CC BY
2ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА
ВЕСТН/КТОГУ 2011. № 1 (20)
УДК 630*22
© А. П. Ковалев, А. Г. Матвеева, 2010
ОСОБЕННОСТИ РУБОК В ПИХТОВО-ЕЛОВЫХ ЛЕСАХ СИХОТЭ-АЛИНЯ
Ковалев А. П. - проф. кафедры ТОЛП Института природопользования и экологии, директор ФГУ «ДальНИИЛХ», д-р с.-х. наук, с.н.с., тел. (4212) 21-85-48; Матвеева А. Г. - зам. декана по учебной работе Института природопользования и экологии, канд. с.-х. наук, тел. (4212) 22-44-13 (ТОГУ)
Проанализировано влияние различных способов рубок и систем машин на состояние сихотэ-алиньских ельников. Отмечено, что промышленные лесозаготовки оказывают значительное влияние на состояние и направление развития пихтово-еловой формации этого региона. Происходит постоянное снижение запасов и площадей, занятых этими лесами, а также существенная их деградация. Необходимо изменить подход к лесоэксплуатации только на основе сплошнолесосечных рубок, чтобы избежать накопления в лесном фонде расстроенных и низкополнотных ельников.
The influence of different logging methods on the Sikhote-Alin's fir-forests is considered. It is noted that industrial logging has a great impact on the region's fir-forests. Continuous reduction of their reserves and areas taken by those forests occurs. It is necessary to change approach to wood harvesting so that ruined and sparse fir-forests not be accumulated.
Ключевые слова: леса Сихотэ-Алиня, запас древесины, способ рубки, лесосечные работы, заготовка древесины, лесовосстановление.
За последние двадцать лет состояние ельников Сихотэ-Алиня значительно изменилось. Следствием интенсивного антропогенного воздействия, лесных пожаров и усыхания в этой формации явилось снижение лесопромышленного и экологического потенциала пихтово-еловых лесов, хотя в типологическом аспекте они не столь заметны. Масштабы указанных факторов привели к прогрессирующему истощению и ухудшению качества этих лесов, большим потерям древесины и изменению экологической обстановки на огромных площадях.
Проведенный нами анализ динамики площадей и запасов пихтово-еловой формации только северного Сихотэ-Алиня за период с 1988 по 2009
годы показывает, что за двадцать лет покрытая лесом площадь ельников со сократилась там более чем на 1 млн. га, запас - более чем на 200 млн. м3, что составляет около 25 %.
В настоящее время в пихтово-еловых лесах Сихотэ-Алиня преобладают две системы промышленных рубок - сплошные и выборочные (в т. ч. постепенные), составляющие соответственно 85 и 15 %. Столь значительные различия в пользу сплошнолесосечной формы хозяйствования привели формацию к существенной потере территорий, ранее занимаемых елью и пихтой. Причем сплошные рубки назначаются не только на участках, требующих таких рубок по состоянию, но и зачастую в насаждениях, где сплошные рубки крайне отрицательно влияют на биоценозы, вызывая ухудшение условий для возобновления коренных пород и снижая биологическую продуктивность и продуцирование лесных земель. Восстановление пихтово-еловых лесов в этом случае растягивается на столетия и происходит часто через породосмену. Анализируя динамику площадей и запасов мягколиственых пород, можно констатировать, что с 1993 по 2007 годы общий запас осины и березы белой только на севере Сихо-тэ-Алиня увеличился на 13 млн. м3, площадь - на 202,7 тыс. га.
Более того, сплошные рубки ведут к большим потерям древесного сырья на лесосеке в виде уничтоженных, вываленных с корнем и раздавленных деревьев, поскольку из леса забирается преимущественно древесина I, II и, реже, III сортов. «Правилами рубок главного пользования в лесах Дальнего Востока (2000)» предусмотрены крайне ограниченные объемы проведения сплошных рубок в пихтово-еловых лесах, составляющие не более 10 % от общей площади формации и только в одновозрастных и низкополнотных лесах. Учитывая, что разновозрастные ельники Северного Сихотэ-Алиня повсеместно преобладают, а насаждения с полнотой ниже 0,5 приходятся, в основном, на молодняки и приспевающие возрастные стадии древостоев, здесь должны применяться преимущественно несплошные способы рубок слабой и средней интенсивности.
Не способствует улучшению сложившейся ситуации и организация технологического процесса лесозаготовок. На лесосечных работах по-прежнему в большинстве своем используются бензомоторные пилы и трелевочные трактора с чокерной оснасткой, тяжелые валочно-пакетирующие и бесчокер-ные трелевочные машины. Лишь около 30 % древесины заготавливается современными комплексами с применением валочно-сучкорезно-раскряжево-чных машин (харвестеров) и форвардеров. На крутых горных склонах используются самоходные канатные установки новейших разработок, которыми заготавливается около 4-5 % от общего объема вырубаемой здесь древесины.
Нами проведены обследования производственных лесосек и опытно-промышленная разработка экспериментальных участков рубок по разным технологическим схемам лесосечных работ с использованием лесозаготовительных машин, применяемых в ельниках Сихотэ-Алиня.
ВВСТНИК ТОГУ. 2011. № 1 (20)
Организация лесосечных работ с применением бензомоторных пил и трелевочных тракторов с чокерной оснасткой позволяет сохранить до 80 % подроста при зимних и 60-65 % - при летних лесозаготовках, что практически обеспечивает надежное лесовосстановление на 70 % площади вырубок [1-3]. Пожалуйста, сделайте обычные ссылки, как положено
Обследование современных лесосек промышленных рубок показывает, что наблюдаются существенные отклонения параметров разработки делянок методом узких лент от утвержденных нормативов. Прежде всего, нарушаются приемы валки деревьев и их транспортировки. Деревья на полупасеках валятся как вершиной, так и комлем в направлении трелевки древесины, в большинстве случаев учитывается только их естественный наклон. При трелевке за комли отмечены постоянные съезды трактора с волока. Сохранность неподлежащих рубке деревьев и подроста при таких отклонениях снизилась практически вдвое (табл. 1).
Таблица 1
Характеристика древостоев на лесосеках механизированных сплошных рубок
Номера пробных площадей Состав Число ство- Запас, м3/га Подрост Сохранность подроста
по запасу лов, шт./га до 50 см 51150 см 151 см и более
2-2002 6,0Е3,5П0,5Бб 5,5Е3,5П1,0Бб 782 71 298,3 7,3 2,5 3,8 1,2 16 0,3 42,5
5-2002 7,2Е2,8П 5,5Е4,5П 819 96 316,3 16,7 10,4 5,3 68 2,9 22 0,6 45,4
11-2002 4,5Е3,8П1,7Бб 5,1Е2,9П2,0Бб 928 102 328,4 19,1 56 2,6 31 1,0 14 0,3 38,6
Примечание: числитель - данные до рубки, знаменатель - после рубки. Обозначения пород взяты из «Справочника для таксации лесов Дальнего Востока (1990)»
Таким образом, узкопасечная технология, разработанная в пятидесятые годы XX века, в «чистом виде» в настоящее время не соблюдается. Сохранность тонкомера и подроста редко превышает 45 % от исходного количества, более половины которых имеют различные повреждения, в т. ч. и до степени прекращения роста (выворот, слом стволика, обдир коры и т. д.). Мелкий подрост сохраняется намного лучше, чем средний и крупный: 50, 30-40 и
18-25 % соответственно. Повреждения поверхности почвы также увеличились на 35-40 %, хотя минерализация возросла в среднем лишь на 2,5 %.
Такие отклонения в разработке лесосек в большей степени связаны со снижением требований и слабым контролем лесохозяйственных органов за лесозаготовителями, которые не соблюдают параметров технологической карты в погоне за высокой производительностью лесозаготовительной техники. Учитывая, что объемы механизированных рубок в ельниках Сихотэ-Алиня превышают 50 %, необходимо в срочном порядке принять меры по устранению негативного воздействия этой технологии на темнохвойную формацию и добиться строгого ее соблюдения.
Эффективность разработки лесосек агрегатными машинами на базе комплексов валочно-пакетирующих и бесчокерных трелевочных машин (ВПМ и БТМ) изучена довольно детально. Разработанные технологические схемы лесосечных работ успешно применяются в различных регионах России и Дальнего Востока [4-9].
При сплошных рубках используются технологии с объездным волоком и челночные, при выборочных - комбинированная технология.
Лесоводственно-таксационная характеристика древостоев на опытных участках до и после рубки приведена в табл. 2.
Полученные данные показывают, что наиболее негативно на сохранность подроста ели и пихты влияет «челночная» технология. Мелкий подрост сохраняется в количестве 13-26 % от учтенного до рубки. Процент сохранившегося среднего и крупного подроста составляет не более 30 %. Местами он полностью уничтожается. Таким образом, после лесозаготовок по этой технологии на вырубке осталось не более всего имевшегося под пологом насаждения подроста.
При организации работ с объездным волоком для ВПМ эти показатели значительно выше: доля сохранившегося мелкого подроста - 75 %, среднего
- 58 %. Однако крупного подроста так же осталось не более 25 %.
Наилучшие показатели достигнуты при комбинированной технологии лесосечных работ.
Независимо от применяемой технологии подрост лучше сохраняется в верхней части склона (в конце волока) - около 50 % всех сохраненных экземпляров; меньше всего - 17 % - в нижней. Это обусловлено тем, что воздействие трелевочной машины на подрост возрастает по мере приближения к верхнему складу. Здесь же отмечено увеличение ширины волока до 7 м по сравнению с 4,5 м - в верхней части. Наибольший процент сохранности подроста наблюдается на трехметровой полосе в центре пасеки - около 96 %. Поэтому устройство объездного волока позволяет в 1,5 раза повысить сохранность подроста на вырубке по сравнению с челночным способом. При комбинированном способе разработки подрост полностью уничтожается только на волоках и незначительно - в пасеках на местах падения срубленных деревьев. Размещение его по площади пасек в целом равномерное
- встречаемость 65-90 % [10].
ОСОБЕННОСТИ РУБОК В ПИХТОВО-ЕЛОВЫХ -
ЛЕСАХ СИХОТЭ-АЛИНЯ ВЕСТНИК ТОГу. 2011 № 1 ((
Таблица 2
Лесоводственно-таксационная характеристика древостоев на участках опытно-
производственных рубок
Номера опытных Лесоводственно-таксационные показатели
участков, Состав Число Количество подроста,
применяемые древостоя стволов, За- тыс. шт./га
машины, шт./га пас, м3/га мел- сред- круп-
технология, кий ний ный
способ рубки до 0,5 м 0,511,5 м 1,51 м и >
Участок № 1
ЛП-19 + ЛП-18,
с объездным 7,5Е2,5П 816 244,0 11,3 73 40
волоком, 6,3Е3,7П 356 37,4 8,5 4,2 1,0
сплошно-
лесосечный
Участок № 2
Тимбко-445 +
САТ-518, 5.0Е3.7П1.3Л 1352 239,7 85 3,8 43
челночная, 5,3Е4,7П 114 9,0 2,2 1,3 1,1
сплошно-
лесосечный
Участок № 3
Тимберджек 608,
933, 8,9Е1,1П+Бб 928 262,0 18,6 3,5 05
челночная, 5,7Е4,3П 64 16,0 2,4 - -
сплошно-
лесосечный
Участок № 4
Тимберджек 608, 933 5,5Е3,4П0,8Бк 0,2Л0,1К 4,6П4,0Е1,3Бк0,1К 744 234 19 22 10
комбинированная, выборочный, 39 % 612 148 1,6 1,8 0,5
Примечание: числитель - данные до рубки, знаменатель - после рубки
Почвенные нарушения наиболее значительны на лесосеках, где заготовки производились по челночной технологии, вплоть до наличия участков с линейными повреждениями почвы глубиной до 50 см (до 0,1 % площади лесосеки). Здесь отмечено преобладание повреждений первой категории -подстилка взрыхлена (38-52 %), в меньшей степени - повреждений второй (1,0-21 %) и третьей (0,1-4,2 %) категорий.
На участке, где валка и пакетирование деревьев ВПМ осуществлялись с объездным волоком, площадь повреждения почвы меньше, чем по челночной технологии: в летний период в 1,2-2,0 раза, в зимний - до 7 раз. Основ-
ные ее нарушения здесь отмечены на волоках и реже в пасеках, где допускались отклонения от технологии.
При комбинированном способе лесозаготовок основные нарушения поверхности почвы отмечены на волоках в виде рыхления подстилки и гумусового горизонта. Поверхностный слой нарушался также в местах падения и пакетирования срубленных деревьев, где подстилка сдиралась и перемешивалась с порубочными остатками. Однако при этом способе наиболее высокий процент площади с сохраненной подстилкой: около 61 % в зимний период и 54,3 % - в летний (что в 1,5 и 2,5 раза выше, чем по челночной технологии).
В целом же преимущества комбинированной технологии и технологии с объездным волоком для ельников Сихотэ-Алиня вполне очевидны. Однако более высокая производительность на заготовке древесины при челночном способе лесосечных работ, несмотря на значительные нарушения лесохозяй-ственных и экологических требований, привела к преобладающему ее использованию (рис. 1).
95,40%
@ Челночная технология В С объездным волоком В Комбинированная технология
Рис. 1. Освоение пихтово-еловых лесов по различным технологиям заготовки древесины валочно-пакетирующими машинами
При применении самоходных канатных установок «OWREN 400» используются две технологические схемы лесосечных работ: с разбивкой лесосек на секторы и параллельные полосы.
Результаты обследования лесосек показывают, что наиболее значительный ущерб лесной среде наносится при секторном способе трелевки (табл. 3). Сохранность предварительного подроста составляет менее 19 %, при этом крупные экземпляры (высотой более 1,0 м) уничтожаются полностью. Подрост сохраняется лишь на небольших участках в верхней части сектора, а также на узкой полосе шириной до 3 м, проходящей между рядом расположенными секторами. Тонкомерные деревья диаметром до 16 см оказались сломанными или наклоненными. Повреждения почвы достигают 90 % площади вырубки. На минерализованную ее часть приходится от 5 до 16 %.
ВЕСТНИК ТОГУ. 2011. № 1 (20)
Таблица 3
Лесоводственно-таксационные показатели древостоев на лесосеках «OWREN-400»
Способ рубки, Состав древостоя Запас, Количество подроста, тыс.
схема м3/га шт./га
трелевки до 0,5 м 0,51-1,5 м 1,51 м и более
Сплошно- 9,4Е0,4П0,2Бж 215,7 46 46 04
лесосечный, - - 0,9 0,9 -
секторная
Сплошно- 9,7Е0,1П0,1Бж0,1Кл 483,6 59 40 22
лесосечный, 6,0Е0,6П1,8Бж1,6Кл 23,0 4,7 2,2 0,7
пасечная
Выборочный, 4,3Е2,7П2,3Л0,7К 347,0 72 56 11
интенсивность 40 %, 4,5Е3,6П1,0Л0,9К 177,0 6,1 4,0 0,5
пасечная
Пасечная технология сплошнолесосечных рубок позволяет сохранить значительно большее количество подроста: 32 % - крупного, 55 % - среднего и до 80 % - мелкого. Подрост полностью уничтожается только на волоках и в местах падения деревьев. Состав возобновления меняется незначительно. Однако в процессе валки-трелевки уничтожается около 60 % тонкомера. На корню его остается до 23 м3 / га, при этом наблюдаются повреждения в виде ошмыга ствола и кроны. Минерализация почвы составляет 2-4 %, общая ее повреждаемость - 50 %.
При выборочных рубках наблюдается фактическое увеличение выборки запаса в среднем на 11 % за счет спиливания деревьев, мешающих валке, и вываленных с корнем при вытрелевке крупномерных стволов из пасеки. От 10 до 20 % оставленных стволов имеют различную степень повреждений -ошмыг ствола, кроны, обдир коры, слом вершины и пр. В целом при выборочных рубках значительно выше сохранность подроста: 69-76 % против 19-63 % при сплошнолесосечных. Во всех случаях состав возобновления изменяется незначительно и без смены преобладающей породы. Учитывая, что объемы заготовки древесины с использованием канатной трелевки незначительны, то и влияние этого способа рубки практически не отражается на состоянии лесного фонда ельников Северного Сихотэ-Алиня.
При сплошных рубках с применением современных комплексов машин лесозаготовка осуществлялась по пасечной технологии с прокладкой прямолинейных волоков шириной от 4 до 5 м. При выборочных использовалась технология, по которой харвестер и форвардер передвигались извилистыми ходами между деревьями в пределах пасеки.
Лесоводственная эффективность применения харвестеров и форвардеров приведена в табл. 4.
Таблица 4
Лесоводственно-таксационная характеристика насаждений на участках опытно-
производственных рубок
Номера опытных участков, способ рубки, технологическая схема лесозаготовок Лесоводственно-таксационные показатели (до рубки /после рубки)
Состав древостоя Число стволов, шт./га Число подроста, тыс. шт./га Сохранность подроста, %
мелкий до 0,5 м средний 0,511,5 м крупный 1,51 м и >
Участок № 1 сплошнолесосечный, пасечная 7,0Е3,0П 8,6Е1,4П 1388 114 81 4,7 16 0,7 07 0,3 49
Участок № 2 выборочный 38 %, извилистыми ходами 7,9Е2,1П 7,2Е2,8П 1512 1072 11,9 10,2 24 1,2 23 1,5 72
Исследования показали, что лесосеки сплошнолесосечных рубок на базе многооперационных машин незначительно отличаются от таковых при использовании обычных отечественных машин и технологий. Сохранность подроста составляет в среднем 49 %. Подрост сохраняется довольно равномерно по площади лесосеки, однако выживаемость его через 2-3 года не превышает 40-50 %. Поэтому в большинстве случаев на сплошных вырубках необходимо частичное создание лесных культур. Мелкий подрост в процессе рубки сохраняется в большем количестве, чем средний и крупный. Сохранность тонкомера и неподлежащих рубке деревьев не превышает 8 %. Значительная их часть имеет повреждения в виде обдира коры, слома ствола и вершины, ошмыгов и наклоненных стволов с частично вырванными из почвы корнями.
При применении колесных машин на несплошных рубках получены наиболее высокие лесоводственно-экологические показатели по сохранению лесной среды, подроста и не подлежащих рубке деревьев. При выборочном способе рубки сохранность подроста составила в среднем 70 %; тонкомер сохраняется примерно в том же количестве. Сохранность подроста в зимний и бесснежный периоды различается незначительно (на 11 % как при сплошных, так и при выборочных рубках). Выборочный способ рубки позволяет сохранить подроста на 17 % больше по сравнению со сплошнолесосечным.
Сохранность неподлежащих рубке деревьев при выборочном способе лесозаготовок увеличивается на 63 %. Существенно различается количество поврежденных деревьев. Наибольшее их количество (около 15 % от оставшихся на вырубке) было учтено в непосредственной близости от проходов машин, являясь результатом подтаскивания срубленных стволов для обрезки сучьев и раскряжевки. Около 50 % поврежденных деревьев имеют ошмыг ствола.
ВЕСТНИК ТОГУ. 2011. № 1 (20)
На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1) промышленные рубки в пихтово-еловых лесах Сихотэ-Алиня с позиции рационального лесопользования не отвечают современной концепции устойчивого и неистощительного использования и воспроизводства этой формации. Необходимо пересмотреть стратегию управления лесным фондом и определить новые подходы к организации здесь лесоэксплуатации;
2) при выборе способа рубок предпочтение необходимо отдавать несплошным рубкам. Общая доля выборочных и постепенных рубок уже сейчас должна составлять не менее 90 %;
3) наличие различных систем лесозаготовительных машин предопределяет возможность дифференцированного их использования в пихтово-еловых лесах с учетом всех характерных особенностей как самих насаждений, так и условий их произрастания;
4) в целом, промышленные лесозаготовки оказывают значительное влияние на состояние и направление развития пихтово-еловой формации этого региона. Стремление лесозаготовителей вести заготовку древесины без учета лесоводственно-экологических требований и лесные пожары привели к значительному уменьшению размеров расчетной лесосеки - до 2,4 млн м3, и к постоянно прогрессирующему снижению объемов промышленных рубок.
Библиографические ссылки
1. Ворошилов В. П. Выживаемость хвойного подроста на сплошных вырубках в пихтово-еловых лесах / В. П. Ворошилов, Ю. И. Манько // Использование и воспроизводство лесных ресурсов Дальнего Востока. - Хабаровск: ДальНИИЛХ, БПИ ДВНЦ АН СССР, 1972.
2. Грищенко Н. П. Опыт проведения рубок главного пользования на крутых склонах при тракторной трелевке в темнохвойных лесах Сахалина / Н. П. Грищенко, Н. В. Романова // Использование и воспроизводство лесных ресурсов Дальнего Востока / Сб. тр. ДальНИИЛХ. - Вып. 20. - Хабаровск: ДальНИИЛХ, 1978.
3. Ковалев А. П. Эколого-лесоводственные основы оптимизации рубок главного пользования в лесах Дальнего Востока: автореф. дисс. ... канд. с.-х. наук: защищена 27.05.2000 / А. П. Ковалев. - Уссурийск: Приморская государственная сельскохозяйственная академия, 2000.
4. Лобова Л. В. Лесоводственно-экономическая оценка использования новой техники на лесосечных работах / Л. В. Лобова, Б. Н. Прудов // Мат-лы годичной сессии по итогам научно-исследовательских работ за 1976 г. - Архангельск: АИЛиЛХ, 1977.
5. Трус М. В. О технологии лесосечных работ с применением бесчокерных машин / М. В. Трус, В. Т. Чумин // Лесное хозяйство. - 1978. - № 1.
6. Помазнюк В. А. Сравнительная лесоводственно-экономическая эффективность сплошных рубок на базе новой лесозаготовительной техники в лесах Среднего Урала / В. А. Помазнюк // Сб. тр. ВНИИЛМ. - Свердловск: Изд-во ВНИИЛМ, 1980. -Вып. 12.
ВЕСТНИК ТОГУ. 2011. № 1 (20)
7. Помазнюк В. А. Лесоводственная и технологическая оценка новой лесозаготовительной техники / В. А. Помазнюк // Леса Урала и хозяйство в них. - М.: Лесная промышленность, 1982. - № 3.
9. Обыденников В. И. Лесоводственно-экологическая оценка агрегатной техники при сплошных рубках / В. И. Обыденников // Лесной журнал. - 1989. - № 6.
10. Ковалев А. П. Лесоводственные особенности и современное состояние лесного фонда Сихотэ-Алиня / А. П. Ковалев, В. А. Ковалев, Г. С. Шмелев, А. Г. Матвеева // Вестник Тихоокеанского государственного университета. - 2005. - № 1.
