Восстановление коренных темнохвойных пород после вырубки производных мягколиственных насаждений на урале

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

проведенных в течение ряда лет исследований по применению традиционных и нетрадиционных органических удобрений при подкормке сеянцев лиственных и хвойных пород являются шагом к разработке экологически безопасных технологий для питомнического хозяйства.

Библиографический список

1. Родин, С.А. Оптимизация почвенных условий в лесных питомниках / С.А. Родин // Лесное хозяйство. - 2000. - № 5. - С. 43-44.

2. Романов, Е.М. Производство и применение нетрадиционных органических удобрений в лесных питомниках / Е.М. Романов, Т.В. Нуреева, Д.И. Му-хортов. - Йошкар-Ола, 2001. - С. 8-9.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОРЕННЫХ ТЕМНОХВОЙНЫХ ПОРОД

после вырубки производных мягколиственных

насаждений на урале

Н.Н. ТЕРИНОВ, научный сотрудник лаборатории популяционной биологии древесных растений и динамики леса отдела лесоведения Ботанического сада УрО РАН, канд. с.-х. наук,

А.В. МЕХРЕНЦЕВ, проф. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства Уральского ГЛТУ, канд. техн. наук,

А.В. ПОЛУХИН, асп. каф. технологии и оборудования лесопромышленного производства Уральского ГЛТУ

n_n_terinov@mail.ru; mehrentsev@gov66.ru; xspoluhinx@mail.ru

Смена хвойных пород на лиственные характерна для многих регионов России, в том числе и для Урала. Связана она с закреплением в прошлом и доминированием до настоящего времени сплошнолесосечной формы хозяйства. Такое отношение к лесным ресурсам не могло не сказаться на существенном увеличении доли производных лиственных насаждений в лесном фонде многих территорий [1]. К примеру, на Урале в начале ХХ столетия производных мягколиственных лесов севернее широты г. Нижнего Тагила не было [2]. К концу 20-х годов их доля составила уже 24 % [3]. В настоящее время площади с преобладанием ели и пихты в Свердловской области сократилась до 15,4 %, а доля березовых и осиновых древостоев увеличилась до 42,3 %. Только в 2007 г. по отношению к 2006 г. площадь ельников сократилась на 1,1 %, а площадь березовых древостоев увеличилась на 2,6 % [4, 5]. Такая динамика лесного фонда недопустима и неоправданна, так как потенциальные возможности еловых насаждений по восстановлению сплошных вырубок коренными темнохвойными породами на Урале достаточно высоки [6, 7]. В этом отношении наиболее перспективны производные мягколиственные насаждения, где количество темнохвойного подроста не-

редко достигает 80-100 тыс. экз./га. [8]. В этих условиях технологичные и простые в исполнении сплошнолесосечные и чересполосные постепенные рубки могут быть весьма эффективными.

Обследование площадей сплошнолесосечных чересполосных постепенных рубок 7-летней давности и смежных, не тронутых рубками участков производных мягколиственных насаждений проводилось на территории Красноуральского лесничества (бывший Кушвинский лесхоз). По лесорастительному районированию Б.П.Колесникова, территория лесничества относится к Западно-Сибирской равнинной лесной области Зауральской холмисто предгорной провинции южно-таежного лесорастительного района. Лесорастительные условия района исследований благоприятны для формирования и произрастания темнохвойных насаждений. Так, 84,8 % площади спелых и перестойных темнохвойных насаждений и 72,8 % площади спелых и перестойных производных мягколиственных насаждений лесхоза имеют достаточное количество хвойного естественного возобновления для восстановления вырубок хвойными породами. Тем не менее, березой и осиной занято 56 % покрытой лесом площади, отнесенной к коренным типам леса.

22

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Всего обследовано восемь таксационных выделов с размещенными на них лесными насаждениями и вырубками прошлых лет общей площадью 60,5 га. Лесосеки разбивались на 30-метровые пасеки (25 м - пасека, 5 м - волок). Валка деревьев осуществлялась бензомоторной пилой вершиной под острым углом на предварительно разрубленные трелевочные волоки. Обрубка сучьев производилась на волоках. На трелевке хлыстов использовался гусеничный трактор ТТ-4.

Сбор всей информации осуществлялся на основе тренировочных пробных площадей (ОСТ 56-69 - 83. Площади пробные лесоустроительные. Методы закладки) [9]. Всего заложено 7 пробных площадей общей площадью 2,31 га. Пробные площади (ИИ) имеют четырехугольную форму и ограничены визирными линиями. Углы поворота закреплены столбами, на которых указан номер ПП, номер квартала, номер выдела и размеры 1111 в гектарах. На участках, где заложены ПП 1, ПП 2 и ПП 3, примерно 23 года назад были проведены проходные рубки.

Перечет деревьев производился в пределах пробных площадей по элементам леса и ярусам с помощью мерной вилки ступенью толщины 2 и 4 см. По каждому ярусу на основании средней площади сечения по таблицам площадей сечений Н.В.Третьякова у деревьев преобладающей породы определялся средний диаметр. На основании показаний высот 3 - 5 деревьев, имеющих средний диаметр и измеренных с помощью высотомера, рассчитывалась средняя высота.

С целью установления некоторых первоначальных характеристик древостоя до рубки на одной из вырубленных пасек сплошнолесосечной (ПП 6) и чересполосной постепенной рубок (ПП 3) проводился учет пней срубленных деревьев. Далее с помощью таблиц Н.В.Третьякова устанавливался диаметр срубленных деревьев на высоте груди и рассчитывались остальные таксационные характеристики древостоя до рубки.

Учет подроста на каждой ПП проводился на круговых площадках радиусом 1,78 м (10 м2). Всего заложено 150 круговых площадок общей площадью 0,15 га, что составило

6,5 % от всей площади пробных площадей. При проведении учета подрост подразделялся по древесным породам, а те в свою очередь группировались по категориям высот (мелкий

- до 0,5 м, средний - от 0,5 до 1,5 м и крупный

- выше 1,5 м). На вырубленных участках учет подроста проводился отдельно на волоках.

Возраст, ход роста и радиальный прирост древесины у еловых деревьев второго яруса в лесу и после проведения сплошнолесосечной и чересполосной постепенной рубки определялись на основе подсчета и замера годовых колец на кернах или поперечных срезах древесины, взятых у основания земли выше корневой шейки. Образцы в количестве 186 штук отбирались у деревьев ели из ступеней толщины 4, 6, 8, 12, 16, 20, 24 см.

Работа с образцами древесины производилась на полуавтоматическом приборе «Lentab 3» с соответствующим программным обеспечением. Вся статистическая обработка данных произведена на базе офисной программы Windows «Excel» и пакета статистических программ «Statistica».

При сравнении экспериментально полученных таксационных характеристик насаждений с материалами лесоустройства отмечено игнорирование при проведении глазомерной таксации насаждений сложной вертикальной структуры древостоев (табл. 1). Согласно лесоустроительной инструкции, выделение ярусов предусмотрено при полноте не менее 0,3 и разности в высотах выделяемых ярусов древесных пород более 20 %. На время проведения лесоустройства показатель полноты второго яруса древостоев практически на всех пробных площадях мог быть определен меньше 0,3. Это допустимо и находится в пределах точности при оценке таксационных характеристик древостоя глазомерным способом. В то же время после вырубки верхнего яруса не подрост темнохвойных пород, а именно значительное количество особей более старших поколений ели и пихты в возрасте от 35 до 65 лет, произрастающих во втором ярусе насаждений и не отраженных в материалах таксации, явилось надежной основой для эффективного переформирования производных мягколиственных насаждений

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

23

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 1

Сравнение таксационных характеристик насаждений, полученных экспериментально или восстановленных на основе данных пробных площадей в 2010 г.

№ ММ тип леса 1 ярус 11 ярус Шдрост

Состав Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Шл нота Состав Возраст, лет Высота, м Диаметр, см 1олнота Кол-во, шт./га Состав Высота, М Кол-во, тыс. шт./га

Не тронутые рубками участки леса

1 8Б2Ос.ед.С 85 26 32 0,65 6Е1ГОБ+Ос.С 55 12 12 0,4 850 6Е2ГОК 2,0 1,0

ЕС тр. 5Б3Ос1С1Е 75 23 24 0,5 - - - - - - 7Е2ШС 3,0 3,0

4 8Б1Ос1С 85 5 24 0,7 5ЕШ2Б2Ос 60 12 12 0,35 800 8ЕШ1К 2,0 15

ЕС зм. яг. 5Б3Ос1С1Е 75 23 22 0,6 - - - - - - 6Е3ШС 3,0 3,0

5 5Б3Ос1ЕШ 85 25 25 0,65 5Б1Лп2И2Е - 12 11 0,25 400 8ГОЕ 1,5 11,0

Етр. лп. 6Б3Ос1Е+С 75 23 22 0,7 - - - - - 7Е2ШК 2,0 3,0

7 7Б2Е1С+Ос 75 22 22 0,9 5ЕШ4Б 65 11 12 0,4 950 6Е4И+.К 1,5 50

ЕС тр. 4Б3Ос2С1Е 65 22 24 0,7 - - - - - - 8Е21 2,0 2,5

Лесосеки чересполосной постепенной рубки

2 8Б2Ос,ед.Е 85 25 30 0,65 6Е1ГОБ+Ос 55 12 14 0,4 600 10Ос+Е 3,0 10,0

ЕС тр. 7Б2Ос1Е+С 75 23 24 0,4 - - - - - - 10Е 2,0 2,0

3 7Б2Ос1Е+С 85 25 30 0,65 8ЕШ1Б+.К 55 14 17 0,45 550 4Е3ГОК 2,5 0,6

ЕС Тр 7Б2Ос1Е+С 75 23 24 0,4 - - - - - - 10Е 2,0 2,0

Лесосека сплошнолесосечной рубки

6 6Б3Ос1Е+С 85 24 27 0,55 7Е3Иед.К.Ос 65 11 12 0,5 950 8Ос2Е 2,5 8,5

ЕС тр. 6Б3Ос1С+Е 75 23 22 0,7 - - - - - - 7Е2ШК 2,0 2,5

в темнохвойные. В результате через 7 лет на лесосеках чересполосных постепенных и сплошнолесосечных рубок сформировался 50-60-летний темнохвойный и близкий к средней полноте древостой. Исключением из этого правила является участок леса, на котором заложена 1111 5. Количество темнохвойных пород во втором ярусе составляет всего 120 экз./га, но в то же время количество подроста ели и пихты исчисляется 11 тыс. экз./ га. В лесоустроительных материалах этот момент также достоверно не отражен. В этой ситуации при переформировании производного лиственного насаждения в темнохвойное необходимо ориентироваться на сохраненный в процессе и после рубки подрост темнохвойных пород.

Таким образом, полная таксационная характеристика насаждений позволяет получить реальную картину состояния на разных стадиях развития и определиться в наиболее рациональном и эффективном использовании имеющего-

ся потенциала насаждений, в том числе и при решении задачи по восстановлению участков коренными хвойными породами.

Как уже было отмечено, на участках, где заложены 1111 1, 1111 2 и 1111 3, около 23 лет назад были проведены проходные рубки. Это существенно отразилось на ходе роста деревьев ели по диаметру, произрастающей или произраставшей во втором ярусе производных лиственных насаждений (рисунок). Эффект от проведенной проходной рубки на 11 1 в виде увеличения текущих приростов до стабилизации в 2002 г. наблюдался в течение 15 лет. На участках чересполосной постепенной рубки, где первому приему предшествовала проходная рубка, поступательное увеличение текущего прироста ели второго яруса продолжилось после заключительного приема и составило в общей сложности около 20 лет. Лри этом существенное увеличение абсолютных значений среднепериодического радиального прироста у деревьев ели на

24

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

Период наблюдений по годам

Рост ели во втором ярусе после проведения выборочной рубки

^* Рост ели на участке чересполосной постепенной рубки

Рост ели во втором ярусе хвойно - лиственного древостоя

Рисунок. Ход роста ели по диаметру за последние 40 лет во втором ярусе производных хвойнолиственных древостоев и на участках чересполосной постепенной рубки

ПП 2 и ПП 3 по сравнению с ПП 1 наблюдается только после проведения второго приема чересполосной постепенной рубки. То есть проходная рубка, улучшив экологическую обстановку на определенном этапе развития насаждения, стимулировала и поддержала на определенном уровне темп роста деревьев ели второго яруса, а следующая за ней чересполосная постепенная рубка закрепила и приумножила полученный результат. В результате в насаждении (ПП 1) и на участках чересполосных постепенных рубок (ПП 2 и ПП 3) отмечено некоторое количество деревьев ступеней толщины 20 и 24 см. При этом их возраст находился в пределах 45 - 70 лет и соответствовал возрасту деревьев ели ступеней толщины 8 и 12 см. Таким образом, при создании рубкам ухода благоприятных экологических условий для роста темнохвойного естественного возобновления на ранних стадиях развития производного мягколиственного насаждения в перспективе успешно решаются задачи по их переформированию в темнохвойные и сокращается возраст технической спелости деревьев.

Имеющиеся экспериментальные данные позволяют сравнить динамику роста естественного возобновления ели по диаметру на лесосеках сплошнолесосечной и чересполосной постепенной рубок. Во всех случаях (за исключением ели ступени толщины 24 см) среднепериодический радиальный прирост соответствующих ступеней толщины деревьев ели до рубки достоверно в 1,5 - 6,0 раза ниже среднепериодического прироста после рубки (табл. 2). Приросты по диаметру деревьев ели ступеней толщины 8, 12 и 16 см за 7 лет на обоих участках рубок достоверно не различаются, что является результатом в том числе и ранее проведенной проходной рубки на ПП 2 и ПП 3. В этом случае при равном лесоводственном эффекте чересполосных постепенных рубок и сплошнолесосечных рубок, которое выражается в одинаковом темпе роста и направлении формирования темнохвойных насаждений, просматривается экономическое преимущество первых над вторыми. Состоит оно в увеличении объема древесины у деревьев, оставшихся до второго приема рубки.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

25

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Радиальный прирост и прирост по диаметру ели за 7 лет до и после проведения сплошнолесосечной и заключительного приема чересполосных постепенных рубок

№ ПП Способ рубки Ступень толщины, см / возраст, лет Среднепериодический радиальный прирост, мм Прирост по До рубки

до рубки после рубки диаметру после рубки, см Ступень толщины, см Возраст, лет

8 / 45-68 0,6±0,08 2,0±0,21 3,6±0,44 4 32-55

Череспо- 12 / 44-68 1,0±0,14 2,7±0,32 4,4±0,60 8 31-55

2, 3 лосная пос- 16 / 42-64 2,0±0,14 3,2±0,21 4,6±0,44 12 29-51

тепенная 20 / 45-68 2,5±0,16 3,8±0,22 5,2±0,26 14 32-55

24/ 49-69 3,2±0,27 4,1±0,40 5,2±0,50 18 36-56

8 / 52-67 0,5±0,06 3,0±0,31 4,2±0,44 4 45-61

6 12/ 52-72 1,5±0,14 3,1±0,25 4,2±0,34 8 45-65

лесосечная 16/ 55-71 2,1±0,33 3,8±0,42 5,4±0,58 10 48-64

При анализе радиальных приростов образцов древесины деревьев ели до и после рубки установлена тесная, прямолинейная и достоверная связь между среднепериодическим радиальным приростом и ступенью толщины дерева (соответственно R = 0,98, p = 0,0001 и R = 0,82, р = 0,0126).

Время рубки в обоих случаях выбрано удачно: в возрасте 40 - 60 лет ель пластична к изменению экологических условий и обладает высокой энергией роста. Это позволяет надеяться, что к возрасту 100 лет сформируется высокопродуктивное насаждение, отвечающее условиям местопроизрастания. Диаметр сохраненной после рубки ели ежегодно увеличивается на 0,4-0,8 см. Учитывая лесорастительные условия и молодой возраст деревьев (на сегодняшний день в среднем 50 лет), можно ожидать, что с учетом развития верхнего яруса насаждения ель 8, 12 и 16 см через 15-20 лет перейдет в ступени соответственно 12, 18 и 22 см, а деревья 20-24 см будут иметь диаметр 28-30 см. Другими словами, рубки ухода и пользование древесиной деревьев ели и пихты из сохраненного после рубок второго яруса темнохвойных пород возможно уже через 10 лет. Это обстоятельство может явиться одним из стимулов для проведения лесохозяйственных мероприятий с целью решения комплекса лесоводственных и экономических задач.

В древостоях рост деревьев ели второго яруса по диаметру за исследуемый период существенно отличается от их роста на вы-

рубленных участках (табл. 3). Деревья со ступенями толщины 8 - 16 см за последние 7 лет увеличили диаметр примерно на 1,5 см, что в

2,8 - 3,1 раза меньше, чем на участках чересполосной постепенной и сплошнолесосечной рубок (табл. 2). На вырубленных участках при одинаковых средних относительных полнотах древостоев и возрастов деревьев ели (ПП 1, ПП 4, ПП 5) прослеживается достоверная, тесная и прямолинейная связь между среднепериодическим радиальным приростом и ступенью толщины деревьев с 8 до 16 см (R = 0,89, p = 0,0069). Как и следовало ожидать, причиной низких абсолютных значений среднепериодических радиальных приростов деревьев ели на ПП 7 объясняется существенно более высокая полнота верхнего яруса древостоя по отношению к другим участкам. Таким образом, в среднеполнотных в отличие от высокополнотных древостоев создаются наиболее благоприятные условия для роста и развития нижних ярусов древесной растительности. При этом самый большой темп роста имеют наиболее крупные и развитые деревья.

Последующее естественное возобновление на волоках, как правило, происходит за счет поросли лиственных пород. Это, наряду с возобновлением лиственных пород в пасеках, может существенно сказаться на общем составе и вертикальной структуре формирующихся после рубок молодняков. При обследовании части выдела, где заложена ПП 2, выявлена разрубка дополнительных техноло-

26

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 3

Радиальный прирост и прирост по диаметру ели за 7 лет на покрытых лесом участках

№ ПП Ступень толщины, см Среднепериодический радиальный прирост, мм Прирост по диаметру за 7 лет, см Возраст, лет

8 0,7±0,08 1,0±0,11 41-68

12 1,6±0,19 2,2±0,26 36-69

16 1,9±0,20 2,6±0,28 37-69

20 3,3±0,35 4,6±0,50 43-68

8 0,8±0,18 1,2±0,24 43-70

4 12 1,3±0,23 1,8±0,32 54-70

16 1,4±0,10 2,0±0,14 58-75

5 8 0,8±0,05 1,4±0,10 65-70

8 0,5±0,11 0,8±0,14 65-70

7 12 0,9±0,10 1,4±0,16 60-70

16 0,7±0,08 1,0±0,11 65-80

гических коридоров при проведении второго приема чересполосной постепенной рубки. В связи с этим ширина половины пасек сократилась до 10 м. Дополнительная разрубка волоков была предпринята с целью удобства вытрелевки поваленных деревьев, произраставших в центре пасеки, и сохранения естественного возобновления темнохвойных пород. В результате общая площадь технологических коридоров составила около 30 % от площади лесосеки. На дополнительно прорубленных волоках в тех местах, где зафиксированы заезды трактора в пасеки, отмечается активный рост и развитие поросли осины и березы в количестве 11 тыс. экз./га. Высота деревьев мягколиственных пород достигает

3,5 м и более. Сходная ситуация наблюдается на волоках на участке сплошнолесосечной рубки. Здесь произрастают ива, осина и береза в количестве 7 тыс. экз./га, высота которых достигает 4 м и более.

Чересполосные постепенные рубки на участках, где заложена 1111 3, выполнены в основном с соблюдением регламента лесосечных работ. На волоках, используемых в первый и второй прием чересполосной постепенной рубки, поросль мягколиственных пород имеется в незначительном количестве или отсутствует. Описанные случаи не единичны. Подобная картина наблюдалась ранее при обследовании участков первых и вторых приемов чересполосных постепенных рубок, проведенных в Серовском лесхозе.

Вывод, который следует из сложившейся ситуации на участке, где заложена

1111 2, очевиден: при соблюдении принятой технологии лесозаготовок необходимо сократить ширину пасек до 20 м, что при ширине волока 5 м составит все те же регламентируемые 20 % от площади лесосеки. При проведении первого и второго приема чересполосной постепенной рубки транспортировку хлыстов трактором на верхний склад следует осуществлять по одним и тем же технологическим коридорам. Для этого первый прием рубки должен начинаться с разрубки всех волоков. Валку деревьев с назначенных в рубку пасек следует производить на два волока.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Полная таксационная характеристика насаждения, включая полную характеристику естественного возобновления, начиная со среднего возраста древостоев, позволяет в большей степени объективно и целенаправленно определиться в направлении ведения хозяйства на конкретном лесном участке.

2. Сплошнолесосечные и чересполосные постепенные рубки при своевременном проведении, которое определяется состоянием и некоторыми таксационными характеристиками естественного возобновления темнохвойных пород и при его сохранении в процессе рубок, являются эффективным способом восстановления коренных темнохвойных пород на месте произрастания производных мягколиственных насаждений.

3. Лесоводственная эффективность сплошнолесосечных и чересполосных посте-

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 5/2011

27