На правах рукописи ДРУЖИНИН ФЕДОР НИКОЛАЕВИЧ ЛЕСОВОДСТВЕННО – ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
реклама
1 На правах рукописи ДРУЖИНИН ФЕДОР НИКОЛАЕВИЧ ЛЕСОВОДСТВЕННО – ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕЛЬНИКОВ В ПРОИЗВОДНЫХ ЛЕСАХ ВОСТОЧНО–ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ 06.03.02 – Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация 06.03.01 – Лесные культуры, селекция, семеноводство АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук Архангельск – 2013 2 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина». Научные консультанты: Мелехов Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор; Бабич Николай Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Официальные оппоненты: Залесов Сергей Вениаминович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», проректор по научной работе; Никонов Михаил Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого», заведующий кафедрой лесного хозяйства; Касимов Апдулбар Касимович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия», заведующий кафедрой лесоводства и лесных культур Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» Защита состоится 23 апреля 2014 года в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03, созданного на базе ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова». Автореферат разослан « ____ » _____________ 2014 г. Учёный секретарь диссертационного совета Клевцов Денис Николаевич 3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы: Существенное ухудшение структуры лесного фонда на территории Европейского Севера обусловлено многими причинами. Это возрастающие объёмы до 90-х годов прошлого столетия интенсивной эксплуатации лесов посредством сплошных рубок, сосредоточение сырьевого лесопользования вблизи транспортных путей, циклически повторяющиеся массовые лесные пожары. Недостаточно эффективно проводились мероприятия по содействию естественному возобновлению леса, оставляет желать лучшего лесокультурное производство. Следствием этого в таёжных лесах Русской Равнины произошло резкое сокращение площади хвойных насаждений, несущих наряду с основной сырьевой нагрузкой ведущие позиции в отношении экологических и социальных функций. Разработка, внедрение научно обоснованной системы и отдельных мероприятий по стабилизации и улучшению структуры бореальных лесов является актуальной первоочередной задачей в научной, практической лесохозяйственной и лесопромышленной деятельности в региональном аспекте и в целом по стране. Степень разработанности темы исследования. Лесная наука и практика рассматривает нежелательную смену хвойных лесов на лиственные с двух позиций: с одной стороны – недопущение смены пород в результате рубок при заготовке спелой и перестойной древесины, а с другой – ускорение процесса замены вторичного лиственного древостоя с помощью лесоводственных приёмов на коренное насаждение. Для предотвращения нежелательной смены пород и ухудшения структуры лесного фонда, необходима разработка и более широкое внедрение в практику экологически обоснованных лесоводственных методов и способов лесопользования. Ускоренное восстановление коренных ельников, соответствующих природным закономерностям динамики структуры и возобновления экосистем в процессе рационального освоения вторичных лиственных насаждений, требует разработки и реализации научно-обоснованной системы лесохозяйственных мероприятий. Приоритетным должно быть использование естественного возобновления на всех стадиях ценоонтогенеза лиственных и лиственно-еловых насаждений с учетом региональных лесотипологических и природных условий. Целью исследования является разработка и лесоводственно-экологическое обоснование системы мероприятий по восстановлению ельников с использованием естественного лесообразовательного процесса в производных лесах подзоны средней и южной тайги Восточно-Европейской Равнины. Для достижения цели решались следующие задачи: 1) обобщить исторический опыт исследований по восстановлению ельников в таёжной зоне и определить направление решения основных составляющих проблемы; 2) оценить сукцессионные и возобновительные процессы, изменения в динамике структуры лесного фонда и лесных насаждений; 3) проанализировать особенности формирования возрастной структуры и типов возрастного строения древостоев; 4) выявить влияние климатических факторов на рост и продуктивность насаждений; 5) установить изменения природной среды, трансформации лесорастительных и экологических условий при различных технологиях разработки лесосек; 6) определить лесоводственную эффективность применяемых форм рубок и их видов в процессе восстановления коренных ельников при заготовке спелой и перестойной дре- 4 весины, специализированных рубках ухода и реконструкции малоценных насаждений; 7) разработать объективные оценочные критерии для доращиваемой березы на крупномерную древесину, жизненного состояния и роста подпологовой ели (подрост и деревья второго яруса) до и после сплошных и выборочных рубок разной интенсивности; 8) усовершенствовать лесохозяйственные мероприятия по снижению и предотвращению вегетативного возобновления осины; 9) изучить товарную и сортиментную структуру древостоев после рубок; 10) оценить влияние изреживания древостоев в лиственных насаждениях на плодоношение деревьев второго яруса ели; 11) обосновать систему лесохозяйственных мероприятий по восстановлению ельников за счет предварительного и сопутствующего возобновления. Решение поставленных задач позволяет осуществлять рациональное ведение лесного хозяйства на региональном уровне с учётом климатических, эдафических и лесорастительных условий. Научная новизна исследования заключается в следующем: 1) выявлены особенности роста, формирования подроста и деревьев второго яруса ели, их адаптация к изменившимся условиям среды после рубок на разных стадиях ценоонтогенеза; 2) исследована динамика фенологического развития подроста ели в различных условиях местопроизрастания и его сезонная динамика роста в высоту; 3) разработаны критерии оценки жизненного состояния подпологовой ели (подрост, деревья второго яруса) по прямым и коррелятивным признакам для назначения интенсивности изреживания господствующего яруса древостоя; 4) определена лесоводственная эффективность комплексных рубок по восстановлению коренных еловых лесов; 5) усовершенствованы по видам рубок методы отбора деревьев в рубку и на последующее лесовыращивание; 6) установлены лесоводственные требования к берёзовым насаждениям по прямым и коррелятивным признакам и целесообразность дорашивания берёзы на крупномерную древесину с одновременным восстановлением коренных хвойных лесов; 7) выполнено научное обоснование и разработан комплекс мероприятий по использованию естественного лесообразовательного процесса в деле восстановления тёмнохвойных формаций в производных лесах подзоны средней и южной тайги ВосточноЕвропейской Равнины. Теоретическая значимость работы состоит в том, что научно обоснована и доказана целесообразность использования естественного лесообразовательного процесса по восстановлению коренных хвойных лесов; выявлены особенности естественного возобновления в производных лиственных, лиственно-еловых насаждениях, возрастное строение ели; определена зависимость количественного состава подроста (подпологовой ели) от полноты господствующего яруса, развития живого напочвенного покрова и степени задернения почв; научно обоснованы методы отбора деревьев в рубку и на последующее лесовыращивание по видам рубок и древесным породам; определены критерии жизненного состояния подроста ели по фенотипическим признакам для обоснования интенсивности рубок; дано обоснование возможности доращивания берёзы на крупномер- 5 ную древесину с одновременным восстановлением ельников из предварительного и сопутствующего возобновления; раскрыты особенности формирования, роста, развития и внутривидового полиморфизма ели европейской на разных стадиях онтогенеза до и после лесосечных работ; выявлена динамика формирования фракционного состава и запаса надземной фитомассы ели, позволяющая на ранней стадии после рубок оценить эффективность восстановления ельников. Практическая значимость работы. На основании проведённого исследования разработаны практические рекомендации по восстановлению коренных ельников на месте вторичных лиственных, лиственно-еловых лесов на разных стадиях их ценоонтогенеза с использованием естественного предварительного и сопутствующего возобновления. Результаты исследования положены в основу региональных руководств и рекомендаций по длительно-постепенным (ДПР), равномерно-постепенным (РПР) рубкам, рубкам переформирования (РПФ) и обновления (ОБН), сортиментной заготовке древесины, организации и технологии рубок по восстановлению ельников с одновременным доращиванием высокотоварной березы, оставлению фаутной осины на корню. Методология и методы исследования. Исследования проведены на специально заложенных стационарных и производственных объектах по лесопользованию с разными вариантами по восстановлению коренных ельников. Длительность опытов позволяет сохранять методологическую преемственность в сборе и обработке информации. Анализ результатов исследования производился в рамках теории систем, объясняющей протекающие в лесном фитоценозе процессы при активном хозяйственном воздействии и воспроизводимости результатов исследования в различных условиях. Положения, выносимые на защиту. На основе стационарных и полевых исследований в диссертационной работе рассмотрены, сформулированы и обоснованы следующие научные положения: 1). Тенденции динамики структуры лесного фонда, сукцессионных процессов, типов и категорий берёзовых насаждений, внутривидового полиморфизма берёзы и ели в лесах антропогенного происхождения. 2). Динамика трансформации лесорастительных и экологических условий, сохранения лесной среды при разнообразии применения технологических процессов и лесозаготовительной техники. 3). Морфологические особенности, рост, формирование подроста и деревьев второго яруса ели; критерии оценки их жизнеспособности при различной интенсивности изреживания древостоя. 4). Лесоводственно-экологическое и экономическое обоснование видов и методов рубок, обеспечивающих оптимальное восстановление ельников и одновременное доращивание березы с более высоким выходом крупномерной древесины. 5). Товарная и сортиментная структура сохраняемого берёзового древостоя и сформировавшегося елового ценоэлемента леса после рубок. Обоснованность выводов и рекомендаций. Обоснованность выводов и достоверность результатов исследования подтверждаются данными натурных научных и научно-производственных экспериментов; длительным сроком, повторностью и преемственностью наблюдений; применением методов математической статистики с использованием современного программного обеспечения для оценки надежности результатов. 6 Апробация результатов. Диссертационное исследование осуществлялось в тесной связи с планом научно-исследовательских работ за 2001 – 2013 гг. по бюджетным и хоздоговорным темам в Вологодской региональной лаборатории СевНИИЛХ и кафедры лесного хозяйства ВГМХА, где автор являлся ответственным исполнителем («Развитие выборочных способов рубок в Вологодской области», «Разработать руководство по сортиментной заготовке древесины», «Разработка научно-методических рекомендаций по созданию технических, экономических и организационных условий для увеличения доли выборочных рубок при заготовке древесины».) и руководителем тем («Разработать рекомендации по ускоренному восстановлению ельников во вторичных лесах с одновременным доращиванием высокотоварной берёзы в условиях Европейского Севера», «Выполнение принципов добровольной лесной сертификации на арендных участках ОАО ЛПК Кипелово», «Лесоводственно-экологическая оценка и разработка рекомендаций по использованию естественного лесообразовательного процесса для восстановления ельников на территории Вологодской области»). Основные положения диссертационной работы были представлены и докладывались на международных и всероссийских симпозиумах, конференциях, совещаниях (международный симпозиум: «Проблемы комплексного использования и мелиорации земель на водосборе» – Санкт-Петербург, 2002; «Экологические рекомендации по лесоуправлению и лесопользованию» – Санкт-Петербург, 2009; материалы всероссийских конференций – Санкт-Петербург, 2009-2011; международная научно-практическая конференция: «Инновации и технологии в лесном хозяйстве» – Санкт-Петербург, 2012; международная конференция: «Эколого-экономические аспекты гидролесомелиорации» – Гомель, 2003; международная научно-техническая конференция: «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» – Вологда, 2005, 2012, 2013; всероссийский симпозиум: «Лесопользование и гидролесомелиорация» – Вологда, 2007; всероссийская научная конференция с международным участием: «Лесные ресурсы таежной зоны России: Проблемы лесопользования и лесовосстановления» – Петрозаводск, 2009; всероссийская конференция – Архангельск, 2011; всероссийская научно-практическая конференция: «Проблемы воспроизводства лесов Европейской тайги» – Кострома, 2012; всероссийская научно-практическая конференция: «Современные проблемы лесоводства» – Москва, 2013); практических семинарах и учёбах, организуемых Правительством Вологодской области, ГУПР по Вологодской области с демонстрацией опытных, опытнопроизводственных стационаров (Череповец, 2001; Белозерск, 2002, 2003; Вытегра, 2004; Вологда, 2007). Личный вклад. Разработаны концептуальные положения решения проблемы, обобщены результаты предшествующих исследований, обработаны и проанализированы материалы натурных наблюдений и опытов на ПП, на основе которых сформулированы выводы и разработаны научно-обоснованные практические рекомендации. Предложено лесоводственно-экологическое обоснование системы мероприятий по оптимизации освоения лесосечного фонда в производных лесах по восстановлению ельников. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 68 работах в научных журналах и изданиях, в том числе в 2 монографиях, 12 статьях, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, 2 учебных пособиях, 5 региональных руководствах и рекомендациях. 7 Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка из 440 наименований отечественных и зарубежных авторов. Материал исследования изложен на 368 страницах, включает 106 таблиц, 49 рисунков и приложение на 55 страницах. ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ Обзор научной литературы содержит сведения о генезисе ельников, сукцессионных процессах, истории сырьевого лесопользования, лесоводственной эффективности мероприятий по восстановлению ельников. Еловые леса на территории Европейского Севера распространялись после отступления ледника. Обширную литературу по их изучению можно разделить на 4 периода: от первых попыток обобщения народных примет в распределении лесов по составу и качеству до типологии лесов, разработки региональных таблиц хода роста, лесохозяйственных мероприятий и лесопользования, охраны и защиты лесов (Wessely, 1853; Тимофеев, 1894; Гуторович, 1897; Рожков, 1904; Engler, 1904; Орлов, 1927; Сукачев, 1964, 1972; Тюрин, 1930; Богословский, 1940; Левин, 1940; Алексеев, 1948; Воропанов, 1950; Войчаль, 1955; Синельщиков, 1958; Мелехов, 1960, 2003; Гусев, 1962; Анучин, 1969; Комин, 1963; Побединский, 1966; Дыренков, 1966; Моисеев, 1968; Анишин, 1984; Чмыр, 1977; Белов, 1976; Чертовской, 1978; Чибисов, 1992; Бабич, 1993; Трубин, 2000; Чупров, 2008 и. др.). В таёжной зоне европейской части России ель занимает господствующее положение. Однако со второй половины прошлого века в результате сукцессионных процессов, преимущественно под влиянием экогенетических смен, площадь ельников постоянно сокращается. Их восстановление в процессе проведения рубок в лиственных и лиственно-еловых лесах заслуживало серьёзного внимания лесоводов (Барабин, 1973; Чмыр, 2001; Вялых, Чибисов, 2003; Касимов, 2007; Чупров, 2008; Тихонов, 2013). Рационализация рубок шла по пути упрощения отбора деревьев в рубку, сокращения числа приёмов и организации лесосечных работ с эффективным использованием лесозаготовительной техники. Оценка экологических условий и эффективности видов рубок в мягколиственных насаждениях позволила сделать вывод о возможности восстановления ельников с меньшими издержками по сравнению с лесными культурами. Лиственные насаждения, включающие поколение ели в виде подроста и второго яруса, должны рассматриваться при поступлении в рубку не только как источники древесины, но и как участки хвойных молодняков, из которых можно вырастить в более короткие сроки, чем при сплошных рубках с последующим созданием лесных культур, ценные хвойные древостои. Лесоводственно-экологическое обоснование восстановления ельников в производных лесах с использованием естественного лесообразовательного процесса требует дальнейшего детального исследования на территории Восточно-Европейской Равнины. ГЛАВА 2 ЗОНАЛЬНО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК УСЛОВИЙ СРЕДЫ, ЛЕСНОЙ ФОНД И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Исследованиями охвачена Восточно-Европейская Равнина в пределах подзон средней и южной тайги преимущественно на территории Вологодской области. Климат – умеренно-континентальный, годовой радиационный баланс на территории средней тайги находится на уровне 25-30 ккал/см2, южной – 30-35 ккал/см2. Отрицательное вли- 8 яние на рост и развитие древесной растительности оказывают поздние весенние (до 15 июня) и ранние осенние (с 15 августа) заморозки. Безморозный период на востоке составляет 95-100 дней, на западе и юге – 115-125 дней. Баланс влаги – положительный. Среднегодовая сумма осадков всех видов составляет 480-500 мм на востоке и 560-600 мм на западе, а испарение – 300-350 мм. Продолжительность залегания снежного покрова – 160-170 дней. Избыток влаги вместе с другими природными факторами способствовал возникновению густой речной и озёрной сети, заболачиванию равнинных участков местности. Реки и озёра относятся к бассейнам Балтийского, Белого и Каспийского морей. Орографические условия характеризуются холмистым рельефом и равнинными пространствами с отчётливыми следами нескольких оледенений и наступлений моря (трансгрессий). Наиболее ощутимы следы последнего (Валдайского) оледенения. Эдафические условия указывают на то, что основным типом почв является подзолистый, представленный в основном иллювиально-гумусово-железистыми, иллювиально-железистыми и железистыми подзолами песчаного и супесчаного механического состава. Подзолистый тип почвообразования занимает около 60% площади. Встречаются дерново-карбонатный (5%) и пойменный (3%) типы. Характеристика лесного фонда связана с экологическими факторами, определяющими видовое разнообразие растительного покрова. Лесные земли занимают около 80% (14,6 млн. га) от общей площади земельного фонда. Покрытая лесом площадь (87%), представлена насаждениями естественного происхождения. Искусственные леса занимают менее 5% от общей площади. По условиям местопроизрастания преобладающей (79%) является зеленомошная группа типов леса. На ее долю в ельниках приходится 83% лесопокрытой площади, в сосняках – 55%, березняках – 91%, осинниках – 100%, в насаждениях других пород – от 30 до 100%. Хвойные леса в большинстве своём соответствуют занимаемым условиям местопроизрастания. Вторичные лиственные древостои, возникшие на месте еловых лесов, в перспективе должны быть заменены хвойными. Производительность древостоев в хвойных лесах характеризуется по Iа - Vа классам бонитета. Ельники произрастают по III-IV классам бонитета. Среди лиственных лесов преобладающими (81%) являются берёзовые насаждения. Высокополнотные (37%) представлены преимущественно смешанными лиственно-хвойными средневозрастными древостоями. На долю насаждений с низкой полнотой (0,3-0,4) приходится около 3%, на долю среднеполнотных – 60%. Общий запас древесины составляет свыше 1002 млн. м3. Доля еловых древостоев от этого запаса составляет 31%, сосновых – 24%, берёзовых – 35%, осиновых – 9%. Ежегодный прирост стволовой массы древесины достигает более 15 млн. м3. Среднегодовой прирост не превышает 2,3 м3/га. Краткая характеристика стационарных объектов исследования, расположенных в Белозерском, Вологодском, Грязовецком, Сокольском, Кирилловском, Тарногском, Тотемском и других районах Вологодской области раскрывает особенности состояния, роста деревьев второго яруса и подроста ели до и после лесосечных работ (заготовка спелой и перестойной древесины, специализированные рубки ухода). Лесосечный фонд на стационаре «Норобово» был представлен спелыми и приспевающими березня- 9 ками с наличием подпологовой ели (рисунок 1). V Дср – ступень толщины VI Дср + ступень толщины VII Дср VIII 100% выборка I яруса IV 350 экз/га III 400 экз/га II 375 экз/га I 300 экз/га Рисунок 1 – Варианты опыта на стационаре «Норобово» в Вологодском районе и сформировавшееся после рубок еловое насаждение из сохранённого подроста Здесь в двух кварталах размещены специально заложенные нами опытнопроизводственные объекты, включающие 8 вариантов по длительно-постепенным (ДПР), равномерно-постепенным (РПР) рубкам, рубкам переформирования (РПФ) и комплексным (КМР) рубкам с сортиментной заготовкой древесины. Интенсивность выборки лиственного яруса древостоя устанавливалась по отпускному диаметру (ДПР) для каждой древесной породы или заданной для сохранения лиственного яруса полноте (РПР и РПФ). Лесосечные работы выполнялись звеном вальщиков (бензопилы «Husqvarna») со сбором и вывозкой сортиментов к местам отгрузки форвардером. Опытно-производственный объект «Северная Ферма» (Вологодский район) заложен с целью выявления возможности использования комплекса агрегатных машин (харвестер и форвардер), обеспечивающих сортиментную заготовку, при производстве ДПР. Лесосечные работы велись по верховому методу с отпускного диаметра. Закладка опытно-производственных РПР и ДПР с сортиментной заготовкой древесины (стационар «Сизьма», Кирилловский район) предусматривала проведение разностороннего исследования. Они включали установление влияния интенсивности изреживания древесного яруса на лесоводственную эффективность рубок, семеношение подпологовой ели, распространение семян; появление, выживаемость и развитие всходов, самосева, подроста в лиственных насаждениях, в том числе с выраженным задернением почв. Оценивалось доращивание сохраняемой части берёзы на целевые сортименты при разных методах отбора деревьев в рубку. Проведены опыты по созданию благоприятных условий для возобновления ели путём минерализации почвы площадками внутри пасек и полосами по технологическим коридорам. Для предотвращения способности к вегетативному размножению осины заложены объекты с окольцовыванием стволов бензопилами с их двойным пропилом, а также с внесением в стволовую древесину раундапа. Стационар «Истопная» (Восьинское, Монзенское участковые лесничества Грязовецкого района) представлен тремя обособленными лесными массивами, которые существенно различаются по лесорастительным условиям, типам насаждений и наличию в них елового элемента леса. При составе древостоя: 8-9Б 1-2ОС ед. Ив, Е заложено три варианта с рубкой по отпускному диаметру (12, 16, 20 см). В еловом, елово-лиственном насаждениях выполнены ДПР (отпускной диаметр 16 и 22 см). В Монзенском участковом лесничестве заложены проходные (ПРХ) и реконструктивные (ПРФ) рубки. Стационар «Тарнога» (Тарногский район) был представлен спелыми лиственны- 10 ми, лиственно-хвойными и хвойными насаждениями черничных и кисличных типов леса с наличием тонкомера и подроста ели – свыше 3 тыс. экз./га предварительной генераций. Возраст подроста и деревьев второго яруса составлял от 20 до 170 лет. Ель предварительных генераций в лиственных и лиственно-еловых насаждениях входила в господствующий ярус от её единичного представительства до 3-4 единиц в составе древостоя. Подпологовая ель по своему физиологическому состоянию находилась в угнетённом состоянии. Разработка лесосек осуществлялась комплексом агрегатных машин отечественного производства (ЛП-19А, ЛП-18, ЛП-30В). Данными машинами выполнялись сплошные рубки с предварительным возобновлением. Стационары «Мондома» (Палкинское участковое лесничество) и «Визьма» (Визьменское участковое лесничество) заложены в Белозерском районе. Лесосечный фонд включал спелые, приспевающие и средневозрастные берёзовые насаждения семенного происхождения, сформировавшиеся на месте сплошных рубок. Были заложены опытнопроизводственные объекты, включающие варианты по различным методам отбора деревьев и интенсивности рубок. Стационар «Чекшино» расположен на территории Сокольского района. Для закладки опытов было отведено березовое насаждение пирогенного происхождения в черничном типе леса, имеющего высокую полноту и производительность древостоя с наличием подпологовой ели в количестве 8-10 тыс. экз./га. Стационар имеет форму прямоугольника (рисунок 2) и разбит на четыре варианта опыта по комплексным рубкам. Варианты опыта представляют собой разную густоту сохраняемого на последующее лесовыращивание подроста без внесения и с внесением азотосодержащих минеральных удобрений (аммиачная селитра) из расчета 150 кг/га действующего вещества. Опыты заложены со сплошной выборкой лиственного яруса древостоя при количестве сохраняемого подроста ели – 1,5; 3,0; 4,5 и 6,0 тыс. экз./га. С IVА без удобрений 6,0 тыс. экз/га ----------IVБ N – 150 кг/га 6,0 тыс. экз/га IА без удобрений 1,5 тыс. экз/га ----------IБ N – 150 кг/га 1,5 тыс. экз/га IIIБ N – 150 кг/га 4,5 тыс. экз/га ----------IIIА без удобрений 4,5 тыс. экз/га IIБ N – 150 кг/га 3,0 тыс. экз/га ----------IIА без удобрений 3,0 тыс. экз/га Ю Рисунок 2 – Размещение вариантов опыта на стационаре «Чекшино» и сформировавшееся из подроста еловое насаждение Возраст компонентов древостоя до рубки: береза – 45 лет, подрост ели – 35 лет. 11 Год закладки стационарного объекта и выполнения на нем лесосечных работ (элементы рубок по заготовке спелой и перестойной древесины) – зима 1979-1980 года с доочисткой мест рубок и разреживанием подроста (элементы рубок ухода – прореживание) в летнее время – июнь-июль 1980 года. Разнообразие условий местопроизрастания елового элемента леса при сравнительно однородных лесорастительных условиях послужило основанием для закладки стационара «Спорышево» (Вологодский район). Особенностями вариантов опыта являлось разное воздействие практически одинаковых природных условий на жизненное состояние и развитие елового элемента леса в среде с достаточно полной поступающей освещенностью и с разной степенью затенения господствующим или приобретающим господство древесным ярусом из разных пород. На объектах исследования осуществлялись наблюдения за экологическими условиями, включающими водный и температурный режимы, слежение за фенологическим развитием ели и сезонной динамикой роста в высоту. Наряду с естественным возобновлением ели использован участок с созданием лесных культур. ГЛАВА 3 НАУЧНО – МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Методология… В отечественной и мировой литературе рассматриваются различные методологические и методические подходы (фитоценологический, дендроценотический, парцеллярно-биогеоценотический, микробиотопический, микроэкосистемный, системный) к изучению взаимоотношений элементов лесных ценозов (Попов, 1954; Сукачёв, 1964; Дылис, 1964, 1969, 1978; Санников, 1965, 1970, 1985; Bitterlich, 1972; Колесников и др., 1973; Джефферс, 1981; Чмыр и др., 2001). В процессе эколого-лесоводственного изучения (постановка цели и задач исследования, определение объектов исследования, планирование экспериментов и наблюдений, натурное обследование, камеральная обработка и обобщение данных, комплексный анализ и интерпретация) реализованы следующие основополагающие принципы: 1) Зонально-географический – изучение изменений структуры насаждений, главнейших условий среды под влиянием лесопользования в границах южной части средней и северной части южной тайги Восточно-Европейской Равнины. 2) Эколого-динамический – оценка временных изменений экологических (снегонакопление; промерзание, температурный режим, повреждаемость, водно-физические свойства почв) и лесорастительных (сохранность лесной среды, повреждаемость компонентов древостоя, особенности динамики живого напочвенного покрова) условий после сплошных и выборочных форм рубок. 3) Формационно-селекционный – изучение динамики сравнительного состояния лесного фонда, количественных параметров структуры древостоев под воздействием сукцессионных процессов с учетом внутривидового полиморфизма березы и ели в лиственных и лиственно-хвойных формациях. 4) Лесоводственный – оценка и анализ систем, способов, методов, технологий рубок при лесопользовании во вторичных лесах; разработка лесоводственно и экологически обоснованных рекомендаций по интенсификации процесса восстановления ельников на основе естественного лесообразовательного процесса. Структура диссертационной работы (рисунок 3 – блок схема) разработана на ос- 12 нове комплексной организации исследования. При натурном изучении применялись два основных метода исследования: ЛЕСОВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕЛЬНИКОВ В ПРОИЗВОДНЫХ ЛЕСАХ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ Надземная фитомасса подпологовой ели после рубок Товарная и сортиментная структура древостоев Внутривидовой полиморфизм, фенологическое развитие и динамика роста подпологовой ели Возобновление леса, отзывчивость древостоя на изменение условий среды Трансформация лесорастительных условий Снегонакопление, промерзание, температурный и водный режимы почв Технологические процессы разработки лесосек, технические средства Динамика лесного фонда, рост и строение берёзовых насаждений мониторинг лесорастительных условий и экологических факторов после рубок, влияющих на жизненное состояние, формирование и рост компонентов древостоя Комплекс мероприятий по интенсификации лесопользования Обрезка сучьев Окольцовывание фаутной осины Лесохозяйственные мероприятия Инъекции раундапа Рубки обновления Специализированные рубки ухода Комплексные рубки Равномернопостепенные рубки Длительнопостепенные рубки Сплошные рубки с предварительным возобновлением Рубки по заготовке спелой и перестойной древесины ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕЛЬНИКОВ Рисунок 3 – Блок-схема диссертационной работы 1. Повторные (многократные) наблюдения – измерительные и описательные работы для регистрации качественных и количественных характеристик. 2. Полевой эксперимент – метод познания, при котором исследуются в контролируемых и управляемых условиях явления действительности. Программа работ, методические подходы. Объектами исследования являлись вторичные лиственные, лиственно-еловые насаждения с еловым элементом леса (подрост, второй ярус ели – подпологовая ель), в которых заложены опытно-производственные, опытные стационары по восстановлению коренных ельников сотрудниками Вологодской региональной лабораторией ФБУ «СевНИИЛХ» и ФГБОУ ВПО «ВГМХА им. Н.В. Верещагина», в том числе с участием и при научно-методическом руководстве автора. Подбор объектов осуществлялся в соответствии с типологией В.Н. Сукачева (1961) по принятой для условий Европейского Севера схеме типов леса. На вырубках, представляющих различные технологические процессы (трелёвка 13 пачек деревьев с кронами, хлыстовая и сортиментная заготовка древесины) и применения разнообразия лесозаготовительной техники (отечественные, зарубежные агрегатные машины, трелевочные трактора), производилось следующее. Инструментально определялась площадь каждой категории площади лесосек (дороги, верхний склад, волока: объездные, магистральные, пасечные; пасеки) и производилась оценка степени сохранения лесной среды. Учет площади со сплошной рубкой (дороги, технологические коридоры, верхний склад и другие вспомогательные площади) вёлся дифференцированно по категориям повреждаемости напочвенного покрова и почвы: участки со сплошным нарушением верхнего слоя почвы вплоть до перемешивания с подзолистым (глеевым) горизонтом (повреждаемость I категории); участки с аналогичными повреждениями, охватывающими 50-70% площади (повреждаемость II категории); участки без существенного повреждения напочвенного покрова (III категория). Закладка пробных площадей (ПП) осуществлялась по методическим указаниям В.Н. Сукачёва и С.В. Зонна (1961) на основе требований ОСТ 56-69-83, охватывающие, как минимум, 3 пасеки в перпендикулярном направлении. Учет подроста осуществлялся по высотной градации: до 0,5 м; 0,6-1,0 м; 1,1-2,0 м; 2,1-3,0 м; свыше 3,0 м. Подрост и деревья ели второго яруса подразделялись по жизнеспособности: здоровый, сомнительный, усыхающий. Ко второму ярусу относились экземпляры высотой 4 - 5 м и более с диаметром ствола (на высоте 1,3 м) более 4 см. Одновременно вёлся учёт механических повреждений (обдир коры, облом вершин, разрыв корневых систем, вывал). Строение коры выявлялось на высоте груди, тип ветвления по сучьям в средней части крон. Динамические фенологические наблюдения включали выявление сроков трогания в рост почек боковых и центральных побегов. Выделение фенологических форм производилось по методике А.Л. Вевериса (1969). Морфологическое описание почв, определение водно-физических свойств осуществлялось с учётом требований ОСТ 56-81-84 по методикам, опубликованных в работах Е.В. Аринушкиной (1962), Е.Н. Наквасиной и Е.В. Шавриной (2001). Лесовосстановительные процессы изучались с учётом нормативных документов (Инструкция.., 1984), рекомендаций А.В. Побединского (1966), С.Н. Санникова (1978, 1992). На ряде ПП (за ее пределами) отбирались модельные деревья в количестве 9-25 экземпляров для последующего анализа хода роста. Их разделка и отбор древесных срезов производилась по следующей высотной градации: 0; 0,65; 1,3; 2,3; 4,3 м и далее. Для определения надземной фитомассы и изменений её фракционного состава после рубок осуществлялся отбор модельных деревьев из трёх наиболее представленных ступеней толщины (Усольцев, 1997). Другой вариант, также используемый в исследовании, предусматривал отбор модельных деревьев по категориям роста (Высоцкий, 1962), с тем, чтобы оценить надземную фитомассу по трём составляющим совокупности деревьев в древостое. В последующих главах приводятся уточняющие положения методических подходов исследования. Камеральная обработка и обобщение натурных данных включала выявление морфологической структуры насаждений, включающей породный состав, размерность (высота, диаметр), возраст, горизонтальная (густота, полнота) и вертикальная (положение деревьев в пологе, ярусность) дифференциация древостоев. Кроме этого, определялись, в соответствии с общепринятыми в лесоведении, таксации и лесоводстве метода- 14 ми, производительность (бонитет, запас), энергия роста (прирост деревьев и древостоя по диаметру, высоте, объёму и запасу древесины). Обработка материалов выполнена с использованием ЭВМ и ПК. Полученные показатели обрабатывались статистическими методами с использованием пакета базовых и прикладных программ («Exel», «Stat», «Curve Expert» и др.). Объем выполненных работ: - в естественных условиях на объектах сплошных и выборочных форм рубок, в том числе стационарных, заложено более 150 ПП с выполнением на них комплекса лесоводственно-таксационного исследования, включая повторные лесоучётные работы; - осуществлены подбор и закладка 12 стационаров с закладкой ПП по различным видам рубок с разной интенсивностью изреживания древостоя; - обследовано 42 вырубки и 53 лесосеки с выборочными рубками с выявлением площади различных категорий площади лесосек (верхние склады, технологические коридоры, пасеки с сохранением лесной среды и др.), - оценена сохранность и жизненное состояние господствующего яруса древостоя, подроста и деревьев второго яруса в пасеках при разработке лесосечного фонда традиционной (малые комплексные бригады) лесозаготовительной техникой, отечественными (ЛП-19а, ЛП-18, ЛП-30В) и зарубежными (харвестер и форвардер, звено вальщиков в сочетании с форвардером) агрегатными машинами; - выполнены динамические наблюдения за трансформацией лесорастительных условий (418 учётных площадок), лесовозобновительными процессами (216 учётных площадок) на 6 стационарных объектах с разной интенсивностью изреживания древесного яруса и применением различной лесозаготовительной техники; - заложено 18 почвенных разрезов и описано более 80 генетических горизонтов, оценка водно-физических свойств почв произведена на 6 специально подготовленных разрезах; - взято на анализ хода роста более 500 модельных деревьев, 1585 пневых срезов на определение возраста деревьев, в том числе подроста предварительного, сопутствующего и последующего возобновлений; - определен фракционный состав надземной фитомассы 48 модельных деревьев (3744 взвешивания). ГЛАВА 4 ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ, ТРАНСФОРМАЦИЯ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Динамика состояния лесного фонда рассматривается по материалам лесоустройства. На 1 января 2007 года площадь лесного фонда и лесов, не входящих в лесной фонд, составляет 11660,7 тыс. га или около 81% от земельного фонда области (Дерман и др.., 1999; Лесной план.., 2007). На долю ценных хвойных насаждений приходится 50,5%, на долю мягколиственных – 49,5%. За период с 1961 г. по 2006 г. площадь с преобладанием хвойных пород уменьшилась на 9,3% за счет еловых насаждений. Сукцессионные процессы в 40-е годы прошлого века ещё не набрали полного темпа. В лесном фонде выражено преобладание (66%) хвойных насаждений. По мере наращивания лесозаготовок площадь хвойных лесов стала заметно сокращаться. Для того, чтобы как-то сгладить данный процесс, нормативными документами и инструкциями 15 (Инструкция.., 1926, 1964, 1995; Дополнения.., 1989) по устройству лесов вводились изменения в учёте лесного фонда. Это касалось деления площади по категориям земель, учёта эксплуатационного запаса (с 50 м3/га до 40 м3/га), минимальной полноты древостоя (с 0,4 до 0,3), доли участия хвойных пород в составе древостоя (с 5 до 4 единиц). Такие низкие показатели характерны насаждениям на верховых торфяных почвах, занятых сосняками, что и позволяло в определённой степени сглаживать ухудшение структуры лесного фонда, о чём отмечалось и в работах М.Н. Прокопьева (1983, 1990). В результате антропогенных и природных смен (сукцессий) видового состава древостоя, наибольшее распространение получили березняки (3725,1 тыс. га или 77%), занимающие в основном черничные и кисличные типы условий местопроизрастания. Довольно высока доля осинников (958,8 тыс. га или 20%), также сосредоточенных в наиболее богатых лесорастительных условиях. Ольшаники сформировались преимущественно на бывших пахотных землях сельскохозяйственных угодий и на торфяных почвах с проточным типом водно-минерального питания (159,6 тыс. га или более 3%). Важно отметить, что вторичные лиственные леса возникли преимущественно на месте коренных ельников черничных и кисличных, с оптимальными для успешного роста ели лесорастительными условиями. Для предотвращения нежелательной смены пород, которая является одной из причин ухудшения структуры лесного фонда, необходимо более широкое внедрение в практику лесопользования выборочных форм рубок. Ускоренное восстановление коренных ельников, а вместе с этим рациональное освоение вторичных лесов, требует научнообоснованной разработки и реализации системы лесохозяйственных мероприятий с использованием естественного возобновления. Типы и категории берёзовых насаждений рассматривались рядом исследователей (Кайрюкштис, 1969; Денисов, 1975; Тихонов, 1977; Чупров, 1986 и др.). В нашем регионе отличительной особенностью березняков является то, что они в доминирующем большинстве семенного происхождения, характеризуются высокой полнотой (средняя – 0,75), разнообразием формирования (чистые и смешанные) и строения (простые и сложные) древостоя. На основании натурных обследований с учётом литературных данных (Чупров, 1986), особенностей роста, высотно-возрастной структуры древостоев и жизненного состояния подпологовой ели, нами выделено 4 категории (типа) березняков (таблица 1). Таблица 1 – Характеристика берёзовых насаждений (данные по 28 ПП) Показатели по компонентам древостоя Тип (категория) господствующий ярус второй ярус и подрост ели берёзовых состав запас, состав количество, Н, м полнота Н, м тыс. экз./га насаждений (возраст, лет) м3/га (возраст, лет) I категория 10Б ед.Ос (20-55) 5-25 0,8 и > 20-360 10Е(5-20) до 3,0 0,4 -1,0 II категория 7-9Б1-3Ос (30-60) 10-27 0,6-1,0 50-320 10Е(20-55) 1,5-12,0 2,0-17,0 III категория 6-9Б1-3Ос ед.Е (40-80) 15-30 0,6-0,9 75-380 10Е (30-110) 3,0-17,0 1,5-6,0 IV категория 5-8Б1-3Ос1-3Е (70-90) 20-28 0,5-0,9 120-350 10Е(20-120) 0,5-22,0 1,0-4,0 Примечание: I категория – чистые березняки; II категория – березняки с елью последующего возобновления; III категория – березняки с елью предварительного и последующего возобновления; IV категория – берёзово-еловые насаждения По мере увеличения антропогенной нагрузки естественное заселение вырубок 16 (гарей) берёзой приняло широкие масштабы. Молодняки с ее доминирующим участием в составе древостоя возникают более густыми, насчитывающими до 30-50 тыс. экз./га. Возобновительный процесс хвойными породами носит циклический характер, обусловленный биологическими особенностями ели и изменчивостью климатических факторов. Появление и развитие всходов ели в большинстве случаев приходится на 3-5 годы после лесосечных работ, когда создаются оптимальные условия среды для семенного возобновления ели (Мелехов, 1960). Наиболее типичный состав древостоя до стадии приспевания березняков – 6-7Б, 3-4Ос (II категории формирования). В березняках с наличием ели предварительной генерации (III категория) её средний возраст на 10-20 лет в среднем старше берёзы. Установлено, что процесс дифференциации деревьев в берёзовых насаждениях наиболее интенсивно протекает с 30-35 – летнего возраста. Старение и отпад (сенильная стадия) лиственных пород усиливаются с 80-85 лет. В это время (через 3-5 лет после рубок, в 30-35 и 80-85 лет) создаются оптимальные условия для появления и развития новых возрастных поколений ели. Закономерности формирования производных березняков, биологические особенности ели являются определяющими в отношении формирования разновозрастных ельников, в том числе и в лиственных насаждениях. Внутривидовой полиморфизм березы (Bétula péndula) заключается в том, что род Betula, включая многочисленные виды, по занимаемой площади в лесном фонде России стоит на третьем месте после лиственницы и сосны (Булыгин, Ярмишко, 2000). По березе повислой выделено разнообразие форм и на основании внутривидовой изменчивости разработаны рекомендации по отбору её перспективных форм (Гроздова, 1979; Пятницкий, 1961; Яблоков, 1962 и др.). Сведения носят противоречивый характер и без специальных исследований не могут распространяться на другие регионы. Закладка ПП по выявлению внутривидового разнообразия берёзы производилась на разных стадиях онтогенеза. Установлено, что с возрастом долевое участие каждой из выявленных форм изменяется. В молодняках среди 4 встречающихся выявлено только 2 формы – шероховатая и неяснотрещиноватая. С увеличением возраста (в средневозрастных древостоях) видовое разнообразие березы увеличивается. По характеру строения коры выявлено 4 формы. В приспевающих и спелых насаждениях преобладает береза со слоистым типом коры (70% и 49%). Исходя из сравнительной лесоводственнотаксационной оценки, лидирующее положение занимают экземпляры березы с неяснотрещиноватой формой коры. Высокими таксационными показателями по диаметру и высоте характеризуются груботрещиноватые и слоистокорые формы. Формирование подпологовой ели на ранних стадиях онтогенеза (10-20 лет) характеризуется медленными темпами роста (таблица 2). На следующем этапе (30-65 лет) энергия роста усиливается. Наибольшая величина прироста зафиксирована в низко- и среднеполнотных, а наименьшая – в высокополнотных березняках. Период стабилизированного прироста довольно короткий и зависит от таксационных показателей (полнота, высота) господствующего яруса. Данный временной отрезок не превышает 10-20 лет. Стадия замедления и прекращения роста растянута во времени и зависит от лесорастительных условий, степени угнетающего влияния (конкуренции) господствующего яруса и корневых систем древостоя. Таблица 2 – Динамика роста подпологовой ели (средние данные по 118 моделям) 17 Группы высот ели, м 0,5-1,5 1,6-3,0 3,1-5,0 5,1-10,0 более 10,0 20-40 5 1,7 8 2,1 14 2,2 18 1,8 18 2,4 Среднегодовой прирост (Zh, Zd) возрастных поколений (лет) ели за последнее 5-летие h Z , 0,01 м Zd, 0,1 см 50-90 более 90 20-40 50-90 2 1,2 2 0,6 4 1,2 2 0,7 4 0,7 3 0,8 6 1,6 3 0,9 7 2,8 8 2,4 11 1,7 4 0,6 12 2,1 11 1,8 20 0,9 8 1,2 14 2,8 12 2,6 26 0,8 9 0,9 более 90 1 0,3 2 0,4 3 0,6 5 0,6 8 0,5 Возраст отдельных экземпляров подроста ели в березняках достигает 170-210 лет. При этом, на протяжении всей жизни флюктуация прироста в высоту и по диаметру связаны с влиянием циклического характера климатических факторов (Мазепа, 1998; Шиятов и др., 2000; Дружинин и др., 2006). Спектральный анализ полученных древеснокольцевых хронологий по внутривидовому разнообразию ели указывает на довольно большое количество циклов различной длительности. Кривые спектральной плотности имеют много общего. В тоже время, длительность коротких циклов в диапазоне до 11 лет имеет существенные различия по каждому биотопу. Ухудшение жизненного состояния подроста и второго яруса ели в высокополнотных древостоях отмечается с 60-70 лет. Световая хвоя в верхней части сохраняется у отдельных особей. Продолжительность жизни хвои уменьшается с 11-14 до 5-9 лет. Основная часть (60-70%) подроста со 110-130 лет утрачивает жизнеспособность. Внутривидовой полиморфизм ели (Picea abies (L) Karst) характеризуется разнообразием географических и морфологических форм, различающиеся по характеру сучьев и ветвей, по окраске молодых женских шишечек, по форме чешуй, строению и окраске коры, о чём ещё отмечали М.К Турский (1935), Н.С. Нестеров (1956), А.В. Альбенский, (1959). Многообразие форм может использоваться при выполнении различных мероприятий для повышения продуктивности лесов. Необходимость изучения внутривидовой изменчивости древесных пород, их эколого-биологических особенностей и выделения хозяйственно ценных форм отмечена в работах А.И. Колесникова (1929), В.Н. Сукачёва (1972), П.Ф. Правдина (1975) и многих других исследователей. Для многих регионов выявлено большое разнообразие форм ели, их лесоводственно-биологические и хозяйственные особенности. Вместе с этим сведения носят противоречивый характер и без специальных региональных исследований не могут переноситься в другие регионы. В ходе исследования установлено, что еловые древостои по характеру строения коры на стадии молодняка имеют преимущественно гладкокорую форму (50%). В дальнейшем происходит трансформация в другие типы. В средневозрастных древостоях количество стволов с гладкой корой уменьшилось на 34%. В свою очередь, представительство чешуйчатокорых форм увеличилось на 5%, пластинчатокорых на 20% и появился продольнотрещиноватый тип коры. В приспевающей группе ельников заметно увеличение стволов с продольнотрещиноватым типом коры, а именно на 7%. Далее, в спелом древостое, наблюдается незначительное увеличение числа стволов с чешуйчатой (8%) и пластинчатой корой (3%). По типу ветвления в черничных и кисличных лесорастительных условиях установлено наличие трёх форм ели. Исследования показали, что в молодняках большинство 18 особей имеет плоский тип ветвления (43%). В средневозрастных преобладает гребенчатый (54%), а щетковидный тип – в приспевающих(44%) и спелых (51%) насаждениях. Средний диаметр у ели с гладкой корой меньше, чем у других форм. Далее в порядке увеличения по характеру строения коры следуют деревья с продольнотрещиноватой, чешуйчатой и пластинчатой корой. Более высокие показатели в отношении средней высоты имеет ель с пластинчатой и продольнотрещиноватой корой. Максимальная высота выявлена у ели с продольнотрещиноватой формой коры со щётковидным типом ветвления. Эти формы имеют превосходство на всех стадиях онтогенеза древостоев. Трансформация экологических и лесорастительных условий в отношении снегонакопления и промерзания почв указывает, что эти показатели являются взаимосвязанными между собой и зависят от погодных условий. Снежный покров в 30 см и выше защищает от обмерзания и вымерзания всходы, самосев и мелкий подрост ели, которые являются наиболее чувствительными к экстремальным температурам. Неоднократное промерзание и оттаивание почв в лесу, особенно на сплошных вырубках, в течение зимнего периода приводят к выпреванию, выжиманию всходов и самосева ели. Температурный режим, являясь важным экологическим фактором от которого зависит фотосинтез, дыхание, рост растений, транспирация, минеральное и водное питание (Шенников, 1950; Молчанов, 1983), связан с особенностями окружающей среды. На сплошных вырубках за счёт прямого поступления солнечной радиации на дневную поверхность прогревание почвы до физиологически эффективной температуры плюс 560С отмечается раньше, чем в естественных и пройденных рубками насаждениях. Накопление суммы положительных температур вызывает постепенную активизацию вегетации ели. В середине мая (12.05.02) отмечено распускание хвои отдельных ветвей в верхней части кроны. Через 6 дней (18.05.02) у таких деревьев распустились верхушечные почки центрального побега. Процесс распускания верхушечных почек резко приостановился вследствие похолодания до отрицательных температур в период с 19 по 25 мая. Активизация роста отмечена только с 30 мая после резкого повышения температуры. Вегетационный период длится 138 – 165 дней, что вполне достаточно для успешного роста лесообразующих пород в таёжной зоне. Повреждаемость почв, сохранение лесной среды оценивались при разработке лесосек традиционной лесозаготовительной техникой, отечественными и зарубежными агрегатными машинами (таблица 3). Общеизвестно, что разрушение почвенного покрова при неорганизованной технологии происходит, преимущественно, на всей площади лесосек. В нормативных документах (Наставление.., 1994; Правила заготовки.., 2011; Правила ухода.., 2011) особое внимание уделяется соблюдению параметров категорий площади лесосек по видам лесопользования, системам и способам рубок. Трелёвка пачек деревьев с кронами приводит к расширению технологических коридоров. Валочно-пакетирующие машины разрабатывают волок и обе полупасеки за один приём. Недостатком в их работе является образование при рубке и формировании пачек деревьев «карманов» диаметром 7,6 м из-за поворота платформы с манипулятором на 3600. При многократных проходах трелёвочных машин коридоры расширяются до 6-9 м. В итоге на эту категорию приходится 36-56% от площади лесосеки. Обеспечение требуемых параметров волоков при хлыстовой заготовке древесины соблюдается в том случае, когда при их разрубке по краям, в пределах требуемой шири- 19 ны, оставляются «отбойные» деревья, вырубаемые после освоения полупасек. Ширина технологических коридоров с сортиментной заготовкой древесины (харвестер и форвардер) составила 4-5 м. Разработка лесосек звеном вальщиков с использованием форвардера позволяет осуществлять разработку с шириной технологических коридоров в пределах 3,8-4,2 м. При всех технологических процессах заготовки древесины важна качественная инженерная подготовка лесосеки. Таблица 3 – Данные по размерам (ширине, м) категорий площади лесосек (средние данные по сплошным рубкам – 48 лесосек, по выборочным формам рубок – 53 лесосеки) Средние значения (М m) по категориям площади лесосек (лиственные / лиственно-еловые насаждения) Виды рубок волоки пасеки верхний дороги пасеки с лесной объездмагиссклад пасечные средой ные тральные отечественная техника–комплекс машин (Р=1,3-10,2%) Сплошные 6,60,65 47,60,91 10,20,40 15,01,53 6,10,20 14,80,19 8,70,29 рубки 8,30,67 53,74,66 8,30,42 5,80,45 15,20,66 9,10,42 Хлыстовая заготовка (Р = 5,8 – 9,7%) 6,70,86 5,30,42 6,90,74 5,40,36 зарубежная техника–комплекс (харвестер и форвардер) машин (Р=1,8-4,4%) Постепенные 5,70,25 4,70,09 17,20,42 12,50,30 рубки 5,70,25 4,70,09 17,20,42 12,50,30 звено вальщиков и форвардер (Р=2,3-3,9%) 5,60,22 4,50,10 29,60,83 25,10,75 5,60,22 4,50,10 29,60,83 25,10,75 Примечание: M m – среднее значение и ошибка среднего; P – точность опыта При работе агрегатных машин ширина пасек ограничивается вылетом стрелы с режущим аппаратом. Её вылет у ЛП-19А достигает 8,5 м. Из-за габаритов режущего аппарата захват деревьев, их спиливание возможно лишь на расстоянии до 8,0 м, что ограничивает ширину пасек до 16 м. Харвестеры, закупаемые в скандинавских странах, имеют вылет стрелы в пределах 9,5-11,5 м. Непрямолинейность прокладки технологических коридоров позволяет сохранить или вырубить любое дерево на лесосеке, уменьшить количество отбираемых деревьев до 6-10%, а соответственно и площадь сплошной рубки. Оптимальной шириной пасеки является среднее расстояние равное 20 м. При выполнении операций по заготовке сортиментов звеном вальщиков, ширина пасек может увеличиваться до 30 м, если при сборе древесины используется форвардер с вылетом стрелы не менее 8,5 м. При разделке хлыстов в комлевой части вальщиком делается несплошной рез, позволяющий подтаскивать к волоку спаренные сортименты манипулятором. С меньшим вылетом стрелы захватывающего устройства (6-8 м), параметры пасек должны оставаться в пределах 20 м. Механические воздействия на почву, независимо от применяемой техники, имеют общие черты по категориям площади лесосек и сезона лесоразработок. Степень повреждаемости почв распределяется по мере уменьшения в следующем порядке: места складирования, обработки и отгрузки древесины; магистральные, объездные, пасечные волоки. При зимней заготовке, в отличие от летней, меньше площадь, характеризующаяся 20 первой и второй степенью нарушения почвы. Наибольшее повреждение почв происходит при трелёвке пачек деревьев с кронами. Это касается мест обработки древесины на погрузочных пунктах, включая зону безопасности. Высока повреждаемость почвенного покрова на всём протяжении магистральных и части пасечных волоков. На этих категориях сплошное повреждение, вплоть до перемешивания подзолистого (глеевого) горизонта и его выноса на дневную поверхность (первая степень повреждения), зафиксировано в среднем на 48% от занимаемой ими площади. Частичное повреждение почв (вторая степень) и сохранение напочвенного покрова (третья степень) составило при разработке лесосек в летнее и зимнее время 32 и 20%. Из данных оценки повреждения почв и сохранения лесной среды следует, что хлыстовая (валка деревьев – бензиномоторные пилы, трелевка хлыстов – трактора с тросово-чокерной оснасткой) и сортиментная (харвестер и форвардер, звено вальщиков и форвардер) заготовка древесины обеспечивают выполнение лесоводственных требований при производстве выборочных форм рубок. Трелёвка пачек деревьев с кронами (валочно-пакетирующая, трелёвочная, сучкорезная машины) применима только при производстве сплошных рубок. Динамика живого напочвенного покрова, являющаяся одним из индикаторов типа лесорастительных условий и состояния лесной экосистемы (Сукачев, 1964), связана с интенсивностью рубок и степенью повреждаемости почв. На участках со сплошным нарушением верхнего слоя почвы (первая степень) в течение первых 2-3 лет происходит единичное заселение преимущественно злаковых растений. После 6-8 – летнего периода проективное покрытие не превышает 30-40% на участках первой степени и 60-70% на участках второй степени повреждения почв. В пониженных элементах микрорельефа, по тальвегам, увеличивается обилие гигрофитной растительности. Характерные для коренных еловых, производных елово-лиственных и лиственных насаждений на средних и богатых почвах доминантные виды травяно-кустарничковой и моховой растительности, такие как кислица (Oxalis acetosella), черника (Vaccinium myrtillus), майник двулистный (Majanthemum bifolium), щитовник остистый (Dryopteris spinulosa), грушанка круглолистная (Pirola rotundrfolra), плеврозиум Шребери (Pleurozium Schreberi), гилокомиум (Hylocomium prolieferum), дикранум (Dicranum undulatum), климаций древовидный (Climacium dendroides) и другие уступают своё господство или снижается площадь проективного покрытия. То есть, на данной категории площади лесосек уменьшается ценотическая роль типичных теневыносливых (таежных) видов, развивающихся под пологом сомкнутого древостоя. На их месте появляются светолюбивые растения, характерные для сплошных вырубок, гарей, изреженных древостоев. Это такие виды, как вейник наземный (Calamagrostis epigeios), ланцетолистный (Calamagrostis lanceolata), иван-чай узколистный (Chamaenerium angustifolium), горошек лесной (Vicia silvatica), перловник поникший (Melica nutans) и другие виды. Травяно-кустарничковый ярус составляют виды разных жизненных форм: кустарнички, длинно- и короткокорневищные, кистекорневые, дерновинные и столонообразующие травы. Среди них представлены летнезеленые, зимнезеленые и вечнозеленые виды. Период наиболее интенсивного роста у всех изученных видов приходится на май – первую половину июня, что согласуется с данными других авторов (Серебряков, 1947; 21 Солнцева, 1982). Окончание роста надземных побегов майника, седмичника и голокучника происходит в начале июня; черники, костяники, звездчатки ланцетолистной – в конце июня; ожики волосистой, хвоща лесного – в июле; вейника наземного – в августе. Видовой состав по объектам представлен следующим образом: лесосеки после постепенных рубок в берёзовых насаждениях без значимого нарушения наземного покрова – 43 вида, с незначительным нарушением наземного покрова – 49 видов. По крупным систематическим категориям флора объектов была представлена следующим образом: хвощевидные – 3 вида (более 3%), голосеменные – 3 вида (более 3%), папоротниковидные – 7 видов (8%), цветковые – 74 вида (более 85%). В целом на рассматриваемых территориях выявлено 33 семейства, которые включают 61 род или 87 видов растений. Лидирующее положение занимают 5 семейств: щитовниковые – 4 вида, грушанковые – 5 видов, норичниковые – 5 видов, злаки – 8 видов и астровые – 8 видов. В рассматриваемых фитоценозах обнаружены достаточно редкие виды: щитовник мужской, колокольчик жестковолосистый, горошек лесной, пальчатокоренник Фукса, пальчатокоренник пятнистый, одноцветка одноцветковая, медуница неясная. Все эти виды требуют контроля. Также выявлен краснокнижный вид – бутень клубненосный. Эти данные позволяют судить о необходимости и целесообразности проведения выборочных рубок, которые являются щадящими в отношении сохранения лесной среды. ГЛАВА 5 СИСТЕМА ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕЛЬНИКОВ В разделе о системах, видах рубок при заготовке древесины указывается на то, что назначение того или иного вида сырьевого лесопользования должно сопровождаться применением разных методов, способов и интенсивности рубки, что позволяет наиболее целенаправленно характеризовать вид рубки, в том числе для принятой их терминологии. Устойчивое, рациональное и неистощительное лесопользование ориентировано на то, чтобы системы рубок и технологии лесосечных работ учитывали особенности природы лесов, не причиняли ущерба их средообразующей роли, а также обеспечивали успешное лесовосстановление. Для каждого вида обосновывается метод и способ рубки, с учётом возрастного строения древостоев. Повреждаемость и жизненное состояние лиственного древостоя после рубок оценивалось на объектах сплошных (СПР), длительно-постепенных (ДПР) и равномерно-постепенных (РПР) рубок. Повторные лесоучётные работы на вырубках после СПР с предварительным возобновлением выполнены через 6 и 11 лет с определением года отпада деревьев дендрохронологическими методами (Шиятов и др., 2000). Через 6 лет зарегистрирован интенсивный отпад сохраняемых для отенения елового подроста деревьев лиственных пород диаметром до 12 см, который в среднем по 4 ПП составил 57%. Основным фактором отпада берёзы явился снеголом, реже ветровал. Отпад осины обусловлен ветровалом в летнее время. Сохранившиеся деревья лиственных пород характеризовались искривлением стволов дугообразной формы (60-70%). Через 11 лет основная часть деревьев погибает. Однако их оставление диаметром до 12-14 см оправдано с позиций оттенения подроста, поддержания лесной среды на лесосеках, предотвращения обильного зарастания вырубок травяно-кустарниковой растительностью, что положительно отражается на последующем лесовозобновительном процессе. 22 При производстве постепенных рубок (РПР и ДПР) также происходит в той или иной степени повреждение компонентов древостоя. Технологический процесс лесоразработок отслеживался в двух вариантах – хлыстовая и сортиментная заготовка древесины. После ДПР у сохраняемой части лиственного яруса наиболее распространёнными являются следующие виды повреждений: ошмыг кроны, механические повреждения ствола и корневых лап, уничтожение вместе с корнями или со сломом ствола, обломом вершины у тонкомерной части древостоя. Повреждаемость составляла от 8 до 24%. В целом, технология с хлыстовой, а также с сортиментной заготовкой древесины звеном вальщиков и комплексом агрегатных машин обеспечивает высокое качество лесосечных работ. Соблюдение лесоводственных требований по сохранению части господствующего древесного яруса и подроста не связано с техническими возможностями машин и механизмов, а всецело зависит от исполнителей – их опыта и навыков по производству выборочных форм рубок. Сохраняемая после лесосечных работ часть древостоя претерпевает изменения. С течением времени уменьшается количество здоровых деревьев как минимум на 20-30%. Увеличивается количество повреждённых деревьев со сломом ствола, обломом вершин. На стволах берёзы и частично осины происходит (с усилением через 3-4 года) прорастание меристемных почек, появляются трещины от раскачивания и сильного изгиба стволов, что ускоряет процесс их заражения энтомофитовредителями. У сохранившейся берёзы к последующим лесоучётным работам, прежде всего, на объектах интенсивных рубок до 60-80% деревьев имеют дугообразную и «саблевидную» форму ствола. Ожеледь и налипание снега приводят к приземлению вершин тонкомерных деревьев. Повреждаемость компонентов древостоя при производстве РПР по спектру видов сравнима с ДПР. В тоже время, степень повреждения меньше и при хлыстовой, и при сортиментной заготовке древесины. Сохранение исходного жизненного состояния господствующего яруса связано с более низкой интенсивностью и методом рубки. После первого приема лесосечных работ остается преимущественно средняя, а не тонкомерная часть лиственных пород, которая при ДПР повреждается чаще. В целом, верховой метод отбора деревьев в рубку приводит к ослаблению устойчивости господствующего и согосподствующего ярусов. Естественный отпад лиственных пород достигает 48% по числу стволов и до 59% по запасу. Основная часть отпада приходится на первые 3 года после рубки. Строение и рост лиственного древостоя после рубок согласуется с жизненным состоянием и отпадом деревьев. Высокая устойчивость древостоя после рубок обеспечивается при сохранении полноты лиственного яруса в пределах 0,5-0,6 (таблица 4). Анализ роста древостоя по лиственным породам свидетельствует в отдельных случаях о снижении энергии роста и после РПР. Однако различия в показателях по сравнению с объектами ДПР мало существенны и по своим значениям близки к приростам до рубки, а в отдельных случаях превышают их, несмотря на то, что на адолесцентной стадии онтогенеза среднегодовые величины прироста с возрастом снижаются. К следующему приёму ДПР в лиственном ярусе формируется преимущественно балансовая древесина, что существенно снижает привлекательность проведения завершающего приёма рубок. Целесообразны ДПР в насаждениях с низкой товарной струк- 23 турой древостоя, но с высоким жизненным состоянием елового ценоэлемента. Таблица 4 – Фрагмент анализа роста древостоя № ПП Среднегодовой (за 4-13 лет) прирост после рубки (1) и его доля (%) от прироста до рубки (2) Zh, 0,01 м Zd, 0,1 см ZM, м3/га 2 3 4 1 2 1 2 1 2 длительно-постепенные рубки 0,30 72 2 16 41 1,2 42 2,9 52 0,36 76 3 4 15 0,2 6 1,2 22 0,42 34 17 12 48 1,5 56 0,8 17 0,52 59 8 9 49 0,3 11 1,0 27 0,55 47 12 8 33 0,5 21 0,6 21 равномерно-постепенные рубки 0,35 67 9 16 73 1,2 71 2,7 66 0,36 70 2 14 71 1,1 83 3,0 79 0,48 55 3 14 78 1,3 89 4,2 82 0,51 51 11 25 96 4,0 108 3,8 82 0,53 41 3 8 61 1,8 68 1,5 34 Состав (1), полнота (2) древостоя, интенсивность (%) рубки (3) и отпада (4) 1 30 34 33 36 32 7Б3Ос+Е ед. Ол 6Б4Ос ед. Ол 8Б2Е 7Б3Е+Ос ед. Ив 9Б1Е 50 46 52 45 48 9Б1Ос ед. Е 8Б1Ос1Е 8Б2Ос ед. Ол, Е 9Б1Е ед. Ол 9Ос1Б Накопление запаса к последующим приёмам РПР за 5-8 – летний период после первого приёма рубок достигает как минимум 20-40 м3/га. При этом с единицы площади увеличивается, как минимум, на 10% выход крупномерной древесины. Формирование товарной структуры древостоев после рубок оценивалось по 60 модельным деревьям при разных видах рубок (таблица 5). Рассматривая товарную структуру еловых насаждений, нами установлено, что наибольший выход деловой древесины зафиксирован при производстве ДПР. Количество крупномерных деревьев возрастает прямо пропорционально с интенсивностью изреживания березового яруса древостоя. При сохраняемом количестве 300 экз./га стволов березы средний выход деловой древесины составил 82%, что больше на 3%, чем в древостое с количеством стволов березы 375 экз./га и на 4% с количеством 450 экз./га. Таблица 5 – Фрагмент товарной структуры древостоев после рубок Способ (вид) рубки (1), Выход сортиментов по классам крупности, % элемент леса (2) деловая дрова ликвид отходы 1 2 крупная средняя мелкая итого Сплошная рубка с Б 6 63 8 77 13 90 10 предварительным Ос 22 43 11 76 15 91 9 возобновлением Е 2 41 39 82 8 90 10 Всего 10 58 9 77 13 90 10 Длительно-постепенная Б 7 58 11 76 13 89 11 рубка Ос 22 40 14 76 15 91 9 Е 13 48 23 84 6 90 10 Всего 11 53 12 76 13 89 11 Равномерно-постепенная Б 12 60 6 78 12 90 10 рубка Ос 28 40 8 76 15 91 9 Е 14 49 20 83 9 92 8 Всего 16 54 7 77 13 90 10 Сравнивая товарную структуру ели, формирующуюся после рубки древостоев, установлено, что наибольший запас древесины имеет насаждение с высокой интенсив- 24 ностью рубок. В варианте при количестве 300 экз./га оставленных стволов березы он (запас) составляет 93 м3/га, что на 24% больше, чем в варианте с количеством березы 375 экз/га и на 57%, чем в варианте с количеством березы 450 экз./га. Применение РПР при освоении вторичных лиственных насаждений является эффективным видом лесопользования, позволяющим рационально осваивать лесосечный фонд. РПР положительно влияют как на лесоводственно-таксационные показатели древостоя, так и на товарную структуру формирующихся после рубки насаждений. Преимуществом использования естественного возобновления в деле восстановления ельников является сокращение срока выращивания древесины, а вместе с тем и оборота хозяйства на 30-40 лет. При среднегодовом приросте запаса в 2-4 м3/га возможно получение, как минимум, 60-120 м3/га дополнительной древесины. Доращивание березы на крупномерную древесину обосновано тем, что стабильность спроса на фанерный кряж и пиловочник, достаточно высокая их цена, сравнимая в отдельные годы с хвойной древесиной, требует рационального подхода к использованию лесосечного фонда по берёзовым насаждениям. В этом плане важно решение не только восстановления коренных ельников, но и одновременное доращивание березы на фанерный кряж и пиловочник. По результатам исследования выявлено, что для этой цели пригодны средневозрастные, приспевающие и ранней стадии спелости березняки семенного происхождения. Деревья берёзы должны иметь компактную крону протяжённостью до 1/3 от высоты ствола, характеризоваться прямоствольностью, хорошей очищаемостью стволов от сучьев и отсутствием пороков. Производительность насаждений должна находиться преимущественно в пределах Ia-II классов бонитета при запасе древостоя на стадии приспевания и ранней стадии спелости свыше 220-250 м3/га. На основании оценки заложенных опытных вариантов по доращиванию берёзы выявлена целесообразность применения комбинированного метода отбора деревьев в рубку. На стадии приспевания и ранней стадии спелости для доращивания должны быть сохранены деревья в пределах 16-24 – сантиметровых ступеней толщины. Связано это с тем, что тонкомерные экземпляры к следующему приёму рубок не достигнут крупных габаритов, а деревья диаметром 25 см и более уже имеют высокую товарную ценность. Количество сохраняемых на доращивание деревьев березы должно быть в пределах 300-500 экз./га. При меньшем их количестве из-за их раскачивания ветром повреждаются корневые системы, что приводит к снижению энергии роста древостоя. Связано это с тем, что на восстановление физиологически активных корневых окончаний тратится питательных веществ больше, чем на образование радиального прироста (Лир и др., 1974; Полевой, 1989). Аналогичная ситуация по снижению энергии роста из-за внутривидовой конкуренции возникает при увеличении количества деревьев в древостое более 500 экз./га. Как правило, средний диаметр при указанных параметрах (16-24 см) сохраняемых деревьев находится в пределах 20 см. В 30-35 – летнем возрасте, исходя из расчета трех повторностей рубок, после первого приема подлежит сохранению не менее 600-800 экз./га. На более ранней стадии онтогенеза проведение первого приёма рубок, обеспечивающее восстановление ельников и одновременное доращивание берёзы на фанерный кряж и пиловочник, не окупается. Лесохозяйственные мероприятия по предотвращению вегетативного возоб- 25 новления осины обусловлены тем, что возобновление лесосек осуществляется корнеотпрысковым потомством осины. На волоках, погрузочных пунктах нами фиксировалось до 80-150 тыс. экз./га. Решить задачу по стабилизации и улучшению структуры лесного фонда возможно только мероприятиями, направленными на снижение способности лиственных пород к вегетативному размножению. На 95% площади вырубок осина возобновляется вегетативным путём (Мартынов и др., 1998). Применение химических средств по борьбе с сорной травяной и нежелательной древесной растительностью допускается «в исключительных случаях с учетом охраны окружающей среды» (Правила ухода.., 2007; Список пестицидов.., 2010). Исследованиями выявлена высокая эффективность инъекции (по 1 см3 в каждое поранение через 20-25 см по периметру диаметра) раундапа в стволовую древесину в сравнении с окольцовыванием стволов. При летнем внесении (июнь-июль) через 25-35 дней нами фиксировалось опадение листвы и частичное усыхание крон. На следующий год, независимо от срока обработки, отмирают кроны у 90-95% деревьев. При поздних сроках обработки (сентябрь-октябрь) действие препарата проявляется в следующем году. Не рекомендуется по технике безопасности оставлять обработанные деревья осины на корню более двух лет, а березы и ольхи – более девяти месяцев (Мартынов и др., 1996, 2008; Емельянова, Прокопович, 1999; Дружинин и др., 2001). Для окольцовывания деревьев нами разработано руководство с использованием бензиномоторных пил. Работа может осуществляться со специальным (ограничительная скоба) приспособлением. Такая оснастка автоматически обеспечивает глубину пропила в 2-3 см. Использование харвестера для кольцевания стволов осины выявило полную непригодность его применения. Конструкторская разработка исключает плотный охват элипсного с наличием углублений ствола, что приводит к сохранению отдельных полос камбиального слоя. Увеличение нагрузки на обжим, многократность поступательного движения по стволу приводит к поломкам режущих ножей, вибрации и поломке самой машины. В целом результаты использования харвестера для окольцовывания осины, выполненные на 12 стволах, дали отрицательные результаты. При повторных учётах полное прекращение жизни зафиксировано только у 4 экземпляров. Таким образом, для ослабления вегетативного возобновления малоценных пород на лесосеках целесообразно оставление на корню, прежде всего, фаутной осины с её окольцовыванием двойным пропилом по периметру ствола на глубину до 2-3 см или инъекцией раундапа в стволовую древесину и пни. Данное мероприятие позволяет резко сократить повреждаемость подпологовой ели при валке осины. Повреждаемость подпологовой ели после рубок при комбинированном методе отбора существенно отличается от верхового метода (таблица 6). При значимо меньшем количестве отпада деревьев общим является лишь повышенная его интенсивность в первые 1-2 года после лесосечных работ из-за гибели части поврежденных особей в технологической зоне пасек. В дальнейшем на протяжении 8 – летних наблюдений из состава выпадали лишь единичные ослабленные деревья. При этом ветровал отсутствует. Высокая устойчивость древостоя после РПР обеспечивается при сохранении полноты лиственного яруса древостоя не менее 0,5-0,6. Для жизнеспособного хвойного ценоэлемента леса этот показатель не имеет существенного значения. Ель успешно адап- 26 Таблица 6 – Повреждаемость древостоя и подроста (данные по 9 ПП) Основные виды повреждений 1. Неповреждённые деревья 2. Погибшие при рубке: - перелом ствола с кроной - вывал дерева 3. Повреждённые деревья: - ошмыг коры и кроны - поранения древесины - поранения корневых лап - разрыв корней Повреждаемость (%) второго яруса и подроста ели подрост, м 6м и > 0,5-1,5 1,6-6,0 всего 86,7 2,8 0,4 2,4 10,5 6,4 1,8 0,2 2,1 78,5 4,2 0,8 3,4 17,3 16,8 0,1 0,4 84,9 6,4 2,2 4,2 9,7 6,0 0,6 0,9 2,2 81,7 5,3 1,5 3,8 13,5 11,4 0,3 0,5 1,3 тируется к изменившимся условиям среды, у неё повышается в разной степени (в зависимости от исходного жизненного состояния и возраста) энергия роста. Повреждаемость подпологовой ели (подрост, второй ярус) при производстве РПР по спектру типов повреждений сравнима с вариантами после ДПР. В тоже время, степень повреждаемости меньше как при хлыстовой, так и при сортиментной заготовке древесины. Сохранность и жизненное состояние подроста и деревьев второго яруса ели после рубок рассматривались на постоянных ПП после сплошных и выборочных форм рубок. Перечет осуществлялся по высотной градации в пределах 0,1-4,0 м, а свыше 4 м – по ступеням толщины. Сохранность подроста на вырубках, в первую очередь, зависит от его высотной градации и характеризуется аналогично с деревьями второго яруса локализацией. В непосредственной близости к волоку, платформой машины ЛП – 19А у подроста высотой до 1,5 м повреждается верхушечная почка. Деревья свыше 3,0 м уничтожаются полностью вследствие вывала с корнем или сломом стволика. При меньшей высоте (2-3 м) происходит облом вершинки. Высокая устойчивость древостоя после РПР обеспечивается при сохранении полноты лиственного яруса древостоя в пределах 0,5-0,6. Для хвойного ценоэлемента леса этот показатель не имеет существенного значения. В рамках рассматриваемых вариантов (РПР и ДПР) ель успешно адаптируется к изменившимся условиям среды, повышая в разной степени, исходя из жизненного состояния и возраста, энергию роста. Формирование, рост и строение елового древостоя после сплошных и выборочных форм рубок. Энергия роста у сохранённого подроста и деревьев второго яруса связана, прежде всего, с их исходным жизненным состоянием и высотно-возрастным строением. У деревьев второго яруса с возрастом свыше 70-90 лет отмечается наиболее длительный период адаптации к изменившимся условиям среды (3-8 лет). У здоровых особей с пирамидальной кроной и текущим приростом в высоту до рубки не менее 10-15 см адаптационный период составлял 1-2 года. За 11 – летний период после того, как из состава выпала угнетённая, ослабленная, повреждённая ель, а также доминирующая часть особей с возрастом более 100-130 лет, в сохранившейся растущей совокупности деревьев прослеживается зависимость их высоты (r = 0,93) и диаметра (r = 0,91) от возраста. Уравнения регрессионной связи между ними отражаются различными криволинейными функциями, а между диаметром и высотой – прямолинейной (таблица 7). От этих же показателей (высота, диаметр, возраст) зависит и последующая энергия роста ели. Между высотой подроста, деревьями второго яруса и приростом в высоту (Zh, см) после рубок прослеживается тесная связь при возрасте до 60-65 лет (r = 0,91). 27 Слабая связь (r = 0,41) в старшем возрасте обусловлена, на наш взгляд, индивидуальными особенностями биотопа и внутрипопуляционной изменчивостью ели (Мамаев, 1972). Вместе с этим прирост в высоту тесно связан с возрастом (r = 0,87). Таблица 7 – Зависимость таксационных показателей подроста и второго яруса ели Сравниваемые Теснота связи Уравнение таксационные связи r s a b c d показатели (x-y) 1. Д, см – Н, м 0,95 1,78 -0,28 1,07 y = a+bx 2. А, лет – Н, м 0,93 2,10 19,24 24,89 0,04 y = a/1+be-cx 3. А, лет – Д, см 0,91 2,09 16,48 21,85 0,05 y = a/1+be-cx h 4. Н, м – Z , см 0,91 0,44 0,94 -0,41 y = 1/a+blnx 5. Н, м – Zd, см 0,61 1,01 6. Д, см – Zh, см 0,87 0,48 0,29 0,17 -0,33 0,04 y = a+bx/1+cx+dx2 7. Д, см – Zd, см 0,59 1,02 h 8. А, лет – Z , см 0,87 0,55 0,09 0,03 -0,05 0,01 y = a+bx/1+cx+dx2 9. А, лет – Zd, см 0,61 1,00 10. Zd, см – Zh, см 0,78 0,65 r – коэффициент корреляции; s – среднеквадратическое отклонение; a, b, c, d –коэффициенты Значимо меньше теснота связи (r = 0,59-0,61) прироста по диаметру с основными таксационными значениями (возраст, высота, диаметр). Поэтому прирост в высоту является наиболее надёжным критерием в оценке лесоводственной эффективности сплошных рубок с сохранением подроста. Таким образом, на вырубках успешность формирования тёмнохвойных формаций обеспечивается когда у доминирующей части сохранённого подроста возраст не превышает 50-60 лет, а высота – не более 5 м. При более высоких параметрах целесообразно сохранение лиственных пород диаметром до 12-14 см. В этом случае повышается роль защиты хвойных пород от влияния экстремальных факторов, о чём отмечалось ранее. Комплексные рубки (КМР) не предусмотрены ранее и вновь действующими документами (Правила рубок.., 1994; Правила заготовки.., 2011), что связано с отсутствием достаточного их научного обоснования и нормативного обеспечения. Опытнопроизводственные объекты в сложных по породному составу одновозрастных и разновозрастных насаждениях заложены в Вологодском, Белозерском (стационары: «Норобово», «Мондома» – Ф.Н. Дружинин) и Сокольском (стационары: «Чекшино» – В.Ф. Крот, «Пельшма» – Ф.Н. Дружинин) районах. В них, при проведении комплексных рубок, осуществлена полная (или частичная) выборка спелой и перестойной березы, осины и частичная выборка хвойных (сосна, ель) деревьев с возрастом свыше 130 лет, затем выполнен уход за приспевающей, средневозрастной частью древостоя и подростом. На дальнейшее лесовыращивание сохранялось из расчета на 1 га не менее 400-600 деревьев второго яруса, 1,5 тыс. экз./га и более подроста. На стационаре «Чекшино» (таблица 8) после рубки ель распределилась по 5 группам высот, через 7 лет их количество почти удвоилось (8 групп). Такое распределение в большей степени характерно для I и II вариантов с сохранением подроста в количестве 1,5 и 3,0 тыс. экз./га. В остальных вариантах при густоте подроста в 4,5 и 6,0 тыс. экз./га проявлялось, в определенной степени, отрицательное взаимовлияние, сдерживающее темпы роста. Процесс дифференциации усилился только после 5-7 лет. При густоте 1,5 тыс. экз./га ель быстрее, чем в других вариантах, формирует ко- 28 IIа 3000 IIIа 4500 IVа 6000 Vк 67 1979 1987 2006 1979 1987 2006 1979 1987 2006 1979 1987 2006 1979 1979 1987 0 10 27 0 10 27 0 10 27 0 10 27 0 0 10 1996 1996 2000 2003 0 4 7 Средние по древостою Количество, Полнота экз./га ство- под- 2 м /га отн. лов роста Бонитет Iа 1500 Годы учета Давность, рубки, лет Вариант опыта ренной тип леса и отличается более крупными габаритами деревьев и большей продолжительностью увеличения прироста в высоту. Для сравнения в других опытах с количеством 3,0, 4,5 и 6,0 тыс. экз./га средние таксационные показатели древостоя (Д, см и Н, м) ниже. После рубки различия в средней высоте по вариантам опыта не превышали 12%. В варианте с сохранением до 1,5 тыс. экз./га средний диаметр превысил в 2,8 раза вариант 2, а с вариантами 3 и 4 – в 1,8 и в 2,2 раза соответственно. Таблица 8 – Фрагмент динамики таксационных показателей Запас, м3/га 0,6 2500 6,7 320 29,6 0,2 4260 6,8 431 27,0 0,5 2330 8,8 1213 27,9 0,05 1740 14,1 738 39,2 7940 22,8 0,8 520 4,9 V V III V V III V V IV V V IV II V Vа 1 26 234 1 23 201(6) 1 28 183(3) 1 47 259(2) 173 4 12 I I I I 202 57 60 92 А, Д, Н, Состав лет см м стационар «Чекшино» 10Е 35 2,2 1,8 1570 10Е ед.Ос 45 7,5 5,8 1520 10Е+Ос 62 14,7 15,8 1650 10Е ед. Ос 35 0,8 1,5 3050 10Е 45 5,7 5,0 2670 10Еед.Ос,Ив 62 12,4 14,5 2230 10Е 35 1,2 1,7 4260 10Е 45 5,2 4,6 4160 10Е+Ивед.БОс 62 10,3 12,7 3220 10Е 35 1,0 1,6 6040 10Е 45 5,6 5,1 5790 10Е ед.Ос 62 10,0 12,5 4970 10Б ед. Ос,Ив 45 14,5 16,5 1390 10Е 35 1,1 1,7 7940 10Е 45 2,9 2,8 7420 стационар «Норобово» 8Б1Ос1Е 60 16,4 20,5 1160 10Е 50 10,0 9,5 905 10Е 54 10,6 10,0 910 10Е 57 12,5 12,5 915 0,11 0,49 1,00 0,05 0,55 1,00 0,07 0,74 1,14 0,10 1,11 1,61 1,00 0,18 0,60 2500 22,7 0,90 0,44 0,44 0,52 Последующая динамика роста выглядела следующим образом. Наибольшая величина прироста по диаметру зафиксирована в варианте 2 (3,0 тыс. экз./га), она возросла в 7,1 раза. В других вариантах этот показатель достигал увеличения в 3,4 раза (вариант 1 – 1,5 тыс. экз./га), 4,3 и 5,6 раза (варианты 3 и 4 – 4,5 тыс. экз./га и 6,0 тыс. экз./га). К моменту последних лесоучетных работ энергия роста выровнялась и к 2008 году достигла по отношению к 1989 году увеличения в 1,8-2,2 раза. В варианте 2 (3,0 тыс. экз./га) темпы роста характеризовались более высокими показателями (в 2,2 раза). Среднегодовая величина прироста соответствует I-II классам текущего бонитета по сравнению с III-IV до рубки. Вместе с этим энергия роста выше в первых двух вариантах (1,5 и 3,0 тыс. экз./га), чем при высокой загущенности (4,5 и 6,0 тыс. экз./га). КМР, выполняемые в лиственных насаждениях (стационар «Норобово») с подпологовой елью жердняковой стадии, также позволяют формировать чистые по составу ельники. При запоздалом приходе с рубками, когда высота елового элемента леса превышает 5-6 м, а возраст более 50-60 лет, отмечается довольно значительный отпад. На жердняковой (виргинильной) стадии онтогенеза и возрасте ели свыше 50 лет адаптационный период достигает 1-3 лет. В последующие годы энергия роста резко возрастает. 29 Текущий бонитет повышается на I-III класса и обеспечивается формирование чистых по составу еловых насаждений. На стационаре «Пельшма» древостой характеризовался разновозрастным строением. По ели было выделено три возрастных поколения: первое – 135 лет, второе – 100 лет, третье – 70 лет. У сосны и лиственных пород прослеживалось по два поколения. На формирование древостоя оказали влияние неоднократные лесные пожары. За 4 – летний период после рубок отпад по хвойным породам не носит массового характера и составляет 7% за счёт повреждённых и сухих (большинство) деревьев. За истекший период среднегодовой прирост по диаметру составил 0,52 см. Распределение по ПП следующее 1– 0,38 см; 2– 0,43 см; 3– 0,72 см; 4– 0,58 см. В итоге критерием при подборе лесосечного фонда и назначения КМР следует считать высокое жизненное состояние ели (прирост в высоту более 10-15 см), сравнительную однородность высотно-возрастного строения, количество подроста в стадии молодняка не менее 3 тыс. экз./га, в жердняковой стадии – полноту не менее 0,3-0,4. Таким образом, результаты исследования указывают на высокую лесоводственную эффективность КМР за счет улучшения породного состава, возрастного строения древостоев и резкого повышения производительности насаждений. Дополнительный прирост древесины составил не менее 1,5-2,0 м3/га. КМР должны относиться к рубкам ухода. В противном случае необходима хотя бы их дифференциация. Основанием для этого может служить эксплуатационный запас. Если при выполнении лесосечных работ изымается менее 50 м3/га спелой и перестойной древесины – это рубки ухода, а если более 50 м3/га – заготовка древесины. Реконструкция малоценных насаждений выполнена в молодняках, сформировавшихся на месте гари 1972 года, которая возобновилась преимущественно лиственными породами с преобладанием осины и березы. Примесь хвойных пород незначительна – до 230 экз./га. Учитывая разнообразие древесных пород, их низкие таксационные показатели, подготовка почвы осуществлялась без разрубки полос под плужные борозды, которая выполнялась по технологии, разработанной ЛенНИИЛХ (Константинов, 1970; Организация.., 1981), с использованием трактора Т-100Б в агрегате с плугом ЛКН-600. Посадка культур проведена трехлетними сеянцами ели с использованием СЛН-2 в двухсекционном варианте в агрегате с трактором Т-100Б. За счет подготовки почвы и создания культур площадь, занимаемая лиственными породами, уменьшилась на 25-30%. Первоначальное количество посадочных мест достигало 3,5 тыс. экз./га. Приживаемость культур первого года на всех ПП составила около 96%, на третий год – 93%. На начальном этапе после посадки культур уходы включали отаптывание, окашивание вдоль рядов (1986 и 1989 г.г.), затем осветление и прореживание древесного яруса в межбороздных пространствах (1998 год). Нарезка плужных борозд улучшила водный режим почв. ПГВ не выходят на дневную поверхность даже в паводковый период. К началу роста древесной растительности (май) корнеобитаемый слой почвы свободен от гравитационной воды, а средневегетационный уровень ПГВ в межбороздных пространствах составляет 69-78 см. Продолжительность вегетационного периода составляет (глубина почвенных горизонтов 10 см и 30 см) 135-172 дня. Лесорастительные (трофность почв, живой напоч- 30 венный покров) и экологические условия (водный и температурный режим) способны обеспечить выращивание высокопродуктивных еловых насаждений. Рубки обновления назначаются в защитных лесах, где запрещены рубки по заготовке спелой и перестойной древесины. Породный, возрастной состав, жизнеспособность и устойчивость насаждений в этой категории лесов на 40-60% площади не отвечает требованиям функционального назначения. В связи с этим назрела необходимость их освоения посредством рубок обновления. Эти рубки, относящиеся к специализированным, направлены на омоложение возрастной структуры, улучшение породного состава древостоев, утративших или утрачивающих свои целевые функции (Побединский, 1993; Санников и др., 1999). В соответствии с региональным руководством (Дружинин и др., 2004) рубки обновления выполняются в насаждениях с наличием перестойной части древостоя не менее 20%. В спелых насаждениях необходимость их проведения подтверждается специальным натурным обследованием с оценкой жизненного состояния древостоя. В приспевающих лесах с целевым породным составом рубки обновления не проводятся. Исключение составляют рубок по состоянию древостоя на основании данных обследования насаждений комиссией с участием лесопатолога и с разрешения областного органа управления лесным хозяйством. В технологическом процессе лесоразработок предпочтение отдается заготовке древесины сортиментами валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной (харвестер) или звеном вальщиков с последующим сбором сортиментов сортиментовозом (форвардер). При хлыстовой заготовке древесины малыми комплексными бригадами целесообразно использовать малогабаритную технику. В березовых, березово-осиновых насаждениях, при отсутствии или недостаточном количестве жизнеспособного хвойного подроста рекомендуется регулярноравномерный (регулярно-выборочный), регулярно-полосный способы рубок. Регулярновыборочный назначается при наличии на 1 га не менее 40-60 экземпляров ели второго яруса с возрастом свыше 35-40 лет и осуществляется за 3 приема посредством комбинированного метода отбора деревьев в рубку. Рубку можно завершать за 2 приема при успешности облесения хвойными породами. Для усиления возобновительного процесса хвойными породами в 10-15-метровой полосе, примыкающих кулис, где из расчета на 1 га имеется 40-60 экземпляров ели второго яруса, возможна выборка до 30% запаса лиственного элемента леса по комбинированному методу. В этом случае освобождение ели второго яруса от угнетающего влияния лиственным ярусом будет способствовать усилению плодоношения, а соответственно и облесению хвойными породами. Полосный способ, заключающийся в сплошной уборке на них лиственных пород, назначается в выделах при отсутствии источников обсеменения. Полосы и кулисы геометрических форм отводятся шириной 50-100 м, длиной 100-200 м, площадью до 1 га. Лесосечные работы выполняются с чересполосно-шахматным примыканием с созданием лесных культур сразу после рубки. Через 5-10 лет после смыкания лесных культур аналогично осваиваются и кулисы. В лиственных, лиственно-хвойных лесах с наличием требуемого количества хвойного подроста и тонкомера (подрост – свыше 2,5 тыс. экз./га, деревья второго яруса 31 – не менее 600-800 экземпляров) эффективен регулярно-равномерный и регулярнокуртинный способы рубок. С лесоводственно-экологических позиций приоритет должен отдаваться комбинированному методу. Менее сложным по исполнению лесосечных работ является верховой метод отбора с отпускного диаметра. Фенологическое развитие подпологовой ели отслеживалось при разной для неё поступающей солнечной радиации. На одном из объектов (ПП 1) произрастает чистый по составу еловый молодняк. На объекте 2 проведены ДПР. В производном еловом насаждении после рубок раннего периода (время рубок не устанавливалось) заложена ПП 3, являющаяся контрольной. Загущенные культуры ели представлены на ПП 4. Изучение фенологических форм, выделенных по времени начала вегетации, показало, что они имеют свои особенности, как по росту, так и по развитию. Для определения региональных особенностей роста ели на объектах исследования определялась средняя высота каждой фенологической формы, их количество и наследственность посредством сопоставления данных к первичным лесоучетным работам (таблица 9). Преобладающая часть деревьев относится к промежуточной форме. Быстрорастущей формой является ранораспускающаяся ель (Н=2,5-3,6 м; К=11-49%), а медленнорастущей – позднораспускающаяся (Н=1,5-2,5 м; К=16-68%). Таблица 9 – Фрагмент показателей параметров фенологических форм ели Показатели (N – количество, %, Н – средняя высота, м; С – совпадение форм деревьев с данными 2002 года, %) по вариантам наблюдений Фенологические 1 2 3 4 формы ели N Н С,% N Н С,% N Н С,% N Н С,% Ранораспускающаяся 49 3,5 33,3 11 2,8 29,4 22 3,6 31,8 26 2,5 21,4 Промежуточная 26 3,2 66,6 21 1,8 44,8 21 3,3 28,6 58 2,0 34,4 Позднораспускающаяся 25 2,5 37,0 68 2,3 25,8 57 2,4 48,3 16 1,5 77,7 При сопоставлении данных за разные годы, индивидуальность совпадения форм по времени распускания верхушечного побега варьирует от 25% до 77%. Среди фенологических форм промежуточная является непостоянной. В 2002 году ее доля на ПП составила 41%, а в 2005 году сократилась на 10%. Ранораспускающаяся форма ели чаще других повреждается поздними весенними заморозками. Наибольшая устойчивость присуща позднораспускающейся форме. Сезонная динамика роста подпологовой ели позволила установить начальный, активный и завершающий периоды роста в высоту ели по центральному побегу. Начальная стадия с момента трогания в рост верхушечных почек с образованием 5-7% прироста достигала 3-5 дней и наступила соответственно по объектам с 3 июня (объекты: № 1 – с 3 июня, № 2 – 5 июня, № 3 – 12 июня. № 4 – 9 июня) по 12 июня. Активная фаза роста продолжалась 12-16 дней. Завершающая стадия ростовых процессов растянута по времени. Однако около 70-90% величины прироста в этой стадии приходится на формирование новой верхушечной почки и её осмоление. В пределах региона начало роста ели колеблется от конца апреля до второй декады июня, а продолжительность роста от 32 до 75 дней. Такая изменчивость начала ростовых процессов и продолжительности роста объясняется характером весны (ранняя, затяжная, поздняя) и погодными условиями вегетационных периодов, о чём отмечается и в литературных источниках (Бабич, Редько, 1994). 32 Начало роста центральных побегов у ели, исходя из сезонной динамики, происходит не одновременно и растянуто во времени. Фенологические наблюдения показывают, что по исследуемым годам существует определенное различие в ростовых процессах, что связано с суммой положительных температур. В 2008 году формирование годичных побегов у ели началось в период с 3-8 июня, а в 2009 году на несколько дней позднее (с 8 июня). Максимальный прирост центральных побегов у ели наблюдается в период между 21 июня и 4 июля, когда температура воздуха значительно не изменялась. Именно этот промежуток времени и характеризуется активной фазой роста. В 2008 году эта фаза была более короткой и продолжалась 12-16 дней. Завершающая стадия роста по времени растянута на более продолжительный срок. В 2008 году все стадии ростовых процессов четко выражены. Чётких переходов между этапами в 2009 году не зафиксировано. В итоге продолжительность роста ели в высоту, находящейся под пологом древостоя и не испытывающей резкого угнетающего влияния на прогалинах и после изреживания господствующего полога, составила 70-80 дней. Затяжная весна 2009 года привела к замедлению и увеличению времени ростовых процессов. Семеношение ели после выборочных форм рубок фиксировалось нами на объектах ДПР и РПР при давности лесосечных работ 2 года и более. Установлено, что в качестве источника обсеменения выступает подпологовая ель с 30-35-летнего возраста, которая освобождена из-под влияния лиственного яруса древостоя. Так, после снятия резкого угнетения подпологовой ели на объекте РПР до 30% деревьев из ступеней толщины до 12 см вступили в фазу семеношения. В ступенях толщины свыше 12 см до 80% деревьев и более образовали шишки. Всхожесть, определённая после сбора шишек без стратификации семян составила 37%. Интенсивность семеношения связана с полнотой сохраняемой части древесного яруса. Закономерность проявляется в том, чем выше полнота, тем меньше деревьев достигших репродуктивной стадии развития. Зависимость, установленная нами в пределах полнот 0,25-0,80, выражается уравнением параболы (y=62,71+330,51-950,32x2+556,64x3). При РПР, обеспечивающих сопутствующее возобновление, важен индивидуальный уход за деревьями ели потенциально способных к семенной репродукции. Исследованиями выявлена необходимость создания оптимальных условий освещённости посредством удаления затеняющих ель деревьев в радиусе до 4 м. Для усиления лесовосстановления на задернелых почвах нами произведена минерализация почвы на специально закладываемых площадках. В 2004 году от урожая семян 2003 года на площадках (80х80 см) повсеместно появилось от нескольких экземпляров до 17 всходов ели. В последующем за 3 – летний период с каждой площадки в среднем отпало по 1 всходу. В практике содействия естественному возобновлению под пологом древостоев целесообразно осуществлять полосную (или площадками) минерализацию почвы. Полосная минерализация применима при хлыстовой заготовке древесины по волокам, на погрузочных пунктах в урожайные на семена годы. При сортиментной заготовке древесины замена режущей или захватывающей головок на фрезу позволит минерализовать почву площадками по всей территории лесосеки. Сдирание и перемешивание подстилки (дернового слоя) рекомендуется проводить 33 в насаждениях при наличии в расчете на 1 га не менее 40-60 экземпляров жизнеспособной ели с возрастом 30-35 лет и старше. В этом случае минерализация и рыхление почвы положительно отразится на ходе естественного возобновления. Лесоводственно-экономическая эффективность восстановления ельников с использованием естественного возобновления включает: уменьшение времени оборота рубки, приближает время получения доходов; происходит улучшение качества и повышение ценности древостоя; получение дополнительной древесины в неспелом лесу и увеличение общего размера пользования древесины с единицы площади. Исходя из показателей работы лесозаготовительной техники, можно отметить следующее. При выборочных рубках выработка лесозаготовительной техники в сопоставимых условиях на 20% ниже, чем на сплошных рубках. На стадии лесосечных работ, удельный расход материалов, трудозатрат и ГСМ на 1 м3 древесины при выборочных рубках превышает удельные расходы при сплошных рубках. Оценка экономической эффективности видов рубок на момент осуществления заготовки древесины не в полной мере отражает многие долгосрочные затраты, которые осуществляются и отражаются на общих затратах заготовки кубометра древесины теми или иными видами рубок. В затратах, принимаемых для оценки эффективности лесопользования, должны учитываться и факторы возникающие после процесса рубки. В условиях рыночной экономики выборочные рубки не могут внедряться в производство без учета экономических требований, позволяющих сделать их (выборочные рубки) эффективными. Рубки рассматриваются в едином комплексе с лесовосстановлением, уходами и лесовыращиванием. За основу берутся принцип непрерывного и неистощительного лесопользования, обеспечивающие повышение эффективности рубок, качество и продуктивность, лесоводственно-экономические факторы будущих лесов. Оценка экономической эффективности рубок на момент заготовки древесины не в полной мере отражает многие долгосрочные затраты. В затратах, принимаемых для оценки эффективности видов рубок, должны учитываться факторы возникающие после лесосечных работ. Так при сплошных рубках достаточно высоки затраты, связанные с очисткой и подготовкой площадей вырубок к искусственному лесовосстановлению и его осуществлению. При выборочных рубках эти затраты у лесозаготовителей существенно меньше. Из анализа влияния плотности лесной транспортной инфраструктуры на экономическую эффективность выборочных рубок следует, что затраты на валку леса, очистку от сучьев и раскряжевку не зависят от этого показателя. Оценивая экономическую сторону выборочных рубок, чаще приходят к выводу о преимуществе сплошных рубок. Выборочные рубки требуют более высоких эксплуатационных затрат, расходов на лесохозяйственную подготовку к рубке, расширение сети дорог, их эксплуатацию. Однако комплексная экономическая оценка затрат и результатов в более широком диапазоне, включая затраты на лесовосстановление и создание будущего древостоя при сплошных и выборочных рубках, возможность увеличения прироста на остающихся деревьях и предотвращения смены пород, не говоря о защитном (экологическом) значении последних, может быть иной. В результате исчисленной себестоимости при производстве выборочных рубок нами установлено, что себестоимость заготовки древесины примерно в 1,5 раза ниже, в сравнении со сплошными. Экономическая эффективность длительно-постепенных ру- 34 бок почти в 4 раза выше, чем сплошных. Качественная оценка древесины, формирующейся после рубок, позволила выявить следующее. При уменьшении количества сохраняемых деревьев господствующего древесного яруса обеспечивается увеличение доли бессучковой части на стволах деревьев берёзы после РПР. Зона ствола с сухими сучьями практически отсутствует, крона в большей степени компактная и достаточно развита. В сравнении с РПР при производстве ДПР у сохраняемой части древостоя в отношении суковатости и выделяемых зон стволов показатели по бессучковой зоне, с сухими сучьями, длине кроны значимо ниже. Очищаемость от сучьев среди отдельных экземпляров сильно варьирует (6,5-14,0 м). Зона с сухими сучьями зафиксирована у всех деревьев. Крона однобокая, изрежена. Протяженность различных зон ствола у подпологовой ели после постепенных рубок связана, прежде всего, с жизненным состоянием ели, а не с видом рубки. При количестве сохраняемых на последующее лесовыращивание стволов березы 300 экз./га бессучковая зона у подпологовой ели составляет 0,5 м. Это на 40 и на 120% меньше, чем в вариантах с количеством стволов 375 экз./га и 450 экз./га. Протяженность кроны и зоны с сухими сучьями во всех вариантах изменяется в небольших пределах. Достоверность различий по данному показателю не доказана. Увеличение интенсивности рубки отражается на диаметрах сучьев, как у ели, так и у березы. В варианте с количеством стволов 300 экз./га средний диаметр сучьев вблизи стволов ели составил 1,6 см. Это на 20% больше, чем в варианте с количеством берёзы 375 экз./га и на 34% больше, чем в варианте 450 экз./га. Достоверность различий не выявлена между вариантами с количеством стволов 375 экз./га и 450 экз./га. Связь между диаметром сучьев и высотой их прикрепления оказалась очень высокой (г = от 0,97 до 0,98) и характеризуется параболическим кубическим уравнением. Аналогичные результаты получены и по стволам березы. Коэффициент корреляции (r) достигает между этими показателями 0,93-0,97. Процентное содержание поздней древесины оказалось наибольшим (от 16,1 до 32%) в зоне, сформированной за 9 лет до проведения выборочной рубки во всех представленных вариантах. После выборочной рубки стала формироваться более широкослойная древесина. Во всех рассматриваемых вариантах количество годичных слоев между зоной до и после проведения рубок уменьшилось более чем на 30%. Таблица 10 – Статистические показатели Условная плотность древесины ели 3 условной плотности древесины (кг/м ) ели колеблется в пределах 334-375 кг/м3. У деПоказатели по датированревьев, имеющих период первоначального Статистические ным десятилетиям угнетения, высокая плотность внутри показатели 10 20 30 40 50 60 ствола характерна для центральной и приM, кг/м3 358 341 355 368 399 390 комлевой частей дерева. Между плотноM, кг/м3 17 11 12 14 21 22 δ 58 44 43 47 68 51 стью древесины всего ствола и на высоте C, % 15,8 12,9 12,1 12,8 16,9 13,0 груди существует тесная связь. Плотность Примечание: М – среднее значение, m – древесины на высоте груди выше на 2-3% ошибка среднего значения, δ – среднеквадра- плотности древесины всего ствола. тическое отклонение, C - точность опыта Статистическая обработка показала, что среднее значение плотности древесины ели на высоте груди находится в пределах 342-416 кг/м3. Значимых различий при этом не выявлено. В начальные годы жизни с 35 возрастом плотность уменьшается, затем в 30-40 лет начинает возрастать (таблица 10). Изменчивость чаще умеренная (6-10%) и реже значительная (11-20%). Оценка селективного метода отбора деревьев в рубку показала, что чешуйчатокорая форма ели занимает в большинстве своём господствующее положение. По типу ветвления лидерами является ель с гребенчатой и щетковидной формой. Средний диаметр деревьев с гладкой корой меньше, чем у других форм. По формовому разнообразию крон деревьев наблюдается следующая закономерность: ель с плоским типом ветвления имеет наибольший диаметр на площадях, находящихся под березовым и еловым пологом, а на открытых участках преобладает щетковидная форма кроны. Среднегодовые приросты по указанным формам при возрасте 3570 лет находятся в пределах 25-60 см. При проведении несплошных рубок и, прежде всего, рубок ухода за лесом, деление деревьев на три категории: лучшие, вспомогательные, подлежащие удалению необходимо проводить с учетом формового разнообразия ели. При прочих равных условиях к категории «лучших» необходимо относить деревья ели с гребенчатым и щетковидным типами ветвления, к категории «подлежащих удалению» – с плоским типом ветвления, а так же худшие деревья с гребенчатой и щетковидной формами. ГЛАВА 6 ФОРМИРОВАНИЕ НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ ЕЛИ ПОСЛЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В последние годы большое внимание уделяется депонированию углерода лесным покровом. Роль лесов в глобальном углеродном балансе, как справедливо утверждает В.А. Усольцев (2001), является экологической загадкой, суть которой состоит в противоречии между результатами прямых изменений и косвенных (модельных) расчетов потоков углерода. Поэтому в настоящее время пока не возможна корректная оценка глобального углеродного бюджета и роль в нём лесного покрова. Однако это не означает, что исследования в этой области бесперспективны. Морфологические и морфометрические показатели хвои у подпологовой ели исследовались на стационарах «Норобово» и «Чекшино» в березняках черничных. У 7080% подроста и второго яруса ели до рубки в верхней части крон в среднем до 30-40% приходится на световую хвою. Через 3 (стационар «Чекшино» – сплошная рубка лиственного полога) и 4 (стационар «Норобово» – РПР) года после рубки световая хвоя на побегах верхних мутовок доминировала (80-100%). В то же время на контрольном участке усилилось угнетающее влияние лиственного яруса древостоя, вследствие чего до увеличилась представленность деревьев ели с теневой хвоёй (70-80%). При этом, на лесосеках перед выборочными рубками и контроле продолжительность жизни хвои составила 122 лет. Продолжительность жизни хвои при полной уборке лиственного яруса (стационар «Чекшино») сократилась до 81 лет за счёт отмирания теневой хвои старшего возраста. Поэтому вполне целесообразно оставление части лиственных пород для оттенения ели от избытка солнечной радиации. До рубки на лесосеках РПР световая хвоя продуцировала у крупного подроста до 50-70 – летнего возраста в верхней части крон, а у особей старшего возраста – только при их высоте свыше 10-12 м. У ели в возрасте свыше 110-130 лет встречалась единич- 36 но. По ширине хвоинок не выявлено существенных различий по вариантам рубок. Ширина хвоинок находится в пределах 0,9-1,2 мм. (таблица 11). Таблица 11 – Динамика морфометрических После изреживания лиственпоказателей хвои после рубки ного яруса древостоя ассимиляциПоказатели хвои (А – масса 100 хвоинок, онный аппарат развивался с образоИнтенсив- кг; Б – ширина, мм; В – длина, см) после ванием световой хвои. Преимущерубки ность ственное образование световой хвои рубки 1 года 2 года 3 года отразилось на увеличении её длины. А Б В А Б В А Б В Контроль 0,247 1,20 1,100,194 1,10 1,04 0,185 1,101,06 Об этом свидетельствуют данные по 50% 0,263 1,10 1,140,256 1,10 1,03 0,261 1,101,28 разным частям кроны во всех вари70% 0,322 1,20 1,320,252 1,10 1,16 0,272 1,101,32 антах наблюдений. Между продолжительностью жизни хвои и возрастом подроста прослеживается тесная (r = - 0,86) обратная связь, которая выражается уравнением: у = 17 х 0,99х, где у – продолжительность жизни хвои; х – возраст подроста. Таким образом, жизненное состояние подпологовой ели, её морфологические и морфометрические показатели должны учитываться при назначении лесохозяйственных мероприятий. Данные учёта предопределяют смысл и интенсивность рубки господствующего лиственного яруса древостоя по созданию наиболее благоприятных экологических условий для успешного формирования хвойных насаждений с использованием естественного лесообразовательного процесса. Надземная фитомасса подпологовой ели выявлялась на объектах с различными видами рубок (таблица 12). Фитомасса хвои через 4 года после рубки, по сравнению с контролем, увеличилась на 22-68%. Таблица 12 – Надземная фитомасса подроста и второго яруса ели (средние данные по модельным деревьям) Показатели (кг, %) по вариантам изреживания лиственного яруса древостоя Фракции Часть биомассы кроны 1 2 3 4 5 кг % кг % кг % кг % кг % 1. Хвоя верхняя 0,6 18 0,5 12 0,6 15 1,0 28 0,8 34 средняя 2,3 72 1,7 43 2,3 57 1,8 50 1,3 52 нижняя 0,3 10 1,8 45 1,1 28 0,8 22 0,4 14 всего: 3,2 100 4,0 100 4,0 100 3,6 100 2,5 100 2. Ветви живые верхняя 0,5 9 0,3 9 0,4 8 0,7 7 0,8 12 средняя 2,9 60 1,0 26 2,6 50 2,3 50 4,6 67 нижняя 1,5 31 2,4 65 2,2 42 1,2 43 1,5 21 всего: 4,9 100 3,7 100 5,2 100 4,2 100 6,9 100 3. Ветви мёртвые 0,3 0,4 1,1 0,7 0,2 4. Кора, 0,0001 м3 39 35 33 37 41 3 5. Древесина, 0,0001 м 421 226 285 352 229 6. Опад 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 Варианты опыта: 1 – доращивание берёзы на фанерное сырьё и пиловочник; 2 – ДПР с отпускного диаметра; 3 – РПР с комбинированным методом отбора деревьев в рубку; 4 – КМР со сплошной выборкой лиственного яруса древостоя; 5 – Контроль. Возросла масса хвои в нижней и средней частях крон по всем вариантам интенсивности изреживания. Тенденция к аналогичной закономерности прослеживается и по 37 массе ветвей. Их масса в нижней части крон в большинстве вариантов выше, чем на контроле. Ещё более убедительны показатели по соотношению массы хвои с другими фракциями. Накопление массы хвои по отношению к массе ветвей по сравнению с контролем увеличилось в 2-3 раза. В свою очередь, накопление стволовой древесины по отношению к ветвям изменилось в 1,5-2,5 раза. По изменению структуры ассимиляционного аппарата лучшим оказался вариант с интенсивным изреживанием лиственного яруса и оставлением части берёзы для доращивания на фанерное сырьё и пиловочник. Исходя из приведенных данных по надземной фитомассе, наибольшей продуктивностью древостоя характеризуются варианты комплексных рубок с полной уборкой лиственного яруса древостоя и прореживанием подроста до 1,5-2,5 тыс. экз./га. Ель в возрасте до 60 лет хорошо реагирует на улучшение светового режима и условий среды. После рубок доминирует образование световой хвои и, в первую очередь, в верхней части крон, что влечёт за собой усиление энергии роста ели бывшей под угнетением господствующим лиственным пологом. Хвоя усиливает темпы линейного прироста. Происходит увеличение её фитомассы через 3-4 года после лесосечных работ на 22-60%. При этом накопление массы хвои по отношению к ветвям возрастает в 2-3 раза. Аналогичные тенденции проявляются после адаптационного периода и по объёму стволовой древесины. Во избежание усиления опада хвои, сопровождающегося уменьшением продолжительности её жизни с 12 до 8 лет, требуется независимо от жизненного состояния хвойного элемента леса оставление части лиственных пород для оттенения ели. При ослабленном жизненном состоянии подпологовой ели и её возрасте свыше 60-70 лет целесообразным является изреживание лиственного яруса при первом приёме рубок до полноты не более 0,4-0,5. Такой подход обеспечит успешность адаптации хвойного элемента леса к изменившимся условиям среды и последующее формирование еловых, елово-лиственных насаждений. ВЫВОДЫ 1. Лесорастительные условия Русской Равнины (подзоны южной и средней тайги), обусловленные климатическими, орографическими, эдафическими условиями, за исключением типов леса на сухих песчаных и верховых торфяных почвах, соответствуют произрастанию коренных еловых лесов. 2. В результате антропогенных и природных сукцессий лесной растительности площадь хвойных формаций постоянно сокращается и в настоящее время на долю производных лиственных насаждений в регионе исследования приходится свыше 49% от занятой лесом территории. 3. Жизнеспособный подрост и второй ярус ели, имеющийся под пологом производных лиственных и лиственно-хвойных лесов (около 70% от занимаемой площади), является мощным потенциалом для восстановления коренных ельников с использованием естественного лесообразовательного процесса и применением различных лесохозяйственных мероприятий. 4. Продолжительность жизни подроста и деревьев второго яруса ели высотой до 10-12 м достигает 170-210 лет. Однако способность их эффективной адаптации к изменению 38 условий среды при изреживании древостоя сохраняется лишь до 110-130 лет. 5. Успешность восстановления ельников с использованием естественного возобновления сопровождается повышением энергии роста, качества и продуктивности формирующегося из подроста и второго яруса елового древостоя до I-III классов текущего бонитета. 6. Для восстановления ельников посредством постепенной системы рубок пригодны лиственные, лиственно-еловые насаждения с широкой амплитудой высотно-возрастной структуры ели. Критериями для назначения вида, метода, способа, интенсивности числа приёмов рубок, являются жизненное состояние и количество подпологовой ели, а также качественное состояние господствующего лиственного элемента леса. 7. Необходимым условием для проведения длительно-постепенных рубок является достаточное в соответствии с лесорастительными условиями представительство кроме спелой части древесных пород в древостое, также и неспелой хвойной части в виде второго яруса и подроста, образующего полноту не менее 0,3-0,4 (0,6-1,0 тыс. экз./га) и обладающей достаточной устойчивостью и жизнеспособностью; или подроста в переводе на крупный (свыше 1,5 м) в количестве 2 тыс. экз./га и более. 8. Длительно-постепенные рубки следует ориентировать на освоение лиственных, лиственно-еловых насаждений с низкой товарной структурой древостоя, в том числе смешанного происхождения при высоком жизненном состоянии подпологовой ели с отпускного диаметра по каждой древесной породе (верховой метод). К следующему приему рубок формируется преимущественно балансовая лиственная древесина, что снижает привлекательность последующих (заключительного) приемов рубок. При реализации этих рубок решается в основном задача – восстановление ельников. 9. Равномерно-постепенные рубки назначаются в высокополнотных одновозрастных и условно-разновозрастных древостоях семенного происхождения при сильном угнетении второго яруса и подроста ели, а также в насаждениях, где в процессе равномерного изреживания обеспечивается сопутствующее возобновление. При их производстве используется комбинированный, преимущественно из крайних ступеней толщины, метод отбора деревьев в рубку. Интенсивность изреживания господствующего яруса при первом приёме рубок – до полноты 0,5. 10. При отсутствии достаточного сопутствующего возобновления последующий приём рубок может назначаться на 5-6 лет позже при условии завершения равномернопостепенной рубки в течение одного класса возраста ели (15-20 лет). При этом в рубку поступает сохраняемая при первых приёмах ель, достигшая возраста спелости или близкая к нему. 11. После равномерно-постепенных рубок к следующему приему лесосечных работ через 5-8 лет накапливается до 10-40 м3/га запаса и происходит увеличение доли крупномерной древесины как минимум на 5-10%. 12. Постепенная система рубок в лиственных, лиственно-хвойных насаждениях стимулирует сопутствующее возобновление и подпологовая ель (до 70-80%), вступает в фазу семеношения. Для обсеменения лесосеки вполне достаточно 40-60 деревьев на 1 га, вступивших в репродуктивную стадию. 13. В системе лесохозяйственных мероприятий по восстановлению ельников должны применяться комплексные рубки, предусматривающие одновременное выполнение на 39 одном и том же участке леса элементов по заготовке спелой и перестойной древесины и рубок ухода в соответствии со стадией онтогенеза подпологовой ели или применение специализированного ухода (обрезка сучьев и ветвей): - за один приём обеспечивается преобладание в древостое елового ценоэлемента с высокой его последующей энергией роста в пределах I-III классов текущего бонитета и устойчивостью к лесоразрушающим факторам; - полностью вырубается приспевающий или спелый лиственный ярус, производятся прочистки, прореживание или обрезка сучьев и ветвей в еловом ценоэлементе; - вырубаются спелые и перестойные деревья всех древесных пород, в том числе внесение раундапа в стволы фаутных лиственных (осина, берёза) деревьев, в неспелой хвойной части уходы включают комплексно нескольких видов основных рубок ухода; 14. Критерием при подборе лесосечного фонда для назначения комплексных рубок следует считать хорошее жизненное состояние ели, характеризующееся среднегодовым приростом в высоту последнего пятилетия более 10-15 см, сравнительно однородным высотно-возрастным строением в количестве на стадии молодняка не менее 3 тыс. экз./га, а в жердняковой стадии – полноту не менее 0,3-0,4. 15. Для формирования ельников из подроста высотной категории до 4 м (средняя – до 1,5-2,0 м) с обеспечением продуктивности древостоя по I-III классу текущего бонитета достаточным является сохранение подроста в пределах 1,5-2,0 тыс. экз./га. Такой подход позволяет осуществлять более качественный уход (прореживание) за подростом. 16. По особенностям изменения структуры ассимиляционного аппарата и морфометрическим показателям надземной фитомассы подпологовой ели можно судить о её жизненном состоянии и оценивать эффективность рубок на ранней стадии их производства, когда оценка по таксационным показателям еще затруднена. При этом следует учитывать следующие признаки: - продолжительность жизни хвои у ели снижается по мере давности и степени угнетения с 13-14 лет до 5-7 лет, а при чрезмерной интенсивности рубки, даже при высоком жизненном состоянии с 12 лет до 8 лет; - на ранней стадии через 3-4 года после рубок основными критериями высокой эффективности, выполняемых лесоводственных мероприятий по восстановлению ельников, являются: доминирующее образование световой хвои в верхней части крон, усиление темпов её прироста (длина) на 30-60% по всей протяжённости кроны по сравнению с контролем; увеличение в 2-3 раза массы хвои по отношению к массе ветвей. 17. Одним из путей использования закономерностей естественного лесообразовательного процесса (динамики древостоев) является сокращение срока лесовыращивания, а вместе с этим и оборота хозяйства, как минимум, на 30-40 лет. В итоге при среднегодовом приросте запаса в 2-4 м3/га возможно, как минимум, получение дополнительно не менее 60-120 м3/га древесины. 18. В молодняках при единичном участии ели целесообразна реконструкция малоценных насаждений посредством создания культур. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 1. Восстановление ельников посредством сплошных рубок с предварительным возобновлением оправдано в насаждениях с достаточным количеством сравнительно одно- 40 родной по высотно-возрастному строению и размещению подпологовой ели (не менее 2,0-2,5 тыс. экз./га в переводе на крупный подрост). Доминирующая часть елового ценоэлемента должна характеризоваться высоким жизненным состоянием, наиболее надежными критериями которого являются относительный прирост в высоту за последние годы не менее 4-5%, сравнительно пирамидальная, охвоённая крона и возраст не более 60 лет. С целью обеспечения успешной адаптации к изменившимся условиям среды, особенно при неоднородности высотно-возрастного строения подпологовой ели, необходимо оставлять деревья лиственных пород с диаметром до 12-14 см. 2. Регулирование интенсивности изреживания господствующего яруса (полноты сохраняемой части древостоя) определяется отпускным диаметром (Дотп, см) по каждой древесной породе, исходя из его среднего значения (Дср, см). При назначении Дотп = Дср; Дотп = Дср + ступень толщины; Дотп = Дср – ступень толщины, полнота оставляемой части господствующего яруса будет находиться в пределах соответственно – 0,3-0,5; 0,4-0,6; 0,2-0,3. 3. Восстановление ельников при доращивании берёзы с повышенным выходом крупномерной древесины обеспечивается рубками обновления (переформирования), а также равномерно-постепенными рубками на ранней стадии спелости (возраст берёзы до 65 лет). При этом необходимо учитывать определенные требования к березнякам, разработанные нами на основе прямых и кореллятивных признаков: - берёзовые насаждения должны быть семенного происхождения и находиться на стадии приспевания или ранней стадии спелости (35-65 лет); - жизненное состояние березы должно характеризоваться высокой устойчивостью и товарной ценностью; - стволы березы должны иметь компактную крону протяженностью, не превышающей 1 /3 от высоты дерева; - отсутствие пороков и плодовых тел на стволах. 4. На стадии средневозрастности, исходя от полноты древостоя, на доращивание после первого приема рубок должны сохраняться деревья березы от 12 до 20 – сантиметровых ступеней толщины в количестве 0,8-1,2 тыс. экз./га. 5. На стадии приспевания и раннего периода спелости (41-65 лет) диапазон сохраняемой берёзы рекомендуется увеличивать до ступеней толщины 16-24 см, а её количество в пределах 300-500 экз./га. Продолжительность между приёмами может увеличиваться на 5-6 лет. 6. В жердняковой стадии при высоте ели свыше 4-5 м и полноте не менее 0,3-0,4 целесообразно оставление тонкомерных лиственных пород диаметром до 12-14 см с запасом древесины менее 10-15% (менее 20-30 м3/га). Такой подход позволит ослабить опад хвои 9-12 – летнего её возраста и формировать в последующем, даже при однократных рубках ухода за породным и качественным составом древостоя на селекционной основе ценные еловые насаждения. 7. В практике содействия естественному возобновлению ели целесообразно осуществлять минерализацию почвы полосами или площадками: - полосная минерализация применима, прежде всего, при хлыстовой заготовке древесины по волокам, на погрузочных пунктах перед семенными годами, повторяющимися в среднем через 5-6 лет; 41 - замена режущей (харвестер), захватывающей (форвардер) головок на фрезу даст возможность минерализации почвы площадками по всей площади лесосеки, в том числе внутри пасек с сохранением лесной среды. 8. Для резкого снижения естественного возобновления малоценными породами, целесообразно оставление на корню фаутной осины с её окольцовыванием двойным пропилом по периметру ствола на глубину до 2-3 см или инъекцией раундапа в стволовую древесину и пни. Это предотврашает не только обилие корневых отпрысков, но и сокращает повреждаемость подпологовой ели в процессе лесосечных работ. Монографии и учебно-методические работы 1. Дружинин Ф.Н. Лесообразовательный процесс и формирование древостоев /Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин // В книге: Природа Вологодской области. – Вологда: Издательский Дом Вологжанин, 2007. – С.203-209 2. Дружинин Ф.Н. Растительность лесов /Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин // В кн.: Природа Вологодской области. – Вологда: Издательский Дом Вологжанин, 2007.–С.209-218 3. Дружинин Ф.Н. Лесоводство: методические указания для студентов специальности 250201.65 «Лесное хозяйство» / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, Л.В. Зарубина. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2009. – 58 с. 4. Дружинин Ф.Н. Селекция растений: лабораторный практикум для студентов очного и заочного отделения специальности 250201.65 «Лесное хозяйство» / Ф.Н. Дружинин, О.В. Чухина, Р.С. Хамитов, С.Е. Грибов. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА, 2009.–46 с. 5. Дружинин Ф.Н. Прижизненное и побочное пользования осушаемых лесов Вологодской области (монография) / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, А.С. Пестовский, А.С. Новоселов. – Вологда: ИЦ ВГМХА, 2011. – 192 с. Публикации в изданиях по перечню ВАК РФ 6. Дружинин Ф.Н. Формирование возрастной структуры древостоев и возрастные смены в хвойных насаждениях / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, В.С. Вернодубенко // Вестник Поморского университета. – Серия «Естественные науки». – №3. – 2011. – С.25-29 7. Дружинин Ф.Н. Восстановление ельников равномерно-постепенными рубками / Ф.Н. Дружинин // Научно-информационный журнал Вестник Московского государственного университета леса «Лесной вестник». – №2 (85). – 2012. – С.58-62 8. Дружинин Ф.Н. Восстановление ельников длительно-постепенными рубками / Ф.Н. Дружинин // Научно-информационный журнал Вестник Московского государственного университета леса «Лесной вестник».–№2 (85).–2012.–С.62-66 9. Дружинин Ф.Н. Оценка длительно-постепенных рубок в лиственных насаждениях / Ф.Н. Дружинин // Известия высших учебных заведений «Лесной журнал». – №1/325. – 2012. – С.128-133 10. Дружинин Ф.Н. Надземная фитомасса подпологовой ели после комплексных рубок / Ф.Н. Дружинин // Известия высших учебных заведений «Лесной журнал». – №3/327. – 2012. – С.19-24 11. Дружинин Ф.Н. Использование дендрохронологического метода исследования в ботанических судебных экспертизах / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, Ю.М. Жаворонков // Известия высших учебных заведений «Лесной журнал». – №3/327. – 2012. – С.137-142 42 12. Дружинин Ф.Н. О проблеме сохранения предварительного возобновления при сплошных рубках / Ф.Н. Дружинин, Н.В. Черноусов. – ISSN 2224-0209. – Электронный журнал «Вестник МГОУ». – /http://evestnik-mgou.ru/vipusk/2013-1/2013-1html 13. Дружинин Ф.Н. О рано- и позднораспускающихся формах ели в условиях Вологодской области /Ф.Н. Дружинин, Н.В. Черноусов. – ISSN 2224-0209. – Электронный журнал «Вестник МГОУ». – /http://evestnik-mgou.ru/vipusk / 2013-2/2013 - 2html 14. Дружинин Ф.Н. Восстановление ельников рубками переформирования / Ф.Н. Дружинин // Научно-информационный журнал Вестник Московского государственного университета леса «Лесной вестник».–№2 (94).–2013.–С.17-22 15. Дружинин Ф.Н. Классификация и особенности сплошных и выборочных форм рубок /Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин // Известия высших учебных заведений «Лесной журнал». – №5/335. – 2013. – С.59-63 16. Дружинин Ф.Н. Внутривидовой и возрастной полиморфизм ели европейской (Picea abies (L) Karst) в условиях Вологодской области / Ю.И. Макаров, Ф.Н. Дружинин //Лесотехнический журнал. – 2013. – №4. – С.24-32 17. Дружинин Ф.Н. Динамика лесовозобновления после сплошных рубок / Ф.Н. Дружинин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии: вып. 204. – С-Пб.: СПбГЛТА, 2013. – С.6-14 Рекомендации производству 18. Дружинин Ф.Н. Руководство по организации и технологии длительно-постепенных рубок и рубок переформирования во вторичных лиственных насаждениях Вологодской области / П.А. Анишин, Н.А. Дружинин, П.Н. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, С.И. Салтанов, Е.Н. Юричев. – Вологда: Севлеспроект, 2001. – 40 с. 19. Дружинин Ф.Н. Оставление фаутной осины на корню (практические рекомендации) / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, Н.П. Шлёнкин, Е.Н. Юричев. – Вологда: Севлеспроект, 2001. – 10 с. 20. Дружинин Ф.Н. Руководство по организации и технологии рубок обновления / Н.А. Дружинин, П.Н. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, В.С. Дубовский, Н.В. Шапаренко. – Вологда: Севлеспроект, 2004. – 40 с. 21. Дружинин Ф.Н. Руководство по сортиментной заготовке древесины / Н.А. Дружинин, П.Н. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, В.С. Дубовский, Е.С. Трунов, Н.В. Шапаренко. – Вологда: Севлеспроект, 2005. – 41 с. Материалы международных конференций 22. Дружинин Ф.Н. Формирование ельников, рост ели разного возраста после несплошных рубок / Ф.Н. Дружинин // Проблемы комплексного использования и мелиорации земель на водосборе: материалы международного симпозиума. – СПбНИИЛХ, 2002. – С.16-19 23. Дружинин Ф.Н. Внутривидовая изменчивость ели на торфяных почвах / Ф.Н. Дружинин // Проблемы комплексного использования и мелиорации земель на водосборе: материалы международного симпозиума. – СПбНИИЛХ, 2002. – С.120-122 24. Дружинин Ф.Н., Комплексные рубки, их лесоводственная эффективность / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин, О.А. Белов //Мелиорация, использование и охрана земель: материалы международного симпозиума. – С-Пб., 2004. –С.84-94 43 25. Дружинин Ф.Н. Влияние гидротермальных условий на естественное возобновление вырубок / Ф.Н. Дружинин // Мелиорация, использование и охрана земель: материалы международного симпозиума. – С-Пб., 2004. – С.125-136 26. Дружинин Ф.Н. Повреждаемость почвенного покрова на вырубках / Ф.Н. Дружинин // Мелиорация, использование и охрана земель: материалы международного симпозиума. – С-Пб., 2004. – С.303-308 27. Дружинин Ф.Н. Комплексные рубки как метод лесохозяйственного воздействия на формирование ели / Ф.Н. Дружинин // Повышение производительности и эффективности использования лесов на осушенных землях: материалы международного совещания. – С-Пб.: изд-во политехнического университета, 2008. – С.72-78 28. Дружинин Ф.Н. К содействию возобновительных процессов на объектах несплошных рубок / Ф.Н. Дружинин, З.Н. Старунская // Повышение производительности и эффективности использования лесов на осушенных землях: материалы международного совещания. – С-Пб.: изд-во политехнического университета, 2008. – С.83-85 29. Дружинин Ф.Н. Постепенные рубки / Н.А. Дружинин, Ф.Н. Дружинин // Экологические рекомендации по лесоуправлению и лесопользованию. – Хельсинки - СанктПетербург: Метсялиитто, Ботния, 2009. – С.31-33 30. Дружинин Ф.Н. Строение и производительность ельников / Ф.Н. Дружинин, Ю.И. Макаров // Материалы международной научно-техни-ческой конференции: «Актуальные проблемы развития лесного комплекса». – Вологда: ВоГТУ, 2012. – С.29-31 31. Дружинин Ф.Н. Комплексные рубки в системе лесопользования на Европейском Севере / Ф.Н. Дружинин // Инновации и технологии в лесном хозяйстве: материалы II международной научно-практической конференции. – С-Пб: ФБУ С-ПбНИИЛХ, 2012. – С.302-309 32. Дружинин Ф.Н. Влияние равномерно-постепенных рубок на товарную структуру березово-еловых насаждений / С.Е. Грибов, Ф.Н. Дружинин // Инновации и технологии в лесном хозяйстве: материалы II международной научно-практической конференции. – С-Пб: ФБУ С-ПбНИИЛХ, 2012. – С.94-98 33. Дружинин Ф.Н. Еловые леса в структуре лесного фонда Вологодской области / Ф.Н. Дружинин, Ю.И. Макаров // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции. – Вологда: ВоГТУ, 2013. – С.20-22
