Consequences of Clean Cutting in Artificial Pine Forests of the Fresh Pinewood Type

Общеизвестно, что рубки ухода являются основным лесоводственным мероприятием, направленным на повышение продуктивности лесов, а также сохранение их полезных функций [1, С. 18], [2, С. 3]. Кроме того, правильно проведенные рубки ухода позволяют повысить устойчивость древостоев к пожарам, снизить темпы развития корневой губки, предупредить естественный отпад деревьев, а также повысить рекреационную ценность ландшафтов [3, С. 46]. Однако для получения положительного результата требуется научно обоснованный подход к режиму проведения рубок ухода, что в свою очередь требует долгосрочных наблюдений за ростом насаждений в отдельном лесорастительном районе [1, С. 18], [4, С. 103]. При этом даже в пределах одного лесного района существует множество объективных факторов, способных повлиять на результат рубок ухода: способ, метод, интенсивность, технология, количество приемов рубки; тип леса и тип лесорастительных условий; климатические особенности территории; состав, происхождение, густота и возраст древостоя и т.д. В связи с разнообразием этих факторов, для оптимизации рубок ухода в пределах лесного района требуется очень большое количество опытных данных, охватывающих все возможные варианты проведения рубок ухода. С учетом сказанного выше, проблема оптимизации рубок ухода видится нам актуальным направлением исследований.

Искусственные сосновые древостои, произрастающие в ленточных борах Алтайского края, значительно отличаются по своему ходу роста и строению от естественных древостоев [5, С. 89-90], [6, С. 62-63]. Несмотря на это, современные правила ухода за лесами [2, С. 4-11], регламентирующие рубки ухода, практически не учитывают особенности древостоев различного происхождения. В технических указаниях по проведению рубок ухода в культурах светлохвойных пород в ленточных борах [7, С. 16-20] приводятся рекомендации по рубкам ухода только для самых распространенных типов лесных культур, но не охватывается все их разнообразие. Кроме того, указанные технические указания носят рекомендательный, а не обязательный характер и, как указывают авторы, служат дополнением к правилам ухода за лесами 2007 года [8], утратившим силу на сегодняшний день. Как следствие, при проведении рубок ухода в лесных культурах ленточных боров зачастую не достигается желаемый лесоводственный эффект. Последнее предопределило направление наших исследований.

Цель исследования: оценка влияния рубок ухода на ленточные культуры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), произрастающие в условиях типа леса свежий бор.

Исследования проведены на территории Бастанского и Николаевского участковых лесничеств Ключевского лесничества Алтайского края в мае 2022 года. Объектом исследования являются средневозрастные (64-69 лет) искусственные сосновые древостои, произрастающие в условиях типа леса свежий бор (тип лесорастительных условий А2). Все исследуемые древостои характеризуются III классом бонитета. Создавались лесные культуры в 1955-1960 году путем ручной посадки двухлетних сеянцев сосны в дно борозды. Способ посадки исследуемых культур – ленточный (полосный), со средним количеством рядов в ленте 6-7 штук. В период с 2009 по 2020 год в исследуемых сосняках были проведены рубки ухода различным способом:

ПП К8 и К20 –селективный (выборочно вырубались деревья во всех рядах ленты);

ПП К12 и К18 – линейно-селективный (в каждой ленте вырубался один из центральных рядов и выборочно вырубались отдельные деревья во всех оставшихся рядах);

ПП К9 – контрольный вариант опыта, на данном участке рубки не проводились.

Местонахождение и описание исследуемых лесных культур представлено в таблице 1. Внешний вид исследуемых лесных культур представлен на рисунках 1-2.

Исследования проводились в соответствии с общепринятыми методиками. Основным методом исследования являлся метод пробных площадей [9, С. 7-14]. Пробные площади имели прямоугольную форму, размер не менее 0,25 га. Границы пробных площадей в длину проходили по центру межленточных пространств. На пробных площадях производился сплошной перечет деревьев с замером их диаметра на высоте 1,3 м и у основания ствола (на высоте 0,1-0,2 м). Перечет осуществлялся мерной вилкой с односантиметровой ступенью толщины. Деревья разных элементов леса (сосна искусственного и естественного происхождения) учитывались отдельно.

Высоты деревьев измерялись при помощи высотомера Suunto PM-5/1520 PC. Средняя высота древостоев определялась графически, по среднему диаметру таксационному и графику высот. На каждой ПП было замерено 20-25 высот деревьев различных диаметров.

Для коррекции таксационной характеристики древостоев до рубки и в первый год после рубки применялся метод реконструкции структуры и роста насаждений. По данным японских ученых [10, С. 32] метод реконструкции с учетом пней вырубленных деревьев позволяет корректировать таксационные показатели с точностью ±15 %.

Диаметры вырубленных деревьев на высоте 1,3 м определялись при помощи линейных уравнений зависимости диаметра на высоте 1,3 м от диаметра пня [11]. Уравнения составлялись отдельно для каждой пробной площади. Коэффициенты детерминации полученных уравнений имели значения выше 0,9. Для вычисления диаметров живых деревьев на момент рубки, их диаметры корректировались в меньшую сторону на среднюю величину прироста деревьев по диаметру за период после рубки. Данные о средней величине прироста деревьев по диаметру были получены путем измерения величины годичных колец на кернах, взятых у деревьев I…III классов Крафта на каждой ПП в количестве не менее 10 шт.

Густота древостоев до рубки вычислялась путем сложения количества стоящих и валежных деревьев на момент исследований, и количества пней вырубленных деревьев. Валежные деревья прибавлялись к густоте в связи с тем, что во время рубок прореживания валежник убирался вместе с порубочными остатками, а значит валежные деревья, зафиксированные в момент исследований, выпали уже после прореживания.

Высота деревьев на момент рубки корректировалась по графику высот, построенному для определения средней высоты живых деревьев на момент исследований.

Средний шаг посадки определялся путем деления тройной длины пробной площади на сумму всех посадочных мест в трех случайных рядах культур на пробной площади. Средняя ширина междурядий определялась путем деления ширины пробной площади на количество рядов лесных культур, вошедших в неё. Густота посадки лесных культур вычислялась путем деления 10000 м2 на произведение среднего шага посадки и средней ширины междурядья.

На двух из четырех пробных площадей зафиксированы деревья сосны естественного происхождения.

Рисунок 1 - Культуры сосны, не пройденные рубкой ухода (ПП К9)

DOI:10.23670/IRJ.2022.123.5.2

Рисунок 2 - Культуры сосны, пройденные рубками ухода (ПП К8)

DOI:10.23670/IRJ.2022.123.5.3

Таксационная характеристика исследуемых древостоев до рубок ухода, после рубок и по состоянию на 2022 год представлена в таблице 2.

Наибольший запас древостоя на момент исследований зафиксирован в контрольном варианте опыта (ПП К9). За период наблюдения (7-13 лет после первого приема рубок ухода) на опытных участках со слабой интенсивностью рубок (ПП К20, К8) произошло полное восполнение вырубленного при прореживании запаса древесины. Однако запас, вырубленный на участке К8 при проходной рубке, еще не восстановился, что объясняется недостаточным количеством времени, прошедшим с момента проходной рубки. На участках с умеренно-высокой (К18) и высокой (К12) интенсивностью рубок прореживания до восполнения вырубленного запаса древесины требуется 59 и 116 м3/га (или соответственно 20,7 и 39,7%). Восполнение данных объемов вырубленной древесины может идти довольно долго [12, С. 17], [13, С. 16].

Наименьший объем среднего дерева, а, следовательно, и минимальная ценность выращиваемой древесины наблюдается на ПП К18 и К12, характеризующихся наибольшей густотой и полнотой до начала проведения рубок ухода. Данный факт подтверждает, что густота древостоя оказывает определяющее влияние на величину среднего диаметра. Наибольший объем среднего дерева наблюдается на опытных участках К20 и К8, на которых проводились рубки ухода слабой интенсивности селективным способом. При этом на ПП К8, где прореживание было проведено раньше (13 лет назад), чем на ПП К20 (9 лет), объем среднего дерева больше на 7%. Последнее свидетельствует о том, что прореживание в исследуемых сосняках нужно начинать раньше.

Изменение таксационных показателей основного элемента леса по отношению к величине таксационных показателей до рубки приведено в таблице 3. Средний диаметр и объем среднего дерева после рубки увеличились на ПП К8 и К20, а на ПП К12 и К18 зафиксировано снижение данных показателей.

За период наблюдения на трех из четырех опытных участков средний диаметр основного элемента леса, его запас и объем среднего дерева увеличились сильнее в процентном отношении по сравнению с этими же показателями контрольных участков. Замедление роста по диаметру и объему среднего дерева по сравнению с контрольным участком зафиксировано на ПП К12, где проводилось прореживание высокой интенсивности.

Для более детальной оценки количественных изменений, происходящих в древостое, использован показатель «эффективная продуктивность древостоя» (таблица 4), предложенный Г.А. Владимировой [14].

Эффективная продуктивность исследуемых древостоев находится в пределах от 306 до 335 м3/га. Наибольшая эффективная продуктивность наблюдается на ПП К18, на которой была зафиксирована наибольшая густота древостоя до проведения рубки. Наименьшая эффективная продуктивность зафиксирована на ПП К8, характеризующейся минимальной густотой древостоя до проведения рубок.

В таблице 5 приведены данные об эффективной работе древостоев. Этот показатель учитывает первоначальный запас и характеризует темпы прироста [1, С. 19].

Данные таблицы 5 свидетельствуют, что эффективная работа древостоев после прореживания слабой и умеренно-сильной интенсивности превышает данный показатель контрольного участка. При прореживании сильной интенсивности линейно-селективным способом увеличения эффективной работы древостоя не произошло. Наибольшей величиной эффективной работы характеризуется древостой на ПП К8, в котором было проведено два приема рубок ухода. Древостой на данном участке после проведения прореживания характеризуется вдвое большим приростом по сравнению с контрольным участком.

Одним из наиболее важных результатов проведения рубок ухода является сокращение естественного отпада деревьев. Данные о количестве, средних диаметрах и запасах древесины сухостойных и валежных деревьев по состоянию на 2022 год приведены в таблице 6.

Данные таблицы 6 свидетельствуют, что прореживание в исследуемых сосняках приводит к уменьшению количества и запаса отмерших деревьев. При этом на ПП К8 наблюдается полное отсутствие валежа и сухостоя спустя два года после проходной рубки. Средние диаметры сухостойных и валежных деревьев меньше чем у деревьев, оставленных для доращивания, что свидетельствует о том, что в исследуемых сосняках в отпад уходят, преимущественно, отставшие в росте деревья. Среди опытных участков наибольший отпад наблюдается ПП К18, что обусловлено высокой густотой древостоя и способом ухода.

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. За период наблюдения в исследуемых искусственных сосновых древостоях, пройденных рубками ухода, накоплен меньший запас древесины по сравнению с контрольным вариантом опыта. При этом эффективная продуктивность древостоев, пройденных рубками, незначительно отличается от таковой в контрольном варианте опыта.

2. В шести- и семирядных ленточных культурах сосны рубки ухода предпочтительнее проводить селективным способом по низовому методу. Так как в результате проведения рубок ухода линейно-селективным способом в искусственных сосняках формируется меньший объем среднего дерева.

3. Не рекомендуется сочетать линейно-селективный способ рубки с высокой интенсивностью, так как это может привести к снижению темпов прироста по запасу.

4. Начинать рубки прореживания в условиях свежего бора следует в конце второго или начале третьего класса возраста, чтобы к концу третьего класса возраста древостои уже имели желаемую густоту и средний диаметр.

5. Рубки ухода в искусственных сосняках типа леса свежий бор способствуют уменьшению количества и запаса валежных деревьев, однако после прореживания в рассматриваемых условиях накапливается до 9,5 м3/га сухостоя за 7-9 лет.

6. Для оценки долгосрочных последствий и уточнения сделанных выводов необходимы более долгосрочные наблюдения на заложенных пробных площадях.