CC BY
33
динамика растительного покрова в ельниках после сплошных рубок агрегатной техникой
В.И.ОБЫДЁННИКОВ, проф. каф. лесоводства и подсочки лесаМГУЛ, д-р с.-х. наук, А.В.ТИБУКОВ, доц. каф. геодезии и строительного дела МГУЛ
Кафедрой лесоводства и подсочки леса проводятся длительные исследования лесоводственно-экологических последствий, вызванных рубками главного пользования (согласно Лесному кодекса РФ рубками в спелых и перестойных насаждениях) с применением агрегатной техники [1].
Объектами исследований являлись ельники зоны смешанных (хвойно-широко-лиственных) лесов Русской равнины (Новгородская, Тверская и Московская области), сосняки среднетаежной подзоны Западной Сибири (Тюменская область) и южнотаежной подзоны Восточной Сибири (Забайкалье) [5-9, 12].
Наиболее обстоятельные исследования проведены в ельниках смешанных лесов Русской равнины. После сплошных рубок агрегатной техникой в ельниках этого реги-
caf-lesovod@mgul.ac.ru
она исследования наибольшее распространение получили вырубки следующих типов (табл. 1) [3, 4].
Для науки и практики особую ценность представляют результаты длительных исследований на стационарных участках или на постоянных пробных площадях. К ним относятся опытные участки Крес-тецкого леспромхоза Новгородской обл.: кв. 203 Зайцевского лесничества и кв. 135 Усть-Волмского лесничества, где в 1975 г. в ельнике черничном свежем (Е чер.св.) и в ельнике черничном влажном (Е чер.вл.) были проведены опытные рубки с применением агрегатной техники: на валке - ва-лочно-пакетирующая машина ЛП-19, на трелевке - бесчокерный трактор ТБ-1 и ЛТ-157. Характеристика лесных участков до рубки приведена в табл. 2.
Т а б л и ц а 1
Местоположение и почвенные условия характерных типов вырубок и исходных типов леса
Тип вырубки Местоположение Почвенные условия Соответствие типам леса (до рубки)
Лесновейниковый, ситнико-во-вейниковый, ситниковый, разнотравно-ситниковый Верхние части склонов холмов, склоны озовых гряд, невысокие всхолмления, ровные дренированные участки Дерново-подзолис-тые суглинистые и супесчаные Ельники кисличный и черничный свежие
Сфагновый, ланцетновейни-ково-сфагновый, щучковый, ситниково-щучковый Плоские слабовогнутые с водонепроницаемыми грунтами, слегка пониженные участки Торфяно-перегной-но-подзолистые оглеенные Ельник черничный влажный
Т а б л и ц а 2
основные лесоводственно-таксационные показатели опытных участков
Тип леса,квартал, лесничество ДРЕВОСТОЙ ПОДРОСТ
Состав запас, м3/га Класс возраста Полнота бонитет Густота, тыс.шт. Возраст средний, лет Встречаемость, %
Е чер.св. 203 Зайцевское 4Е4Ос2Б+Ол 286 VI 0,6 II 6,8 5,46 20 20 87,8 90,2
Е.чер.вл. 135 Усть-Волмское 6Е2Б1С1Ос 200 VI 0.5 III 17.4 20 75,6
Таблица 3
Сохранность подроста и степень повреждения почвенного покрова на опытных участках Крестецкого ЛПХ
Тип леса Комплекс машин Технология ПОДРОСТ Степень минерализации почвы
Состав Количество до рубки /после рубки, тыс. шт./га Сохранность, % Встречаемость, % до рубки/после рубки
Ельник черничный свежий ЛП-19 ТБ-1 I П Ш 10Е 10Е 10Е 6,82/4,10 5,46/0,43 5,46/1,98 60,2 7,9 36,3 87,8/61,6 90,2/8,4 92,0/48,8 35,5 77,5 52,5
Ельник черничный влажный ЛП-19 ЛТ-157 I П 10Е 10Е 17,4/9,6 7,3/0,40 55,0 6,4 82,1/49,3 75,6/4,8 36,4 88,0
При разработке лесосек были использованы три технологические схемы:
I - с сохранением подроста ;
П - без сохранения подроста;
Ш - с частичным сохранением подроста.
По первой технологии валочная машина разрубала объездной волок по периметру лесосеки, который в дальнейшем служил для заезда к новым лентам при их разработке. При работе валочно-пакетирующая машина двигалась по направлению к лесовозному усу, срезая деревья впереди себя и по обеим сторонам. Трелевка деревьев производилась по следу валочной машины на одну погрузочную площадку.
По второй технологии валочная машина двигалась челночным способом, укладывая срезанные деревья на вырубку под углом 30-50 е к направлению трелевки. Трелевка деревьев осуществлялась на одну погрузочную площадку.
Третья технологическая схема включает в себя элементы первой и второй схем. Передвигаясь по сосеке челночным способом, валочная машина при движении к погрузочной площадке укладывала срезанные деревья на волок сзади себя, а при движении от погрузочной площадки - на вырубку под углом 30-50 е к направлению трелевки. Трелевка леса производилась по волоку на одну погрузочную площадку. На сплошных рубках эта технология была впервые применена в 1975 г. в кв. 203 Зайцевского лесничества Крестецкого ЛПХ.
В ельнике черничном свежем (кв. 203) были использованы все три технологии
на базе ЛП-19 + ТБ-1; в ельнике черничном влажном (кв. 135) на рубке леса были использованы I и П технологии с применением комплекса машин ЛП-19 + ЛТ-157.
При использовании означенных технологий выявлено существенное различие в характере повреждения почвы и сохранности подроста ели (табл. 3).
Характер воздействия агрегатных лесозаготовительных машин на подрост и почвенный покров определяется, прежде всего, особенностями работы валочно-пакетирую-щей машины ЛП-19 по определенным технологическим схемам. Подрост ели сохраняется в достаточном количестве для успешного восстановления леса, и почва повреждается на незначительной площади при таком способе валки леса, когда срезанные деревья выносятся с полупасеки и укладываются на волок сзади валочной машины (технология I). Подрост ели почти полностью уничтожается, и почва повреждается на большей части площади лесосеки при использовании П технологии, при которой предусматривается валка леса под углом к направлению трелевки. По III технологии повреждение почвы и сохранность подроста занимают промежуточное положение.
Восстановление главной породы (ели) после сплошных рубок агрегатной техникой зависит от исходного типа леса, достаточного количества подроста под пологом материнской породы и степени воздействия лесосечных машин на почву и подрост. Важное значение при этом приобретают формирующиеся типы вырубок или их фрагменты, образующиеся после сплошных рубок (табл. 4).
Таблица 5
Динамика живого напочвенного покрова на вырубках с поврежденной почвой (исходный тип леса - Е чер. свежий)
Таблица 4
Образование типов вырубок и начального этапа типа леса непосредственно после рубки в ельниках черничных с наличием подроста ели
Сохранность подроста, % Повреждение почвы, % Тип вырубки (начальный этап леса) при исходном типе леса
Е чер. свежий Е чер.влажный
80 11-20 Ельник черничный свежий (на этапе молодняка) Ельник черничный влажный (на этапе молодняка)
70 21-30
60 31-40 Разнотравно-ситниковый Сфагновый
50 41-50
40 51-60 Ситниково-вейниковый
30 61-70
20 71-80 Ситниковый Ситниково-щучковый
10 81-90
0 91-100 Щучковый
Давность рубки Проективное покрытие, %, при степени повреждения почвы на глубине 0-10 см
Слабая - 0,79 г/см3 средняя - 1,09г/см3 сильная - 1,33г/см3
Ситник вейник прочие ситник вейник прочие .ситник вейник прочие
1 25 - 10 30 - 2 10 - -
2 48 10 24 55 - 7 18 - -
3 47 14 32 58 2 21 25 - 2
4 43 22 13 55 6 15 27 - 3
5 41 29 14 47 15 13 28 1 4
7 18 36 13 32 19 11 28 2 5
11 1 25 35 7 10 31 16 3 21
14 - 14 36 2 4 36 12 2 22
18 - - 31 0,3 3 37 2 0,5 18
Динамика растительного покрова вырубки в пределах каждого исходного типа леса большей частью определяется мозаичностью среды. Особенности этой среды, вызванные рубкой, зависят от соотношения размеров и пространственного размещения фрагментов вырубки разного качественного состояния, определяемые неодинаковым повреждением почвы, сохранностью подроста и подлеска, наличием или отсутствием их на неповрежденной поверхности почвы и т.д. Величина и встречаемость таких фрагментов в значительной мере определяются применяемой в процессе рубки леса техникой и технологией лесосечных работ. Тип же вырубки на месте отмеченных выше типов леса определяется соотношением площадей с поврежденной и неповрежденной во время рубки почвой.
Формирование растительного покрова вырубки в ельнике черничном свежем с пов-
режденной и неповрежденной почвой существенно различается.
В первые 3-4 года после рубки вся поверхность почвы, поврежденная в той или иной степени, зарастает живым напочвенным покровом, почти полностью представленным ситником развесистым (7шсш effusus L.). Отмечено сильное задернение верхнего слоя почвы. В местах со слабой и средней степенью повреждения почвы происходит заметная смена ситникового покрова на вейниковый (табл. 5). При значительном уплотнении (1,3 г/см3 и более) в живом напочвенном покрове в течение 7-8 лет после рубки преобладает ситник. При таком уплотнении резко ухудшается водно-воздушный режим почвы, что препятствует появлению конкурентов ситнику. Фрагменты ситникового покрова в виде парцелл встречаются и через 18-20 лет после рубки под пологом сформировавшегося молодняка.
Таблица 6
возобновление леса после рубки в ельнике черничном свежем
Давность рубки, лет Естественное возобновление основных пород, тыс.шт./га Состав
предварительное последующее всего
ель ель береза осина итого
1 4,10 - - - - 4,10 10Е
3 3,37 0,32 1,50 0,20 2,02 5,39 7Е3Бед.Ос
6 3,44 0,98 20,10 1,10 22,08 25,52 8Б2Еед.Ос
8 3,33 2,02 23,40 1,70 27,12 30,45 8Б2Е+Ос
11 3,30 2,18 23,50 1,82 27,50 30,80 8Б2Е+Ос
14 2,90 2,72 14,60 1,20 18,52 21,42 7Б3Е+Ос
18 2,67 3,46 6,98 0,70 11,14 13,81 5Е5Б+Ос
24 2,06 4,48 3,05 0,40 7,93 9,99 6Е4Б+Ос
32 1,6 5,50 1,43 0,10 7,03 8,63 8Е2Бед.Ос
Т а б л и ц а 7
динамика основных видов напочвенного покрова после сплошной рубки в ельнике-черничнике влажном ( лП-19 + лТ-157)
Растение До рубки* После* рубки ДАВНОСТЬ РУБКИ, лет*
2 9 18 24 32
Черника 18,6/82,0 11,2/48,0 7,0/36,4 5,0/66,3 5,2/68,0 7,8/58,7 16,1/69,9
Ситник - - 15,0/48,0 5,0/24,0 0,4/16,0 0,1/10,4 0,1/1,5
Осока 2,1/22,0 0,8/12,0 6,0/36,0 12,0/28,0 7,6/30,0 6,5/42,0 2,0/17,3
Вейник 0,2/8,3 0,1/5,3 5,0/28,4 27,1/47,8 5,3/12,5 2,3/16,0 4,3/41,3
Щучка 0,2/18 0,1/10,2 2,5/8,0 3,0/16,2 0,4/12,2 0,5/16,0 0,3/7,0
Общее покрытие 25,0 16,5 33,7 43,4 27,0 23,2 15,9
Зеленые мхи 28,4/32,0 17,8/21,3 14,1/18,5 7,0/15,8 7,8/40,6 8,1/50,1 15,9/54,0
Кукушкин лен - - 0,2/8,8 1,6/12,0 2,7/28,9 3,5/35,6 10,8/23,6
Сфагнум 44,4/86,5 20,6/53,9 32,0/61,5 48,9/72,7 44,0/70,2 42,0/68,0 61,2/88,4
Итого мхи 72,8 38,4 46,3 57,5 54,5 53,6 87,3
* в числителе - проективное покрытие, %; в знаменателе - встречаемость, %.
Таблица 8
динамика возобновления и формирования ельника после рубки
Категории возобновления Порода Количество деревьев, тыс.шт./га, с давностью рубки, лет
Год рубки 1975 2 6 9 15 18 24 27 32
Предварительная ель 9,60 7,40 4,10 3,80 2,83 2,80 2,21 1,98 1,43
Последующая ель - 0,40 1,20 1,70 2,39 2,45 2,88 2,06 1,05
береза - 16,00 26,00 24,00 18,13 3,81 2,28 1,44 0,65
Итого 9,60 23,80 31,30 29,50 23,35 9,06 7,37 5,48 3,13
Состав 10Е 7Б3Е 8Б2Е 8Б2Е 8Е2Б 6Е4Б 7Е3Б 7Е3Б 8Е2Б
Через 32 года после рубки под пологом формирующегося древостоя практически полностью восстанавливается живой напочвенный покров, характерный для периода перед рубкой. Ситник сохранился только в местах с сильным уплотнением почвы, по дну
колеи и в местах пробуксовки трелевочных тракторов
Совершенно другая динамика живого напочвенного покрова наблюдается в местах с неповрежденной почвой на месте ельника черничного свежего. На части
вырубки без подроста и подлеска на 2-3-й год преобладает вейник тростниковидный (Calamagrostis arundinacea L. Raht), а при наличии подроста и подлеска развитие вей-ника и других видов живого покрова значительно сдерживается. Восстановление леса после рубки происходит в основном за счет подроста предварительного возобновления ели (табл. 6).
На вырубках разнотравно-ситникового типа сохраненный подрост ели формирует верхний ярус молодняка. Несмотря на участие в составе молодняка двух единиц ели в будущем древостое ей обеспечено господство. М.Е. Ткаченко [11] и А.В. По-бединский [10] отмечали, что при малом участии ели ее крупные экземпляры смогут сформировать древостой с преобладанием главной породы.
В ельнике черничном влажном (кв. 135) в течение шести лет после рубки разрастался сфагнум (Sphagnum girgensohnii, Sph. Russowi) (до 50 % площади), что связано с повышением влажности почвы. С давностью рубки щучка (Deschampsia caespitosa (L.) Beav.) постепенно вытесняет ситник. На неповрежденной части вырубки в местах без подроста расселяется вейник ланцетный (Calamagrostis lanceolata Roth), достигая максимального развития на 8-9 год после рубки. Проективное покрытие составляет около трети площади. Под пологом биогрупп сохраненного елового подроста встречаются черника, майник, кислица, седмичник и другие виды напочвенного покрова, характерные для еловых лесов.
Возобновление и формирование леса в этом типе вырубки происходит следующим образом: с увеличением давности рубки количество подроста ели предварительной генерации уменьшается и постепенно увеличивается количество подроста ели последующего возобновления. Одновременно на открытых местах успешно возобновляется береза пушистая и единично сосна, ольха серая, ива. Под влиянием формирующегося молодняка снижается проективное покрытие сфагнума, почти полностью отмирает ситник и постепенно разрастается черника (табл. 7).
На 8-10 год после рубки фрагменты сфагнового типа вырубки трансформируются в фрагменты ланцетновейниково-сфагно-вого типа. В живом напочвенном покрове начинает преобладать вейник ланцетный. На 15-й год состав формирующегося молодняка был 8Б2Е, но после вырубки березы образовался начальный тип леса - ельник черничный влажный с составом 6Е4Б. При этом надо учесть тот факт, что даже при огромной численности березы ель предварительного возобновления занимает верхний ярус и именно она формирует будущий состав леса (табл. 8).
Через 32 года после рубки происходит окончательное формирование исходного типа леса - ельника черничного влажного. В живом напочвенном покрове преобладает черника, вейник представлен единично. На волоках, в местах разворота и по микропонижениям преобладает сфагнум, а по микроповышениям растет черника и зеленые мхи. Мощность сфагнового слоя достигает 25 см, что препятствует прорастанию семян, и в результате этого накопление последующего возобновления практически прекращается. Отсутствует возобновление и под пологом елового древостоя на лентах в связи с высокой сомкнутостью, там же отсутствует живой напочвенный покров. Диаметр ели на высоте 1.3 м - 20 см, высота - 19 м; береза (диаметр до 16 см) постепенно вытесняется елью и ее позиции сохраняются только на волоках и погрузочной площадке.
Итак, в образовании типов вырубок и начальных этапов леса на месте наиболее распространенных ельников-зеленомошни-ков зоны смешанных лесов Русской равнины имеются свои особенности. В пределах каждого исходного типа леса формируются определенные типы вырубок или их фрагменты, оказывающие существенное влияние на возобновление и формирование древостоя с участием главной породы.
На месте ельника черничного свежего чаще всего образуются разнотравно-ситниковый, лесновейниковый, вейниковый, ситнико-во-вейниковый и ситниковый типы вырубок или их фрагменты в различном соотношении, а на месте ельника черничного влажного -
сфагновый, ланцетновейниково-сфагновый, ситниково-щучковый и щучковый типы вырубок или их фрагменты.
После разработки лесосеки по технологии, предусматривающей укладку деревьев, позади валочной машины ЛП-19 образуются кратковременные разнотравно-ситниковый (Ечер.св.) и сфагновый (Ечер.вл.) типы вырубок. Формирование типов вырубок и образование начальных этапов леса определяется прежде всего размерами и встречаемостью фрагментов вырубок с неодинаковым повреждением почвы, с наличием подроста, подлеска и т.д.
На поврежденной почве в условиях ельника черничного свежего в первые годы после рубки образуется живой напочвенный покров с явным преобладанием ситника. Затем происходит смена ситника вейником тростниковидным, которая наиболее выражена на местах со слабоповрежденной почвой. Формирование напочвенного покрова на неповрежденной почве в значительной мере связано с наличием подроста ели и подлеска, их горизонтальной и вертикальной сомкнутости. В местах без подроста преобладает вейниковый покров. С давностью рубки и по мере формирования молодняка древесных пород вейниковые фрагменты вырубок сокращаются и постепенно исчезают. То же самое происходит и с парцеллами лиственных пород (береза повислая и осина), образовавшимися на поврежденной почве и в местах без подроста с неповрежденной почвой. Куртины и биогруппы сохраненного подроста ели составляют верхний ярус формирующегося молодняка. На 32 год после рубки состав древостоя - 8Е2Б+Ос; максимальные высота и диаметр - 21 м и 24 м.
В условиях ельника-черничника влажного на поврежденной поверхности почвы разрастается преимущественно сфагновый мох, который сменяется вейником ланцетным. При сильном уплотнении почвы в покрове преобладают ситник и щучка. В дальнейшем щучка постепенно вытесняет ситник. В мес-
тах с сохраненным подростом формируются биогруппы ели, а на участках с поврежденной почвой разрастается береза пушистая. По мере формирования молодняка происходит сокращение площади березовых куртин. Ее позиции сохраняются только на волоках и на погрузочной площадке. Через 32 года после рубки состав леса - 8Е2БедОл; высота - 19 м, диаметр на высоте 1,3 м - 20 см.
Библиографический список
1. Лесной Кодекс РФ. - 7-е изд. - М.: Ось-89,2007.
- 80 с.
2. Мелехов, И.С. Вопросы лесовыращивания Во-логодско-Сухонского промузла / И.С. Мелехов
- Новый север.(ОГИЗ-СевГИЗ). - 1937. - № 3. -С. 70-81.
3. Мелехов, И.С. О теоретических основах типологии вырубок / И.С. Мелехов // Лесной журнал.
- 1958. - № 1. - С.27-38.
4. Мелехов, И.С.Динамическая типология леса / И.С. Мелехов //Лесное хозяйство. - 1968. - № 3.
- С. 15-21.
5. Обыдёнников, В.И. Географические особенности последствий сплошных рубок с использованием агрегатной техники / В.И. Обыдёнников //Лесное хозяйство. - 1996. - № 5. - С. 20-22.
6. Обыдёнников, В.И. Машина ЛП-19 на сплошноле-сосечных рубках / В.И. Обыдёнников, Л.Н. Рожин // Лесное хозяйство. - 1977. - № 3. - С. 60-62.
7. Обыдёнников, В.И. Новые машины на лесосеке с подростом / В.И. Обыдёнников, С.В. Тавлинкин // Лесная пром-сть. - 1978. - № 5. - С. 28-29.
8. Обыдёнников, В.И. Смена растительного покрова в ельниках после сплошных рубок агрегатной техникой / В.И. Обыдёнников, А.В. Тибуков // Лесоведение. - 1996. - № 2. - С. 3-12.
9. Обыдёнников, В.И. Лесоводственная оценка работы машины ЛП-17 / В.И. Обыдёнников, В.В. Чер-някевич // Лесохозяйственная информация. Вып. ЦБНТИлесхоз. - 1977. - № 6. - С. 9.
10. Побединский, А.В. Рубки и возобновление в таежных лесах СССР / А.В. Побединский. - М.: Лесная пром-сть, 1973.
11. Ткаченко, М.Е. Концентрированные рубки, эксплуатация и возобновление леса / М.Е. Ткаченко.
- М.-Л.: Госиздат сельхоз- и колхозно-кооперативной литературы, 1931. - 173 с.
12. Тибуков, А.В. Формирование живого напочвенного покрова и возобновление леса после сплошных рубок / А.В. Тибуков // сб. науч. тр. - Вып. 274.
- М.: МГУЛ, 1995. - С. 104-108.
