CC BY
36
УДК 630*23
Н.В. Беляева, А.В. Грязькин
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет
Беляева Наталия Валерьевна окончила в 1992 г. Ленинградскую лесотехническую академию, доцент кафедры лесоводства С.-Петербургского государственного лесотехнического университета. Имеет около 90 печатных работ в области естественного лесовозобновления, применения рубок ухода и комплексного ухода в сосновых и еловых лесах южной тайги, изучения видового разнообразия и устойчивости древесных пород в условиях городской среды, а также по вопросам высшего образования в России. Е-mail: galbel06@.mail.ru
Грязькин Анатолий Васильевич родился в 1951 г., окончил в 1981 г. С.-Петербургскую государственную лесотехническую академию, профессор кафедры лесоводства С.-Петербургского государственного лесотехнического университета. Имеет около 200 печатных работ в области лесного ресурсоведения, ландшафтоведения, лесовосстанов-ления, лесной экологии. Е-mail: lesovod@bk.ru
ТРАНСФОРМАЦИЯ СТРУКТУРЫ МОЛОДОГО ПОКОЛЕНИЯ ЕЛИ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ НЕСПЛОШНЫХ РУБОК
В статье анализируются результаты длительных наблюдений за появлением и развитием подроста в елово-лиственных и лиственно-еловых древостоях кисличного и черничного типов леса после проведения добровольно-выборочных и равномерно-постепенных рубок. Отмечается, что несплошные рубки ускоряют восстановительную сукцессию лесных фитоценозов.
Ключевые слова: лесной фитоценоз, несплошные рубки, равномерно-постепенные и добровольно-выборочные рубки, елово-лиственные и лиственно-еловые древостои кисличного и черничного типов леса, биокруговорот, естественное лесовозобновление, подрост ели, численность и встречаемость подроста.
Подрост является одним из важнейших компонентов леса. Наблюдение за ходом естественного лесовозобновления под пологом древостоев, пройденных несплошными рубками, например добровольно-выборочными и равномерно-постепенными, позволяет лучше понять роль подроста в восстановительных реакциях фитоценоза, сохранении его устойчивости, повышении продуктивности и интенсивности биокруговорота. Появляется возможность проследить изменения характера сукцессии и получить информацию, необходимую для прогнозирования результатов несплошных рубок, включая заключительные этапы лесовыращивания. В результате расширяется база объективных данных, которые должны приниматься во внимание при корректировке режима лесопользования в сосновых и еловых древостоях кисличного и черничного типов леса.
© Беляева Н.В., Грязькин А.В., 2012
Цель данной работы - анализ трансформации структуры молодого поколения ели в результате проведения несплошных рубок.
При изучении процесса естественного лесовозобновления определяли следующие показатели, позволяющие дать оценку успешности возобновления леса: численность подроста на единице площади; жизнеспособность подроста; структура подроста по высоте и равномерность его размещения по площади (встречаемость). Учет естественного лесовозобновления осуществляли по методике А.В. Грязькина [4, 6]. Полученный материал обрабатывали методами математической статистики.
Результаты исследований
Исследования проводили на постоянных пробных площадях (1111), заложенных и изученных сотрудниками кафедры лесоводства С.-Петербургской государственной лесотехнической академии в 60-70-х гг. прошлого века в Ли-синском учебно-опытном лесхозе Ленинградской области.
Характеристика объектов исследования в период закладки 1111 (1960-70-е гг.) и на момент последней таксации (2010 г.) представлена в табл. 1, 2.
Таблица 1
Характеристика объектов на момент закладки ПП (1960-70 гг.)
№ ПП Состав, ярус Класс бонитета Тип леса Относительная полнота Запас, м3 /га
1 I - 6,6Б3,2Ос0,2С+Е III Е.ЧС 0,55 236,9
II - 10Е 0,25 71,5
2 5Е12о4Б9о1Ос9о II Е.ЧС 0,65 329,7
3 5Еюо3Б1оо1С1оо1Ос1оо II Е.ЧС 0,80 320,0
4 5Ос1003Е1001С1001Б100 III Ос.ЧС 0,70 248,0
5 1 - 8С1202Ос30 0,48 205,7
II - 6,3Б8о3,7Е12о II С.ЧС 0,36 99,3
III - 10Е75 0,27 68,1
6 I - 8,4Е15О0,ЗС15О0,9Б11О0,40С11О II Е.ЧС 0,47 262,5
II - 9,2Е800,5Б500,3Ос50 ед. Ол (с) 0,18 295,2
7 I - 5,1Е14О1,9ЕЮО,5С16О2,0Б16О0,50С16О III Е.ЧС 0,54 207,0
II - 9,6Е800,4Ол(с)40 0,21 259,0
Таблица 2
Характеристика объектов на момент последней таксации (2010 г.)
№ ПП Вид рубки Состав, ярус Средние Класс бонитета Тип леса/ТУМ Относительная полнота Запас, м3/га
высота, м диаметр, см
1 РПР 7Е40ЗБ40 10 10 III Е.ЧС/В2 0,7 90
2 РПР 8Е601Б50 II Е.КС/С2
1Ос50 18 10 0,8 250
Окончание табл. 2
№ ПП Вид Состав, ярус Средние Класс Тип леса/ТУМ Относи- За-
рубки высота, м диаметр, см бонитета тельная полнота пас, м3/га
3 РПР I - 4С150 2Е1502Б120 III С.ЧС/В2
2Ос120 25 30 0,6 260
II - 10Е40 8 6 0,6 60
4 РПР I - 4С150 2Е1502Б120 III С.ЧС/В2
Ос120 25 30 0,6 260
II - 10Е40 8 6 0,6 60
5 РПР 4С150 ЗЕ130 2Ос120 III С.ЧС/А2
1Б120 26 30 0,5 210
6 ДВР 8Е802Б80 19 18 III е.чс/в2 0,4 130
7 ДВР 8Е1302Б120 III е.чс/в2
+С130 22 24 0,6 220
Примечание. Е.ЧС - ельник черничный свежий, Е.КС - ельник кисличный, С.ЧС - сосняк черничный свежий, ТУМ - тип условий местопроизрастания, РПР -равномерно-постепенная рубка (на объектах 3-5 был проведен только первый прием рубки), ДВР - добровольно-выборочная рубка.
Анализ основных характеристик подроста ели до и после проведения несплошных рубок (табл. 3) показал, что на всех объектах исследования, как до рубки, так и после нее, отмечено наличие подроста.
На 1111 2, где была проведена двухприемная РПР, сохранность подроста ели составила 86,7 %, его численность - 13 000 экз./га, из которых к 2010 г. сформировался елово-лиственный древостой состава 8Е551Б45Юс45.
Таблица 3
Сохранность и численность подроста ели на объектах до рубки (числитель) и после первого приема несплошной рубки (знаменатель)
№ ПП Сохранность подроста Численность
(характеристика рубок, год проведения) после рубки, % подроста, экз./га
2 (2-приемная РПР; 1-й прием - 1962 г.,
2-й - 1980 г.) 86,7 15 000/13 000
3 (незавершенная РПР; 1-й прием - 1960 г.) 96,5 7 130/6 887
4 (незавершенная РПР; 1-й прием - 1959 г.) 86,8 21 900/19 000
5 (незавершенная РПР; 1-й прием -1964 г.) - 13 800/Нет. свед.
6 (ДВР, 1980 г.) 62,5 8 000/5 000
7 (ДВР, 1976 г.) 75,0 8 000/6 000
Примечание. Учет естественного возобновления на 1111 1 до и после перво-
го приема рубки не производился.
Аналогичная ситуация наблюдается на 1111 3 и 4 с незавершенной (второй прием рубки не проводился) РПР. После первого приема на 1111 3 и 4 сохранность подроста ели составила соответственно 96,5 и 86,8%, его численность - 6 887 и 19 000 экз./га. При этом, чем больше интенсивность постепенной рубки, тем ниже сохранность имеющегося подроста и больше численность самосева, появившегося после нее. Это подтверждается и другими исследователями. По данным М.П. Синькевича [9] сохранность подроста ели в процессе механизированных несплошных рубок, как правило, высокая, но зависит от интенсивности рубки. При интенсивности 35...65 % сохраняется 80... 85 % имеющегося под пологом подроста, а при более высокой интенсивности - всего 70 %.
К 2010 г. из подроста, сохраненного после первого приема рубки на 1111 3 и 4, сформировался полноценный второй еловый ярус (см. табл. 2), под пологом которого развивается новое поколение ели, т. е., несмотря на то, что второй прием рубки не был проведен, лесовозобновительный эффект был достигнут.
Несколько иная картина наблюдается на объектах ДВР (1111 6 и 7). Сохранность подроста ели на этих ПП составила 62,5 и 75,0 %, его численность -соответственно 5 000 и 6 000 экз./га, что в 2-3 раза ниже, чем после РПР.
Таким образом, во всех случаях несплошные рубки выполнили лесо-возобновительную функцию, но при этом РПР эффективнее. На наш взгляд, это в первую очередь связано с тем, что на участках РПР и ДВР создаются благоприятные условия для появления и роста всходов. Сказанное подтверждают и исследования, проведенные с 1958 г. по 1970 г. Уральской лесной опытной станцией под методическим руководством ВНИИЛМ в лесхозах и леспромхозах Южного, Среднего и Северного Урала (Челябинская, Свердловская и Пермская области). Количество самосева ели через 4.6 лет после проведения несплошных рубок оказалось в 6-12 раз выше, чем на примыкающих к ним участках сплошных рубок на расстоянии до 50 м от стены леса [7].
Кроме того, показатели сформированных древостоев и результаты учета естественного возобновления ели, проведенного в 2010 г., свидетельствуют об успешном лесовозобновлении, продолжающемся в лесном фитоценозе и по настоящее время (табл. 4). Проанализируем результаты более детально.
Как видно из табл. 4, на всех пробных площадях под пологом древостоев, сформировавшихся после несплошных рубок 30.40 лет назад, отмечается активное развитие нового поколения ели. При этом четко прослеживается некоторая закономерность, в первую очередь, связанная с видом рубки.
На объектах завершенных двухприемных РПР (ПП 1 и 2) численность елового подроста соответственно составила 3 153 и 2 333 экз./га, что в среднем в 1,4 раза меньше, чем на опытных участках, пройденных незавершенными РПР (1111 3, 4, 5) и в 1,6 раза меньше, чем на пробных площадях, где были проведены ДВР (1111 6 и 7). Вероятно, это можно объяснить тем, что после незавершенных РПР и ДВР оставленные деревья выполняли роль обсемени-телей и, тем самым, способствовали увеличению численности подроста ели.
Таблица 4
Основные характеристики естественного лесовозобновления после несплошных рубок
Вид Характеристика подроста
№ ПП рубки Состав Возраст*, лет Высота*, см Прирост*, см/год Численность, экз./га Встречаемость, %
1 РПР 9Е 10,9 180,9 14,8 3 153 96,7
1Б 0,1 2,3 0,2 257 10,0
2 РПР 10Е 8,1 113,6 12,4 2 333 90,0
3 РПР 10Е 13,2 263,4 17,6 3 988 93,3
4 РПР 10Е 9,4 147,3 14,1 4 295 95,0
5 РПР 8Е 13,1 241,5 17,5 2 952 80,0
1,6Б 5,6 162,7 27,8 618 16,7
0,4Ос 3,7 159,1 42,5 157 6,7
6 ДВР 10Е 10,7 159,6 13,4 4 380 98,3
7 ДВР 10Е 9,8 150,9 13,8 4 183 96,7
*Средневзвешенные показатели.
При этом на 1111 1 численность молодого поколения ели оказалась в 1,4 раза выше, чем на 1111 2. Это связано, прежде всего, с типом леса: в первом случае - ельник черничный, во втором - ельник кисличный. Большое влияние на возобновление ели в кисличном типе леса оказывает доля злаков, осок и ситников в суммарном проективном покрытии почвы растительностью. При увеличении данного показателя численность подроста снижается, что объясняется биологической особенностью указанных групп растений: они образуют дернину, мешающую прорастанию семян и росту всходов [3, 5, 6].
Особое внимание стоит уделить 1111 5, где, кроме елового подроста, успешно произрастает и подрост лиственных пород, что также связано с низкой полнотой материнского древостоя, способствующей появлению и развитию светолюбивого подроста березы и осины.
Отметим, что на объектах ДВР (1111 6 и 7) к 2010 г. численность елового подроста оказалась в 1,3 раза больше, чем на участках РПР. Это связано с распадом первого яруса и формированием древостоев полнотой соответственно 0,4 и 0,6 из сохраненного подроста после несплошных рубок, проведенных 30...40 лет назад.
Как видно из рисунка а, от 53 до 92 % подроста ели на всех 1111 является жизнеспособным. Доля сухого подроста составляет от 3 до 16 %, т.е. при несплошных рубках она в среднем не превышает 10 %, что подтверждают и более ранние исследования [8]. Подрост ели, независимо от степени его жизнеспособности, после начального приема постепенной рубки обнаруживает очень высокую жизнестойкость. Отмирают лишь единичные экземпляры [9].
Представление о структуре подроста ели по высоте на всех объектах исследования дает рисунок б.
Распределение подроста ели по категориям состояния (а) и группам возраста (б): 1 -жизнеспособный, 2 - нежизнеспособный, 3 - сухой, 4 -мелкий, 5 - средний, 6 -крупный
Наибольшее количество жизнеспособного подроста (92,2 %) было зафиксировано на 1111 5, что, на наш взгляд, связано с низкой сомкнутостью полога материнского древостоя. Проведение незавершенной РПР на этом участке вызвало изменение экологического режима. В результате чего, во-первых, произошли структурные изменения в древостое (уменьшилось число деревьев), изменилось соотношение между кроновой, подземной и стволовой фитомассой древостоя в пользу первых двух [1, 2, 5], во-вторых, вследствие снижения конкуренции со стороны древостоя было отмечено разрастание живого напочвенного покрова [3], в-третьих, произошло резервирование части высвободившихся почвенных ресурсов в ризосфере [1, 2]. Все это привело к активизации процессов малого биокруговорота, постепенному вовлечению сохраненных ресурсов в продукционный процесс и, как следствие, к появлению подроста ели. На этом объекте не было отмечено отпада (сухого подроста ели нет).
Наименьшая численность жизнеспособного подроста была зафиксирована на ПП 2, что объясняется высокой сомкнутостью полога материнского древостоя (0,9) и конкуренцией за свет, влагу, элементы питания со стороны живого напочвенного покрова, прежде всего злаковых, осоковых и ситниковых растений. На этом же участке отмечается наибольшее количество сухого и нежизнеспособного подроста ели - соответственно 15,6 и 31,7 %. На остальных объектах доля жизнеспособного подроста составляет в среднем 60.70 %.
Таким образом, количество жизнеспособного подроста ели после проведения несплошных рубок будет определяться качеством их проведения, сомкнутостью полога материнского древостоя, структурой живого напочвенного
покрова. Вид несплошной рубки не будет оказывать решающего влияния на состояние подроста.
Данные, представленные на рисунке б, показывают, что на высотную структуру подроста ели сильно влияет вид несплошной рубки. На объектах двухприемных РПР (1111 1 и 2) преобладает средний по высоте подрост (соответственно 45 и 42 %), что связано, в первую очередь, с полнотой древостоя, сформировавшегося в течение 30.40 лет после последнего приема рубки (соответственно 0,7 и 0,8). При этом установлена следующая закономерность: чем выше полнота древостоя, тем больше доля мелкого подроста. Подтверждением этого является 1111 2, где при полноте 0,8 на мелкий подрост приходится 35 % от общего числа молодого поколения ели, в то время как на 1111 1 доля мелкого подроста не превышает 15 %.
На опытных участках, пройденных незавершенными РПР (ПП 3 и 5), преобладает крупный по высоте подрост (соответственно 55 и 67 %), что связано с высокой полнотой двухъярусного древостоя и сомкнутым пологом. Это препятствует появлению достаточного количества подроста ели.
Является исключением 1111 4, пройденная незавершенной РПР. По составу сформировавшегося после последнего приема древостоя данный участок идентичен 1111 3, однако отличается расположением. Местоположение ПП 3 ровное, слегка возвышенное со слабым уклоном на юго-восток, почва -суглинистая среднеподзолистая, свежая. ПП 4 занимает ровное, но слегка пониженное местоположение, почва торфянисто-подзолистая, суглинистая, влажная, что и затрудняет появление нового поколения ели.
Как видно из рисунка б, ДВР способствуют формированию среднего и крупного подроста ели в равных пропорциях, при этом велика доля мелкого по высоте подроста, что является наиболее эффективным с точки зрения лесоводства, так как способствует формированию разновозрастных древостоев, обеспечивая постоянство лесопользования.
Кроме того, возраст подроста, его высота и средний прирост на пробных площадях, пройденных РПР (1111 1-5), заметно больше, чем на объектах ДВР (1111 6 и 7) (табл. 4). Из этого следует, что РПР ускоряют восстановительные процессы в лесных фитоценозах.
Таким образом, исследования, проведенные на объектах несплошных рубок, показывают, что такие рубки ускоряют восстановительную сукцессию фитоценозов, вызывая в них такие изменения, которые проявляются на более позднем возрастном этапе. Их результатом является усложнение структуры фитоценоза за счет активного формирования и развития более молодого поколения (второго яруса древостоя, а в дальнейшем и нового поколения подроста). Такая реструктуризация проходит в положительном для хозяйства направлении, поскольку функционально обеспечивает решение основной задачи рубки - успешное естественное лесовозобновление в основном за счет подроста предварительного возобновления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляева Н.В., Григорьева О.И. Характеристика состояния подроста после сплошных рубок и «кольцевания» осины // Вестн. Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. Саратов: Изд-во Саратовского ГАУ, 2009. № 11. С. 5-9.
2. Беляева Н.В., Данилов Д.А. Закономерности естественного лесовозобновления на объектах рубок ухода и комплексного ухода за лесом // Изв. СПбГЛТА. Вып.188. СПб.: СПбГЛТА, 2009. С. 30-39.
3. Беляева Н.В., Григорьева О.И., Пакконен Н.А. Связь между численностью елового подроста и суммарным проективным покрытием напочвенной растительности на объектах выборочных рубок // Материалы 3-й междунар. науч.-практ. конф. «Леса России в XXI веке». СПб.: СПбГЛТА, 2010. С. 53-64.
4. Грязькин А.В. Пат. № 2084129 РФ, МКИ С 6 А 01 G 23/00. Способ учета подроста. № 94022328/13; Заяв. 10.06.94; Опуб. 20.07.97, Бюл. № 20.
5. Грязькин А.В. Возобновительный потенциал таежных лесов (на примере ельников Северо-Запада России): моногр. СПб.: СПбГЛТА, 2001. 188 с.
6. Грязькин А.В. Структурная организация фитоценозов южной тайги (на примере ельников зеленомошной группы типов леса). СПб.: СПбГЛТА, 1999. 136 с.
7. Данилик В.Н. Совершенствование рубок главного пользования на Урале // Материалы науч. конф. по вопросам лесн. хоз-ва. М., 1970. 183 с.
8. Набатов Н.М. Динамика появления и роста хвойного подроста при постепенных рубках // Материалы науч. конф. по вопросам лесн. хоз-ва. М., 1970. 183 с.
9. Синькевич М.П. Обобщение опыта несплошных рубок в лесах Карельской АССР // Вопросы практического лесоводства в хвойных лесах Северо-Запада РСФСР: межвуз. сб. Петрозаводск, 1980. 168 с.
Поступила 28.06.11
N. V. Belyaeva, A. V. Gryazkin
St. Petersburg State Forestry Engineering University
Transformation of the Spruce Young Growth Structure Subsequent to Selective and Gradual Cutting
Results of long-term observations of a young growth emergence and development in the spruce and deciduous species stands of wood sorrel and whortleberry types subsequent to selective and gradual cutting have been analyzed. It is noted that non-clear cuttings precipitates recreative succession of forest phytocenosis.
Key words: forest phytocenosis, non-clear cutting, gradual cutting, selective cutting, spruce, deciduous species stands of wood sorrel and whortleberry forest types, biological cycle, natural reforestation, spruce young generation, undergrowth number and occurrence.
