Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Введение

Повышение продуктивности лесов является одним из базовых принципов ведения лесного хозяйства. Повышения продуктивности заболоченных лесов возможно достичь путем проведения гидролесомелиорации переувлажненных лесов и организации рационального ведения хозяйства в них. На избыточно увлажненных землях необходимо регулирование влажности в корнеобитаемом слое почвы до уровня влажности свежих почв путем прокладки дренирующих борозд и ухода за ними. В настоящий момент отсутствует региональная нормативно-правовая база, регламентирующая особенности ведения лесного хозяйства на осушенных землях. В Правилах ухода за лесами [1] содержится раздел «Уход за лесами путем проведения агролесомелиоративных и иных мероприятий», часть которого содержит основные положения гидролесомелиорации. Одним из мероприятий по противопожарному обустройству лесов является проведение работ по гидромелиорации [2]. Правила лесовосстановления [3] отражают позитивные изменения в оценке роли мер по проведению осушительных мероприятий для решения проблем лесовосстановления. Обзор литературных источников показывает, что осушение переувлажненных земель значительно повышает продуктивность лесов [4].

Почвенные ресурсы в Архангельской области на 35,8% представлены торфяными болотными и торфянистыми почвами [5, 6], что говорит о высокой степени заболоченности лесного фонда. Для повышения продуктивности заболоченных земель необходимо проведение гидролесомелиорации, что является важной задачей современных научных исследований. Согласно данным лесного учета, площадь осушенных лесов в Архангельской области составляет 292,5 тыс. га [7, с. 20], поэтому эти участки могут играть важную роль в ресурсном обеспечении лесной отрасли.

Целью исследования является изучение динамики структуры древостоя после сплошной рубки, а также пройденного гидротехнической мелиорацией в ельнике черничном влажном.

Материалы и методы исследования

Для достижения цели исследования выполнена лесоводственная оценка древостоя и определено состояние осушительной сети на объекте исследования. Работы направлены на выявление особенностей формирования осушенных лесов с проведением сплошной рубки и без для разработки модели прогнозирования состояния осушенных лесов.

Для прогнозирования лесоводственной эффективности осушения необходима разработка модели состояния дренажных каналов. Без ухода и реконструкции системы эффективность проведенных мер по осушению снижается. Под руководством доктора сельскохозяйственных наук А.М. Тараканова разработана имитационная модель для прогнозирования технического состояния гидролесомелиоративной сети, позволяющая разработать соответствующий прогноз вероятности нормального функционирования каналов. На объекте исследования давность лесоосушения составляет 37 лет. По результату визуальной оценки состояние гидротехнических сооружений определено как неудовлетворительное. По результатам натурного осмотра нормальное функционирование по прошествии 37-летнего периода составляет 30%, что согласуется с результатами работ в данном направлении [8, 9, 10]. Причинами снижения эффективности и состояния каналов являются разрушение от прохода лесозаготовительной техники, оставление порубочных остатков в них, уменьшение глубины каналов из-за заиления и обрушения стенок [9].

Для получения таксационной характеристики древостоя проведены полевые работы на постоянной пробной площади и на контроле. Перечень работ, проводимых на пробных площадях, определялся целью и задачами исследования. Таксационная характеристика элементов древостоя необходима для изучения динамики хода роста насаждения, товарной и сортиментной структуры. При проведении полевых и камеральных работ придерживались требований отраслевого стандарта «Площади пробные лесоустроительные» (1984). Для оценки состояния гидролесомелиоративной сети использована методика ФБУ «СевНИИЛХ» [4]. Оценку состояния осушительных каналов проводили путем сравнения глубины каналов в момент обследования с проектируемой величиной в момент их создания.

Расстояние между каналами на объекте исследования составляет 90 м. Проективная глубина каналов, согласно архивным данным, составляет 0,55–0,65 м.

Для ограничения пробных площадей на местности при проведении работ использовали нитевой измеритель WalkTax.

Рис. 1. Расположение пробных площадей: а – расположение объектов исследования на карте Open Street Map; б – схема расположения ПП внутри 35-го квартала Звозского участкового лесничества

Для определения географических координат поворотных точек проб применяли GPS-навигатор Garmin 62. Полученные координаты в дальнейшем использовали для создания схемы расположения опытных объектов в ГИС QGIS. Для получения суммы площадей сечений, измерения среднего диаметра и других таксационных параметров на каждой пробной площади проведен сплошной перечет диаметров деревьев. В процессе перечета определяли категорию технической годности деревьев с разделением на деловые, полуделовые и дровяные. В отдельную ведомость заносили сухостойные деревья. Диаметры деревьев измерены на высоте 1,3 м от шейки корня с точностью до 0,1 см. Для исключения повторного перечета или пропуска каждое дерево отмечали мелом. Измерение высот деревьев проводили для определения разряда высот и средней высоты элементов древостоя. Работы осуществляли при помощи высотомера Suunto PM-5/1250 с точностью измерения ±0,1 м. Высоты деревьев измеряли у 10–15 деревьев из числа деловых, распределенных пропорционально количеству стволов каждой ступени толщины. Для определения запаса использованы разрядные таблицы, применяемые в районе исследования [11, с. 94]. Расположение пробных площадей приведено на рисунке 1.

Результаты исследования и их обсуждение

Объектом исследования являются лесные насаждения на переувлажненных землях, пройденные гидротехнической мелиорацией. Объект исследования находится в составе гидролесомелиоративного стационара, в который входят 33, 34, 35, 36,43, 44, 45 кварталы Звозского участкового лесничества, Емецкого лесничества. По материалам лесоустройства 1995 года осушенная площадь стационара составляет 2495 га. Из общей осушенной площади 64% занимают сосняки, 36% – ельники. Сотрудниками Архангельского института леса и лесохимии (в настоящее время ФБУ «СевНИИЛХ») заложены постоянные пробные площади на территории, где спланированы и в последующем проведены работы по гидротехнической мелиорации и рубке различного назначения.

Таблица 1

Таксационная характеристика изучаемых древостоев

* Осушен в 1986 году, сплошная рубка в 1987 году с сохранением 2-го яруса ели и подроста 9Е1Б 1,7 м 3,0 тыс. шт./га

А

Б

Рис. 2. Общий вид изучаемых древостоев: А древостой на Контроле; Б древостой со сплошной рубкой

Рис. 3. Распределение деревьев на пробной площади по возрастным поколениям и ступеням толщины

Для изучения реакции древостоев на осушение и особенностей хода роста по высоте, диаметру и запасу в ельнике черничном влажном, пройденном сплошной рубкой, по результатам долговременного мониторинга на пробных площадях проведены полевые работы. Пробная площадь № 1 распложена в 11-м выделе 35-го квартала Звозского участкового лесничества, Емецкого лесничества. Территория ПП-1 осушена в 1986 году. Через год после осушения, в 1987 году, территория пробной площади ПП-1 пройдена сплошной рубкой с сохранением тонкомера и подроста ели. Для оценки таксационной характеристики на ПП-1 проведено повторное обследование в 2024 году. В качестве контроля в 35-м квартале 3-м выделе Звозского участкового лесничества выбрана пробная площадь, осушенная в 1986 году без проведения сплошной рубки. Таксационные характеристики пробной площади ПП-1 и контроля за период наблюдения приведены в таблице 1.

На рисунке 2 приведен приведены фотографии изучаемых древостоев при проведении обследования в 2024 году.

В таблице 2 приведено распределение деревьев на пробной площади по возрастным поколениям и ступеням толщины на ПП-1 и контроле.

До проведения рубки (табл. 2) в изучаемом ельнике черничном влажном перестойная часть ели по числу стволов составляет 70% и по запасу древесины – 76%. Перестойные деревья ели (160–220 лет) сосредоточены в основном (63%) в ступенях толщины 16–28 см. Во втором ярусе на 99% ель представлена в тонкомерных ступенях толщины (6–14 см).

В 2024 году только 66% от количества деревьев расположено в тонкомерных ступенях толщины (6–14 см), что говорит о сохранении и успешном росте деревьев, оставленных после сплошной рубки в 1987 году. Оставление подроста и второго яруса ели может существенно повысить эффективность лесовосстановления на вырубках в таежной зоне европейской части страны, предотвратит смену пород на мягколиственные и сократит оборот рубки [12].

Изменение количества деревьев по ступеням толщины характеризует распределение (структуру) и динамику древостоя с течением времени. Распределение числа деревьев ели по ступеням толщины приведено на рисунке 3.

Проведен статистический анализ на нормальность распределения еловой части древостоя на контроле в 2024 году путем проведения теста χ2 (Chi-square test). В случае если р>0,05, то можно сделать вывод о том, что анализируемое распределение не отличается от нормального. В нашем случае с распределением диаметров ели получаем р=0,00006, что не подтверждает гипотезу о нормальности распределения этих данных. Сделан вывод о том, что распределение значений диаметров ели на контроле статистически отличается от нормального распределения.

Таблица 2

Распределение деревьев на пробной площади по возрастным поколениям и ступеням толщины на ПП-1 и контроле

* по результатам работ в 1984 году.

** по результатам работ в 2024 году.

Проведен статистический анализ на нормальность распределения еловой части древостоя на пробе со сплошной рубкой при обследовании в 2024 году. Для теста χ2 получаем р=0,00001, что также не подтверждает гипотезу о нормальности распределения этих данных.

Визуальная оценка структуры еловой части древостоя поколения 160–220 лет в 1984 году позволила сделать вывод о нормальном распределении. Однако в результате проведенного теста χ2 (p=0,01) эта гипотеза была отклонена, поэтому сделан вывод о достоверном отличии изучаемого распределение от нормального.

Выводы

1. Выявлены особенности хода роста по высоте, диаметру и запасу в ельнике черничном влажном, пройденном сплошной рубкой, по результатам долговременного мониторинга на пробных площадях. Показана динамика структуры древостоя после сплошной рубки осушенного ельника черничного влажного. Проведена оценка на нормальность распределения ели в изучаемых древостоях с помощью теста χ2.

2. Данные по запасу показали, что среднепериодический прирост еловой части древостоя, пройденного сплошной рубкой, за 37 лет составил 2,8 м3/га. В древостое, где не проведена сплошная рубка, среднепериодический прирост еловой части составил 0,86 м3/га, что говорит о значительно большей скорости увеличения древесной массы. Преобладание стволов ели как по запасу, так и по числу говорит об успешном естественном возобновлении ели на вырубке. Оставленный второй ярус с запасом 17 м3 ели, а также сохраненный подрост позволили сформировать еловый древостой без смены пород и длительного периода возобновления. Общий запас 174 м3 древесины на месте сплошной рубки превосходит данные из таблиц хода роста для 5-го класса бонитета ельника черничного влажного.

3. Cформирован высокопродуктивный смешанный елово-березовый древостой, что говорит о возможности вести заготовку древесины на осушенных землях.

4. По результатам оценки состояния осушительной сети сделан вывод о неудовлетворительном ее состоянии. Ухудшение состояния каналов произошло из-за уменьшения глубины и зарастания осушителей. Ухудшение состояния каналов и функционирования сети негативно влияет на пропускную способность каналов и препятствует проективной работе системы осушения. Лесоводственная оценка показывает, что формируемые древостои не утратили устойчивость, а уровень отпада соответствует естественной динамике древостоя в процессе роста.