Определяющим фактором улучшения жизни населения является создание комфортного микроклимата для проживания. В степных аридных условиях последнее крайне затруднительно, поскольку отсутствие или недостаточное количество древесных растений обуславливает интенсивные ветры, формирующие зимой метели, а летом суховеи.
Низкая транспирация влаги травянистыми растениями не способствует повышению влажности воздуха, а малая высота не обеспечивает наличие тени, что в конечном счете делает пребывание граждан на открытом воздухе некомфортным практически во все времена года. Неслучайно сразу после переноса столицы Республики Казахстан в г. Нурсултан было принято решение о создании вокруг него санитарно-защитной зоны, что потребовало обобщения имеющегося опыта создания защитных насаждений в аридных условиях [1].
Создание и формирование искусственных насаждений в санитарно-защитной зоне г. Нурсултан Республики Казахстан осуществляется в жестких почвенно-климатических условиях. Доля лесопригодных почв здесь не превышает 25 %. Климат резко континентальный при значительном недостатке влаги для растений в течение вегетационного периода. Указанное объясняет тот факт, что создание и выращивание зеленых насаждений чрезвычайно затратное и трудоемкое мероприятие. Особо следует отметить, что при проектировании лесоводственных мероприятий необходимо учитывать продолжительный период смыкания крон деревьев, слабую дифференциацию их по высоте и повышенный отпад из-за мозаичности почвы.
Общеизвестно, что основным лесоводственным мероприятием, направленным на повышение устойчивости, улучшение санитарного состояния и рекреационной привлекательности насаждений являются рубки ухода [2, 3]. Особую важность приобретают рубки ухода в искусственных насаждениях, поскольку благодаря им в таежной зоне предотвращается смена пород, а в лесостепной и степной зонах отсутствие своевременных рубок ухода может привести к гибели древостоев из-за недостатка почвенной влаги. В том и другом случаях затраты на создание и выращивание лесных культур окажутся неоправданными [4].
Для оценки устойчивости лесных насаждений к воздействию неблагоприятных антропогенных и природных факторов используются различные показатели. Однако наиболее объективным показателем состояния деревьев и древостоев является морфоструктура, развитость и показатели строения крон [5]. По причине большой степени динамичности именно таксационные показатели крон, по сравнению с диаметром на высоте 1,3 м и высотой, лучше отражают состояние деревьев [6, 7].
Цель исследования: изучение влияния рубок ухода различной интенсивности изреживания на таксационные показатели кроны деревьев березы повислой (Betula pendula Roth. (verrucosa Ehrn.)).
Материалы и методы исследования
Основой для проведения исследований служили постоянные пробные площади (ППП), заложенные в 2012 г. сотрудником Казахского научно-исследовательского института лесного хозяйства и агролесомелиорации кандидатом сельскохозяйственных наук С.М. Барановым в лесных культурах березы повислой (Betula pendula Roth.). ППП расположены на территории лесохозяйственного предприятия «Астана орманы». При закладке эксперимента на секциях ППП проводились рубки ухода умеренной (15–25 %) и высокой (25 % и более) интенсивности по запасу. Кроме того, на каждой ППП оставлялась контрольная секция, где рубки ухода не проводились.
Одновременно с проведением рубок ухода на рабочих секциях производилась обрезка сухих сучьев.
Искусственные березовые насаждения были созданы посадкой 2-летних сеянцев в 1997 г. Создавались лесные культуры кулисным способом. При этом 5 рядов лесных культур чередовались с межкулисными пространствами шириной 12 м. Схема посадки 0,7×2,0 м.
Установление таксационных показателей исследуемых искусственных березовых древостоев производилось на основании сплошного перечета, выполненного на всех секциях постоянных пробных площадей [8]. Для определения классов бонитета, относительных полнот и запасов древостоев использовались справочные материалы, разработанные Т.Х. Токмурзиным и В.И. Кричуном [9] для березовых древостоев.
При оценке жизненного состояния деревьев использовалась методика, разработанная В.А. Алексеевым [10]. Согласно указанной методике при показателе 100–80 % жизненное состояние древостоя оценивалось как «здоровое», при 79–50 % древостой характеризовался как ослабленный (поврежденный), при 49–20 % – как сильно ослабленный (сильно поврежденный) и при показателе ниже 20 % – как разрушенный.
Результаты исследования и их обсуждение
При анализе полученных в ходе исследований материалов данные, установленные на секциях, пройденных рубками ухода с близкой интенсивностью изреживания, были сгруппированы с установлением средних таксационных показателей при умеренной и высокой интенсивности рубок ухода, а также на контроле (табл. 1).
Таблица 1
Средние значения таксационных показателей березовых древостоев ТОО «Астана орманы» в зависимости от степени изреживания
|
Интенсивность изреживания |
Средние |
Полнота |
Запас, м3/га |
Густота, экз/га |
Класс бонитета |
||
|
Диаметр, см |
Высота, м |
абсолютная, см2 |
относительная |
||||
|
Контроль |
9,1 |
10,0 |
10,5 |
0,6 |
63 |
1450 |
IV |
|
Умеренная |
10,5 |
11,5 |
9,9 |
0,5 |
57 |
1103 |
IV |
|
Высокая |
12,3 |
11,9 |
8,8 |
0,4 |
52 |
700 |
IV |
Материалы, приведенные в табл. 1, свидетельствуют, что объектами исследования служили чистые по составу искусственные березовые насаждения четвертого класса бонитета. В 20-летнем возрасте относительная полнота исследуемых древостоев изменяется, в зависимости от проведенных 5 лет назад рубок ухода различной интенсивности, от 0,4 до 0,6, при варьировании густоты от 700 до 1450 шт/га.
В целом можно отметить, что рубки ухода оказывают положительное влияние на таксационные показатели искусственных березовых древостоев. Поскольку при проведении рубок ухода в первую очередь из древостоя изымались отставшие в росте деревья (низовой метод рубок ухода), при высокой интенсивности изреживания средний диаметр древостоя на высоте 1,3 м превысил аналогичный показатель на контроле спустя 5 лет после ухода на 35,2 %. Изреживание увеличило площадь роста оставленных на доращивание деревьев и, в частности, их освещенность. Последнее объясняет тот факт, что при высокой интенсивности изреживания средняя высота древостоев увеличилась по сравнению с таковой в контрольном древостое лишь на 19,0 %.
Вызванное рубками ухода увеличение значений средних диаметров древостоев на высоте 1,3 м обуславливает решение задач повышения рекреационной устойчивости, привлекательности и пожароустойчивости. Последнее особенно важно, поскольку в санитарно-защитной зоне г. Нурсултан резко увеличивается потенциальная опасность возникновения лесных пожаров из-за интенсивного посещения. Наличие степной растительности в межкулисных пространствах создает условия в весенний и осенний периоды для возникновения низовых лесных пожаров. Поскольку пожары, объектом горения которых служит живой напочвенный покров, преимущественно беглые, наиболее толстые деревья практически от них не страдают. Указанное свидетельствует, что проведение рубок ухода по низовому методу можно рассматривать как эффективное направление повышения пожароустойчивости древостоев.
В рекреационных насаждениях очень важное значение имеет характер крон деревьев и их размещение в пологе древостоя. В частности, смыкание крон – это диагностический показатель возникающей между деревьями конкуренции за свет. Рубки ухода позволяют целенаправленным отбором минимизировать конкуренцию. В то же время не следует забывать, что в высокополнотных насаждениях более интенсивно протекают процессы очищения стволов от сучьев. Последнее необходимо учитывать при выращивании бессучковой древесины, а также при формировании рекреационных насаждений с повышенной просматриваемостью. Другими словами при планировании и проведении рубок ухода чрезвычайно важно проводить анализ таксационных характеристик крон деревьев.
Как следует из материалов выполненных исследований, рубки ухода оказывают существенное влияние на средние таксационные показатели крон деревьев березы в искусственных березняках (табл. 2).
Приведенные в табл. 2 данные позволяют сгруппировать секции по интенсивности изреживания (табл. 3) и установить, что с увеличением последней основные таксационные показатели крон деревьев увеличиваются. Так, в частности, спустя 5 лет после проведения рубок ухода умеренной интенсивности все основные таксационные показатели крон деревьев увеличиваются в 1,2–1,5 раза. В то же время проведение в искусственных березовых древостоях рубок ухода высокой интенсивности приводит к увеличению средних таксационных показателей крон деревьев в 1,4–2,0 раза по сравнению с контролем.
Таблица 2
Таксационные показатели крон в березовых древостоях, пройденных рубками ухода, произрастающих на территории лесохозяйственного предприятия «Астана орманы»
|
№ ППП – индекс секции |
Протяженность кроны (Lкр), м |
Диаметр кроны (Dкр), см |
Площадь кроны (Sкр), м2 |
Объем кроны (Vкр), м3 |
|
1-А |
6,3 ± 0,3 |
219,8 ± 8,6 |
4,1 ± 0,3 |
14,6 ± 1,4 |
|
1-Б |
8,6 ± 0,2 |
267,7 ± 6,9 |
5,8 ± 0,3 |
26,1 ± 1,6 |
|
1-В |
6,9 ± 0,2 |
265,9 ± 12,8 |
6,1 ± 0,5 |
22,7 ± 2,3 |
|
1-Г |
8,3 ± 0,3 |
315,3 ± 10,2 |
8,0 ± 0,5 |
34,9 ± 3,1 |
|
1-Д |
7,7 ± 0,3 |
303,1 ± 14,1 |
7,6 ± 0,6 |
31,0 ± 3,3 |
|
1-Е |
8,1 ± 0,2 |
268,1 ± 7,6 |
5,8 ± 0,3 |
24,9 ± 1,8 |
|
2-А |
7,2 ± 0,4 |
260,9 ± 13,1 |
4,2 ± 0,4 |
14,9 ± 1,3 |
|
2-Б |
7,8 ± 0,3 |
288,1 ± 9,4 |
6,8 ± 0,4 |
27,9 ± 2,5 |
Таблица 3
Среднестатистические показатели кроны березовых древостоев в зависимости от степени изреживания
|
Интенсивность изреживания |
Протяженность кроны, м |
Диаметр кроны, см |
Площадь кроны, м2 |
Объем кроны, м3 |
|
Контроль |
6,4 ± 0,2 |
235,9 ± 7,6 |
4,7 ± 0,3 |
16,8 ± 1,3 |
|
Умеренная |
7,8 ± 0,1 |
272,5 ± 4,5 |
6,1 ± 0,2 |
25,1 ± 1,2 |
|
Высокая |
8,0 ± 0,2 |
309,6 ± 8,5 |
7,8 ± 0,4 |
33,1 ± 2,2 |
Особо следует отметить, что различия в таксационных показателях крон деревьев (Lкр., Дкр., Sкр., Vкр.) между контрольными и рабочими секциями, т.е. пройденными рубками ухода умеренной и высокой интенсивности, статистически достоверны (ts = 3,9–6,5 при t 0,05 = 1,96–1,97). Кроме того, различия в показателях крон деревьев (Dкр., Sкр., Vкр.) оказались статистически достоверными при сравнении секций, пройденных рубками ухода умеренной и высокой интенсивности (ts = 2,5–3,9 при t0,05 = 1,96).
Как отмечалось ранее, для повышения рекреационной привлекательности березовых насаждений, в процессе проведения рубок ухода была выполнена обрезка нижних сухих сучьев. Материалы табл. 3 наглядно свидетельствуют, что, несмотря на проведение данного мероприятия, среднее значение протяженности крон деревьев на секциях пройденных рубками ухода высокой интенсивности превышает таковые в контрольных древостоях на 25,0 %. При этом значения средних диаметров крон спустя 5 лет после проведения рубок ухода высокой интенсивности на 31,2 % превышают таковые в контрольных древостоях.
Эстетическая привлекательность деревьев в значительной степени зависит от объема кроны. Выполненные исследования показали, что спустя 5 лет после проведения рубок ухода высокой интенсивности в 15-летних искусственных березовых насаждениях значения среднего объема крон превысили таковые в контрольных насаждениях аналогичного возраста и состава на 97,0 %.
В научной литературе отмечается, что при планировании и проведении лесоводственных мероприятий очень важно иметь объективные данные и учитывать влияние на пожароустойчивость насаждений [11, 12]. Обрезка сухих сучьев у оставляемых на доращивание деревьев способствует не только улучшению эстетических показателей, но и снижает массу напочвенных горючих материалов, а следовательно, интенсивность потенциальных пожаров.
По результатам проведенных нами исследований высота до сухих сучьев в искусственных березовых древостоях составляет 0,5–0,6 м. В процессе рубок ухода проведено удаление, методом обрезки, сухих сучьев у оставшихся после рубок деревьев на высоту до 2,5–3 м (рисунок).
Удаление сухих сучьев в процессе проведения рубок ухода способствует не только сокращению напочвенных горючих материалов и повышению пожароустойчивости древостоев, но и существенно повышает рекреационную привлекательность насаждений. Пройденные рубками ухода древостои с обрезанными сухими сучьями характеризуются повышенной просматриваемостью, что обеспечивает безопасность отдыхающих, особенно при семейном отдыхе с детьми. Поэтому рубки ухода особую значимость приобретают в лесах зеленых зон, а также вокруг населенных пунктов.
Удаление сухих ветвей со стволов березы на высоту до 2,5–3 м в искусственных древостоях на секции 1-Б (умеренная интенсивность изреживания)
Удаление сухих сучьев в процессе рубок ухода минимизирует затраты на их обрезку и обеспечивает комплексность подхода к уходу за лесом.
Выводы
1. Формирование крон деревьев в рекреационных насаждениях во многом определяет эстетическую привлекательность древостоев.
2. Наиболее эффективным способом формирования крон являются рубки ухода в сочетании с обрезкой нижних сучьев на высоту до 2,5–3,0 м.
3. Проведение рубок ухода по низовому методу в 15-летних искусственных березовых насаждениях способствует увеличению протяженности, диаметра, площади и объема крон оставляемых на доращивание деревьев.
4. С увеличением интенсивности изреживания степень влияния рубок ухода на развитие крон оставляемых на доращивание деревьев увеличивается. Так, спустя 5 лет после проведения рубок ухода умеренной интенсивности в 15-летних искусственных березняках средние таксационные показатели крон у оставленных на доращивание деревьев в 1,2–1,5 раза превышают таковые в контрольном древостое, а после рубок высокой интенсивности – в 1,4–2,0 раза.
5. Вызванное рубками ухода увеличение средних диаметров на высоте 1,3 м у оставленных на доращивание деревьев способствует повышению их устойчивости против огня потенциальных низовых пожаров, а обрезка нижних сучьев на высоту 2,5–3 м не только уменьшает массу напочвенных горючих материалов, но и способствует созданию эстетически привлекательных рекреационных насаждений с хорошей просматриваемостью.
6. Максимальный лесоводственный эффект в 15-летних искусственных березовых насаждениях санитарно-защитной зоны г. Нурсултан позволяют обеспечить рубки ухода высокой (25 % и более) интенсивности по запасу, выполняемые по низовому методу.