Имитационное моделирование динамики насаждений forrus-s - инструмент выбора стратегии и планирования лесного хозяйства

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

ствует о зависимости данного показателя от условий экотопа, где и проходил онтогенез и морфогенез особи. Для разработки балльной шкалы интегрального показателя стабильности развития F. vesca и оценки состояния растений данного вида в загрязненных местообитаниях необходимы дальнейшие исследования.

Выражаем благодарность д.б.н. проф. Л.А. Жуковой и д.б.н. проф. Н.В. Глотову за консультации в процессе работы.

Библиографический список

1. Ведерникова, О.П. Онтогенез земляники лесной (Fragaria vesca L.) Онтогенетический атлас лекарственных растений. - Т 2. / О.П. Ведерникова, С.А. Дубровная. - Йошкар-Ола: Изд-во МарГУ 2000. - С. 196-203.

2. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Марий Эл в 1998 году. - Йошкар-Ола, 1999. - 190 с.

3. Жукова, Л.А. Популяционная жизнь луговых растений. / Л.А. Жукова. - Йошкар-Ола: РИИК «Ла-нар», 1995. - 224 с.

4. Захаров, В.М. Здоровье среды: концепция / В.М. Захаров. - М.: Центр экологической политики России, 2000. - 30 с.

5. Работнов, Т.А. Жизненный цикл многолетних травянистых растений в луговых ценозах / Т.А. Работнов // Геоботаника: тр. БИН АН СССР. - Сер. 3. - Вып. 6. - М.-Л., 1950. - С. 77-204.

6. Суетина, Ю.Г. Изменения эпифитной лихенофлоры и структуры популяции Xanthoria parietina (L.) Th. Fr. в городской среде: автореф. дис. ... канд. биол. наук / Ю.Г. Суетина. - Йошкар-Ола, 1999. - 26 с.

7. Уранов, А.А. Возрастной спектр фитоценопопуляций как функция времени и энергетических волновых процессов / А.А. Уранов // Биол. науки. - 1975. - № 2. - С. 7-34.

8. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии) / Л.Б. Заугольнова, Л.А. Жукова, А.С. Комаров и др. - М.: Наука, 1988. - 184 с.

9. Sokal R.R., Rohlf F.J. Biometry. New York: Freeman, 1995. 887 p.

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ НАСАЖДЕНИЙ FORRUS-S - ИНСТРУМЕНТ ВЫБОРА СТРАТЕГИИ И ПЛАНИРОВАНИЯ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА

С.И. ЧУМАЧЕНКО, доц. каф. информационных технологийМГУЛ, д-р биол. наук,

М.М. ПАЛЕНОВА, зав. сектором биоразнообразия ВНИИЛМ, канд. биол. наук,

С.В. ПОЧИНКОВ, зав. отделом экономики устойчивого лесопользования Росгипролес, канд. экон. наук,

ЕВ. КУХАРКИНА, асп. каф. экономики и организации на предприятиях лесной ппромышлен-ности и лесного хозяйства МГУЛ

У гроза экологической катастрофы осознана международным сообществом. На рубеже XXI века выработана новая парадигма хозяйственной деятельности человека на земле - устойчивое развитие. Она требует регулирования вредных промышленных выбросов в атмосферу, водную среду, почву; сохранения неизменными площади лесов, их ресурсного и защитного потенциалов, биоразнообразия; активизации природоохранных неправительственных национальных и международных институтов и движений. Обязательно не только сохранение девственных лесов, поддержание оптимального соотношения площади защитных и эксплуатационных лесов, но и экологически обоснованное лесопользование.

Устойчивое управление лесами - приоритетная концепция лесной политики на национальном и международном уровнях. Реализация устойчивого управления лесами должна обеспечить долговременное экономически выгодное взаимоотношение человека и лесных экосистем, т.е. сохранить их высокую продуктивность, возможность возобновления и оптимальный уровень биоразнообразия на протяжении жизни многих поколений.

Разработку методов устойчивого, экологически грамотного природопользования лесных территорий в современных условиях трудно представить вне современных информационных технологий. Электронные базы данных и геоинформационные системы становятся обычным арсеналом как исследо-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

143

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

вателей, так и практиков лесного хозяйства. Следующим шагом в этом направлении будет повсеместное внедрение математического моделирования для планирования ведения лесного хозяйства и природопользования, выбора стратегии, поддержки принятия решений. Построение прогнозов развития лесных экосистем при разных вариантах ведения лесного хозяйства и лесопользования особенно актуально, поскольку время жизни моделируемых объектов (насаждений) и характерное время отклика на антропогенные воздействия (принимаемые решения) превышают собственное время субъекта воздействия - человека.

Математическое моделирование является одним из важнейших методов разработки научных основ управления лесными ресурсами и оптимизации лесопользования; инструментом углубленного исследования взаимосвязи между структурой, биологическим разнообразием и функционированием лесных экосистем и их элементов; средством разработки стратегии ведения лесного хозяйства и лесопользования с учетом региональных социальных и природно-климатических условий.

Таким образом, очевидно, что сценарное долгосрочное моделирование - необходимый элемент регионального и локального управления лесными ресурсами, незаменимый при формировании регионального Лесного плана. Применение метода математического прогнозного сценарного моделирования позволит найти компромисс разных групп общества при разработке стратегии экологически ответственного лесопользования конкретных лесных территорий. Кроме того, результаты прогнозных расчетов можно использовать при обучении специалистов лесного хозяйства основам рационального лесопользования; для информирования руководителей и общественности о перспективах развития лесных ресурсов региона и ожидаемых проблемах их использования; для повышения уровня информированности общественности о состоянии и использовании лесов; формировании рациональной стратегии лесопользования.

В настоящей работе была использована оригинальная имитационная модель прогноза динамики разновозрастных смешанных

насаждений [1] и разработанный на ее основе комплекс программ FORRUS-S (FORest of RUSsia - Stand), который предназначен для имитационного моделирования и анализа динамических процессов, протекающих в лесных массивах [8-11]. Предлагаемый подход отличается трехмерным пространством моделируемых элементов, реализован в технике эколого-физиологического имитационного моделирования. FORRUS-S интегрирует уникальный опыт лесоведения, фитоценологии и популяционной биологии, накопленный к настоящему времени в России: в своих расчетах модель учитывает закономерности изменения основных биоэкологических параметров видов деревьев и кустарников в течение их онтогенеза, принимает в расчет пространственное положение деревьев и их групп, пространственную неоднородность светового поля (доступной фотосинтетически активной радиации), гетерогенность почвенных условий роста и развития особей разных видов в условиях их конкуренции за ресурсы. В лесных насаждениях моделируются процессы роста, конкуренции, гибели и возобновления видов древесной и кустарниковой растительности, лесохозяйственные воздействия и лесопользование. Входными данными прогнозного комплекса являются стандартные повыдельные данные о лесных ресурсах, набор и структура которых приняты для лесхозов/лесничеств, заповедников, национальных парков России. Расчеты ведутся для насаждений каждого выдела, отдельно для каждой когорты (элемента леса - группы деревьев одного вида и одного возраста).

Для решения задач разработки стратегии лесопользования в FORRUS-S реализована технология сценарного моделирования, которая позволяет учитывать разные варианты ограничений лесохозяйственного, экономического и экологического характера. Интеграция G/5-технологий и сценарного моделирования обеспечивает построение прогноза с учетом пространственного размещения насаждений и зонирования территорий. Для каждой из зон, например участков плантационного лесоразведения, эксплуатационных лесов, заповедных зон, зон с ограниченным лесопользованием, водоохранных зон, зеле-

144

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

ных коридоров и пр., может быть разработан и просчитан свой сценарий моделирования. Таким образом, в FORRUS-S реализован актуальный в настоящее время ландшафтный подход к планированию лесопользования. В результате моделирования для разных сценариев прогнозируется динамика: эксплуатационного запаса насаждений и его товарной структуры; экономически доступных ресурсов; главного и промежуточного пользования; породно-возрастной структуры насаждений; рентного дохода по главной рубке и рубкам ухода; затрат на лесовосстановление и уходы в молодняках; чистого лесного дохода; лесного биоразнообразия и пр.

FORRUS-S состоит из двух моделей: «Естественное развитие» и «Экзогенные (лесохозяйственные) воздействия». Модель естественного развития насаждений имитирует существенные процессы, протекающие в лесных насаждениях: распространение семян, процессы роста, конкуренции, спонтанное изреживание и естественное возобновление древостоя. Шаг работы модели составляет 5 лет. Площадь моделирования может составлять до нескольких десятков тысяч гектаров. После каждого шага моделирования формируется таблица данных по породному и возрастному составу древостоя и его биометрическим показателям для всех выделов моделируемого объекта. Для каждого элемента леса на выделе рассчитываются количество стволов, возраст, средняя высота дерева и средняя высота прикрепления кроны, средний диаметр ствола, площадь проекции и форма кроны, достигнутый бонитет. Кроме того, рассчитываются сведения о запасе, полноте, экономической доступности насаждения. Эти данные являются входными для работы модели «Экзогенные воздействия» (в том числе - лесохозяйственные). Имитация внешних воздействий может быть подключена на любом шаге моделирования и быть избирательной к элементам моделируемого пространства. С практической точки зрения наибольший интерес представляет моделирование различных режимов лесопользования, лесохозяйственных мероприятий, содействия естественному возобновлению леса, посадки лесных культур и пр. Алгоритмы лесохозяйс-

твенных мероприятий разработаны на основе принятых в отрасли нормативов и рекомендаций [3, 4].

Сценарии моделирования FORRUS-S могут отличаться не только лесохозяйственными, но и экономическими параметрами, прежде всего рентной стоимостью лесосырьевых ресурсов, которая определяет хозяйственную ценность лесов. Рентная стоимость древесного запаса на таксационном выделе определяется как сумма стволовых рент. Исходной информацией служит распределение стволов по породам, ступеням толщины и качеству (деловые, дровяные). При расчетах считается, что насаждение таксационного выдела экономически доступно, если рентная стоимость его древесного запаса больше нуля. Лесопользование на участке лесного фонда лесничества или лесхоза экономически устойчиво, если запас экономически доступных древесных ресурсов долговременно не убывает.

Критерием экономической эффективности лесного хозяйства является чистый доход, рассчитываемый как разность дохода от рубок главного пользования и рубок ухода, и расходов на лесовосстановление и уходы в молодняках. Стволовые ренты - основа для определения экономически эффективного способа рубки леса. Совокупность стволов на выделе с положительной рентой образуют эффективный запас насаждения. Сравнение эффективного запаса с общим (ликвидным) дает основание судить о целесообразности того или иного способа рубки. Рентный доход от рубок ухода может быть как положительным, так и отрицательным (зависит от спроса на круглые лесоматериалы). Доходные рубки ухода называются коммерческими. Программы блока лесохозяйственных воздействий и лесопользования с учетом экономических критериев «назначают» и имитируют рубки ухода и рубки главного пользования, формируют информацию о вырубаемых запасах согласно определенному пользователем сценарию.

Для проведения компьютерных экспериментов были использованы повыдель-ные лесотаксационные данные 2005 г. по Корткеросскому лесничеству Корткеросского

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

145

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

лесхоза, который расположен в Вычегодско-Сысольском округе еловых, сосновых, березовых и осиновых лесов Республики Коми

[2]. Почвообразующими породами на большей части округа служат моренные суглинки и маломощные слабогалечниковые супеси на суглинистой морене. На дренированных приречных склонах и расчлененных участках междуречий произрастают зеленомошно-чер-ничные ельники с участием пихты и вторичные осиновые и березовые леса. Слабо дренированные равнинные междуречья с застойным водным режимом заняты долгомошно-голу-бичными, сфагново-долгомошными ельниками с участием сосны и березы. центральные части плоских водоразделов заняты сфагновыми болотами и сфагновыми сосновыми рединами. На древнеаллювиальных боровых террасах рек Вычегды и Сысолы преобладают зеленомошно-лишайниковые и лишайниковые сосняки. В понижениях в сочетании с ними развиты сфагново-зеленомошные сосняки на торфянисто-подзолисто-глееватых почвах. Растительный покров округа сильно изменен в результате хозяйственной деятельности человека, в связи с этим значительная часть его территории занята производными елово-березовыми, елово-сосновыми, березово-сосновыми, березовыми и осиновыми лесами с травяным, травяно-зеленомошным, а в старовозрастных сообществах - зелено-мошным покровом.

Согласно современному режиму использования лесной фонд Корткеросского лесничества был разделен на три категории: эксплуатационные леса, защитные полосы вдоль рек, защитные полосы вдоль дорог. Таким образом, построение прогноза и оценка динамики состояния лесного фонда были проведены с учетом функционального зонирования территории.

Традиционные методы обоснования размера неистощительного пользования лесом по умолчанию рассчитаны на интенсивное ведение лесного хозяйства: оборот рубки принимается равным возрасту технической спелости, не учитывается период лесовосстановления на сплошных вырубках и естественная смена пород. Практика далека от таких предположений.

Проблема выбора (экономического обоснования) системы хозяйства неразрывна с проблемой оптимизации возраста рубки и обоснования размера пользования лесом.

Метод сценарного моделирования позволил сформировать несколько стратегий (сценариев) ведения лесного хозяйства и лесопользования, имитировать запланированные мероприятия и получить соответствующие прогнозные данные о динамике насаждений Корткеросского лесничества.

В рамках выполненного исследования разработаны сценарии естественного развития, экстенсивного и интенсивного ведения лесного хозяйства и лесопользования (соответственно, сценарии Е-1, Э-2, И-3, И-4, И-5 - таблица). Для сценариев Э-2, И-3, И-4 было задано условие, что рубки главного и промежуточного пользования моделируются только в случае, если значение рентной стоимости насаждений, отводимых на выделе в рубку, больше нуля. При расчете по сценарию И-5 при рубке главного пользования допускался убыток, но не более чем в 50 руб./м3. «Назначение» (моделирование) лесохозяйственных воздействий рассчитывается программой для каждого выдела отдельно, при этом учитываются такие параметры, как формула древостоя, возраст, полнота, экономическая доступность насаждений.

Принципиальным отличием «интенсивного» ведения лесного хозяйства является создание лесных культур на территориях, пройденных рубками главного пользования. В случае моделирования рубок главного пользования с сохранением подроста (сценарии

Э-2 и И-3) на выделе сохраняется естественный подрост насаждения (в условиях Корткеросского лесничества, как правило, еловый). При моделировании создания культур программа предварительно проводит оценку естественного возобновления на вырубке -проверяет наличие на выделе подроста и его количество.

На всех вырубках, которые не имеют достаточного естественного возобновления, согласно сценариям И-3, И-4, И-5 создаются культуры сосны. По сценариям И-4 и И-5 рубки главного пользования моделируются без сохранения подроста.

146

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

Таблица

Параметры моделирования для различных сценариев ведения лесного хозяйства и лесопользования

Код сценария Главное пользование Промежуточное пользование Лесовосстановление

Минимально допустимая доходность насаждений. отводимых в рубку, руб/м3 Сохранение подроста при рубках главного пользования Максимально допустимый объем рубок главного пользования, м3 за 5 лет Проведение рубок ухода Минимально допустимая доходность насаждений, отводимых в рубку, руб/м3 Создание культур сосны

Е-1 - - - - - -

Э-2 > 0 да 200 000 нет - нет

И-3 > 0 да 200 000 да > 0 да

И-4 > 0 нет 200 000 да > 0 да

И-5 > -50 нет 250 000 да > 0 да

Лесовосстановление осуществляется посадкой культур сосны с последующими уходами за молодняками. В средневозрастных и приспевающих насаждениях проводятся только коммерческие рубки ухода. Естественные потери культур моделируются как гибель 10 % площадей культур за первые 5 лет после их создания.

При анализе результатов моделирования планировали:

1) рассчитать и обосновать для Корт-керосского лесничества размер неистощительного постоянного экономически доступного главного пользования лесом;

2) выявить преимущества и недостатки альтернативных систем (экстенсивной и интенсивной) ведения лесного хозяйства;

3) определить целесообразность создания культур сосны для территорий Корт-керосского лесничества;

4) определить целесообразность сохранения елового подроста при рубке главного пользования;

5) оценить тенденции изменения лесного разнообразия при разных стратегиях ведения лесного хозяйства.

Размер неистощительного главного пользования лесом был рассчитан на основе распределения насаждений по группам возраста, далее были просчитаны разные сценарии, различающиеся ограничением по максимально допустимому объему рубки. Задавалось два варианта верхней границы рубки главного пользования: 250 и 200 тыс. м3 за

5 лет. Размер постоянного пользования лесом был определен методом сценарного моделирования динамики насаждений. Искомым решением был вариант, по которому размер пользования за весь период моделирования не опускается ниже минимально допустимого уровня.

Анализ динамики запасов показывает, что при расчетах по сценариям с разрешенным максимальным пользованием в 200 тыс. м3 за 5 лет размер главного пользования сохраняется постоянным за весь рассматриваемый период. Критическая точка (ее место на оси времени определяется исходной породно-возрастной структурой лесного фонда Корткеросского лесничества) приходится на 21-й шаг моделирования (105-й год), когда запас экономически доступных ресурсов опускается до «предельной планки». Можно предположить, что с увеличением максимального допустимого размера рубки главного пользования постоянство пользования будет нарушено. Это подтверждается при анализе прогнозных данных, которые рассчитаны по сценарию И-5: между 90-м и 110-м годами прогнозируется нарушение постоянства пользования. После прохождения критической точки для сценариев с интенсивны ведением хозяйства прогнозируется рост экономически доступных ресурсов. Это, вероятно, свидетельствует о том, что на период второго оборота рубки размер пользования можно увеличить. Проверка этой гипотезы требует разработки дополнительных сценариев с воз-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

147

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

растающей верхней границей допустимого размера рубки леса. Принцип постоянства пользования, по крайней мере в пределах отдельно взятого лесничества, нельзя считать абсолютным. Для промышленности важно сохранить пользование не убывающим в пределах всей сырьевой базы, и если последняя состоит из нескольких лесничеств, то можно гармонизировать рубку по каждому из них таким образом, что пользование в целом будет и максимальным, и постоянным одновременно; при этом должны быть приняты в расчет также интересы местного населения.

Моделирование естественного развития насаждений (сценарий Е-1) подтвердило ранее высказанное мнение [1] о формировании в зоне южной и средней тайги в условиях заповедного режима преимущественно еловых лесов. Согласно построенному прогнозу при отсутствии пожаров и других возмущающих воздействий через 200 лет леса Кортке-росского лесничества будут преимущественно еловыми. Экстенсивный и интенсивный способы ведения лесного хозяйства на той же территории приведут к формированию насаждений с существенно иным породным составом. Заданный для моделирования неистощительный размер главного пользования по Корткеросскому лесничеству при экстенсивном способе ведения лесного хозяйства приведет через 200 лет к расстроенным, преимущественно березовым насаждениям. В то время как при интенсивном способе ведения лесного хозяйства при том же (сценарии И-3, И-4) и даже большем (сценарий И-5) размере главного пользования можно сформировать еловые и достаточно продуктивные для условий региона Республики Коми сосновые насаждения.

В условиях Корткеросского лесничества естественное возобновление насаждений (в отсутствие влияния пожаров) составлено преимущественно елью. В этой связи при моделировании рубок главного пользования с сохранением подроста (сценарий И-3) на выделах сохраняется достаточное количество естественного елового подроста, что постепенно ведет к увеличению доли еловых насаждений как по площади, так и по общему и вырубаемому запасу. В результате сохра-

нения елового подроста и содействия естественному возобновлению на территории Корткеросского лесничества для этого сценария прогнозируется лишь небольшое количество площадей, на которых возможно размещение культур сосны. Эта особенность в будущем скажется как на формировании породного состава лесничества, так и на динамике запасов спелой древесины и главного пользования лесом. Небольшое количество площадей для лесокультурных работ в этом случае в перспективе становится причиной менее устойчивого роста экономически доступных ресурсов по сравнению с другими сценариями с интенсивной формой ведения лесного хозяйства. Эта особенность связана с тем, что на территории Корткеросского лесничества сосняки формируются более продуктивными, чем ельники.

Моделирование рубок главного пользования без сохранения подроста (сценарии И-4, И-5) в соответствии с заданными правилами сценарного моделирования (на всех вырубках создаются культуры наиболее продуктивной для условий Корткеросского лесничества породы - сосны) приведут через 100-130 лет к устойчивому росту экономически доступных ресурсов и существенному увеличению доли площадей, занятых сосновыми насаждениями.

Сценарное долгосрочное моделирование позволяет проводить сравнительную оценку изменения не только продукционных, но и экологических характеристик лесных насаждений при разных вариантах лесопользования. Ведение лесного хозяйства без учета экологических параметров лесных экосистем может привести к утрате необходимых в биологическом круговороте элементов лесной среды (старых деревьев, сухостоя, валежа. лиственных пород и пр.). Эти изменения, в свою очередь, повлекут за собой исчезновение целого ряда звеньев трофической цепи - многих видов растений, грибов, животных [5].

Нарушение экосистемных свойств лесных насаждений ведет к утрате их продукционных характеристик и устойчивости.

Результаты моделирования средствами FORRUS-S наглядно демонстрируют влияние

148

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

разных способов ведения лесного хозяйства и лесопользования на компоненты биоразнообразия лесных насаждений: экосистемное, видовое и структурное разнообразие [6], количество старых деревьев и валежа.

Для оценки биоразнообразия лесных экосистем были использованы такие параметры прогнозных баз данных, как соотношение площадей (в некоторых случаях - запасов), занятых насаждениями, отличающимися по породному составу, числу видов деревьев и кустарников, типу популяционных стратегий, возрастной и ярусной структуре и пр. В данной работе на примере прогнозных данных проиллюстрированы тенденции изменения одного из компонентов структурного разнообразия лесных экосистем - размерного разнообразия популяции сосны в насаждениях Корткеросского лесничества. Исследователями отмечена [7] значимость размерной гетерогенности особей популяции деревьев-эдификаторов на формирование структурного разнообразия лесов, которая обеспечивает разнообразие экологических ниш для животных. Анализ динамики этого параметра структурного разнообразия был проведен путем расчета доли участия деревьев разных размерных классов (по диаметру) в общем запасе популяции (рис. 1).

Через 200 лет прогнозируется существенное снижение доли крупноразмерных деревьев в случае экстенсивного ведения лесного хозяйства, что можно объяснить как увеличением площади смешанных насаждений, так и конкурентным влиянием на размеры деревьев сосны быстрорастущей березы в таких насаждениях. Прогнозируемое увеличение доли деревьев большого диаметра в популяции сосны при интенсивном ведении лесного хозяйства объясняется формированием значительных площадей чистых сосновых насаждений и влиянием рубок ухода в молодняках.

Поскольку биоразнообразие описывается большим количеством различных параметров (видовое, популяционное, экосистемное, генетическое разнообразие), то необходимо отметить, что прогнозное моделирование показало, что динамика отдельных параметров биоразнообразия при одних и тех

же воздействиях может иметь различную тенденцию.

Прогнозное моделирование позволяет оценить динамику не только продукционных и экологических, но и экономических характеристик лесных ресурсов. Для разработанных сценариев ведения лесного хозяйства в Корткеросском лесничестве были проведены расчеты и проанализирована динамика доходов и расходов. При этих расчетах параметры регионального рынка круглых лесоматериалов и цены на факторы производства (дороги, техника, топливо, трудовые затраты) были приняты близкими к современным. Чистый лесной доход рассчитывался вычитанием из рентного дохода главного и промежуточного пользования расходов на создание культур и уходы в молодняках (рис. 2).

Поскольку в условиях Корткеросского лесничества сосновые насаждения обладают сравнительно высокой продуктивностью, то затраты на посадки культур и рубки ухода в молодняках возвращаются хозяйству стабильным, достаточно высоким чистым доходом. Именно такой прогноз динамики чистого дохода получен для сценариев интенсивного ведения лесного хозяйства (рис. 3): затраты на лесовосстановление через 200 лет обернутся увеличением чистого дохода Корткеросского лесничества приблизительно в 3-4 раза против того, что может быть получено к этому времени на той же территории при сохранении экстенсивного способа ведения лесного хозяйства.

Таким образом, долгосрочное прогнозирование позволяет увидеть скрытые на первый взгляд недостатки экстенсивного способа ведения лесного хозяйства и лесопользования, оценить удаленные во времени преимущества интенсивного хозяйства. Подобные оценки долгосрочной динамики лесоэксплуатационного фонда необходимы при планировании развития производственных мощностей, формировании региональной лесной стратегии.

Моделирование предоставляет возможность в кратчайшие сроки оценить долгосрочные последствия разных способов ведения лесного хозяйства и лесопользования для лесных экосистем.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

149

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

% 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15

Сценарии

>24 см  18-24 см  14-18 см  <14 см

Рис. 1. Структурное разнообразие популяции сосны на 200-м году моделирования: доля участия деревьев разных размерных классов (по диаметру) в общем запасе для разных сценариев ведения лесного хозяйства

млн руб.

5 30 55 80 105 130 155 180

Лет

hi рубки главного пользования — чистый доход =о= проходные рубки  уход за молодняками посадка культур — - рубки прореживания

Рис. 2. Динамика доходов и расходов при экстенсивной Э-2 (А) и интенсивной И-3 (Б) формах ведения лесного хозяйства на территории Корткеросского лесничества

150

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

млн руб.

Рис. 3. Результаты моделирования: прогноз динамики чистого дохода (за каждые 5 лет) для разных сценариев моделирования

Анализ результатов сценарного моделирования динамики насаждений Корткерос-ского лесничества Корткеросского лесхоза Республики Коми показал:

1) рассчитанный по Корткеросскому лесничеству размер главного пользования в 200 тыс. м3 за 5 лет был определен правильно: неистощительное пользование было обеспечено на весь период моделирования - 200 лет;

2) существующие в настоящий момент в лесничестве сосновые насаждения можно продолжительное время (порядка 100 лет) эксплуатировать, не инвестируя в их воспроизводство (стратегия экстенсивного лесного хозяйства), и получать при этом высокий доход, однако экстенсивная форма приведет к деградации сосняков, почти полному через 200 лет вытеснению их елью и березой и, как следствие, существенному снижению доходности лесного хозяйства лесничества;

3) интенсивная форма хозяйства в сосновых насаждениях (хозсекциях) для насаждений Корткеросского лесничества стратегически безальтернативна. Это единственный способ сохранить их ресурсный потенциал для будущих поколений;

4) преимущество интенсивного хозяйства, которое сопровождается значитель-

ными затратами на создание культур и уходы в них, проявляется лишь в отдаленной перспективе - через 80-100 лет и выражается в существенно большем запасе доходных ресурсов, улучшении сортиментного состава, положительной динамике чистого дохода и пр.;

5) сохранение елового подроста при рубке главного пользования в условиях Корткеросского лесничества нецелесообразно;

6) оценка тенденций изменения лесного разнообразия показывает, что влияние интенсивных форм ведения лесного хозяйства и лесопользования не носят однозначно отрицательного характера: необходима разработка технологии получения интегральной (совокупной для разных параметров лесного разнообразия) оценки биоразнообразия лесных экосистем, формирования щадящих (экологичных) стратегий ведения интенсивного лесного хозяйства;

7) подлинно постоянным пользованием лесом следует считать такое, когда сохраняется не только долгосрочно неубывающий размер рубки леса, но и не ухудшается сортиментный состав заготавливаемой древесины, сохраняется разнообразие лесных экосистем.

Приведенный в статье пример прогнозных расчетов показал, что, с одной сто-

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007

151

продукционный процесс и структура деревьев, древесины и ДРЕВОСТОЕВ

роны, при разработке стратегии ведения лесного хозяйства необходимо долгосрочное прогнозирование. С другой стороны, критерием эффективности различных форм хозяйства может служить динамика чистого лесного дохода на один-два оборота рубки.

Приведенный пример долгосрочных прогнозных расчетов показал, что будет достаточно сложно мотивировать арендаторов лесных участков (пользователей) инвестировать лесной доход в интенсивное воспроизводство лесов. Поэтому форма хозяйства, наряду с размером пользования лесом и правилами рубок, должна применяться государством как выразителем общенациональных (региональных) интересов в качестве важнейшего инструмента (норматива) административного регулирования лесных отношений. Прогнозные расчеты помогут не только составить обоснованные указания и нормативы, но и позволят адекватно рассчитать ресурсы, необходимые для ведения устойчивого лесного хозяйства.

Прогнозный комплекс FORRUS-S применялся в рамках федеральных целевых программ «Леса России», «Экология и природные ресурсы России», «Интеграция», международных научных программ INTAS-97-30255 «Forest Models for Sustainable Forest Management», INTAS-2001-0633 «Silvicultural Systems For Sustainable Forest Resource Management».

Библиографический список

1. Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность; под ред. О.В. Смирновой - М.: Наука, 2004. - 479 с.

2. Леса Республики Коми. - М.: Дизайн. Информация. Картография, 1999. - 332 с.

3. Наставления по рубкам ухода в равнинных лесах Европейской части Российской Федерации, приказ N347 от 29.12.1993.

4. Основные положения по рубкам ухода в лесах России, приказ Федеральной службы лесного хозяйства России от 28.09.93 № 253. - М.: Федеральная служба лесного хозяйства России. - 1993. - 64 с.

5. Оценка и сохранение биоразнообразия лесного покрова в заповедниках европейской России. - М.: Научный мир, 2000. - 272 с.

6. Паленова, М.М. Прогноз динамики таксационных показателей лесных насаждений при разных сценариях ведения лесного хозяйства: оценка изменения биоразнообразия и экологических характеристик лесного фонда / М.М. Паленова, В.Н. Коротков, С.И. Чумаченко // Экология, мониторинг и рациональное природопользование: сб. научн. тр.

- Вып. 314. - М.: МГУЛ, 2001. - С. 164-174.

7. Смирнова, О.В. Старовозрастные леса Пяозерско-го лесхоза северо-западной Карелии / О.В. Смирнова, В.Н. Коротков // Бот. журн. - 2001. - Т. 86.

- № 1. - С. 98-109.

8. Чумаченко, С.И. Базовая модель динамики многовидового разновозрастного лесного ценоза: сб. науч. тр. -Вып. 248. - М.: МЛТИ, 1993. - С. 147-180.

9. Чумаченко, С.И. Прогноз динамики таксационных показателей лесных насаждений при разных сценариях ведения лесного хозяйства / С.И. Чумаченко, М.М. Паленова, В.Н. Коротков // Восточноевропейские леса: история в голоцене и современность. - М.: Наука, 2004. - С. 492-507.

10. Chumachenko S.I., Syssouev VV, Palyonova M.M., Bredikhin M.A., Korotkov V.N. Imitation modeling of heterogeneous uneven-aged stands spatial dynamics taking into account silvicultural treatment. IUFRO Conference, Copenhagen,1996. P. 484-492.

11. Chumachenko S. I., Korotkov V. N., Palenova M. M., Politov D.V Simulation modelling of long-term stand dynamics at different scenarios of forest management for conifer - broad-leaved forests // Ecol. Modeling, Vol. 170, 2003. P. 345-361.

152

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2007