, условия почвенного питания высаженных растений и качество работы почвообрабатывающих, лесопосадочных и других лесохозяйственных машин;

— провести комплексную оценку результативности современных технологий выращивания искусственных насаждений ели на вырубках до 80-летнего возраста, и на ее основе разработать более эффективный комплекс лесокультурных и лесо-водственных мероприятий;

— разработать эколого-ресурсосберегающие технологии выращивания культур ели на свежих вырубках с учетом их состояния;

— предложить метод оптимизации лесовосстановления (искусственного или естественного) и подбора пород с использованием компьютеров.

Научная новизна. На основании теоретических и комплексных эколого-технических исследований: разработан эффективный метод оптимизации гранулометрического состава почв лесных питомников и параметров посевных грядразработаны и экологически обоснованы способы консервации и транспортировки посадочного материала, а также эколого-ресурсосберегающие технологии выращивания крупномерных сеянцев с применением нового поколения машин и механизмов, снижающих трудоемкость работ. Обоснованы критерии и системы производства культур ели на свежих вырубках. Изучены эколого-лесокультурные характеристики вырубок после работы лесозаготовительной техники и разработана классификация их по степени доступности для работы лесокультурной техники. Установлено влияние лесоводственно-экологического состояния вырубок на качество выполняемых операций почвообрабатывающими машинами, а также на условия корневого питания лесных культур. Проведена комплексная оценка сформировавшихся насаждений на площадях 20−30-летних культур и проанализирована результативность существующих технологий выращивания культур на вырубках до 80-летнего возраста. Разработаны концептуальные положения эколого-ресурсосберегающих технологий создания промышленных еловых культур и шкала оценки их состояния. Разработаны алгоритм и автоматизированная система математического моделирования оптимизации выбора способа лесовосстановления и породного состава при создании лесных культур. Предложена эколого-лесокультурная система воспроизводства лесов, в которой рубка леса и производство лесных культур рассматриваются как единый процесс. Она охватывает широкий диапазон лесокультурных мероприятий тесно увязанных с технологией лесосечных работ и исходным типом леса. Научная новизна диссертации подтверждается 7 авторскими свидетельствами и патентами.

Практическая ценность и внедрение результатов исследований. По материалам исследований предложены и внедрены в производство:

— метод оптимизации физических свойств почв и параметров посевных гряд в лесных питомниках;

— способ длительной, физиологически обоснованной, консервации посадочного материала (авт. свид. Би 1 395 211 А1- авт. свид. Би 1 729 335 А1);

— эколого-сберегающие технологии выращивания высококачественных крупномерных сеянцев, равноценных саженцам с использованием двух технологических решений (патент 1Ш 2 150 189 С1, авт. свид. Би 1 715 246 А1, патент 1Ш 2 188 528 С2);

— эколого-лесокультурная классификация свежих вырубок, позволяющая определять степень их доступности для комплексной механизации работ и качество работы почвообрабатывающих и других лесокультурных машин, а также условия корневого питания растений;

— шкала для комплексной оценки качества сформировавшихся насаждений 20−30-летних культур ели, позволяющая планировать мероприятия, по улучшению состава насаждений и получение максимального лесоводственно-экологического эффекта;

— четыре эколого-ресурсосберегающих технологии лесовосстановле-ния применительно к конкретным лесорастительным условиям, состоянию вырубок, применяемых с учетом оснащенности лесохозяйст-венных предприятий (патент 1Ш 2 170 498 С1, патент 1Ш 2 156 560 С2);

— метод определения оптимального лесовосстановления (искусственного или естественного) и методика оптимизации породного состава лесных культур при их проектировании.

Все предложения оформлены в виде рекомендаций и монографий и используются на производстве. Материалы диссертации отражены в 10 учебниках и учебных пособиях, рекомендованы для использования в ВУЗах и техникумах.

В Сергиево-Посадском лесхозе с 1979 года заложено более 1,5 тыс. га культур ели с использованием разработок и непосредственным участием автора. Технология выращивания посадочного материала и создания лесных культур по эколого-ресурсосберегающим технологиям внедряются в ОЛХ «Русский лес», областях: Смоленской (Пригородный спецсемлесхоз), Пермской (Октябрьский, Лысьвенский, Чайковский и др. лесхозы), Костромской (Островский лесхоз), Калужской (Малоярославский лесхоз), Владимирской, Республике Удмуртия (Иргинском питомнике).

Обоснованность и достоверность научных положений, выводовобес-печивается: анализом обширного репрезентативного материала, собранного в течении 20 лет с использованием научно-обоснованных методикприменением системного подхода и многомерного математического моделирования, применением современных математических методов обработки экспериментального материалаиспользованием компьютерной техники и пакетов прикладных программадекватной оценкой результатов опытно-производственной проверки разработанных нормативно-методических документов и продолжительностью их производственного применения в лесном хозяйстве.

Личный вклад автора в полученные результаты. Работа является результатом 20-ти летних исследований, выполненных лично автором или под его руководством во ВНИИЛМ. Все работы по разработке эколого-сберегающих технологий входили в отраслевые планы НИР. В диссертации использованы материалы, полученные при личном участии автора на всех этапах работ.

На защиту выносится научно обоснованный комплекс мероприятий по выращиванию посадочного материала и культур ели на основе эколого-ресурсосберегающих технологий с учетом отдельных этапов развития леса и в целом периода его жизниматематическая модель оптимального лесовосста-новления и методология математического моделирования по определению состава лесных культур.

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в центральной лесохозяйственной периодической печати и докладывались на научно-технических конференциях МЛТИ (1981), НПО «Силава» (1983), ВНИИЛМ (1982, 1983, 1984, 1986, 1999), ВАСХНИИЛХ (1997), г. Воронеж (2000, 2001), г. Тюмень (1999), Всероссийской научно-практической конференции (Ульяновский государственный университет, 2001 г.) на Всероссийских совещаниях по выращиванию посадочного материала (г. Ижевск, 1995 г.- г. Волгоград, 1998 г.) — международных конференциях (г. Воронеж, 1997, 1998 гг.) — на III и IV съездах лесничих (г. Санкт-Петербург, 1994; г. Москва, 1998 г.) — выездных заседаниях Коллегии Федеральной службы лесного хозяйства России (г. Серпухов, 1999 г.- г Сергиев — Посад, 1999 г.), на международном лесном форуме «Лес и человек» «Рациональное использование лесных ресурсов». «Состояние и перспективы развития лесопромышленного комплекса России в XXI веке (Москва 2002)». Опытные образцы машин и технологии по выращиванию посадочного материала и созданию лесных культур экспонировались и отмечены дипломом на международной выставке «Леспромбизнес — 2001» (г. Москва), выставке машин, оборудования и технологий для лесного комплекса (ВЦ Сокольники — 2002), международной выставке «Машины, оборудование, инструменты и приборы для лесной, целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей и мебельной промышленности» Лесдревмаш — 2002 (г. Москва).

Рекомендации по хранению посадочного материала и продлению сроков посадки культур ели на вырубках отмечены серебряной медалью ВДНХ СССР.

Выводы, полученные при проведении исследований, нашли подтверждение при закладке в 1984;1986 гг. производственных культур на 7-ми участках площадью 77.3 га по предлагаемой технологии хранения и транспортировки посадочного материала. В Хотьковском лесничестве Загорского (ныне Сергие-во-Посадского) лесхоза 29 мая 1984 г. были заложены культуры посадкой 4-летних (2+2) саженцев ели машиной МЛУ-1 по полосам, расчищенным корчевателем Д-513А. Испытывали упаковки: в пучках, в металлических и пластмассовых ящиках. Продолжительность периода от выкопки растений в питомнике до посадки на лесокультурную площадь — 7 дней.

Установлено, что при использовании ящиков для транспортировки и хранения растений приживаемость 4-летних культур ели повышается на 8.9%, высота-на 10. 13, диаметр корневой шейки-на 15. .17%, по сравнению с растениями, которые перевозили в пучках и прикапывали на лесокультурной площади. Общая высота достоверно различается со второго года роста культур (I = 3.10.3.90 > 1.98).

В 1984 г. в кв. 43 Хотьковского лесничества проведена посадка лесных культур машиной ПСС-1 по полосам, расчищенным корчевателем, одновременно с обработкой почвы с использованием различных способов транспортировки и хранения 5(2+3)-летних саженцев ели: в ящиках, в пучках с обертыванием корней растений полиэтиленовой пленкой, в пучках без обертывания пленкой с прикопкой растений на лесокультурной площади. Посадку проводили 22 мая — до формирования прироста по высоте (? Т до 300 °С), 6 июля — после формирования текущего прироста (? Т до 600 °С) и 24 сентября — после одревеснения побегов (? Т более 1000 °С). Использование ящиков для транспортировки и хранения саженцев, а также упаковка корней в пленку позволили лучше сохранить качество посадочного материала. Культуры, созданные таким посадочным материалом, на четвертый год имели приживаемость, независимо от сроков посадки, на 2.33% выше, чем созданные саженцами, перевезенными в пучках и хранившимися в прикопке. Высота 4-летних культур, созданных с использованием ящиков для транспортировки и хранения саженцев в мае, июле и сентябре, на 23.47%, а диаметр-до 20% больше, чем у растений, перевезенных и хранившихся по базовой технологии.

В 1985 г. производственные культуры создавали саженцами ели 4(2+2) лет в кв. 78 Хомяковского лесничества. На вырубке первоначально расчищали полосы машиной МРП-2, затем одновременно обрабатывали почву и проводили посадку с помощью плуга-сажалки ПСС-1. Посадочный материал транспортировали и хранили в ящиках, унифицированных с ящиками лесопосадочных машин (предлагаемая технология) — в пучках с прикопкой растений на лесокультурной площади (базовый вариант). Для контроля растения высаживали в день выкопки в питомнике. Посадку проводили 15 мая после 7-дневного хранения растений. Результаты исследования 1.3-летних культур, созданных по предлагаемой технологии, подтвердили сделанные ранее выводы о преимуществе транспортировки и хранения посадочного материала в ящиках.

В кв. 72 Краснозаводского лесничества Загорского лесхоза посадку проводили 17 сентября 1985 г. и 20 мая 1986 г. Расчистка вырубки осуществлена корчевателем Д-513А, посадка саженцев ели 4(2+2) лет — одновременно с обработкой почвы машиной ПСС-1, транспортировка и 10-дневное хранение проводилось в унифицированных металлических ящиках. Результаты исследований приживаемости и роста 2-летних культур показали, что использование ящиков для транспортировки и хранения растений позволило создать лесные культуры саженцами ели в осенний и весенний периоды с приживаемостью 93.99%. При осенних посадках (17 сентября 1985 г.) 2-летние культуры имели высоту до 26% больше, чем при посадке одно-возрастных растений весной следующего года (20 мая 1986 г.).

Исследование способов консервации, хранения, транспортировки и сроков посадки саженцев ели позволяет сделать следующие выводы:

1. Для удлинения весеннего периода посадки целесообразно консервировать посадочный материал в питомнике до выкопки путем искусственного задержания таяния снега. В этом случае развитие саженцев затормаживается в зависимости от погодных условий на 15.45 дней, и поэтому лесные культуры можно создавать до II-III декады июня посадочным материалом, полностью не вышедшим из состояния вынужденного покоя, и в III декаде июня — растениями, у которых не началось интенсивное формирование прироста в высоту. При этом на второй год роста в культурах начало вегетации у растений не задерживается. Данный способ консервации растений, независимо от сроков посадки (май-июнь), обеспечивает приживаемость 3.5-летних культур на 92.100%, прирост по высоте — на 15.30%, массу одного растения — на 10.30% больше, чем у растений в культурах, созданных в те же сроки, но саженцами, хранившимися в прикопке.

2. Для транспортировки и хранения посадочного материала перспективный способ — использование унифицированных ящиков. Максимальная продолжительность хранения посадочного материала в ящиках, при которой не ухудшается его качество, не должна превышать: 20 дней — если саженцы не начали формировать прирост в высоту- 15 дней — в период умеренного роста и 10 дней — в период интенсивного роста. Во второй половине вегетационного периода максимальная продолжительность хранения посадочного материала — 15 дней.

При данном способе транспортировки и хранения саженцев ели приживаемость 3.5-летних культур обеспечивается на 92.98%, прирост в высоту — на 10.35%, по диаметру — на 15.23% больше, чем у культур, созданных в те же сроки по существующим технологиям.

3. При использовании посадочного материала оптимальных размеров (высота-25.30 см, соотношение массы подземной части к надземной — 1:1.7. .2.5) 4.5-летние культуры, созданные в начале вегетационного периода, имеют лучший рост по сравнению с осенними.

Создание лесных культур возможно во второй половине вегетационного периода (август — первая половина сентября) до окончания осеннего максимума роста корней у саженцев ели.

4. Растения, высаживаемые в культуры в день выкопки, следует хранить на лесокультурной площади не более 2.3 ч с соблюдением мер, предотвращающих подсыхание корней и гибель микоризы. В этом случае они приживаются в культурах на 80. 100% и имеют преимущества по росту по сравнению с саженцами из прикопки.

5. При отсутствии на предприятиях лесного хозяйства возможности увеличить период лесокультурных работ описанными выше способами (консервация невыкопанных растений на грядах в питомнике, транспортировка и хранение в ящиках или посадка в день выкопки) в весенний и раннелетний периоды допустимо хранение саженцев ели в прикопке и в снежных кучах не более 10. 15 дней. Более длительное хранение нецелесообразно, в связи с ухудшением качества посадочного материала, снижением приживаемости и ухудшением роста культур.

6. В позднелетние и осенние сроки продолжительность прикопки растений на лесокультурной площади не должна превышать 4.6 дней. Дальнейшее хранение в период интенсивного роста корней приводит к сцеплению растений с почвой и вторичным повреждениям подземной части растений при выборке их из прикопки.

4.5. Влияние способов консервации, хранения, транспортировки и сроков посадки на физиологическое состояние культур ели.

В процессе хранения растений и в период приживания на лесокультурной площади у сеянцев и саженцев происходят потери запасных питательных веществ, распад нуклеиновых кислот и снижение содержания пигментов в хвое растений (Г.С. Тутыгин, 1970, а и б- 1977; J. Kleinschmit, J. Schmidt, 1974; G.A. Ritchie, 1982; G.A. Ritchie, J.R. Roden, 1985). Интенсивность этих изменений зависит от способа и продолжительности хранения посадочного материала и его транспортировки.

Материалы исследований 1981;1985 гг. по определению влияния прикопки саженцев ели на их физиологическое состояние представлены на рис. 4.11.4.14 и в табл. 4.5. Было установлено, что характер динамики азота, фосфора и калия в 1.2-летней хвое у саженцев 4(2+2) лет в прикопке (май-сентябрь) идентичен невыкопанным растениям в питомнике, при амплитуде колебаний абсолютной величины метаболитов в пределах ±15% контроля. На углеводный обмен растений существенное влияние оказало хранение посадочного материала в прикопке. Длительное хранение (более 2.3 недель) приводит к значительному сокращению запасных питательных веществ — углеводов и, в первую очередь, крахмала, что ухудшает качество саженцев ели.

Для всех уравнений связи расчетный критерий Фишера превышает табличное значение (см. табл. 4.5). о4 2″ .

4.50 3.00 1.50 0.

1.40 1.00 ю о.

0.60.

0.20 V ч N 1 2.

8 10 12 14 16 к.

Ч.

4—- -3 4.

8 10 12 14 16.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Сумма активных температур воздуха, в сотнях °С май июнь июль август сент.

— хранение саженцев в прикопке;

———- саженцы растут в питомнике.

Рис. 4.11. Сезонная динамика содержания общего азота, фосфора и калия в 1-летней хвое 4(2+2)-летних саженцев ели, растущих в школьном отделении питомника и хранившихся в прикопке (Загорский лесхоз, 1981;1985 гг.).

4.50.

3.00.

1.50 7 8.

8 10 12 14 16.

8 10 12 14 16.

1.50.

1.00 О см.

0.50.

12 11.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Сумма активных температур воздуха, в сотнях °С май июнь июль август сент.

— хранение саженцев в прикопке;

———-саженцы растут в питомнике.

Рис. 4.12. Сезонная динамика содержания общего азота, фосфора и калия в 2-летней хвое 4(2+2)-летних саженцев ели, растущих в школьном отделении питомника и хранившихся в прикопке (Загорский лесхоз, 1981;1985 гг.) май июнь июль август сент.

— хранение саженцев в прикопкесаженцы растут в питомнике. Рис. 4.13. Сезонная динамика содержания водорастворимых углеводов и крахмала в 1-летней хвое 4(2+2)-летних саженцев ели, растущих в школьном отделении питомника и хранившихся в прикопке (Загорский лесхоз, 1981;1985 гг.) май июнь июль август сент.

— хранение саженцев в прикопкесаженцы растут в питомнике.

Рис. 4.14. Сезонная динамика содержания углеводов, крахмала и Сахаров в 2-летней хвое 4(2+2)-летних саженцев ели, растущих в школьном отделении питомника и хранившихся в прикопке (Загорский лесхоз, 1981;1985 гг.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате исследований, проведенных в зоне хвойно-широколиственных лесов европейской части Российской Федерации, разработаны экологически обоснованные основные вопросы теории и практики искусственного лесовозобновления на вырубках, обеспечивающие повышение результативности лесокультурного производства. Работа выполнена с учетом динамики леса и лесорастительных условий. Это позволило лучше познать закономерности искусственного лесовозобновления свежих вырубок, развития и формирования насаждений, а также обеспечить для выращивания посадочного материала и лесных культур оптимальные экологические условия. Исследования охватывают весь основной цикл лесокультурного производства от оптимизации почвенной экологии в лесных питомниках, выращивания посадочного материала лесных культур до формирования древостоев Ш-1У классов возраста.

Теоретические исследования базировались на эколого-системном подходе, с учетом зонально-типологической основы. Это позволило предложить эко-лого-лесокультурную систему воспроизводства лесных ресурсов. Она охватывает широкий диапазон целенаправленных мероприятий тесно увязанных с технологией лесосечных работ и исходным типом леса, рассматриваемыми как единый процесс «Рубка леса — производство лесных культур». Лесокультурная система включает технические, биологические и экологические элементы при их совместном функционировании. В работе научно обосновано выделение пяти основных взаимосвязанных и обуславливающих друг друга этапов эколого-лесокультурной системы: исходный тип леса до рубки и его основные показатели (состав древостоя, бонитет и др.) — технология лесосечных работ, сезон рубки леса и состояние вырубки (потенциальный тип вырубки) — выращивание высококачественного посадочного материала в оптимальных условиях почвенной экологиивыращивание лесных культур по эколого-сберегающей технологииформирование искусственных насаждений. Выделение этапов позволяет целенаправленно воздействовать на экологические условия при искусственном лесовыращивании и достигать в более ранние сроки конечного лесохозяйст-венного эффекта.

Выделение этапов эколого-лесокультурной системы дает новую теоретическую и практическую основу для комплекса технических приемов выращивания посадочного материала и лесных культур, осуществляемых в наиболее важные и динамичные по своей природе промежуточные этапы, от которых непосредственно зависит конечный результат искусственного лесовозобновления.

Анализ экспериментального материала позволил сформулировать ряд выводов теоретического и прикладного характера и разработать рекомендации, обеспечивающие эффективное выращивание посадочного материала и лесных культур, а также формирование в более короткие сроки древостоев, отвечающих их целевому назначению и условиям местопроизрастания.

Теоретические положения, выдвинутые в работе, показывают, что повышение надежности искусственного лесовозобновления на свежих вырубках находится в непосредственной зависимости от совокупности технологических процессов и агроприемов, направленных на оптимизацию лесокультурного производства. Высокой надежности искусственного возобновления можно достичь на основе выдвинутых в работе теоретических положений, обеспечивающих всестороннее изучение лесных культур и условий их выращивания на свежих вырубках, с учетом явлений и процессов эколого-биологического и технологического характера во взаимосвязи и взаимовлиянии, и направленных на оптимизацию лесокультурного производства. В связи с этим в работе приводятся результаты комплексных теоретических и экспериментальных исследований широкого круга вопросов, обеспечивающих повышение качества и эффективности лесокультурного производства. Разработанные мероприятия на основе системного подхода и с учетом динамичности леса, обеспечивают эффективное целенаправленное выращивание лесных культур.

Доказано, что процесс выращивания посадочного материала и лесных культур является управляемым. Он зависит от почвенной экологии лесного питомника и лесокультурной площади, качества посадочного материала, используемого при закладке культур, экологии вырубки и ее доступности для работы лесокуль-турной техники, агротехники и технологии выращивания искусственных насаждений, а также активного, своевременного и целенаправленного воздействия на оптимизацию лесокультурного производства и формирование насаждений.

Одним из действенных и доступных средств повышения эффективности и качества искусственного лесовозобновления является использование высококачественного посадочного материала максимально допустимых размеров и выращенного по эколого-ресурсосберегающей технологии. В связи с этим, на основании теоретических и экспериментальных исследований показаны пути оптимизации почвенной экологии лесных питомниковустановлен оптимальный срок выращивания высококачественных крупномерных сеянцев ели качественно равноценных саженцам аналогичного биологического возрастаразработано две технологии выращивания крупномерных сеянцев (патент 1Ш 2 150 189 С 1), значительно сокращающие количество лесокультурных операцийразработан способ значительного продления сроков посадки (авторское свидетельство 8и 1 395 211 А 1).

Усиленный рост в культурах крупномерных сеянцев обеспечивает им раннее вступление в период быстрого роста и выход из-под полога лиственных пород, а также ускоряет и облегчает формирование хозяйственно-ценных хвойных молодняков.

Изучение качества посадочного материала и его рост в лесных культурах позволило разработать лесоводственно-биологическое и экономическое обоснование созданию культур ели крупномерными сеянцами, выращенными по технологии ВНИИЛМ. В этом случае, при создании культур сокращается шесть операций (увязка в пучки выкопанного посадочного материала, его прикопка в питомнике и выборка из нее, прикопка посадочного материала на лесокультур-ной площади и выборка из нее, развязка пучков). Это позволяет сократить трудозатраты и уменьшить расходование денежных средств.

Использование крупномерных сеянцев ели позволяет выращивать культуры без агротехнических уходов и с меньшим на 30−50% количеством осветлений в период до перевода лесных культур в земли покрытые лесной растительностью.

Анализ экспериментального материала позволил разработать основные вопросы теории и практики выращивания лесных культур на свежих вырубках по эколого-сберегающим технологиям. Предложенные четыре технологии обеспечивают: минимальное воздействие почвообрабатывающих машин на естественное сложение почвенного горизонтаоптимальные условия почвенного питания культивируемых древесных породсохранение экологии вырубокоптимизацию условий выращивания лесных культурснижение затрат трудовых, материально-технических и финансовых ресурсов.

Повышение продуктивности лесов и затраты на их воспроизводство во многом зависят от правильности выбора способа лесовозобновления (искусственного или естественного) и подбора породного состава при создании лесных культур.

В связи с этим, в диссертации изложены теоретические основы и практическая реализация всех этапов построения имитационной модели оптимизации лесовосстановления. Рассмотрен комплекс эколого-экономических факторов, определяющих способ лесовосстановления. Проанализировано их поведение в различных зонах Европейской части России. Особое внимание уделено рассмотрению методов оптимизации применительно к многокритериальной детерминированной задачи с непрерывно изменяющимися параметрами, когда принятому критерию оптимальности соответствует единственная целевая функция.

Разработана имитационная модель оптимального лесовосстановления на основе анализа эколого-экономических взаимосвязей. На конкретных материалах наглядно показан в динамике принцип определения оптимального способа лесовосстановления.

В работе разработана и применена биолого-экономическая методология математического моделирования по определению породного состава лесных культур с применением ПЭВМ.