Естественнонаучные основы рубок ухода по типам строения и формирования древостоев

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

по высоте, чем по диаметру. Отрицательной асимметрией распределения по высоте отличаются 15-летние растения сосны сибирской, но по толщине оно симметрично

Как и в формирующихся молодых дре-востоях, связь между диаметрами и высотами сеянцев прямая и тесная, но между относительной высотой (h/d) и диаметром (d) умеренная, а в ряде случаев и слабая. Связь отношения h/d05 с величинами, ее составляющими, у сеянцев неустойчивая и характеризуется минимальными значениями корреляционных отношений.

Эндогенная дифференциация сеянцев проявляется в изменениях не только высоты и диаметра, но и других признаков частей и органов растений.

Отношение длины стебля к длине корней с повышением ранга особей сосны и ели увеличивается, причем у ели указанные соотношения выше, чем у сосны. Менее четко выражено изменение в этом направлении соотношения масс надземной и подземной частей. У ели это соотношение более близко к оптимальному, чем у сосны. В целом дифференциация ели по большинству показателей выше, чем у сосны, что подтверждается значительными относительными значениями признаков по рангам, более высокими значениями h/d0 коэффициентов изменчивости и дифференциации.

Вышеизложенное позволяет сделать следующие обобщения.

Рост и дифференциация древесных растений разных видов в первые годы жизни

на однородном субстрате происходит в соответствии с их эколого-биологическими свойствами и условиями окружающей среды. В одних и тех же эдафических условиях ель от сосны отличается замедленным ростом и более высокими значениями показателей дифференциации. Для таких древесных растений в первые годы характерны более или менее пропорциональный рост в высоту и по диаметру и слабая связь этих признаков с относительной высотой (h/d0 5) как показателем их эндогенной дифференциации. У сеянцев и саженцев с раннего возраста проявляется наследуемая тесная связь высот и диаметров, которая сохраняется и в формирующихся древостоях.

Показатели дифференциации в сочетании с другими признаками могут быть использованы для оценки состояния древесных растений в группировках разного возраста, состава и структуры, при отборе стандартного посадочного материала в лесных питомниках.

Библиографический список

1. Высоцкий, К.К. Закономерности строения смешанных древостоев / К.К. Высоцкий. - М.: Го-слесбумиздат, 1962. - 178 с.

2. ГОСТ 18486-73 Лесоводство: термины и определения. - М.: Госкомитет стандартов Совмина СССР,

1973. - 13 с.

3. Морозов, Г.Ф. Учение о лесе / Г.Ф. Морозов. - М., Л.: Сельхозгиз, 1930. - 440 с.

4. Соловьев, В.М. Морфология насаждений / В.М. Соловьев. - Екатеринбург: УГЛТА, 2001. - 154 с.

5. Соловьев, В.М. Закономерности структуры группировок одновозрастных древесных растений в первые годы жизни / В.М. Соловьев, А.А. Жуль-ков // Леса Урала и хозяйства в них. - Екатеринбург: УГЛТУ 2005. - № 26. - С. 29-32.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РУБОК УХОДА ПО ТИПАМ

строения и формирования древостоев

В.М. СОЛОВЬЕВ, доц. каф. лесной таксации и лесоустройства УГЛТУ, д-р с.-х. наук, М.В. СОЛОВЬЕВ, асп. каф. лесной таксации и лесоустройства УГЛТУ,

ОН. САННИКОВА, асп. каф. лесной таксации и лесоустройства УГЛТУ

Естественную основу саморазвития ценопопуляций древесных видов - формирования древостоев составляют рост, дифференциация и самоизреживание деревьев. В этой связи, как отмечал П.П. Серебренников [1904] еще в начале прошлого столетия, научную классификацию типов насаждений не-

обходимо разрабатывать с учетом процессов роста и дифференциации деревьев.

В действующем наставлении по рубкам ухода в лесах Урала [1994] не предусмотрено строгое разделение деревьев по относительному положению и состоянию, перспективам дальнейшего роста и развития,

62

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

что не позволяет в должной мере учитывать особенности пространственной и размерной структуры древостоев, характер взаимоотношений сближенных древесных растений, а в конечном итоге оптимизировать состав и строение, ускорять рост и улучшать качество древостоев. Для успешного комплексного решения этих задач и оценки результатов дифференциации деревьев разделение последних на лучшие, вспомогательные и нежелательные явно недостаточно, что подтверждается рекомендацией в том же наставлении, отбирать лучшие деревья главной породы I, II и III классов роста. Для более детальной и всесторонней оценки деревья целесообразно вначале разделять по какой-либо дробной классификации на классы роста, а в пределах каждого из них выделять категории деревьев по разным признакам. Такой подход обеспечивает наиболее полный учет своеобразия структуры (сложения) древостоев и зависящих от нее особенностей роста и дифференциации деревьев, определяющих конкретные параметры рубок ухода за лесом.

Для одновозрастных древостоев общепринятой считается классификация Крафта, которая неприменима в молодняках, разновозрастных и смешанных древостоях. Для указанных выше целей и древостоев разного состава и структуры предлагается следующая схема разделения деревьев по относительному положению и состоянию.

Для разделения деревьев по классам нужно соотносить их с ближайшими и всеми остальными деревьями. Положение каждого дерева в группе определяется по отношению к лучшим по росту и качеству деревьям верхнего полога. В древостоях с более или менее равномерным распределением деревьев по площади лучшие деревья намечаются исходя из принципа оптимальности их пространственного размещения. Такие деревья составляют I класс относительного положения. По размерам и перспективам дальнейшего свободного роста они могут подразделяться на группы А, Б, В и Г. Ко II, III и IV классам относятся деревья с вершинами, расположенными соответственно в пределах (на уровне) верхней, средней и нижней частей крон деревьев I класса. Деревья II, III, а при необходимости и IV классов по

положению вершин и состоянию крон подразделяются на три подкласса: а - с вершинами в кронах, б - с открытыми для верхнего света вершинами и кронами, сжатыми с одной или нескольких сторон, в - относительно свободно растущие. Деревья с вершинами под пологом деревьев I-III классов следует относить к V классу. По состоянию деревья каждого класса и подкласса подразделяются на жизнеспособные (ж), сомнительные (с), отмирающие

(о) и мертвые (м).

Особое значение эта классификация имеет как инструмент, регламентирующий порядок отбора деревьев при организации рубок ухода разного целевого назначения. Соотношение в показателях и представленности деревьев разных классов объективно отражает особенности структуры древостоев и результаты дифференциации деревьев, что позволяет использовать классификацию для изучения и выделения типов строения и формирования древостоев.

Тип формирования - это объединение в однородных лесорастительных условиях участков леса с древостоями, возникшими при одинаковом характере возобновления леса, сходных по строению и его возрастной динамике [6].

Изучение типов формирования на Урале начато с выделения на вырубках Е.П. Смо-лоноговым [1960] типов лесовосстановления, В.М. Соловьевым [1962] типов формирования смешанных молодняков, С.Н. Санниковым [1970] экологических рядов возобновления и развития леса. В Восточной Сибири типы сосново-лиственных молодняков исследовал

А.И. Бузыкин [1971], а на Европейском Севере особое внимание изучению типов формирования сосняков уделил В.Ф. Цветков [2002].

При организации рубок ухода по типам формирования на отводимой территории нужно закладывать линейные пробные площади с разделением их на таксационные участки по типам строения древостоев. На каждом выделе с применением классификаций деревьев должна иллюстрироваться техника качественного выполнения и устанавливаться показатели рубок ухода за лесом.

Ниже, на примере двух участков с естественными и искусственными древос-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

63

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

тоями сосняка ягодникового Билимбаевско-го лесхоза Свердловской области, показаны распределения оставляемых и вырубаемых деревьев разных древесных пород по классам относительного положения и различия в показателях рубок ухода древостоев двух типов формирования.

Первый участок расположен в нижней части западного склона с темно-серыми лесными оподзоленными легкосуглинистыми свежими почвами. Он представлен высоко-полнотными 50-летними древостоями сосняка ягодникового II класса бонитета составом 10С ед. Б. В верхних и нижних половинах участка выделена пара смежных опытных секций для рубок разной интенсивности. Между ними оставлены контрольные секции общей площадью 1,5 га. Интенсивность проходных рубок в секциях по запасу и числу деревьев соответственно составила в %: 1а - 26 и 48; 1б - 13 и 38; 1в - 19 и 47 и 1г - 14 и 36. При такой выборке полноты древостоев по секциям менялись в следующих пределах: 1а - 1,0 до 0,7; 1б - 0,9 до 0,7; 1в - 0,8 до 0,6 и 1г - от 0,8 до 0,7.

Участок четвертый характеризуется относительно ровной поверхностью с темносерыми лесными оподзоленными легкосуглинистыми почвами. Древостои представляют собой рядовые сомкнувшиеся 20-летние культуры сосны, созданные посадкой сеянцев в дно борозд под меч Колосова на вырубках сосняка ягодникового II класса бонитета. Интенсивность ухода в культурах составила по запасу 20 %, а по числу деревьев 40 %, полнота снижена с 1,0 до 0,8.

В абсолютно одновозрастных культурах процессы взаимодействия и дифференциации деревьев иные, чем в естественных древостоях, что подтверждается своеобразием распределения этих деревьев по классам и подклассам относительного положения, предопределяющего характер и интенсивность рубок.

Влияние рубок ухода, выполненных с применением классификации деревьев разных классов и категорий роста, на изменение показателей 50-летних и 20-летних древосто-ев участков 1 и 4 отражено в табл. 1.

Четко проявляется связь интенсивности ухода с исходной густотой древостоев. От этих показателей зависит и распределение оставляемых и вырубаемых деревьев по классам относительного положения (табл. 2).

Минимальный процент вырубки деревьев связан с удалением в первую очередь деревьев отставших и бесперспективных в росте IV и V классов, а разная интенсивность рубки влияет на изменение доли участия деревьев I-III классов, что и подтверждается данными табл. 2 (секция 1г). Если при средней интенсивности рубки основная доля вырубаемых деревьев приходится на III класс (84,9 %), то при сильной - на I и II классы (64,5 %), при этом процент вырубаемых деревьев Ша, Па и Пб подкласса с повышением интенсивности рубок возрастает более чем в 2 раза. В другой части выдела (секция 1а) интенсивный уход проведен в основном за счет удаления деревьев III и II классов (77 %).

Т а б л и ц а 1

Изменение рубками ухода таксационной характеристики древостоев сосняка ягодникового

Секции Показатели древостоев до (1) и после (2) рубок ухода

Число растущих деревьев, тыс. на 1 га Средний диаметр, см Средняя высота, м Запас, м3 на 1 га

1 2 1 2 1 2 1 2

Участок 1. Естественные 50-летние древостои

1а 1,7 0,9 16 21 21 24 367 273

1б 1,8 1,1 15 18 20 22 306 266

1в 2,2 1,2 13 16 18 20 252 204

1г 1,6 1,0 16 18 21 22 290 250

Участок 4. Искусственные 20-летние древостои

4а 3,7 2,1 10 12 9 9 152 121

64

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Таблица 2

Распределение вырубаемых деревьев сосны по классам относительного положения при рубках ухода высокой и средней интенсивности

Вари- ант Интенсивно сть ухода Число де ревьев в классах и подклассах, %

I II итого III итого всего

а б в а б в

1а Высокая 7,5 1,8 13,0 7,2 22 5,1 32,5 32,9 70,5 100

1г Высокая Средняя 36,0 9,1 18,5 1,9 29,5 25,2 8,1 1,2 34,5 100

2,2 4,3 8,6 0 12,9 10,8 65,6 8,5 84,9 100

Таблица 3

Таксационная характеристика 50-летних лиственно-хвойных древостоев, формирующихся на вырубках сосняка ягодникового

Порода Показатели древостоев до (1) и после (2) рубок ухода Интенсивность ухода, %

Число растущих деревьев на 1 га Средний диаметр, см Средняя высота, м Точность опыта Запас, м3 на 1 га

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 по числу деревьев по запасу

Вариант 2а

Сосна 325 225 15 20 17 21 0,28 0,22 87,0 78,7 31,0 9,5

Пихта 169 166 8 8 8 8 0,04 0,04 4,4 4,3 1,8 2,3

Ель 572 551 12 12 13 13 0,22 0,21 36,1 35,6 3,7 1,3

Осина 289 38 16 13 18 15 0,17 0,03 40,0 3,4 87,0 91,5

Береза 448 131 16 13 18 15 0,33 0,07 79,5 13,5 70,8 83,1

Итого 1803 1111 - - - - 1,04 0,57 246,1 135,4 - -

Вариант 3 а

Сосна 13 93 9 16 10 18 0,08 0,06 18,4 16,5 30,0 10,1

Пихта 587 470 10 10 12 12 0,14 0,13 18,1 17,9 0,5 0,5

Ель 397 390 7 7 7 7 0,08 0,08 7,7 7,5 1,2 0,2

Осина 406 70 14 17 16 20 0,31 0,05 74,4 15,0 80,2 81,5

Береза 567 340 13 13 15 16 0,38 0,20 69,9 16,5 54,1 55,9

Итого 1970 1363 - - - - 1,09 0,52 188,5 73,4 - -

Таким образом, в пространственно неоднородных по строению частях древостоя его оптимизация может быть выполнена за счет удаления деревьев разных классов и категорий роста, что лишний раз подчеркивает необходимость разделения насаждений на пространственно однородные участки переделы как элементарные внутрипопуляционные ячейки для последующей регуляции взаимоотношений между растениями.

Участки 2 и 3 характеризуются относительно ровной поверхностью, темно-серыми лесными оподзоленными и суглинистыми почвами. Смешанные естественные древос-тои из сосны, ели, пихты, березы и осины возникли на месте рубки древостоев сосняка

ягодникового II класса бонитета. На участке 2 (табл. 3, вар. 2а) преобладают 50-летняя сосна и другие хвойные, а на участке 3 (табл. 3, вар. 3 а) - лиственные (береза и осина).

Эти варианты представляют разные типы древостоев. В первом случае соотношение хвойных и лиственных пород по запасу и числу деревьев примерно одинаково (35С15Е2П32Б16Ос и 18С32Е9П25Б16Ос), во втором же по запасу преобладают лиственные (37Б39Ос10С10П4Е), а по числу стволов - хвойные (27Б25Ос6С28П14Е). Разные соотношения по численности, размерам и росту деревьев свидетельствуют о своеобразии формирования древостоев каждого из этих вариантов, а, следовательно, и о необходи-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

65

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

мости неодинакового подхода к древостоям с рубками ухода. При классификации обеспечивается строгая последовательность отбора вырубаемых деревьев в соответствии с целевыми назначениями рубок, их интенсивностью и состоянием древесных растений.

Долевое распределение деревьев по породам, классам относительного положения для древостоев в целом и частям их - оставляемой и вырубаемой - представлено в табл. 4.

В рубку прежде всего назначаются деревья пониженных технических качеств, а также деревья, которые по своему относительному положению бесперспективны в росте. Их удаление способствует оптимизации пространственного размещения оставленных деревьев. С повышением интенсивности рубок ухода среди оставшихся закономерно увеличивается доля участия деревьев 1-Ш классов.

Сосна. В опытных секциях сравниваемых вариантов насаждений процентное соотношение числа деревьев по классам различно - в вар. 2а в 3 раза больше деревьев I и II классов и меньше деревьев III класса, чем в вар. 3 а. Этим подтверждаются существенные отклонения в структуре сосновых древостоев. Среди вырубаемых деревьев сосны в обоих случаях преобладают наиболее отставшие в росте экземпляры V класса (73 %). Интенсивность рубки была одинакова по запасу и числу деревьев в том и другом случаях и составила соответственно 10 и 30 %. Однако структура оставляемой части больше изменилась в вар. 2а за счет резкого увеличения доли участия деревьев I класса. Выборка деревьев из всех классов варианта 3а привела к менее выраженным изменениям строения древостоя.

Ель. В вар. 2а преобладали деревья I и IV классов, а в вар. 3 а - только деревья V класса, т.е. строение того и другого древос-тоев было неодинаковым. Различны по структуре были и вырубаемые части: в первом случае эта часть включала в основном деревья IV и V классов, а во втором - III и IV классов. Рубки значительно не изменили строение древостоев, что подтверждается сходством долевого соотношения деревьев по классам

относительного положения до и после рубок ухода. Интенсивность рубки ели по запасу и числу деревьев составляла в вар. 2а соответственно 1,3 и 3,7, а в вар. 3а - 2,9 и 1,8 %.

Пихта. Различия в строении древосто-ев пихты проявляются в III-V классах: в вар. 2а деревьев III и IV классов в 2 раза больше, а деревья V класса на 12 % меньше, чем в вар. 3а. Вырубаемые деревья представлены деревьями частично IV, а в основном V класса. В оставляемых частях сравниваемых дре-востоев процентное соотношение деревьев заметно меняется лишь в I-III классах относительного положения.

Т а б л и ц а 4

Распределение деревьев по классам относительного положения в 50-летних лиственно-хвойных древостоях, на вырубках сосняка ягодникового

Вариант Части древостоев: оставляемая (О), вырубаемая (В) Доля участия по классам, %

I II III IV V

Сосна

О 73,0 8,1 8,1 5,4 5,4

2а В 1,0 1,1 3,2 21,3 74,4

О+В 32,7 4,1 5,4 14,3 43,5

О 17,9 3,6 21,4 14,3 42,8

3а В 3,9 - 11,5 11,5 73,1

О+В 11,0 1,9 16,7 13,0 57,4

Пихта

О 2,0 - 6,3 27,1 64,6

2а В - - - 20,0 80,0

О+В 4,0 1,0 6,0 24,0 65,0

О 5,0 2,0 4,3 14,2 74,5

3а В - - - 6,9 93,1

О+В 4,1 1,8 3,5 13,0 77,6

Ель

О 10,0 - 4,4 23,1 52,5

2а В - - - 28,6 71,4

О+В 8,8 - 3,9 23,8 63,5

О 4,3 - 3,4 1,7 90,6

3а В - - 8,3 - 91,7

О+В 3,9 - 3,9 1,5 90,7

Береза

О 44,7 7,9 5,3 21,1 21,0

2а В 43,3 10,1 6,7 11,7 28,3

О+В 44,8 6,3 10,5 23,0 15,4

О 35,3 2,9 5,9 18,6 37,3

3а В 27,1 2,5 17,3 24,7 28,4

О+В 27,6 5,7 7,0 16,7 43,0

66

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Интенсивность выборки по запасу и числу деревьев составила в вар. 2а соответственно 2,3 и 1,8, а в вар. 3а - 1,2 и 2,9 %.

Береза. В рубку назначались в первую очередь наиболее крупные деревья лиственных пород, отрицательно влияющие на ближайшие особи хвойных видов. Однако и в этом случае использовались классы относительного положения.

Различия в классовой структуре сравниваемых вариантов насаждений четко просматриваются по древостоям и их частям - оставляемой и вырубаемой. Интенсивность рубки березы по запасу и числу деревьев в вар. 2а составила 83 и 71, а в вар. 3а - 45 и 40 %.

В работе показано, как с учетом сложившейся при возобновлении леса структуры древостоев, эколого-биологических свойств и результатов дифференциации древесных растений при совместном произрастании разделять деревья на классы и категории относительного положения и состояния, определять по ним показатели рубок промежуточного пользования, выявлять и формировать типы древостоев оптимальной структуры.

Анализ результатов опытных рубок ухода в различных по составу и структуре древостоях позволяет сделать следующие выводы:

1) для повышения технического уровня ведения лесного хозяйства необходимы переход на таксацию леса и уход за ним по типам строения и формирования древостоев с использованием классификации деревьев по относительному положению;

2) применение в лесном хозяйстве единой динамической классификации деревьев по относительному положению в сочетании с их хозяйственными признаками позволяет унифицировать способы учета леса и методы оценки его состояния, разделять древостои на типы, определять строки и порядок отбора оставляемых и вырубаемых деревьев, организовать контроль за качеством рубок и отказаться частично или полностью от клеймения деревьев;

3) интенсивность рубок ухода нужно контролировать не снижением полноты древостоя, а прежде всего числом и запасом вырубаемых деревьев определенных видов, классов и подклассов в зависимости от целевого назначения рубок и возможностей хозяйства;

4) дифференциация деревьев и распределение их по классам относительного положения в древостоях естественного и искусственного происхождения и разного состава различны. Поэтому те и другие следует рассматривать в качестве самостоятельных научных и хозяйственных объектов с разработкой для каждого из них особых рекомендаций по уходу за лесом.

Библиографический список

1. Бузыкин, А.И. Формирование сосново-лиственных молодняков и рубок ухода в них / А.И. Бузыкин // Состояние возобновления и пути формирования молодняков на концентрированных вырубках Северо-Запада Европейской части СССР: тез. докл. Всесоюзного совещ. Архангельский институт леса и лесохимии. - Архангельск: Архангельский институт леса и лесохимии, 1971. - С. 120-122.

2. Наставление по рубкам ухода в лесах Урала - М., 1994. - 104 с.

3. Санников, С.Н. Экологические ряды возобновления и развития насаждений в пределах типов леса / С.Н. Санников // Тр. Ин-та экологии растений и животных УФАН СССР, 1970. - Вып. 67. -С. 175-181.

4. Смолоногов, Е.П. Естественное возобновление на концентрированных вырубках в сосновых лесах восточного склона Среднего Урала и Зауралья / Е.П. Смолоногов // Тр. Ин-та биологии УФАН СССР, 1960. - Вып. 16. - С. 53-69.

5. Соловьев, В.М. Планирование при лесоустройстве рубок ухода в смешанных молодняках с учетом типов их формирования / В.М. Соловьев // Вопросы совершенствования организации лесного хозяйства Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск: Зап.-Сиб. кн. изд-во, 1966. - С. 124-129.

6. Соловьев, В.М. Эколого-биологические основы изучения и формирования древостоев / В.М. Соловьев // Лесной журнал. - 1996. - № 4-5. -С. 46-50.

7. Цветков, В.Ф. Сосняки Кольской лесорастительной области и ведения хозяйства в них / В.Ф. Цветков. - Архангельск: АГГУ - 380 с.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007

67