Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Площадь земель лесного фонда России с действующими осушительными системами, большая часть которых была построена в 1971–1980 гг., составляет около 3,5 млн га [10]. Одна из актуальных задач современного лесоводства – эффективное ведение лесного хозяйства на осушаемых землях, в которые вложены огромные трудовые затраты и денежные средства.

Лесорастительный потенциал осушаемых торфяных почв не проявляется в полной мере, если насаждения имеют высокий возраст или образуют разновозрастные, низкополнотные и малоценные древостои. Одним из первых на эту проблему обратил внимание Н.И. Пьявченко [5]. По его словам, часто осушаются площади, в которых старые деревья, не реагирующие на устройство каналов, будут стоять ещё десятилетия, угнетая молодняк и затрудняя возобновление. Поэтому, считает автор, одновременно с осушением разновозрастных древостоев или сразу после него необходимо удаление спелых и перестойных деревьев с целью устранения затенения и корневой конкуренции между старым и молодым поколениями леса.

Первоначальная реакция осушаемых сосновых древостоев и подроста на разреживание освещена в ряде публикаций [2, 4, 9, и др.]. Задачей настоящей работы является оценка естественного возобновления и его динамика после комплексных рубок (рубок омоложения) в разновозрастных сосняках кустарничково-сфагновых на осушаемом верховом болоте. Приводятся результаты длительных, 30-летних наблюдений на стационарных объектах.

Материалы и методы исследования

Опытные рубки проводились на Тосненском стационаре кафедры почвоведения и гидромелиорации Санкт-Петербургского лесотехнического университета. Стационар заложен в 1967 г. проф. Б.В. Бабиковым для осуществления гидрологических исследований в условиях экспериментального осушения. Стационар расположен на осушаемой части верхового торфяника (Тосненский район Ленинградской области). Каналы глубиной 0,9–1,1 м проложены в целях эксперимента через 65, 130 и 205 м. Торфяная залежь на объекте – верховая, сложная. На момент осушительных работ (1967 г.) верхний слой залежи был представлен слаборазложившимся сфагновым торфом (очёсом) мощностью 0,4–0,7 м (степень разложения 0–10 %, зольность 2–4 %). Ниже располагался горизонт верхового торфа с высокой степенью разложения, подстилаемый далее переходным торфом. Общая мощность торфа варьировала от 1,0 до 2,2 м. До мелиорации на объекте произрастал разновозрастный сосновый древостой III–V классов возраста, Vа класса бонитета, с полнотой 0,3–0,5. Средняя высота древостоя составляла 3–5 м, запас не превышал 30–50 м3/га. Тип леса до осушения – сосняк кустарничково-сфагновый [1].

В 1984 г., через 17 лет после лесомелиоративных работ, на интенсивно осушаемых участках с расстоянием между каналами 65 м и менее проводились экспериментальные рубки. Отдельные опытные участки расположены в местах впадения (под острым углом) осушителей в собиратели, что позволило проводить исследования при условных средних расстояниях между каналами 45 и 20.

Опытные участки (ОУ) распределены по двум сериям. В 1-й серии ОУ общая мощность торфяной залежи достигала 2,0 м, мощность сфагнового очёса составляла 0,4–0,5 м, горизонт переходного торфа залегал на глубине 1,3–1,8 м. На момент рубок рост молодых деревьев соответствовал здесь III классу бонитета. Бонитет определён по таблицам для осушаемых сосняков, задержанных в росте [7]. Во 2-й серии ОУ (серия А) лесорастительные условия были лучше. Мощность очёса составляла 0,3–0,4 м, слой переходного торфа залегал на глубине 0,8–1,0 м. На этих участках молодая сосна росла по II классу бонитета. Известно, что стратиграфия торфяной залежи верховых болот имеет для последующего роста осушаемых древостоев определяющее значение [6, 9 и др.].

Участки с рубками закладывались вдоль каналов, границей с контролем служила середина межканальных расстояний, контрольные участки располагались от этой середины до соседнего канала. Исключением являлись опытные участки, заложенные при среднем расстоянии между каналами 20 м. На них проводилась рубка, а условным контролем служили соседние контрольные участки на межканальных расстояниях 45 м.

Выборке подлежали деревья старшей возрастной группы (80–90 лет и более). В большей или меньшей степени разреживалась также молодая часть древостоя (возраст в среднем 30–40 лет) по низовому методу. Опытные рубки в целом носили характер комплексных. Интенсивность разреживаний по суммарному запасу варьировала от 23 до 77 %. На одном из участков (ПП 1А-р, расстояние между каналами 20 м) одновременно с осушением в 1967 г. была проведена сплошная рубка.

Таксационные характеристики древостоев определены по методическим рекомендациям для осушаемых сосняков [7]. При проведении сплошных перечётов в год рубки (1984) выделялся один условный ярус, поскольку через 17 лет после устройства каналов молодые деревья сосны практически догнали по высоте старшее поколение, слабо отозвавшееся на осушительные работы. В последующие сроки проведения таксации (1999 и 2014 гг.) было установлено, что прирост в высоту деревьев разных поколений на контрольных участках примерно одинаков. Старшее поколение с запозданием, но также отозвалось на осушение, – по-видимому, в результате потепления климата. Это позволило на контрольных участках вновь формировать один ярус, с представленностью в нём деревьев двух возрастных групп.

Подрост лесообразующих пород (сосна, ель, берёза) учитывался на круговых учётных площадках размером 10 м2, равномерно распределённых по площади на каждом из вариантов опыта. Количество учётных площадок варьировало, в зависимости от площади проб, от 14 до 30. Подрост распределялся по высоте (мелкий до 0,5 м; средний 0,5–1,5 м; крупный – более 1,5 м). Определялась также встречаемость подроста, т.е. равномерность его размещения по площади [3].

Результаты исследований и их обсуждение

Динамика таксационных показателей осушаемых и разреженных сосняков представлена в табл. 1.

На участках рубок показатели 1984 г. характеризуют насаждения после проведения разреживаний.

Запас древостоев на половине разреженных участков уже за первые 15 лет приблизился к контрольным значениям. Заметно отставало накопление запаса от контроля на ПП 4-р, 2А-р и 5А-р, где выборка была наибольшей, соответственно 57; 55 и 77 %. Во втором 15-летии запас лишь на ПП 2А-р и 5А-р всё ещё не достиг уровня контрольных площадей, на которых усиление роста старых деревьев произошло не только по высоте, но и по диаметру. На увеличение прироста спелых хвойных древостоев на минеральных почвах в результате потепления климата в последние десятилетия указывает С.Н. Сеннов [8].

Для всех экспериментальных участков на объекте важнейшим преимуществом, по сравнению с контрольными вариантами, является существенная однородность деревьев по возрасту, размерам и качеству стволов. На контрольных объектах старшие деревья, одновременно с увеличением линейных приростов в последние десятилетия, в подавляющем большинстве имеют «наследственные» закомелистость, суковатость, наклон или изгиб ствола. На ПП 15-к (общий слабоосушенный контроль), расположенной в середине межканального расстояния 205 м в 1-й серии участков, рост деревьев старшего поколения практически не изменился. Более молодые лишь незначительно улучшили рост (с V до IV 1/2 класса бонитета).

Таблица 1

Динамика таксационных показателей осушаемых и разреженных сосняков за 30 лет опыта (1984–2014 гг.)

Таблица 2

Динамика подроста сосны в осушаемом сосняке кустарничково-сфагновом на разреженных и контрольных участках

В год рубки (1984) на всех участках количество подроста сосны составляло 4,5–10,5 тыс. экз./га, его встречаемость составляла 90-100 %, причём преобладал средний по высоте подрост (табл. 2).

Подрост берёзы и ели в 1984 г. полностью отсутствовал или встречался единично.

В последующие 15 лет густота подроста сосны резко снижалась, его распределение по площади было менее равномерным, чем в 1984 г. Всё же на большинстве участков с рубками подроста сохранилось больше, чем на контроле, что соответствует литературным данным [2]. Наибольшее количество подроста (3,3 тыс. экз./га) сохранилось на ПП 5А-р с предельно высоким разреживанием древостоя (до полноты 0,16). В большей степени происходило усыхание крупного подроста. На ПП 5-к и 7-р (расстояние между каналами 65 м) подрост сосны за 15 лет исчез полностью. Подрост также интенсивно переходил в отпад на участке с наибольшими исходными густотой и полнотой древостоя (ПП 2-к), а также в условиях конкуренции с бурно растущим молодняком сосны (ПП 1А-р) (табл. 1).

В год рубки (1984) количество подроста сосны на контрольных участках не имело достоверной корреляционной связи с полнотой и густотой древостоев (табл. 2). На экспериментальных участках тесная отрицательная связь между этими показателями и подростом не показательна, т.к. рубкой подрост не затрагивался, тогда как древостой резко изменил свои характеристики. Через 15 лет после проведения рубок (1999) на контрольных участках выявлена достоверная на 10 %-ном уровне значимости отрицательная корреляция густоты подроста с густотой древостоев, а на экспериментальных участках – с полнотой.

Следует отметить, что катастрофическое уменьшение густоты подроста сосны за 15 лет (1984–1999 гг.) происходило почти на всём объекте, в древостоях с самыми разными таксационными характеристиками (полнота от 0,4 до 0,8, густота от 0,8 до 5 тыс. дер./га, класс бонитета от II до V). По-видимому, усыхание подроста связано не только с ростом древостоев в этот период, но и с динамикой лесорастительных условий после осушительных работ (водно-воздушный и питательный режим почв). Через 17 лет после устройства каналов подроста было много, ещё через 15 лет стало очень мало. Еще через 15 лет, в 2014 г., подрост сосны на объекте полностью перешёл в отпад.

Таблица 3

Динамика подроста берёзы в осушаемом сосняке кустарничково-сфагновом на разреженных и контрольных участках

Место подроста светолюбивой сосны на объекте исследований постепенно занял подрост берёзы, породы не менее светолюбивой, но, по-видимому, более приспособленной к изменившимся почвенным условиям (табл. 3).

Подрост берёзы появился через 25–30 лет после осушения и постоянно усиливал свои позиции. Полностью отсутствовал подрост берёзы во все сроки наблюдений лишь на слабоосушенном общем контроле ПП 15-к.

В 1999 г. преобладал средний по высоте подрост берёзы, в 2014 г. – крупный. Наибольшее количество подроста (3–5,5 тыс. экз./га) наблюдается в настоящее время на ОУ 2-й серии. Здесь подрост берёзы равномерно распределён по площади. В 1-й серии ОУ подрост приурочен в основном к каналам, где больше света и лучше водно-воздушный и питательный режим почвы. Почти во всех случаях подроста берёзы больше на участках рубок по сравнению с контрольными. Достоверно тесная отрицательная корреляция количества подроста берёзы отмечена в 2014 г. с густотой древостоев сосны, причём как на контрольных, так и на экспериментальных вариантах опыта.

Несмотря на относительное обилие подроста берёзы на интенсивно осушаемых участках спустя полвека после устройства каналов, его перспективы весьма проблематичны. Известное светолюбие берёзы, по-видимому, не позволит подросту выйти в 1-й ярус на большинстве участков, и берёза будет и впредь незначительно участвовать в составе древостоев лишь у каналов.

Подрост ели в количестве 0,1–0,4 тыс. экз./га появился на ОУ 2-й серии через 15 лет после проведения рубок и в дальнейшем сохранил своё присутствие. Несмотря на крайне незначительное количество елового подроста и его неравномерное распределение по площади, за последние 15 лет практически полностью отсутствует его отпад.

Заключение

30-летние наблюдения за динамикой восстановительных процессов в сосняках, пройденных комплексными рубками на осушаемом верховом торфянике, позволяют сделать следующие выводы.

1. Комплексные рубки в разновозрастных осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых через 17 лет после устройства каналов дали в целом положительный результат. Запасы древесины в большинстве случаев превысили контрольные показатели. На участках рубок важнейшим преимуществом является существенная однородность деревьев по возрасту, размерам и качеству стволов. На контрольных объектах старшие деревья в подавляющем большинстве имеют дефекты ствола.

2. Густой подрост сосны сохранился в первые годы после разреживаний в большей степени на участках рубок. Однако в дальнейшем подрост сосны резко уменьшил свою численность. В первую очередь это связано с усилением роста древостоя и его конкурентным давлением на подрост, как на изреженных, так и на контрольных участках. Через 30 лет после проведения рубок (через 40–50 лет после устройства каналов) подрост сосны полностью перешёл в отпад.

3. Место подроста сосны постепенно занял подрост берёзы. Через 30 лет после устройства осушительной сети его присутствие оценивалось уже в 0,5–1,7 тыс. экз./га. Ещё через 15 лет подрост берёзы занимал лидирующие позиции (2,5–5,5 тыс. экз./га на большинстве участков) на фоне отсутствия подроста сосны и незначительного присутствия подроста ели. Почти во всех случаях подроста берёзы больше на участках рубок по сравнению с контрольными. Тем не менее в обозримом будущем подрост берёзы, как породы светолюбивой, уйдёт в отпад, и лишь отдельные деревья берёзы вблизи каналов могут выйти в первый ярус.

4. При полном отсутствии подроста сосны и малом количестве подроста ели под пологом осушаемых сосняков кустарничково-сфагновых на верховых торфяниках, при достижении древостоем возраста спелости целесообразно проводить сплошную рубку с расчётом на последующее естественное возобновление сосны.