Формирование насаждений на вырубках подзоны южной тайги: на примере Костромской области

Актуальность исследования. Современный уровень трансформации южнотаежных лесов под влиянием рубок леса вызывает коренную перестройку лесной растительности, меняет ее биоценотический и видовой состав, определяет состав и продуктивность молодых насаждений, формирующихся на вырубках. Ясно прослеживается острая необходимость разработки более действенных мер лесохозяйственного воздействия на процесс формирования молодняков, что требует знаний закономерностей их динамики.

Процессы восстановления лесной растительности на вырубках и гарях служили объектом исследований специалистов разных научных направлений. При этом до сих пор остаются слабоизученными вопросы ее динамики в связи с лесохозяйственными мероприятиями. Решение этой задачи имеет большое практическое значение для организации и ведения лесного хозяйства в лесах подзоны южной тайги. Поэтому проблема изучения динамики восстановления лесной растительности на вырубках сохраняет до сих пор особую актуальность.

Цель работы состоит в исследовании роста и развития молодых насаждений в течение 25 лет после рубки и выявлении закономерностей их формирования в условиях зеленомошных типов леса в связи с технологиями лесосечных работ, способами лесовосстановления и рубками ухода.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследования:

1. Проанализировать современное состояние лесовосстановительных работ на примере Костромской области.

2. Подобрать площади молодняков разного возраста и изучить состав и таксационные показатели насаждений, сформировавшихся после рубки.

3. Выявить закономерности формирования молодых насаждений в условиях зеленомошных типов леса в связи с технологиями лесосечных работ, способами лесовосстановления и рубками ухода.

4. Разработать предложения по повышению эффективности лесовос-становительных процессов на вырубках.

Объекты исследования: восстановившиеся вырубки разной давности рубки в зеленомошных типах леса Костромской области.

Научная новизна работы. В работе впервые для условий Костромской области рассмотрены закономерности формирования молодых насаждений на вырубках разной давности рубки, выявлены факторы их определяющиеобоснованы практические рекомендации по повышению эффективности ле-совосстановительных процессов на вырубках.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1) закономерности формирования насаждений на вырубках;

2)предложения по оценке состояния и необходимости в уходе насаждений естественного и искусственного происхождения на вырубках;

3) рекомендации по повышению эффективности лесовосстановитель-ных процессов на вырубках.

Практическая ценность и реализация работы.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы для создания системы рационального ведения лесного хозяйства, развития новых экологических подходов к лесовосстановлению в подзоне южной тайги, а также при определении режимов охраны, организации мониторинга и составлении прогнозов развития конкретных лесных массивов.

Материалы исследований переданы в Департамент лесного хозяйства Костромской области. Часть материалов, имеющих теоретическое и методическое значение, используются в научной, учебной и консультационной работе Костромского государственного технологического университета. Они включены в методические пособия по лесоведению и лесоводству.

Выводы и заключения автора базируются как на собственном материале, собранном при изучении лесных насаждений в различных районах Костромской области (144 пробных площади) в 2000 — 2007 гг., так и на анализе опубликованных материалов. Достоверность полученных результатов подтверждена многолетними наблюдениями автора и данными других исследователей.

Апробация работы.

Результаты работы обсуждались на заседаниях кафедры лесоинженер-ного дела Костромского государственного технологического университета. Основные положения диссертационной работы отражены в докладах на 55, 56, 57 и 58 межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов (Кострома, 2004, 2005, 2006, 2007) — на международной научно-практической конференции «Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства» (Киров, 2007).

Личное участие автора в работе заключается в постановке задач исследования, разработке методик и программ исследования, руководстве и непосредственном участии в полевых работах, в проведении анализа и обобщении данных, в разработке научно-практических рекомендаций, в реализации и апробации работы. Работа по теме диссертации началась на 3 курсе лесо-механического факультета Костромского государственного технологического университета и продолжена в аспирантуре. Основной объем полевых работ выполнен автором в 2000 — 2006 гг. во время выполнения научных работ кафедры лесоинженерного дела по госбюджетной теме «Оптимизация лесопользования в Костромской области с учетом эколого-биологических особенностей лесных массивов». Все исследования выполнены лично автором или под его руководством и при непосредственном участии.

Публикации. Автором опубликовано 7 научных работ. Материалы исследований использованы в 1 учебном пособии по лесоводству и 2 учебно-методических указаниях для проведения лабораторных и практических работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, приложения. Библиография — 116 наименований (в том числе 8 иностранных) на 9 страницах. Общий объем работы 169 страниц, ос.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По результатам исследований можно сделать следующие выводы:

1. В районе исследований главное пользование лесом осуществляется в основном за счет сплошных рубок (около 97% заготовок), технология которых сводится к валке леса с помощью бензопил, тракторной трелевке деревьев хлыстами (за комель или вершину) и вывозке с помощью лесовозных машин. Очистка лесосек проводится в основном механизированным сбором порубочных остатков в валы. Затем с помощью плуга ПКЛ-70 нарезаются борозды через 3−6 м друг от друга, и производится посадка 1−2-летних сеянцев хвойных пород. В результате оказываются минерализованными от 30 — 50% до 60 — 80% площадей вырубок. Эколого-фитоценотические условия на площадях сплошных и выборочных рубок резко меняются и бывают особенно напряженными в первые 2−3 года после рубки древостоя, что приводит к коренной перестройке растительного покрова (видового состава, проективного покрытия, жизненности особей). Наиболее резкие изменения в первые годы претерпевают световой и температурный режимы, эдафические условия и влажность воздуха и почвы.

2. В большинстве случаев наибольшее варьирование густоты древесных пород отмечается на вырубках естественного возобновления, однако у ели, березы пушистой и осины этот показатель был наибольшим на вырубках с посадкой лесных культур, а сосны обыкновенной на вырубках с посевом семян.

3. Динамика эмпирических показателей густоты различается в зависимости от древесной породы:

— показатели густоты ели к 20 годам возраста восстановившейся вырубки при естественном возобновлении и при посадке лесных культур становятся одинаковыми, а при посеве семян продолжают снижаться. При этом показатели густоты ели приестествеином возобновлении испытывают меньшие колебания, чем при посадке лесных культур;

— показатели густоты березы повислой на участках с естественным возобновлением испытывают сильные колебания, проявляя слабую тенденцию достижения максимальных показателей в возрасте восстановившейся вырубки 10 — 13 лет, на участках с посадкой лесных культур после начального возрастания 1 — 5 годов они колеблются в узких пределах;

— показатели густоты осины также испытывают сильные колебания, особенно на объектах естественного возобновления, на которых они достигают наибольших значений;

— показатели густоты ольхи серой достигают максимального значения на объектах естественного возобновления вырубок в возрасте вырубки от 6 до 8 лет;

— показатели густоты березы пушистой и сосны обыкновенной в динамике практически не прослеживаются из-за отсутствия данных за многие годы.

4. У ели, березы повислой и осины наибольшее варьирование встречаемости древесных пород отмечается на вырубках естественного возобновления, у ольхи серой и березы пушистой этот показатель был наибольшим на вырубках с посадкой лесных культур, а сосны обыкновенной на вырубках с посевом семян. Динамика показателей встречаемости различается в зависимости от древесной породы:

— в динамике встречаемости ели на объектах естественного возобновления и на объектах с посадкой лесных культур наблюдаются три максимума — в 2 — 4, 14 — 17 и 24 года восстановления вырубок, а так же два минимумав 7 — 10 и 20 — 22 года. Колебания встречаемости на объектах, созданных посадкой лесных культур меньше, чем на объектах естественного возобновлена целом встречаемость елового подроста на объектах с посадкой лесных культур практически за весь период исследования выше, чем на объектах естественного возобновления;

— на объектах лесных культур созданных посадкой сеянцев или саженцев показатель встречаемости березы повислой испытывает гораздо меньшие колебания, чем на объектах естественного возобновления, где наблюдаются два минимума встречаемости в8−10и 18 -20 лет, а так же три максимума в 2−3, 12- 14 и 22−24 года;

— на объектах естественного возобновления показатель встречаемости осины варьирует в более широких пределах, чем на объектах с посадкой лесных культур, почти за весь исследуемый период показатель встречаемости осины на объектах с посадкой лесных культур имел более низкие показатели, чем на объектах естественного возобновления;

— теоретические линии регрессии встречаемости ольхи серой на всех объектах испытывают значительные колебания вследствие невыравненности условий произрастания;

— показатели встречаемости березы пушистой и сосны обыкновенной в динамике практически не прослеживаются из-за отсутствия данных за многие годы.

5. Высота и диаметр стволов древесных пород варьировали в зависимости от условий местопроизрастания. Наибольшие высоты у ели и березы пушистой отмечены на объектах естественного возобновления, у всех остальных пород — на объектах с посадкой лесных культур. Аналогичные величины показателей диаметра у ели и ольхи отмечены на объектах естественного возобновления и с посадкой лесных культур, у осины — на объектах естественного возобновления, у березы повислой — на объектах с посадкой лесных культур, у березы пушистой — на объектах с посадкой лесных культур и с посевом семян. Динамика высоты и диаметра стволов древесных пород в процессе восстановления вырубок отвечают полиномиальной зависимости и высшей степени достоверны, поэтому не требует выравнивания эмпирических данных.

6. На большинстве обследованных объектов (62%) восстановление оценивается как удовлетворительное и хорошее. Погибшие лесные культуры отмечены на 16 объектах, что составляет 19% от общей площади лесных культур или 11% от общей площади молодняков. Практически половина молодняков естественного возобновления и лесных культур, созданных посевом семян, имеют неудовлетворительную оценку восстановления хвойных. Хорошее восстановление отмечено только на 5% обследованных объектов, причем на объектах естественного возобновления такую оценку не получила ни одна обследованная вырубка, а в лесных культурах этот показатель имели 8% объектов. В целом более успешное лесовосстановление происходит на вырубках с посадкой лесных культур, где на 72% обследованных объектов оно было удовлетворительным и хорошим. Одна треть площадей молодняков естественного и искусственного происхождения в настоящее время не возобновилась хвойными породами и рекомендуется для выращивания лиственных пород (березы, осины), под пологом которых уже появляется подрост ели, позволяющий в дальнейшем сформировать продуктивное хвойное насаждение. Большинство (54%о) молодняков естественного и искусственного происхождения, требует проведения осветлений и прочисток. Кроме того, значительная доля (32%) объектов нуждается в лесокультурной реконструкции, однако экономически в настоящее время нецелесообразно вновь на этих объектах создавать лесные культуры, поэтому вырубки с погибшими культурами необходимо списать и перевести в объекты естественного возобновления. Потребность в уходе в настоящее время имеют 23% площадей хвойных молодняков естественного и искусственного происхождения. Остальные хвойные молодняки по высоте древесных пород уже не соответствуют оптимальным срокам и нуждаются в уходе как за средневозрастными насаждениями. Практически к ним относятся все молодняки старше 1990 года. Рекомендуется проводить уход и в молодняках березы, если они 1 класса бонитета. К таким насаждениям относится 17% молодняков березы. По методам возобновления вырубок наибольшую потребность в уходе за молодняками имеют объекты с посадкой лесных культур (52%). Вырубки естественного возобновления требуют ухода за молодняками в 18% случаев, а с посевом семян — в 30%.

7. Внесены предложения по оценке состояния и необходимости в уходе насаждений естественного и искусственного происхождения на вырубках: оценивать необходимость в проведении рубок ухода и назначать их показатели не только по густоте, но и по встречаемостина участках естественного возобновления наиболее важна встречаемость лиственных верхнего полога, который создает условия для появления и развития подроста ели последующего возобновления равномерно распределенного по площади вырубкина участках естественного возобновления намечать проведение рубок ухода так чтобы в итоге получались насаждения равномерно распределенные по площади вырубки, а именно поддерживать их встречаемость, но снижать их густоту (разреживание лиственных в перегущенных куртинах и оставление их в рединах) — на участках с посадкой лесных культур (в одновозрастных насаждениях) необходимо сдерживать увеличение встречаемости осины для предотвращения уменьшения встречаемости елибереза в меньшей степени сдерживает появление и развитие подроста ели, чем осина.

8. Сделаны выводы о способах снижения стоимости лесовосстановления за счет изменения режима рубок ухода. При изменении режима рубок ухода можно предсказать одинаково эффективное восстановление елью в данных условиях при посадке лесных культур и при естественном возобновлении. В таком случае для снижения стоимости лесовосстановления на всех участках, где проведена рубка с сохранением подроста, следует рекомендовать естественное восстановление (если подроста ели остается свыше 1500 шт/га). Посадку лесных культур следует намечать там, где проводилась рубка с применением агрегатной техники без сохранения подроста (ели меньше 700 шт/га). В том случае, если подроста ели сохраняется 700 — 1600 шт/га следует проводить комбинированное лесовосстановление либо содействие естественному возобновлению (минерализация почвы).