Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В настоящее время увеличивается истощение запасов спелых и перестойных насаждений на арендных территориях государственного лесного фонда. Причиной этого является активное изъятие древесной фитомассы в процессе проведения сплошных рубок.

Крупные лесные предприятия испытывают недостаток древесных ресурсов для реализации долгосрочных инвестиционных лесных проектов. Так, А.А. Кучмистов [1] отмечал, что на арендной базе АО «Краслесинвест», в условиях Нижнего Приангарья, при среднем обороте рубки в 100 лет ежегодный объем заготовки балансов составляет 3,5 млн м3, при этом поставлять на пилотный проект Богучанского целлюлозно-бумажного комбината балансов необходимо в объеме 3,6 млн м3. Автор предлагает недостающий обьем восполнять с соседних арендных территорий. Такой экстенсивный путь рано или поздно приведет к дисбалансу системы лесопользования.

В последнее время появляются публикации, авторы которых предлагают снизить возраст рубок, тем самым обеспечив предприятия сырьем на долгосрочный период. Сотрудники межрегиональной общественной организации «Северная природоохранная коалиция» получили прогнозирующие сценарии использования лесов по двум крупным целлюлозно-бумажным комбинатам на период 100 лет. Авторы установили, что снижение возраста рубки от действующих нормативов в 2 раза (хвойные 41–51 год, лиственные 21–31 год) приводит к увеличению потребляемого объема в 1,3–1,7 раза, что сможет обеспечить предприятие на расчетный период 100 лет. С учетом предлагаемой методики лесопользование территории лесного фонда приведет к образованию на них от 69% до 100% площадей молодого поколения [2, 3].

Классическое лесоводственное представление о развитии насаждений заключается в их стадийной динамике. Известный исследователь – таксатор сибирских лесов Эдуард Николаевич Фалалеев [4] для пихтовых насаждений выделил 7 стадий развития: молодняка (1–40 лет), средневозрастности (41–60 лет), приспевания (61–80 лет), спелости (81–120 лет), перестойности (121–160 лет), разрушения (161–180 лет) и окончательного распада (181–200 лет). При этом разновозрастность пихтачей обусловливает сочетание стадий (приспевания, средневозрастности – разрушения, молодняка – перестойности, приспевания – окончательного распада). Также ученый отмечал, что применение сплошных и выборочных рубок нецелесообразно на стадиях средневозрастности – разрушения и приспевания – окончательного распада [4]. А.А. Калачев [5] отмечал, что восстановление коренных пихтарников после проведения сплошных рубок на территории Рудного Алтая составит до 200 лет. А.И. Кудинов [6] установил, что в условиях южного Приморья восстановление преобладания кедра и пихты в составе послерубочных насаждений над лиственными породами наступает спустя 150 лет.

Таким образом, в естественных, слабонарушенных пихтачах полный цикл развития, по данным исследователей, составляет 150–200 лет. Для эксплуатационных лесов актуальными остаются предложения о возможности снижения возраста рубок.

Цель исследования – на основании циклично-стадийного развития пихтовых насаждений определить продолжительность периодов и оптимальный возраст рубок применительно к нарушенным и слабонарушенным пихтачам в подтаежно-лесостепной зоне Средней Сибири.

Материалы и методы исследования

По мнению ряда ученых [4, 7], стадии развития (цикличности) насаждений c хозяйственной точки зрения зависят от динамики их запаса (M) по возрастным стадиям. Сумма площадей поперечного сечения (G) является показателем, который тесно связан с запасом, имеет простую методологию определения прямым измерением (полнотомер В. Битерлиха) и при определенных таксационных задачах адекватно заменяет запас [8].

Сумма площадей поперечного сечения зависит от плотности стояния деревьев и их размера, соответственно это количество деревьев (N) и их диаметры (D1.3). Для определения запаса дополнительно необходимо учитывать высоту деревьев (H) и относительную полноту (р). Оценка связи показателей и определение циклов развития пихтовых насаждений производились графическим (визуальным) способом. Диаграммы строились по двумерному принципу у1,у2=f(x) (входная переменная – возраст (А); выходные переменные два таксационных показателя). Определение возрастов рубок осуществлялось по ранее составленным таблицам хода роста [9].

За основу исследования взяты таксационные характеристики пихтовых насаждений типолого-территориальной представленности. Пихтачи Канского лесничества (лесостепная территория) представлены зеленомошниковой и разнотравной группами, а пихтачи Бирюсинского участкового лесничества Емельяновского лесничества (подтаежная часть территория) представлены разнотравными и мшистыми группами типов леса.

На основании таксационного описания и картографических материалов Канского лесничества установлено, что древесные насаждения в значительной степени подвергаются антропогенным воздействиям в части проведения лесозаготовительных работ, как на арендованных базах, так и в свободных от них кварталах.

Обработка данных производилась с помощью пакетов программ Microsoft Office Excel, Curve Expert 1.3, STATGRAPHICS Plus 5.0 (таблица).

Коэффициенты корреляции таксационно-морфологических показателей пихтовых насаждений по территориям и группам типов леса

Примечание: РТ – пихтачи разнотравные; ЗМ – пихтачи зеленомошниковые; МШ – пихтачи мшистые. Все коэффициенты корреляции значимы при уровне доверительной вероятности р=0,954.

Результаты исследования и их обсуждение

На предварительном этапе выполнен корреляционный анализ для выявления наиболее тесных связей между таксационными показателями пихтовых древостоев.

Определены коэффициенты корреляций показателей связей G-H, G-D1.3, G-M, G-A, N-H, N-D1.3, N-M, N-A. Корреляционная связь оценивалась по шкале Пирсона. Результаты корреляционного анализа представлены в таблице.

Тесная связь между суммой площадей поперечного сечения и запасом подтверждает возможность применения абсолютной полноты в определении циклов развития (таблица).

Необходимо отметить, что насаждения Канского лесничества подвергаются сильному антропогенному воздействию (высокая интенсивность рубок и значительная арендная площадь), а леса Емельяновского лесничества (Бирюсинское участковое лесничество) являются слабонарушенными, поскольку преимущественно служат защитными (рис. 1). Теснота связей суммы площадей поперечного сечения с основными таксационными показателями выше в слабонарушенных массивах, что указывает на их более высокую устойчивость.

На втором этапе анализировались нелинейные диаграммы связей M,N = f(A), M,G = f(A) (в том числе H,N = f(A), D1,3,N = f(A), H,G = f(A), D1,3,G = f(A)). Исходные графики позволили установить максимумы и точки пересечения, а также возраст, в котором максимальное количество деревьев накапливает критический запас. Наиболее значимые диаграммы представлены на рисунке 2.

По данным анализа аппроксимирующих кривых определены возрасты максимальных точек для пихтачей сравниваемых групп типов леса и территорий. Результаты приведены на рисунке 3. В целом можно отметить, что в слабонарушенных насаждениях подтаежной зоны процесс развития протекает медленнее в сравнении с лесостепным районом. Зеленомошниковая (мшистая) группа типов леса характеризуется более длинным циклом развития в сравнении с разнотравной группой.

На завершающем этапе в рамках поставленной цели построены плоскостные диаграммы связи G = f(A). Для выявления циклов использовались полиномиальные модели различной степени. Флуктуация точек и регрессионные кривые позволили определить циклические периоды развития пихтовых древостоев (рис. 4). Цикличность развития пихтовых насаждений более выражена в разнотравной группе типов леса независимо от района произрастания. При этом в лесостепной зоне (Канское лесничество) циклы имеют более выраженный характер в сравнении с таежной зоной (Емельяновское лесничество).

Восстановление пихтовых разнотравных насаждений в Емельяновском лесничестве происходит каждые 50 лет. Цикличность пихтачей мшистых слабовыраженная и составляет 60 лет с учетом ее общей продолжительности до 130 лет. Пихтачи разнотравного типа леса в Канском лесничестве характеризуются циклами в 65 лет. В пихтачах зеленомошниковых наблюдалась слабовыраженная цикличность 55 лет.

Максимальная сумма площадей поперечного сечения формировалась независимо от типа леса и района в 70–80 лет.

Канское лесничество Емельяновское лесничество

Рис. 1. Территория исследований подтаежной и лесостепной зоны

Рис. 2. Связь запаса, суммы площадей поперечного сечения и количества деревьев с возрастом: а) Пихтачи Канского лесничества разнотравной группы типов леса; б) Пихтачи Канского лесничества зеленомошниковой группы типов леса ; в) Пихтачи Емельяновского лесничества разнотравной группы типов леса; г) Пихтачи Емельяновского лесничества мшистой группы типов леса

Рис. 3. Возрасты максимального накопления запаса пихтовых древостоев с учетом сумм площадей поперечного сечения и количества деревьев

Рис. 4. Связь суммы площадей поперечного сечения с возрастом G = f(A) в пихтовых древостоях на территориально-типологической основе

Рис. 5. Соотношение спелостей для определения возраста технической спелости пихтовых насаждений

Соотношение среднего и текущего изменения выхода деловой древесины представлено на рисунке 5. По данным предыдущих исследований [9], возраст технической спелости (ВТС) для пихтачей разнотравной группы типов леса Канского лесничества составил 70 лет, а для зеленомошниковой группы – 65 лет, в условиях Емельяновского лесничества ВТС для пихтовых насаждений разнотравной группы – 75 лет, а для мшистой группы – 80 лет.

В соответствии с приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ [10] рубки в пихтовых насаждениях в исследуемых территориях проводят в защитных лесах с возраста 121–140, а в эксплуатационных – с 101–120 лет. Необходимо отметить, что и возраст максимального накопления таксационных показателей, и циклы развития пихтачей не превысили рекомендуемые возрасты рубок.

Таким образом, учитывая полученные результаты, можно констатировать, что в нарушенных насаждениях (Канское лесничество) наблюдается цикличность развития насаждений. Данный факт позволяет рекомендовать в пихтачах выборочное хозяйство. В защитных, слабонарушенных насаждениях (Емельяновское лесничество) циклы не выражены и период развития составляет 110–130 лет в зависимости от группы типа леса.

Заключение

В результате проведенных исследований получен ряд выводов.

Корреляционный анализ показал, что пихтачи подтаежной территории характеризуются наличием более высокой степени связей основных таксационных показателей (это указывает на слабую нарушенность этих пихтачей) в сравнении с насаждениями лесостепной местности.

В слабонарушенных насаждениях (подтаежная зона) процесс развития идет медленнее в сравнении с лесостепным районом. Зеленомошниковая (мшистая) группа типов леса характеризуется более длинным циклом развития в сравнении с разнотравной группой.

Разница составляет 20–40 лет.

Разнотравный тип леса характеризуется меньшей полнотой и более выраженной разновозрастностью, что способствует цикличности развития деревьев. Зеленомошниковая группа типов леса более устойчивая.

Период максимального накопления таксационных показателей и циклы развития пихтачей не превысили рекомендуемые возрасты рубок для подтаежно-лесостепного района Средней Сибири.

В нарушенных насаждениях наблюдается цикличность развития насаждений. Данный факт позволяет рекомендовать в этих пихтачах организацию выборочного хозяйства. В защитных, слабонарушенных насаждениях циклы не выражены, период развития составляет 110–130 лет в зависимости от группы типа леса.

Таким образом, следует не согласиться с мнением исследователей, которые считают возможным существенно снизить возраст рубок в сравнении с действующими нормативами. Цикличность развития пихтачей установлена, но обусловлена она степенью нарушенности насаждений (в результате рубок, воздействия патогенов), что способствует их разновозрастности. В защитных, слабонарушенных древостоях циклы носят невыраженный характер, а развитие продолжается длительный период – до 140 лет.