Актуальность темы
В современных экономических и экологических условиях при проведении сплошных рубок необходимо максимально использовать естественные восстановительные функции лесных экосистем. Применение сплошных рубок в зеленомошных группах типов леса, без учета природы леса, не позволяет добиться должного лесоводственного эффекта, что приводит к утрате имевшегося под пологом молодого поколения хвойных и других ценных пород и необходимости создания на таких участках лесных культур. При ограниченном финансировании лесовосстановительных работ, а также трудной доступности многих участков для их выполнения, доля насаждений, сформировавшихся из естественного возобновления после сплошных рубок, возрастает. Формирование древостоев из возобновившихся лесо-образующих растений без лесохозяйственных мероприятий не всегда позволяет получить ценные насаждения. Ценность насаждений значительно снижается с увеличением в их составе мягколиственных пород, таких как осина, ольха серая, береза. Анализ статистических данных показал, что за период с 1961 по 2006 годы площадь насаждений ели в лесном фонде типичных областей таежной зоны в Вологодской и Костромской уменьшилась более чем на 20% за счет интенсивной их эксплуатации и последующего естественного возобновления на вырубках мягколиственных пород.
Проблема усложняется тем, что в настоящее время недостаточно отработаны оптимальные варианты рубок ухода: по интенсивности и срокам повторяемости в зависимости от густоты и жизнеспособности возобновляемых пород, их таксационных характеристик и размещения по площади участка. Недостаточно изучены варианты и динамика роста формируемых насаждений в течение длительного периода после сплошных рубок. В связи с этим особо актуальна разработка лесохозяйственных мероприятий на участках с естественным возобновлением после сплошных рубок, направленных на достиже3 ние целей лесовыращивания с учетом современных требований «устойчивого управления лесами, сохранения биологического разнообразия, поддержания приемлемой продуктивности лесов и эффективного выполнения ими экологических функций» (Лесной кодекс, 2007; Концепция устойчивого управления лесами, 1997).
Цель и задачи исследований. Разработать лесохозяйственные мероприятия по уходу за лесами в насаждениях, естественно возобновившихся после сплошных рубок, путем регулирования экологических условий роста хвойных пород.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
— Оценить количество, состояние и рост подроста ели в зависимости от экологических условий произрастания в насаждениях, естественно формирующихся на вырубках.
— Изучить различные варианты рубок ухода по формированию насаждений на вырубках из естественного предварительного и последующего возобновления.
— Разработать и усовершенствовать комплекс лесохозяйственных мероприятий и нормативы рубок ухода по формированию хвойных древостоев из естественного возобновления после сплошных рубок.
Научная новизна. Выявлены особенности формирования насаждений из естественного предварительного и последующего возобновления на вырубках. Выделены четыре типа формирующихся насаждений в зависимости от экологических условий и состава вырубленных древостоев. Разработан комплекс лесохозяйственных мероприятий, включающих проведение рубок ухода в зависимости от количества, породного состава и состояния естественного возобновления хвойных пород. Установлены нормативы проведения рубок ухода, повышающих хозяйственную ценность насаждений.
Практическая ценность и внедрение результатов исследований.
Разработана нормативная база проведения рубок ухода в смешанных насаждениях с возобновлением ели, обеспечивающая выращивание хозяйственно ценных древостоев.
На защиту выносятся следующие основные положения:
— Характеристика типов насаждений, формирующихся на вырубках из естественного возобновления в зеленомошной группе типов леса в зависимости от количества и качества растений возобновляемых лесообра-зующих пород, состава вырубаемых древостоев;
Нормативы проведения рубок ухода в насаждениях, сформировавшихся после сплошных рубок из естественного предварительного и последующего возобновления;
— Комплекс лесохозяйственных мероприятий (рубок ухода) в зависимости от количества возобновляющихся деревьев лесообразующих пород, их состояния и состава формирующихся насаждений на вырубках.
Обоснованность выводов и рекомендаций подтверждена достаточным объёмом экспериментального материала, обработанного с использованием современных методов математической статистики.
Апробация работы, внедрение, публикации. Результаты исследований докладывались на 4 научно-технических конференциях. По теме диссертации опубликовано 7 статей, в том числе — 2 в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, 2 статьи находятся в печати.
Личный вклад. Подготовка программы и методики исследований, подбор участков для опытно-производственных работ, проведение полевых исследований, статистический анализ материалов и подготовка статей.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из общей характеристики работы, 7 глав, основных выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 110 источников. Работа изложена на 120 страницах текста, содержит 20 таблиц, 30 рисунков. 5.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.
На протяжении прошлых столетий в России накоплен значительный опыт изучения естественного возобновления в зависимости от различных вариантов сплошных рубок, в т. ч. и в мягколиственных лесах. Лесоводственные и экономические результаты влияния на качество лесовосстановительных процессов различных вариантах сплошных рубок подробно представлены в работах C.B. Алексеева и A.A. Молчанова (1954), Н. Е. Декатова (1936), М. Е. Ткаченко (1931, 1939), Д. М. Кравчинского (1913), И. С. Мелехова (1954, 1962).
Анализ литературных источников показывает, что оценка сплошных рубок на протяжении всего периода их использования была неоднозначна. До 50-х годов прошлого века в оценке сплошных рубок преобладали подходы не лесохозяйственной, а экономической и лесоэксплуатационной эффективности. Проблеме восстановления леса на вырубках уделялось меньшее внимание, в результате чего во многих случаях наблюдалась смена хвойных пород мягколиственными (осиной и березой), что резко снижало хозяйственную ценность восстанавливаемых насаждений. При отсутствии естественного возобновления нередко вырубки переходили в заболоченные участки или пустыри и процесс восстановления леса затягивался на многие годы и десятилетия.
Неудовлетворительное возобновление вырубок хвойными породами в связи с бессистемными приисковыми рубками у ученых лесоводов вызывало тревогу за судьбу российских лесов. Уже в XIX — начале XX веков шел поиск путей восстановления на участках, пройденных сплошными рубками с вырубкой хозяйственно-ценных насаждений. При этом осуществлялись также разработки и проверка на практике вариантов сплошных рубок, позволяющих добиться значительного лесоводственного эффекта. В частности была тщательно изучена эффективность опытных рубок в двухярусных лиственноеловых древостоях, проводимых К. Ф. Тюрмером (1881) в Порецкой даче Московской области, а также рубок Д. М. Кравчинского (1903, 1905, 1913). С учетом результатов этих работ в дальнейшем учеными и специалистами лесного хозяйства (Алехиным, 1909; Генко, 1900; Кузнецовым, 1918 и др.) в лесах различного породного состава изучалась приемлемость различных вариантов сплошных рубок, а также и лесовосстановительных мероприятий на территории многих регионов страны. До 1930;го года достижения науки реа-лизовывались главным образом на небольших площадях опытных лесничеств. Проблема восстановления хозяйственно-ценных насаждений после сплошных рубок в широком плане оставалась не решенной.
С развитием промышленности, начиная с 30-х годов прошлого века резко увеличился удельный вес сплошных концентрированных рубок в лесах России. К этому периоду относится общепризнанное осознание роли деятельности человека в изменении природы леса, получившее отражение в высказывании Г. Ф. Морозова (1928) о том, что наиболее мощный фактор, воздействующий на природу леса — антропогенный. Он вызывает смену пород и определяет ее направление. Им также отмечено, что большее участие лиственных в составе насаждений — признак близости человека.
В этом периоде отмечаются первые попытки механизации лесозаготовок. На заре применения лесохозяйственной техники М. Е. Ткаченко отмечает, что не все машины будут оказывать одинаковое влияние на лесовозобновление. С 30-х годов начались работы по изучению влияния лесозаготовительной техники на лесовозобновление и напочвенный покров (М.Е. Ткаченко, 1931; И. С. Мелехов, 1935; Хореев, 1935; Н. Е. Декатов, 1935). Вопрос сохранения подроста при сплошных рубках среди ученых и специалистов лесного хозяйства решался неоднозначно и был дискуссионным. У лесоводов — практиков он не вызывал беспокойства, так как страна располагала большими запасами хвойных насаждений, а рубка леса велась еще преимущественно ручными пилами с трелевкой гужевым транспортом. При таком способе заготовки древесины имевшийся под пологом подрост ели повреждался незначительно.
Внедрение механизированной заготовки леса определило очередной этап в технологии сплошных рубок и особенно сплошных концентрированных, обеспечив резкое увеличение производительности труда на лесозаготовках. Применение средств механизации по шаблону, позволяющему достичь наибольшей экономической эффективности, без учета природы лесов, в ряде случаев нанесло серьезный ущерб лесному хозяйству, увеличивая период возобновления леса на вырубках, и способствовало смене хвойных пород менее ценными мягколиственными. Одной из основных причин неудовлетворительного облесения вырубок, по данным проведенного анализа, является несоблюдение элементарных лесоводственных требований как в процессе отвода лесосек, так и при выполнении рубок — отсутствие семенников, уничтожение подроста, не проведение мероприятий, содействующих естественному возобновлению хозяйственно-ценных пород.
По статистическим данным за период с 1900;го по 1980;й год удельный вес хвойных пород в зоне хвойно-широколиственных лесов сократился, а мягколиственных вырос на 42% (Писаренко А.И., Страхов В. В., 2004). Основной из причин сокращения площади хвойных насаждений за данный период является увеличение с 30-х годов прошлого века объёма сплошных концентрированных рубок в хвойно-лиственных насаждениях.
Возрастание с 1950 годов объемов использования техники на лесозаготовках, несмотря на появление разработок по технологиям рубок с сохранением подроста, приводило часто к уничтожению имеющегося под пологом молодого поколения ели, особенно на лесосеках концентрированных рубок. При ограниченных трудовых и материальных ресурсах создавать лесные культуры на всей площади проведённых рубок, было невозможно. Создание лесных культур осложнялось также значительной удаленностью многих лесосек от дорог постоянного (всесезонного) действия. Как ученые, так и производственники понимали, что повсеместное проведение сплошных рубок без сохранения подроста ели и других хозяйственно ценных пород противоречит концепции эффективного неистощительного ведения лесного хозяйства. Наряду с сохранением подроста для целей воспроизводства леса хозяйственно-ценными породами, необходимо было также уменьшить и размеры площадей рубок главного пользования и не допускать переруба расчетной лесосеки.
С 60-х годов прошлого века в разных регионах страны повышается внимание к изучению различных способов рубок главного пользования, позволяющих сохранять подрост хозяйственно-ценных пород и снизить негативное влияние на лес. Результаты исследований подробно рассмотрены в работах A.B. Побединского (1965), В. Г. Карпова (1969), П. Н. Львова (1971), В. И. Обыденникова (1990), В. А. Дудина (1990), A.C. Тихонова (2000) и др. Анализ ранее проведенных исследований позволил сделать вывод, что успешность естественного возобновления ели в пределах одной лесорасти-тельной зоны зависит от целого ряда факторов, определяющее значение среди которых имеют типологические особенности леса. Возобновление ели лучше всего происходит в брусничных, черничных и в долгомошных типах леса, то есть там, где более благоприятны условия для ее поселения и меньше выражена конкуренция со стороны лиственных пород. Однако, эти условия не являются лучшими для формирования продуктивных насаждений ели.
По литературным данным установлено, что в подзоне средней тайги еловый подрост в достаточном количестве имеется на 70% поступающих в рубку площадей хвойных насаждений, в южно-таежной подзонена 50.58% площади, в зоне хвойно-широколиственных лесов доля этих площадей изменяется от 22 до 40% (Д.И. Дерябин, В. Г. Атрохин, 1979). Ель чаще поселяется под пологом лиственно-еловых насаждений, преимущественно березо-во-еловых. В подзоне средней тайги на 61% площади березняков выявлено наличие елового подроста численностью более 3 тыс. шт./га, в березняках подзоны южной тайги на 75% площади (Писаренко А.И., 1977). В мягколи-ственных насаждениях зоны хвойно-широколиственных лесов наличие достаточного количества подроста наблюдается на 40.50% площадей спелых и перестойных насаждениях.
Исследованиями многих ученых (Декатов Н.Е., 1936; Некрасов А. Н., 1984;Обыденников В. И., 1980, 1990, 1996 и др.) было выявлено, что при смене хвойных доминирующее положение среди мягколиственных пород принадлежит березе. В настоящее время в европейской части России березовыми лесами занято около 21% покрытой лесом площади. Причем значительная часть березняков, благодаря формирующейся в них благоприятной для развития хвойных пород структуре, оказалась лучше, чем другие насаждения обеспечена хвойным подростом. По исследованиям A.C. Тихонова, А. Н. Жижкуна (2000) еловый подрост под пологом березовых насаждений в течение длительного периода не теряет способности к значительному увеличению прироста после его освобождения от верхнего полога. Ими также отмечено, что под пологом березовых насаждений значительно улучшаются почвенные условия для роста ели.
Состояние и жизнеспособность подроста ели зависит от экологических условий произрастания под пологом леса. Г. Ф. Морозовым (1928), A.B. Афанасьевым (1961), В. И. Алексеевым (1978), Н. Е. Декатовым (1961), доказано, что влияние полога лиственных пород до возраста 10.20 лет, в некоторой степени, защищает ель от воздействия неблагоприятных факторов среды. Потери ели по приросту в высоту и по диаметру при произрастании под пологом существенно возрастают по исследованиям A.B. Афанасьева (1961), В. И. Алексеева (1978) после 14 лет, по данным Н. П. Чупрова (1963), Г. С. Войнова (1974) — после 25.30 лет. Видимо возрастной интервал незначительных потерь ели под пологом в росте в высоту и по диаметру зависит от ряда факторов, определяемых верхним ярусом мягколиственного насаждения (породным составом, сомкнутостью полога), расположением подроста ели под пологом и типом леса. Н. С. Нестеровым (1960), J1.A. Кайрюкштисом (1974), С. Н. Сенновым (1979), Н. Е. Декатовым (1961) отмечено также, что угнетение способствует нарушению хода роста ели по высоте и диаметру. По результатам исследований этих же авторов степень нарушения увеличивается с ухудшением условий произрастания. По данным В. И. Алексеева (1973), J1.A. Кайрюкштиса (1974) деревья ели в угнетенном состоянии отличаются от быстро развивающихся длительным периодом теневого роста, незначительным приростом по высоте и диаметру. Степень угнетения ели по данным С.Н. Ба-гаева (1963), А. И. Чилимова (1964), А. Ф. Чмыра (1977), Н. В. Бугаева (1982) влияет на возраст наступления максимума прироста ели по высоте и диаметру. Противоположные выводы о влиянии жизнеспособности ели на максимум прироста получены Г. С. Войновым (1974). По его данным максимум прироста у ели по высоте и диаметру не зависит от жизнеспособности и наблюдается в возрасте 30 лет.
Исходя из анализа литературных данных, остаются актуальными вопросы установления продолжительности возрастного периода произрастания ели под пологом без значительных потерь, влияния степени угнетения на показатели роста, возраст наступления максимума прироста по высоте и диаметру ствола ели. Для их решения необходимы исследования по динамике прироста по высоте и диаметру ствола ели в зависимости от категории жизнеспособности и экологических условий произрастания в насаждении.
Исследованиями Д. Д. Лавриенко (1953) В. Н. Сукачева (1953), Л. А. Кайрюкштиса (1974), А. Ф. Чмыра (1977) установлено, что развитие ели под пологом в богатых условиях произрастания в значительной степени определяется освещенностью. Л. А. Кайрюкштис (1969), X. Лир (1974), В. В. Миронов (1977) считают, что для лучшего роста ели необходимо около 70% света по сравнению с открытым местом. По данным В. А. Алексеева (1975), А. Б. Калякина (1977), Ю. Л. Цельникер (1969) световой минимум для ели составляет 3% от освещенности открытого места. По данным этих же исследователей световое насыщение хвои происходит при освещенности более 30.40% от открытого пространства, что составляет (30.40 тыс. люкс).
Недостаточная интенсивность освещенности под пологом приводит к морфологическим и физиологическим изменениям ели и, как следствие, снижению ее жизнеспособности и периода вегетации. Исследованиями А. Ф. Чмыра (1977), В. И. Алексеева (1978) установлено, что деревья подроста ели, произрастающие под пологом в условиях 20.40% от освещенности открытого места, независимо от типа леса запаздывают с началом вегетации на 3.5 днейв условиях 10. 15% света запаздывают с началом роста на 5.7 днейв условиях 5% освещенности запаздывают на 10. 15 дней и прекращают рост на 15.20 дней раньше. Этими же авторами отмечено, что у подроста в одинаковых световых условиях величина прироста по высоте одинакова. Недостаточная освещенность ели под пологом оказывает существенное влияние также на развитие ассимиляционного аппарата. Н. Г. Рыбальченко (1978,1980) отмечено, что освещенность кроны ели, не превышающая 4% от полной, приводит к снижению количества однолетней хвои в кроне на 42%. По данным исследователей Л. А. Иванова (1946), Л. А. Кайрюкштиса, А. Р. Родина (1977), В. В. Миронова (1977), Ю. Л. Цельникер (1978) ухудшение экологических условий произрастания ели способствует снижению массы ассимиляционного аппарата, образованию конусовидной и зонтикообразной кроны и снижению ее протяженности по стволу.
Показатель освещенности под пологом не является величиной постоянной. В. Г. Атрохин (1964), Ю. Л. Цельникер (1969), В. А. Алексеев (1975) П. И. Илларионов (1977) отмечают, что освещенность под пологом в значительной степени зависит от сомкнутости насаждения. Ими подчеркивается увеличение категории жизнеспособности ели под пологом при более высоких показателях освещенности в «окнах» насаждения.
Неравномерное распределение освещенности под пологом насаждения способствует дифференциации ели по категории жизнеспособности. Величина дифференциации возрастает при снижении сомкнутости насаждения, и, как следствие, увеличивается освещенность ели под пологом леса.
В действующих классификациях (Касимов, 1960; Кайрюкштис, 1969; Чилимов, 1964; Чмыр, 1977; Рыбальченко, 1980; Калиниченко, 1991; и др.) для оценки жизнеспособности ели использованы показатели изменений морфологических признаков. Влияние экологических условий на произрастание ели под пологом в указанных классификациях — косвенное, без четко выделенных количественных пределов лимитирующих факторов. Использование экологических критериев оценки условий произрастания подроста ели в насаждении по результатам наших исследований позволит уточнить действующие нормативные документы и рекомендации.
При длительном произрастании подроста ели под пологом утрачивается его ценность для формирования продуктивных хвойных насаждений, в результате чего происходит увеличение площади мягколиственных насаждений, что приводит к снижению хозяйственной, экологической и санитарной ценности лесов, увеличению сроков выращивания хозяйственно ценных пород (через смену пород). Учитывая неблагоприятное воздействие верхнего полога мягколиственных пород на подрост ели под пологом, основное значение в комплексе лесохозяйственных мероприятий должно быть отведено проведению постепенных рубок различной интенсивности (Тихонов, Жеж-кун, Ковалев, 2000; Дерюгин и др., 2000; Назаров, Мартынов 2002). Интенсивность постепенных рубок по большинству проведенных исследований (Гордеев, 1961; Давыдов, 1971; Тихонов, 1977, 2000; Дерюгин, 2000) должна быть обоснована количеством и состоянием жизнеспособных деревьев ели под пологом. При недостаточном количестве жизнеспособного подроста ели под пологом предпочтительными являются постепенные рубки, проводимые в несколько приемов слабой интенсивности по запасу мягколиственного древостоя. Благоприятные условия освещенности для роста ели под пологом по данным В. Г. Атрохина (1964), A.B. Афанасьева (1964), Н. Е. Декатова (2001) создаются только при удалении более 70% верхнего полога насаждения. Существующие экономические условия в лесном хозяйстве, а также используемая при проведении постепенных рубок лесохозяйственная техника не всегда позволяют осуществить рубку слабой интенсивности в несколько приемов. В большинстве случаев предпочтение отдается проведению постепенных рубок высокой интенсивности по запасу, что не всегда позволяет получить достаточный лесоводственный и экономический эффект. Исследованиями A.B. Назарова, А. Н. Мартынова (2002) установлено, что одной из основных причин значительного отпада подроста ели является высокая интенсивность рубки (более 30% запаса) в древостоях, в которых уход ранее не проводился. Сказывается также повреждаемость корней на волоках, образование колеи и снижение полноты (менее 0,7) после рубки. Причинами низкой лесоводственной эффективности постепенных рубок являются неправильное применение техники и высокая интенсивность рубки, недостаточно аккуратное проведение лесосечных работ, высокий возраст насаждений уход в которых ранее не проводился. Зачастую неправильно осуществляется подбор насаждений в рубку и выбор сезона рубки.
В большинстве случаев в постепенную рубку выбирают елово-лиственные древостой. По данным Д. И. Дерябина, Н. М. Набатова, Е. В. Лугового (1967) при проведении постепенных рубок на базе «традиционных технологий» сохранность подроста характеризуется высокими показателями. Однако при проведении постепенных рубок в несколько приемов возникает необходимость дважды возвращаться на лесосеку. Наряду с неудобством технологического процесса рубки в несколько приемов, экономятся значительные денежные средства на создание на данных участках лесных культур. С 1970 годов лесная промышленность, наращивая темпы лесозаготовок перешла к использованию на лесосечных работах современных технологий на безе трелевочных тракторов ТДТ-55 и ТТ-4, а затем многооперационной агрегатной техники, в первую очередь лесозаготовительных машин ЛП-19А, ЛП-17А. Широкое их применение на сплошных вырубках повысило производительность труда, однако из-за допускаемых нарушений технологического процесса проведения рубок с использованием данной техники, гибель подроста в большинстве случаев достигала 90%. В этот период среди лесозаготовителей, особенно в центральной части России, утвердилось мнение, что заметное повышение труда компенсирует негативные стороны многооперационных машин, выражающиеся в уничтожении подроста, и отрицательное влияние на лесную среду. Для периода 1970.1990 года характерно повышение искусственного лесовосстановления и отказ на значительной части участков, назначенных в сплошную рубку, от естественного воспроизводства леса. Решения проблемы смены пород после рубок главного пользования с помощью искусственного возобновления позволило достичь значительных успехов. Были разработаны технологии выращивания культур на дренированных и временно переувлажненных почвах при частичной или полосной раскорчевке вырубок, отработаны технологии выращивания культур укрупненным посадочным материалом, создана различная техника по уходу за культурами. Переход на искусственное возобновление вырубок не позволил решить все проблемы с восстановлением хозяйственно-ценных насаждений. В лесной зоне по данным статистики погибает около 30% лесных культур (Дерябин и др., 1976; Бузыкин, Пшеничникова, 1980). Искусственное лесовозобновление в таежной зоне усугублялось тем, что в малонаселенных районах с экстенсивным ведением лесного хозяйства постоянно не хватало рабочей силы. Отсутствие достаточного количества трудовых ресурсов не позволяло эффективно проводить лесохозяйственные мероприятия на участках с лесными культурами. Лесокультурные работы осложнялись также отдаленностью участков от дорожной сети. Отдаленные площади, вышедшие из-под сплошных рубок, из-за плохой дороги в весенний период не были доступны для посадки леса.
Возникшие проблемы, подтолкнули ученых — лесоводов к созданию технологий сплошных рубок с использованием современной техники, позволяющих сохранить достаточное количество подроста ели.
Анализ литературных источников показывает, что интенсивность постепенных рубок в березовых насаждениях с подростом ели под пологом не имеет постоянных показателей и может изменяться в зависимости от состояния подроста, его возраста и целей формирования насаждений. Проведение постепенных рубок в мягколиственных насаждениях с подростом ели под пологом усложняется также использованием технологических процессов, разработанных применительно к чистым насаждениям, что не всегда позволяет получить желаемые результаты. Исследования параметров жизнеспособности ели, различных технологических процессов и способов постепенных рубок, их интенсивности и повторяемости в березовых насаждениях позволят определить нормативы, необходимые для эффективного формирования из подроста ели под пологом хозяйственно-ценных насаждений в будущем.
Как уже было сказано, исследователи прошлых лет (Анучин, 1977, 1981; Бурковская, 1978; Великотный, 1980 и др.) придавали большое значение предварительному естественному возобновлению хозяйственно-ценных пород на вырубках и считали возможным выращивание из сохранённого при сплошных рубках подроста высокопродуктивных насаждений, Однако, вопросами целенаправленного их выращивания практически не занимались. В период подъёма активности лесохозяйственного производства по плантационному выращиванию еловой древесины для удовлетворения нужд целлюлозно-бумажной промышленности СССР (80-е годы) делалась попытка использовать с этой целью сохранённый при главных рубках подрост ели. В планируемом общем объёме выращивания балансовой древесины площадь с сохранённым подростом ели преобладала и составляла 60,6% от общей площади лесовыращивания (Алексеев, 1967). Начиная с 1986 года, институт «Росгипролес» разрабатывал для предприятий Ярославской и Вологодской областей рабочие проекты по формированию целевых насаждений ели искусственного и естественного происхождения, предназначенных для заготовки балансов. Работы велись до 1992 года. Методической основой проектно-изыскательских работ служили «Временные рекомендации по ускоренному выращиванию ели на балансы из лесных культур, подроста и лиственно-еловых молодняков» (1986 г), разработанные ВНИИЛМом и утверждённые Гослесхозом СССР. Рекомендации имеют ряд существенных недостатков, затрудняющих проектирование и выращивание целевых насаждений. Многие положения и нормативы носят общий характер, требуют конкретизации. Рекомендуемые мероприятия по формированию структуры выращиваемых насаждений из подроста ели и березы требуют уточнения и дополнения с учётом зональности и типологии. Одной из целей данной работы является разработка системы и нормативов рубок ухода, позволяющих достичь целевого выращивания хозяйственно-ценных насаждений из сохранённого на вырубках подроста ели и естественного возобновления других хозяйственно ценных пород в районе южной тайги на примере Вологодской и Костромской области.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
Ранее произраставшие хвойные насаждения в районе исследований, до интенсивной лесоэксплуатации 50−60 лет назад, характеризовались высокими показателями полноты и классами бонитета. Они имели двух, трех ярусную структуру со значительным участием в нижнем ярусе подроста ели. Количество мягколиственных пород в структуре верхнего полога не превышало 4- 5 единиц.
На участках, вышедших из-под сплошных рубок, хвойные насаждения формируются преимущественно из сохраненного подроста ели. Это подтверждается возрастом деревьев ели в насаждениях, сформировавшихся после рубки, который на 20−35 лет превышает дату рубки. Выделенные участки хвойных насаждений входят в состав более крупных лесных массивов представленных мягколиственными породами, большая часть которых возобновилась после рубки.
Формирование естественным путем хвойных насаждений зависит от количества и качества оставленного после рубки подроста, а также показателей его жизнеспособности и условий произрастания. При равномерном размещении подроста ели для формирования хвойных насаждений необходимо, чтобы его количество было более 2500 шт/га, высота превышала 2−3 м, возраст не превышал 30 лет. При снижении этих показателей формируются насаждения с большим участием мягколиственных пород. Доля увеличения в составе верхнего яруса мягколиственных пород при снижении вышеперечисленных показателей не носит линейную зависимость. Взаимосвязь этих показателей индивидуальна для каждого конкретного случая.
Основное изменение прироста для разных категорий подроста ели происходит уже после 10 — летнего периода нахождения под пологом лиственных. Ухудшение жизнеспособности ели обуславливает снижение возраста наступления максимума прироста по высоте. Так, для жизнеспособного подроста ели максимум прироста наступает в 25 лет, для сомнительного — в 20 лет. В отличие от жизнеспособного и сомнительного подроста ели у нежизнеспособного после 10 лет происходит постепенное снижение прироста по линейной зависимости, без наступления максимума. Наибольшие потери прироста по высоте наблюдаются в неблагоприятных условиях произрастания подроста ели, утрачивающего жизнеспособность. В возрасте 10 лет они составляют 76%, а к возрасту 35 лет величина потерь прироста составляет 95%.
Заготовка древесины на делянках при сплошных рубках с использованием многооперационной техники сопровождается интенсивной эксплуатацией магистральных и пасечных волоков из-за чего происходит сильное нарушение почвенного покрова до 25- 30% от площади вырубки, приводящее к заболачиванию небольших территорий, с последующим (через 5−10 лет) возобновлением на них ивы и осины.
Долю хвойных пород в естественно возобновившихся молодняках на вырубках можно повысить проведением высокоинтенсивных рубок ухода (60−80% по запасу в семенные годы ели) со снижением количества лиственных пород до 2 тыс. шт./га. При сильном развитии напочвенного покрова осветление желательно сочетать с частичной минерализацией почвы. Наиболее оптимальные условия для возобновления ели в молодняках создаются проведением рубок коридорным способом, с шириной коридоров 3−4 м, а также при создании окон в пологе.
С целью снижения затрат на проведение рубок ухода в 20−40 — летних насаждениях, при отсутствии спроса на древесину мягколиственных пород, можно использовать метод ухода кольцеванием или инъекцией арборицидов в стволы нежелательных деревьев в местах с подростом хвойных. Для создания благоприятных условий в насаждениях старше 40 лет в местах наличия жизнеспособного подроста ели проводят проходные рубки интенсивностью 30−50%.
Оставленные куртины мягколиственных пород после сплошных рубок имеют низкую товарность древесины, не отвечают критериям сохранения биоразнообразия из-за значительной встречаемости сходных группы в примыкающих к делянке лесных массивах. Наличие недорубов осины на большинстве делянок связано с низким качеством ее древесины, имеющей сердцевинную гниль, а также с невозможностью изъятия древесины из-за сильной влажности почвы в местах понижений.
В результате проведенных исследований на вырубках, проведенных по различным технологиям и разных сроков давности, выделено четыре типа их естественного возобновления.
Первый тип формируется на вырубках без сохранения подроста. На них последующее возобновление формируется в основном из березы с примесью осины и попадающей под их полог ели.
На вырубках второго типа, в основном схожих с первыми, но с оставлением куртин и групп березы (недорубы и иногда со вторым ярусом ели).
Третий тип естественного возобновления вырубок представлен березо-во-осиновыми насаждениями. Основное отличие от других типов — оставление после рубки куртин осины 25−35 лет. под которым сформирован второй ярус из осины и березыв третьем ярусе преобладает ель, возникшая после рубки.
Четвертый тип представлен насаждениями, сформировавшиеся после сплошных рубок с сохранением подроста ели в виде, куртин, групп или размещенного равномерно. В верхнем ярусе преобладает ель, с примесью мягколиственных пород, возобновившихся между куртинами и группами ели.
Для каждого типа естественного возобновления в зависимости от возраста насаждений, разработана система мероприятий по формированию дре-востоев с преобладанием ели.
Создание лесных культур необходимо на площади не более 10% от обследованных вырубок.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.
Во всех насаждениях, естественно формирующихся на вырубках, через 3−5 лет после проведения рубки проводят обследование, учет естественного возобновления, оценку состояния с отнесением к одному из четырех типов участков.
На участках формирующихся насаждений первого типа, при наличии возобновления ели в количестве 2,5−3 тыс. шт./га и более, и равномерном распределении его по площади, проводят интенсивную до 80−90% по числу стволов, вырубку мягколиственных пород, оставляя перспективные деревья других пород (сосны, пихты, березы) в местах отсутствия елового подроста.
При недостаточном возобновлении ели (менее 2 тыс. шт./га) проводят прорубку и расчистку коридоров шириной 3−4 м, с расстоянием между серединами коридоров 8−10 м. В коридорах вырубают все мягколиственные породы и создают минерализованные полосы (ПКЛ-70, БДТ-2.2 и др.) в год плодоношения ели в прилегающих к вырубке насаждениях. В дальнейшем с периодичностью 8−10 лет проводят уходы за елью в коридорах, а также за елью и березой в кулисах.
На участках формирующихся насаждений на основе оставленных куртин и групп березы, (второго типа) проводятся мероприятия, аналогичные мероприятиям на участках первого типа. Дополнительно проводят уходы в куртинах березы, где удаляются поврежденные, искривленные, двухвершинные экземпляры ели и березы, а также удаляют часть наиболее крупных деревьев березы, растущих вне групп, оказывающих отрицательное влияние на подрост ели. Одновременно проводят подготовку площади под будущую вырубку, формируя трелевочные и магистральные волока.
На участках формирующихся насаждений третьего типа (с оставлением куртин и групп осины) при наличии подроста ели в количестве 2,5−3 тыс. шт/га, проводят интенсивные уходы, постепенно формируя смешанные насаждения с участием ели в составе 6−7 единиц. С этой целью в группах осины проводят кольцевание стволов или инъекцию в них арборицидов по общепринятым способам и технологиям. При недостаточном возобновлении ели проводят полосную очистку, подготовку почвы и создание культур по технологии, принятой в данном хозяйстве.
На участках формирующихся насаждений четвертого типа (с сохранением подроста ели) с количеством 2,5 тыс. шт./га и более и высотой более 3 м, проводят рубки ухода интенсивностью 70−80% по запасу с вырубкой деревьев мягколиственных пород, оставляя перспективные деревья сосны, пихты, березы в местах отсутствия елового подроста, и подгон, не затеняющий ель. В дальнейшем, как правило, проведение мероприятий не требуется, и естественно формируется насаждение с количеством 8−9 единиц ели в составе.
