Динамика текущего прироста в сосновых и еловых древостоях после комплексного ухода за лесом

V / ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 630*24 + 630*237.4 Е.С. Мельников, Н.В. Беляева

Мельников Евгений Сергеевич родился в 1950 г., окончил в 1976 г. Ленинградскую государственную лесотехническую академию, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой лесоводства С.-Петербургской государственной лесотехнической академии. Имеет более 40 научных работ по теоретическим и практическим аспектам комплексного ухода за лесом.

Беляева Наталия Валерьевна родилась в 1970 г., окончила в 1992 г. Г.-Петербург-скую государственную лесотехническую академию, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры лесоводства ГПбЛТА. Имеет 13 научных работ по вопросам применения комплексного ухода в сосновых и еловых лесах южной тайги.

ДИНАМИКА ТЕКУЩЕГО ПРИРОСТА В СОСНОВЫХ И ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЯХ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОГО УХОДА ЗА ЛЕСОМ

Проанализирована динамика текущего прироста сосняков и ельников, пройденных комплексным уходом за лесом. Отмечена возможность ускорения восстановительных процессов с помощью регулярного комплексного ухода за лесом.

Ключевые слова: комплексный уход за лесом, рубки ухода за лесом, сосновые и еловые древостои, среднепериодический текущий прирост, устойчивость древостоев.

Древостой - основной компонент фитоценоза - регулирует и стабилизирует биокруговорот элементов питания в лесном биогеоценозе. Появление свободных ресурсов, вызванное рубками ухода или комплексным уходом за лесом, вызывает ответную реакцию, направленную на скорейшее связывание этих ресурсов и вовлечение их в систему биокруговорота. По характеру восстановительной реакции можно достаточно объективно судить о скорости адаптации и степени устойчивости древостоя к внешнему воздействию. Познать действие механизмов, контролирующих устойчивость и продуктивность лесных фитоценозов, позволяет изучение формирования и динамики текущего прироста удобренного древостоя.

Исследования проводятся на стационарных опытных объектах рубок ухода и комплексного ухода за лесом, заложенных в средневозрастных сосновых и еловых насаждениях преимущественно кисличных, черничных и брусничных типов леса на территории ГОЛГ «Сиверский лес». Продолжи-

тельность наблюдений - 30 лет. За этот период на опытных объектах проводили 1-3 приема рубки и 1-3 раза вносили азотные удобрения в дозе 150 кг/га по д.в. с интервалом в 5 или 10 лет. Удобрения применяли весной, в начале вегетационного сезона, как правило, сразу после рубки ухода; повторно - и без предварительного разреживания древостоев.

Динамика таксационных показателей сосновых и еловых древостоев после рубок ухода и комплексного ухода за лесом

Среднеперио-

№ ПП Вариант опыта Год таксации Рубка по запасу, Запас, м3/га дический текущий прирост Отпад, м3/га в год Общая производительность

% м3/га в год % от запаса м3/га % к контролю

Ельник черничный

10-1

10-2

10-3

Контроль

Двухкратная рубка

То же + трехкратное удобрение

1974 223 223

184 184

1978 - 280 227 12,2 9,0 44 4,0 08 0,4 284 229 -

1983 - 322 250 11,4 7,4 3,5 3,0 3,0 2,8 341 266 -

1988 - 370 279 14,2 9,8 3,8 3,5 46 4,0 412 315 -

1993 - 401 288 12,6 7,8 31 2,8 64 6,0 475 354 -

1998 - 423 292 10,8 6,4 26 2,2 64 5,6 529 386 -

2003 - 445 296 10,6 6,8 24 2,2 62 6,0 582 420 -

1974 25 167 - - - 219 98

1978 - 202 8,6 4,3 1,6 262 92

1983 22 198 12,6 6,4 1,6 325 95

1988 - 240 10,2 4,2 1,8 376 91

1993 - 277 9,2 3,3 1,8 422 89

Распад древостоя

1974 30 144 - - - 214 96

1978 - 193 10,4 5,4 0,6 266 94

1983 23 198 13,8 7,0 1,4 355 104

1988 - 256 11,8 4,6 0,2 394 96

1993 - 296 9,2 3,1 1,2 440 93

1998 - 318 9,4 2,9 5,0 487 92

2003 - 340 9,2 2,7 4,8 533 92

Продолжение таблицы

Среднеперио-

№ ПП Вариант опыта Год таксации Рубка по запасу, Запас, м3/га дический текущий прирост Отпад, м3/га в год Общая производительность

% м3/га в год % от запаса м3/га % к контролю

Ельник кисличный

11-1

11-2

11-3

Контроль

Трехкратная рубка

То же + двухкратное удобрение

1973 404 404

374 374

1977 464 15,8 3,4 3,8 483

422 12,6 3,0 3,8 441

1983 522 17,8 3,4 6,2 572

466 15,0 3,2 6,2 516

1987 623 25,6 41 54 700

556 23,4 4,2 5,4 633

1993 13 582 78 13 4,0 739

496 4,0 0,8 4,0 653

1997 576 60 10 И 769

475 2,0 0,4 6,2 663

2004 563 50 09 6,6 804

477 4,2 0,9 5,3 692

1973 22 283 259 - - - 355 322 88 86

1977 329 96 29 04 403 83

286 5,8 2,0 0,4 351 80

1983 5 352 11,8 3,4 3,6 462 81

299 9,8 3,3 3,6 400 78

1987 464 23,6 51 12 580 83

378 17,0 4,5 1,2 485 77

1993 17 466 17,6 3,8 668 90

376 16,8 4,8 569 87

1997 500 10,2 20 3,4 719 93

386 5,4 1,5 3,4 596 90

2004 550 10,3 19 4,4 791 98

413 7,0 1,9 4,4 645 93

1973 24 297 287 - - - 393 346 97 93

1977 360 13,4 3,7 0,8 460 95

344 12,0 3,5 0,6 406 92

Продолжение таблицы

№ ПП

Вариант опыта

Год таксации

Рубка по запасу, %

Запас, м3/га

Среднеперио-

дический текущий прирост

м3/га в год

% от запаса

Отпад, м3/га в год

Общая производительность

м3/га

% к контролю

11-3

5-1

5-2

5-3

То же + двухкратное удобрение

Контроль

Двухкратная

рубка

То же + двухкратное удобрение

1983

1987

1993

1997

2004

16

379 357

513 483

476 435

516 459

550 483

15,0 13,8

27,2 25,2

15,5 13,4

12,4 9,2

11,0

9,6

40

3,9

53

5.2

3.3

3,1

24 2,0

20 2,0

32

3,2

0,4

44 4,4

6,1 6,1

Сосняк черничный влажный

1971 - 190 - - - 204 -

1976 - 233 10,0 4,3 1,4 254 -

1981 - 276 11,6 4,2 3,0 312 -

1986 - 289 7,6 2,6 5,0 350 -

1991 - 308 6,6 2,1 2,8 383 -

1996 - 332 7,4 2,2 2,6 420 -

2002 373 7,7 2,1 0,8 466 -

1971 43 119 - - - 208 102

1976 - 154 7,6 4,9 0,6 246 97

1981 15 169 9,2 5,4 0,2 292 94

1986 - 213 9,2 4,3 0,4 338 97

1991 - 256 8,8 3,4 0,2 382 100

1996 - 286 6,4 2,2 0,4 414 99

2002 - 311 8,8 2,8 3,7 461 99

1971 34 133 - - - 201 99

1976 - 192 12,4 6,5 0,6 263 104

1981 14 216 12,2 5,6 0,2 324 104

1986 - 250 6,8 2,7 - 358 102

1991 - 297 9,4 3,2 - 405 106

1996 - 343 9,4 2,7 0,2 452 108

2002 - 407 10,6 2,6 - 516 111

535 475

671 601

749 668

811 714

888 781

94 92

96

95

8

Продолжение таблицы

Среднеперио-

№ ПП Вариант опыта Год таксации Рубка по запасу, Запас, м3/га дический текущий прирост Отпад, м3/га в год Общая производительность

% м3/га в год % от запаса м3/га % к контролю

12-1 Контроль 1973 168 188

1978 - 220 13,0 5,9 2,6 253 -

1982 - 241 7,5 3,1 2,3 283 -

1987 - 285 11,6 4,1 2,8 341 -

1993 - 316 9,8 3,1 3,6 390 -

1999 - 345 6,7 1,9 1,8 430 -

2005 - 379 8,0 2,1 2,3 478 -

12-2 Рубка 1973 30 135 - - - 191 102

(1973 г.) 1978 - 176 9,2 5,2 1,0 237 94

1982 - 207 8,0 3,9 0,3 269 95

1987 - 246 8,0 3,3 0,2 309 91

1993 - 303 12,8 4,2 1,4 373 96

1999 - 343 8,7 2,5 2,0 429 100

2005 - 358 4,7 1,3 3,2 457 96

12-3 То же +двух- 1973 31 104 - - - 152 81

кратное удоб- 1978 - 150 10,2 6,8 1,0 203 80

рение (1974, 1977 гг.) 1982 - 183 9,2 5,0 1,0 240 85

1987 - 221 8,8 4,0 1,2 284 83

1993 - 266 10,8 4,1 1,8 338 87

1999 - 310 8,0 2,6 0,8 386 90

2005 - 359 9,8 2,7 1,7 445 93

Сосняк брусничный

6-3 Контроль 1971 - 176 - - - 191 -

1976 - 225 12,2 5,4 2,4 252 -

1981 - 237 5,4 2,3 3,0 279 -

1986 - 256 7,8 3,0 4,0 318 -

1991 - 284 10,0 3,5 4,4 368 -

1996 - 300 8,4 2,8 4,8 408 -

2002 - 319 5,0 1,6 1,2 433 -

6-2 Двухкратная 1971 36 108 - - - 188 98

рубка 1976 - 146 7,8 5,3 0,2 227 90

(1971, 1981 гг.) 1981 6 171 7,8 4,6 0,4 266 95

1986 - 195 4,8 2,5 - 290 91

1991 - 241 10,2 4,2 1,0 341 93

1996 - 288 10,0 3,4 0,6 391 96

2005 - 338 7,0 1,7 1,4 448 103

Окончание таблицы

№ ПП Вариант опыта Год таксации Рубка по запасу, % Запас, м3/га Среднеперио-дический текущий прирост Отпад, м3/га в год Общая производительность

м3/га в год % от запаса м3/га % к контролю

6-6 То же + двух- 1971 27 131 - - - 202 106

кратное удоб- 1976 - 186 13,0 7,0 2,0 267 106

рение (1972, 1981 10 203 9,0 4,4 1,2 312 112

1982 гг.) 1986 - 243 9,6 4,0 1,6 360 113

1991 - 270 6,0 2,2 0,6 390 106

1996 - 294 6,0 2,0 1,2 420 97

2005 - 396 11,3 5,2 - 512 118

6-9 Рубка (1971 г.) 1971 49 114 - - - 252 132

1976 - 154 8,4 5,5 0,4 294 117

1981 - 212 12,0 5,7 0,4 354 127

1986 - 230 4,4 1,9 0,8 376 118

1991 - 271 8,6 3,2 0,4 419 114

1996 - 332 13,4 4,0 1,2 486 119

2002 - 377 9,0 2,4 - 531 123

6-5 То же + трех- 1971 32 126 - - - 198 104

кратное удоб- 1976 - 191 14,0 7,3 1,0 268 106

рение (1972, 1981 - 246 11,8 4,8 0,8 327 117

1977, 1982 гг.) 1986 - 283 8,2 2,9 0,8 368 116

1991 - 319 9,6 3,0 2,4 416 113

1996 - 332 4,4 1,4 1,8 438 107

2002 - 390 14,2 3,6 2,6 509 118

Примечание. В числителе показатели всего древостоя, в знаменателе -еловой части.

В соответствии с программой исследований на опытных объектах детально анализировали динамику текущего прироста древостоев. В этих целях на пробных площадях с периодичностью 5 лет проводили таксацию методом сплошных перечетов [2, 4]. Текущий прирост рассчитывали в соответствии с ГОСТ 18264-72. Результаты исследований представлены в таблице.

Как видим, рубки ухода и в ельниках, и в сосняках вызывают изменение экологического режима. Во-первых, в древостое уменьшается число деревьев, изменяется соотношение кроновой, подземной и стволовой фито-массы древостоя в пользу первых двух и перераспределение прироста между деревьями разных ранговых групп. Во-вторых, вследствие снижения конкуренции со стороны древостоя разрастается живой напочвенный покров. В-третьих, резервируется часть высвободившихся почвенных ресурсов в ризосфере.

Эти изменения отражаются на продуктивности разреженного древостоя. Независимо от интенсивности рубки и типа леса снижается текущий прирост (см. таблицу). Одновременно развивается напочвенная растительность [1], активизируя систему малого биокруговорота, компенсирующую снижение продуктивности древостоя. Часть ресурсов резервируется почвенным микробоценозом [3]. Таким путем предотвращается потеря свободных ресурсов в фитоценозе и реализуется ресурсосберегающая функция лесной экосистемы. Со временем сохраненные ресурсы постепенно вовлекаются в продукционный процесс с последующим (в течение 10 ... 20 лет) восстановлением текущего прироста разреженных сосновых и еловых древостоев до уровня контроля.

Удобрения, внесенные в разреженные сосняки и ельники, ускоряют восстановительные процессы, стимулируя биологическую активность почвы и повышая интенсивность биокруговорота. В результате почвенные ресурсы не резервируются, а высвобождаются и вовлекаются в биокруговорот. Фитоценоз активно использует свободные ресурсы. Энергетический поток усиливается, и дополнительные ресурсы реализуются, в первую очередь, через повышение текущего прироста древостоя.

Восстановление текущего прироста до уровня контроля в сосняках и ельниках происходит в течение 5 лет при проведении комплексного ухода в период с благоприятными погодными условиями (ПП 10-3, 5-3, 6-5, 6-6). Если уход начат в худших условиях (засуха, выпадение обильных, затяжных дождей), период восстановления текущего прироста растягивается до 15 лет (ПП 11-3, 12-3).

Кроме того, комплексный уход, приуроченный к периоду с благоприятными погодными условиями, способствует интенсивному, но относительно кратковременному повышению прироста. Если уход начат в худших условиях, особенно в сухой период, эффект проявляется в меньшей мере, но более длительное время - до 10 лет [1, 3].

Все это свидетельствует о влиянии погодных условий на интенсивность круговорота азота, скорость его потребления древостоем и, следовательно, эффективность комплексного ухода [1]. Именно поэтому в практических целях при неблагоприятных погодных условиях внесение удобрений рекомендуется отложить до следующего года [1, 3].

Следует также отметить, что и в сосняках (ПП 5, 12), и в ельниках (ПП 10, 11) на протяжении всего периода наблюдений текущий прирост в варианте с комплексным уходом в 1,5-2,0 раза (в высокопродуктивных сосновых древостоях ПП 6-5, 6-6 даже в 3-4 раза) выше, чем в контроле и в варианте с рубками ухода.

Комплексный уход за лесом, по крайней мере в первое десятилетие, ослабляет напряженность внутривидовых отношений в древостое, что способствует увеличению прироста по диаметру. Он заметно повышается в первый, но чаще во второй вегетационный сезон после комплексного ухода, максимум отмечается на 3-5-й годы в зависимости от ранга дерева. Деревьям низших рангов свойственна замедленная реакция на уход по сравнению

с более крупной елью или сосной. Повторное внесение удобрения в большей степени стимулирует рост крупных и средних деревьев. Таким образом, доля крупных деревьев в формировании текущего прироста возрастает, мелких - уменьшается. После повторного приема комплексного ухода описанная динамика прироста повторяется, но с запаздыванием на 1-3 года в зависимости от ранга деревьев. Детальный анализ динамики радиального прироста деревьев разных рангов позволил установить, что комплексный уход явно стимулирует прирост, увеличивая число положительно отреагировавших деревьев. В первый же вегетационный сезон таких деревьев оказывается на 10 ... 20 % больше, чем в аналогичном варианте без удобрения. В целом реакции сосняков и ельников на комплексный уход по отношению к радиальному приросту сходны [3].

Основными причинами различий в интенсивности и характере восстановления текущего прироста сосновых и еловых древостоев являются, прежде всего, биолого-экологические свойства этих древесных пород.

1. Для сосняков характерна г-стратегия формирования и развития ценоза. Именно поэтому сосна как древесная порода конкурентной стратегии стремится как можно быстрее освоить доступные дополнительные ресурсы, в то время как для ельников более свойственна толерантная (£-стратегия), что позволяет ей пользоваться дополнительными ресурсами на протяжении более длительного времени.

2. Сосняки произрастают на относительно менее плодородных и малобуферных почвах, быстрее теряющих дополнительный азот, чем ельники, формирующиеся на более плодородных почвах.

3. Для сосняков характерно худшее, чем для ельников, развитие нижних ярусов и относительно небогатый видовой состав растительности. В результате дополнительные ресурсы медленно вовлекаются в систему малого биокруговорота, так как значительно увеличивается время связывания и возврата элементов питания в почву с опадом. В ельниках обеспечивается более успешное закрепление дополнительных ресурсов в разных компонентах фитоценоза и вовлечение их в продукционный процесс.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Беляева, Н.В. Закономерности функционирования сосновых и еловых фи-тоценозов южной тайги на объектах комплексного ухода за лесом [Текст]: автореф. дис. .канд. с.-х. наук / Н.В. Беляева. - СПб.: СПбГЛТА, 2006. - 20 с.

2. Давыдов, А.В. Рубки ухода за лесом [Текст] / А.В. Давыдов. - М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 184 с.

3. Мельников, Е.С. Лесоводственные основы теории и практики комплексного ухода за лесом [Текст]: автореф. дис. .д-ра с.-х. наук / Е.С. Мельников. -СПб., 1999. - 35 с.

4. Сеннов, С.Н. Рубки ухода за лесом [Текст] / С.Н. Сеннов. - М.: Лесн. пром-сть, 1977. - 160 с.

С.-Петербургская государственная лесотехническая академия Поступила 19.05.06

E.S. Melnikov, N.V. Belyaeva

Dynamics of Current Increment in Pine and Spruce Stands after Complex Tending of Forest

Dynamics of the current increment of pine and spruce stands after complex tending is analyzed. Possibility of speeding up regeneration processes by regular complex tending of forests is shown.