МЕТОДЫ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ СРЕДНЕВОЗРАСТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ РАЗНОГО ПОРОДНОГО СОСТАВА

МЕТОДЫ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ СРЕДНЕВОЗРАСТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ РАЗНОГО ПОРОДНОГО СОСТАВА

Научная статья

Рыбалкина Н.В.^1, *, Сыромятников В.Ю.², Попов А.В.³, Шеншин Л.М.⁴

¹ ORCID: 0000-0001-8514-9047;

² ORCID: 0000-0002-9755-6202;

³ ORCID: 0000-0003-1922-0743;

^{1, 2, 3, 4} ФГБНУ «Каменно-Степное опытное лесничество», Каменно-Степное, Россия

* Корреспондирующий автор (ksolnauka[at]mail.ru)

Аннотация

В ходе проведения научно-исследовательских работ по изучению различных вариантов лесовосстановления средневозрастных стокорегулирующих и полезащитных лесных полос выявлены наилучшие методы лесовосстановления. Проведен сравнительный анализ состояния древесных пород, подроста и высаженных лесных культур при лесовосстановлении. Показаны данные по основным структурным элементам лесообразовательного процесса и микроклимата. Полученные материалы необходимы для проведения длительных мониторинговых исследований по повышению долговечности и мелиоративной эффективности средневозрастных полезащитных деградирующих лесных полос.

Ключевые слова: лесовосстановление, средневозрастные стокорегулирующие лесные полосы, таксационные показатели, санитарные рубки.

METHODS FOR FOREST RESTORATION OF MIDDLE-AGED PROTECTIVE FOREST PLANTS OF VARIOUS BREED COMPOSITIONS

Research article

Rybalkina N.V.^1, *, Syromyatnikov V.Yu.², Popov A.V.³, Shenshin L.M.⁴

¹ ORCID: 0000-0001-8514-9047;

² ORCID: 0000-0002-9755-6202;

³ ORCID: 0000-0003-1922-0743;

^{1, 2, 3, 4} FSBSI “Stone-Steppe Experimental Forestry”, Kamenno-Stepnoe, Russia

* Corresponding author (ksolnauka[at]mail.ru)

Abstract

In the course of research dedicated to the study of various options for reforestation of middle-aged flow-regulating and field-protective forest bands, the best reforestation methods are identified. Comparative analysis of the state of tree species, undergrowth and planted forest crops during reforestation is carried out. The data on the main structural elements of the forest formation process and microclimate are shown. Materials obtained are necessary for conducting long-term monitoring studies aimed at the increase of the durability and reclamation efficiency of middle-aged field-protective degrading forest belts.

Keywords: reforestation, middle-aged flow-regulating forest belt, taxation indicators, sanitary felling.

Влияние лесных полос на прилегающие участки поля доказано и уже не требует научного объяснения. И все же, тот фактор, что ЗЛН (Защитные Лесные Насаждения) в процессе жизненного цикла претерпевают изменения и при неправильных уходах или вообще при их отсутствии могут терять свои функциональные свойства, заставляет ученых в настоящее время искать пути создания долговечных защитных лесных насаждений и методы поддержания устойчивости древостоя.

Долговечность, оптимальная плотность древостоя, сохранность ценного породного состава во многом зависит от способа создания ЗЛН, расположения её в ландшафте и приемов ухода. В природе, как в любой сложной системе, всё находится во взаимовлиянии её структурных компонентов. Как лесная полоса оказывает влияние на прилегающий участок поля, так и условно «поле» оказывает влияние на жизнеспособность и долговечность лесного насаждения.

Лесные полосы со всех сторон окружены полем и при небольшой ширине испытывают различные антропогенные нагрузки.

Можно предположить, что и искусственно созданные лесные полосы развиваются согласно природным закономерностям, свойственным естественным лесным массивам, в то же время они имеют свои нюансы развития и требуют от человека большего внимания и активной поддержки. По мнению многих исследователей технологии лесовосстановления и лесопользования еще далеки от совершенства и поэтому к этому вопросу нужно подходить комплексно с изучением причин деградации лесных насаждений и подходам к их решению [1], [2], [3].

Известно, что лесомелиоративные насаждения функционируют лишь до возраста естественной спелости, процессы самовозобновления в них ослаблены, то есть эти искусственные экосистемы неустойчивы. Теоритически регенерацию лесомелиоративных насаждений можно обеспечить несколькими методами: восстановление пневой порослью до утраты порослевой возобновительной способности; содействие естественному возобновлению; создание второго поколения культур под пологом существующих. Наиболее экономически целесообразно подпологовое естественное возобновление защитных лесных насаждений [4].

В Каменной Степи рубки восстановления порослевым и семенным путем начали проводится Ю.И. Ключниковым (1940 г). Результаты их проведения подробно описаны Е.С. Павловским [5], В.Д. Тунякиным [6] и В.С. Вавиным [7].

Современное состояние полезащитных лесных насаждений в большинстве случаев находится в запущенном виде из-за повреждения пожарами, болезнями и вредителями. Особое внимание стоит обратить на появившихся в европейской части России карантинных вредителей, таких как ясеневая узкотелая изумрудная златка, которая является в некоторых регионах главной причиной деградации лесных насаждений [8]. В результате этого происходит усыхание лесообразующих пород, образование буреломов, в итоге - потеря функциональных свойств лесной полосы. Поэтому разработка вопросов по лесовосстановлению полезащитных лесных полос на сегодняшний день является первоочередным делом и приобретает особую важность и актуальность.

Цель исследований: изучить методы лесовосстановления средневозрастных полезащитных лесных насаждений разного породного состава, провести сравнительный анализ состояния и роста древесных пород на различных вариантах, подроста, высаженных лесных культур при лесовосстановлении.

Объект исследований: полезащитная стокорегулирующая лесная полоса с направлением с→ю, заложенная Е.С. Павловским в 1955-1957 гг. Состоит из 4 литеров, имеющих следующий породный состав: а) 4Б3В3Д; б) 6Б(Т)3Яз1Д; в) 6Д4Б; г) 9Б1Гр. В данной лесной полосе проведено исследование на литере «б» с диагонально-групповой посадкой культур квадратными площадками с размещением 10x1,4 (2,8) м.

Новизна исследований заключается в изучении различных методов лесовосстановления средневозрастных полезащитных лесных полос и выявлении элементов лесной среды при частичной деградации древостоев.

Методика исследований

Научные исследования проводили на базе существующих лесных полос Каменной Степи с использованием методик постановки и проведения опытов, в том числе: 1) Б.А. Доспехов «Методика полевого опыта» – М: «Колос», 1979 – 416 с. [9]; 2) «Методические указания по закладке опытов и проведение исследований по рубкам ухода, реконструкции, лесовозобновлению в полезащитных лесных полосах степной и полупустынной зон СССР» – Волгоград: 1977 – 38 с. [10]; 3) «Инструкция по производству агрометеорологических наблюдений в государственных защитных лесных полосах, полезащитных лесных насаждениях и лесных питомниках» – М: «Гидрометеоиздат», 1950 – 32 с. [11].

На опыте заложено 4 варианта (30 м × 25 м):

Вариант №1 — естественное лесовозобновление: лесная полоса без рубок ухода; наблюдения за подростом и элементами микроклимата (контроль);

Вариант №2 — естественное лесовозобновление + содействие благонадежному подросту: проведены санитарные рубки с удалением сухостоя, валежника и бурелома; формирование подроста, наблюдения за его ростом и элементами микроклимата;

Вариант №3 — комбинированное лесовосстановление – естественное лесовозобновление + содействие благонадежному подросту с вводом лесных культур: проведены санитарные рубки ухода; работы и наблюдения те же, что и на 2-ом варианте;

Вариант №4 — естественное лесовосстановление + содействие благонадежному подросту с поддержанием нужной конструкции полезащитной лесной полосы: проведены санитарные рубки ухода, проведена вырубка опушек с двух сторон лесной полосы; работы и наблюдения те же, что и на варианте №2.

По данным таксации 2007 г. на литере Б состав насаждения 1 и 2 ярусов был соответственно 6Б(Т)3Яз1Д и 7Д2В1Б(Т).

Для детального изучения биометрических показателей был проведен сплошной перечет деревьев по породам и ярусам на вариантах опыта с кратким описанием условий роста и развития древесных пород в соответствии с требованиями действующих методик по проведению полевых работ.

При проведении таксации древостоя на вариантах определялось количество деревьев по породам, ярусам, сомкнутость крон. Диаметр ствола измерялся мерной вилкой по двухсантиметровой ступени. Высота каждой породы измерялась высотомером «suunto» по ярусам не менее 10-15 деревьев. На каждом варианте определялись породный состав подлеска, его густота, наличие самосева и подроста, толщина и состояние подстилки.

Подрост до 5-ти летнего возраста учитывался на 10 учетных площадках, равномерно размещенных на варианте (размер площадок 1,0×1,0 м), для подроста старше 5 лет — 2,0×2,0 м. На учетной площадке определялись порода, диаметр, средняя высота и густота подроста: густой подрост — проективное покрытие 71-100 %, средней густоты — 30-70 %, редкий – менее 30 %.

Видовой состав травянистой растительности определялся по распределению растений на площади: встречается единично, куртинами, равномерно растет по всей площади.

Освещенность измеряли люксметром «ТКА-ЛЮКС» на высоте 10 см в 10-ти кратной повторности на вариантах и центре поля. В течение дня наблюдения проводили в 9, 11, 13, 15 и 17 часов. Данные обрабатывались в лабораторных условиях методом математической статистики.

Результаты исследований

Перед проведением санитарных рубок с удалением сухостоя, валежника и бурелома на всех вариантах была проведена таксация древостоя. Данные таксации показывают, что все деревья быстрорастущих пород выпали – береза полностью и только единично сохранился тополь. Запас древесины 1 и 2 яруса в среднем на опыте в переводе на гектар составил 310 м3, из которых 109 м3 (35 %) приходится на отпад (сухостой, ветровал, бурелом). Количество деревьев дуба на 1 га составило 338 шт., из них 189 шт. (56 %) сухие, у вяза отпад составил 60 % и только у клена остролистного – 19 %.

По таксационным данным 1992 г. запас 1 и 2 яруса ЗЛН был равен 650 м3. Все это говорит о том, что насаждение деградирует (таблица 1).

 

Таблица 1 – Основные таксационные показатели на вариантах до рубки

После санитарной рубки на вариантах, согласно методике, были заложены пробные площади для учета подроста. Характеристика подроста на вариантах опыта приведена в таблице 2.

 

Таблица 2 –Характеристика подроста на вариантах опыта

Вариант	Порода	Кол-во шт./га	Параметры		Прирост по высоте, м
			h, м	d, см
1	Ко	7500	4,1 ± 0,4	1,6 ± 0,2	0,31 ± 0,02
2	Ко	6800	5,7 ± 0,5	2,7 ± 0,3	0,43 ± 0,03
3	Ко к-ры Яо к-ры Лп	5500 400 400	5,1 ± 0,4 1,5 ± 0,3 0,8 ± 0,2	2,6 ± 0,3 1,2 ± 0,1 0,9 ± 0,1	0,45 ± 0,03 0,35 ± 0,04 0,20 ± 0,03
4	Ко	7000	4,8 ± 0,4	2,5 ± 0,4	0,39 ± 0,02

 

Из данных таблицы 2 видно, что на всех вариантах имеется достаточное количество подроста для обеспечения дальнейшего существования насаждения, но его густоту надо регулировать рубками ухода. Подрост в насаждении состоит в основном из одной породы — клена остролистного, единично встречается рябина и вяз. На варианте №3 подрост клена сформировался неравномерно, поэтому для лесовосстановления насаждения потребовался ввод лесных культур, состоящих из липы и ясеня обыкновенного в количестве 800 шт./га. Сохранность культур в конце вегетационного периода (октябрь) составила 89 % у ясеня и 95 % у липы.

Кроме подроста, одним из элементов лесной среды, который надо учитывать при лесовосстановлении является наличие благонадежного самосева в насаждении. На всех вариантах преобладает самосев клена остролистного со средней высотой 35 см и количеством на 1 га 55 тыс. шт., самосев дуба встречается единично, но в хорошем состоянии высотой 25-30 см в количестве 1 тыс. шт./га.

На варианте №4 для поддержания конструкции лесной полосы и для большего доступа света к самосеву и подросту с обеих сторон насаждения (с западной и восточной) была вырублена опушка, состоящая из кустарни-ковых пород — боярышника мелкоплодного, ирги, клена ясенелистного, вяза.

Важным элементом, влияющим на лесовозобновление и лесообразо-вательный процесс, является лесная подстилка и твердый опад (кора и сухие веточки). Мощность лесной подстилки может влиять не только на пло-дородие верхнего горизонта почвы, но и на естественное лесосеменное во-зобновление. Описание подстилки делали в июле до опадения листвы. До рубок ухода лесная подстилка представляла собой трехслойный субстрат. Верхний слой толщиной 3-4 мм – слежавшаяся листва 2016-2017 гг., с незначительной частью твердого опада; второй слой переходный, содержит полуразложившиеся листья и твердый опад, пораженный мицелиями грибов. Толщина слоя 25-35 мм; и третий слой – разложившийся опад – 1,5-2 мм.

После рубок ухода первый и второй горизонты оказались перемешанными, в структуре подстилки преобладал твердый опад из коры и веток. Световой режим в различное время суток приведен в таблице 3. По сравнению с вариантами № 2 и 3, освещенность во все часы наблюдения на 4-ом варианте была выше на 21-46 %.

 

Таблица 3 – Освещенность на опыте в различное время суток (14 июня, в течение дня небо открытое), КЛК

Время замера	Точки замера
	поле	1 вариант	2 вариант	3 вариант	4 вариант
9-00	69,8	0,27	1,19	1,70	2,10
11-00	76,5	0,75	3,40	4,56	6,27
13-00	88,9	1,07	6,72	8,32	10,53
15-00	61,3	0,93	4,27	5,10	7,11
17-00	55,2	0,72	1,85	2,23	4,15

  Заключение

Таким образом, по результатам научных исследований, проведенных в 2018 г. разработаны способы лесовосстановления средневозрастных деградирующих лесных полос. Приведен сравнительный анализ состояния и роста древесных пород на различных вариантах, подроста, высаженных лесных культур при лесовосстановлении. Приведены данные по основным структурным элементам лесообразовательного процесса и микроклимата.

Полученные материалы необходимы для проведения длительных мониторинговых исследований по повышению долговечности и мелиоративной эффективности средневозрастных полезащитных и стокорегулирующих деградирующих лесных полос, а также для мониторинга лесообразовательного процесса в лесных полосах.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Печаткин В.В. Эволюция лесопользования и лесовосстановле-ния в России: мифы и реальность / Печаткин В.В. // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. 2013 №2 (26) - с. 161-163.
2. Дунаев А.В. Биотические причины деградации дубрав и проблема лесовосстановления / Дунаев А.В., Дунаева Е. Н. // Защита и карантин растений 2010 №9 - с. 39-40.
3. Сидоренков В.М. Оценка потенциала естественного и искусственного лесовосстановления после сплошных рубок смешанных насаждений в подзоне Южной тайги европейской части России / Сидоренков В.М., Рябцев О.В., Кулагин А.А. // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. №5-3 - с. 106-107.
4. Рахматуллина И.Р. Естественное возобновление в полезащитных лесных полосах / Рахматуллина И. Р. // Достижения науки и техники АПК. 2009. №11 – с.45.
5. Павловский Е.С. Уход за лесными полосами / Павловский Е.С. – М: «Лесная про-мышленность» 1976 - с. 248.
6. Тунякин В.Д. Агролесомелиорация как составная часть природоохранного комплекса / Тунякин В.Д. // Научные труды НИИСХ ЦЧП В.В. Докучаева / Агролесомелиоративные исследования в Каменной Степи, 1981 - с. 11-13.
7. Вавин В.С. Создание долговечных защитных лесных насаждений в условиях Юго-Востока ЦЧП / Вавин В.С. – Воронеж: 2007 - с. 16
8. Гниненко Ю.И. Выявление ясеневой узкотелой изумрудной златки в лесах европейской части России / Гниненко Ю.И., Мозолевская Е.Г., Баранчиков Ю.И. и др. // Защита и карантин растений. 2012. №3- с. 36-38.
9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Доспехов Б.А. – М: «Колос», 1979 - с. 416.
10. «Методические указания по закладке опытов и проведение ис-следований по рубкам ухода, реконструкции, лесовозобновлению в полезащитных лесных полосах степной и полупустынной зон СССР» – Волгоград: 1977 - с. 38
11. «Инструкция по производству агрометеорологических наблюдений государственных защитных лесных полосах, защитных лесных насаждениях и лесных питомниках» – М: «Гидрометеоиздат», 1950 - с. 32.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Pechatkin V.V. Evolutsiya lesopolzovaniya i lesovostanovleniya v Rossii [The evolution of forest management and reforestation in Russia: myths and reality] / Pechatkin V.V. // Ekonomicheskie i sotsialnye peremeny: fakty, tendentsii, prognoz. 2013 №2 (26) – p. 161-163.
2. Dunaev A.V. Bioticheskie prichiny degradacii dubrav i problema lesovosstanovleniya [Biotic causes of oakwood degradation and the problem of reforestation] / Dunaeva E.N. Zashchita i karantin rastenij 2010 №9 – p. 39-40.
3. Sidorenkov V.M. Otsenka potentsiala estestvennogo i iskusstvennogo lesovosstanovleniya posle sploshnih pubok smeshannih nasagdenij v podzone Yugnoj tajgi evropejskoj chaste Rossii [Assessment of the potential of natural and artificial reforestation after clear cutting of mixed stands in the southern taiga subzone of the European part of Russia ] / Sidorenkov V.M., Ryabcev O.V., Kulagin A.A. // Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2011. №5-3 – p. 106-107.
4. Rahmatulina I.R. Estestvennoe vozobnovlenie v polezaschitnih lesnih polosah [Natural regeneration in forest shelter belts] / Rahmatulina I.R. // Dostijeniya nauki i tehniki APK. 2009. №11 – p.45.
5. Pavlovskii E.S. Uhod za lesnimi polosami [Care of forest strips] / Pavlovskii E.S. – М: « Lesnaya promishlennost» 1976 – p. 248.
6. Tunyakin V.D. Agrolesomelioraciya kak sostavnaya chast prirodoohrannogo kompleksa [Agroforestry amelioration as an integral part of the environmental complex] / Tunyakin V.D. // nauchnie trudi NIISH CChP V.V. Dokuchaeva / Agrolesomeliorativnie issledovaniya v Kamennoi Stepi, 1981 - p. 11-13.
7. Vavin V.S. Sozdanie dolgovechnih zaschitnih lesnih nasajdenii v usloviyah Yugo_Vostoka CChP [Creating a long-lasting protective forest plantations in the conditions of the South-East of the CCS] – Voronej: 2007 – р.16
8. Gninenko Yu.I. Viyavlenie yasenevoi uzkoteloi izumrudnoi zlatki v lesah evropeiskoi chasti Rossii [Detection of ash narrow-bodied emerald zlatka in the forests of the European part of Russia] / Gninenko Yu.I., Mozolevskaya E.G., Baranchikov Yu.I. and others // Zaschita i karantin rastenii. 2012 - №3 – р.36-38
9. Dospehov B.A. Metodika polevogo opita [Methods of field expe-rience] / Dospehov B.A. – M: «Kolos», 1979 – р. 416.
10. «Metodicheskie ukazaniya po zakladke opitov i provedenie issledovanii po rubkam uhoda_ rekonstrukcii_ lesovozobnovleniyu v polezaschitnih lesnih polosah stepnoi i polupustinnoi zon SSSR» [Methodical instructions for laying experiments and conducting research on thinning, reconstruction, reforestation in the forest shelter belts of the steppe and semi-desert zones of the USSR] – Volgograd: 1977 – р.38
11. «Instrukciya po proizvodstvu agroliteorologicheskih nablyudenii gosudarstvennih zaschitnih lesnih polosah_ zaschitnih lesnih nasajdeniyah i lesnih pitomnikah» [Instructions for the production of agrometeorological observations of state protective forest belts, protective forest plantations and forest nurseries] – M: « Gidrometeoizdat», 1950 – р.32