Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ В ОСУШАЕМЫХ СОСНЯКАХ, ПРОЙДЕННЫХ КОМПЛЕКСНЫМИ РУБКАМИ

Смирнов А.П. 1 Чыонг Ву Ван 1 Смирнов А.А. 1
1 ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова»
При проведении комплексных рубок в разновозрастных осушаемых сосняках на верховом болоте (17 лет после устройства каналов) численность подроста сосны на опытных и контрольных участках составляла 6-10 тыс. экземпляров на 1 га. В результате конкуренции со стороны древостоя, через 15 лет после проведения рубок густота подроста сосны уменьшилась до 0,5–3,5 тыс. экземпляров на 1 га. Ещё через 15 лет подрост сосны полностью отсутствовал на опыте и контроле. Место подроста сосны постепенно занял подрост берёзы. В год рубок он отсутствовал, а через 30 лет после проведения рубок его численность составляла 2,5–5,5 тыс. экземпляров на 1 га. Однако вследствие светолюбия берёзы лишь отдельные деревья в условиях высокой полноты древостоя впоследствии могут выйти в первый ярус (у каналов). При достижении осушаемыми сосняками возраста спелости и при отсутствии под их пологом подроста сосны, берёзы и малом количестве подроста ели (0,1–0,4 тыс. экз./га) целесообразно проведение сплошной рубки с расчётом на последующее естественное возобновление сосны.
осушаемые сосняки на верховых болотах
комплексные рубки
естественное возобновление леса
1. Бабиков Б.В. Гидрологический режим осушенных лесных болот, сформировавшихся на тяжелых почвах (на примере болота Гладкое Тосненского района Ленинградской области) // Значение болот в биосфере. – М.: Наука, 1980. – С. 81–95.
2. Иматова И.А. Состояние и рост подроста сосны на осушенных сфагновых болотах Среднего Урала: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. – Екатеринбург, 1997. – 20 с.
3. Мартынов А.Н., Сеннов С.Н., Грязькин А.В. Естественное возобновление леса: текст лекций. – СПб.: СПб ЛТА, 1994. – 44 с.
4. Медведева В.М. Формирование лесов на осушенных землях среднетаёжной подзоны. – Петрозаводск: Изд-во Карелия, 1989. – 168 с.
5. Пьявченко Н.И. Об изучении болотных биогеоценозов // Основные принципы изучения болотных биогеоценозов. – Л.: Наука, 1972. – С. 5–13.
6. Пятецкий Г.Е., Морозова Р.М. Влияние осушения на плодородие почв верховых болот и продуктивность леса // Лес и почва. – Красноярск, 1968. – С. 339–347.
7. Рубцов В.Г., Книзе А.А. Закладка и обработка пробных площадей в осушенных насаждениях: методические рекомендации. – Л.: ЛенНИИЛХ, 1977. – 44 с.
8. Сеннов С.Н. Результаты длительных наблюдений за естественным ростом древостоев и влиянием на него рубок ухода. – СПб.: СПбНИИЛХ, 2008. – 29 с.
9. Смирнов А.П. Лесорастительный потенциал осушенных торфяно-болотных почв и его рациональное использование: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. – СПб., 2003. – 41 с.
10. Чмыр А.Ф., Константинов В.К. Лесной департамент и осушение лесов // Гидротехническая мелиорация земель, ведение лесного хозяйства и вопросы экологии: тр. СПбНИИЛХ. – СПб.: СПбНИИЛХ, 1997. – С. 5–7.

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.)

Номер ПП, вариант

Год таксации

Состав яруса и средний возраст по элементам леса

Нср, м

Dср, см

G, м2/га

Относительная полнота

Густота, дер./га

Запас, м3/га

Класс бонитета сосны

Опытный участок I, расстояние между каналами 20 м (контроль ПП 2-к)

1-р, рубка (32 %)

1984

10С30

6,3

6,4

10,2

0,45

3185

41

III

1999

10С45

10,5

10,0

23,5

0,79

3000

132

II,5

2014

10С60

14,5

13,3

32,9

0,99

2353

242

II,5

Опытный участок II, расстояние между каналами 45 м

2-к, контроль

1984

7С303С80

5,8

6,1

14,9

0,67

5117

50

III,5

1999

8С452С95

10,2

8,8

24,1

0,82

3968

132

III

2014

8С602С110

14,0

12,9

30,0

0,91

2310

215

III

4-р, рубка (57 %)

1984

10С30

5,9

5,7

6,4

0,29

2518

24

III,5

1999

10С45

9,4

9,5

19,0

0,67

2691

96

III

2014

10С60

14,8

13,3

28,6

0,85

2050

215

III

Опытный участок III, расстояние между каналами 65 м

5-к, контроль

1984

8С402С80

7,1

7,0

10,7

0,44

2778

49

III

1999

8С552С95

11,2

10,6

24,1

0,79

2718

142

II,5

2014

7С703С110

17,2

15,5

29,9

0,85

1587

256

II,5

7-р, рубка (28 %)

1984

10С40

7,6

7,9

9,4

0,37

1940

38

III

1999

10С55

12,4

12,3

23,0

0,73

1919

148

II,5

2014

10С70

17,8

16,4

30,0

0,86

1429

265

II,5

Опытный участок IA, расстояние между каналами 20 м (контроль 4А-к)

1А-р, рубка 100 %

1984

10С20

6,8

8,4

8,0

0,34

1431

37

II

1999

10С35

11,4

12,9

21,7

0,72

1672

130

II

2014

10С50 + Б40ед Е30

16,5

17,9

36,2

1,01

1447

299

II

Опытный участок IIA, расстояние между каналами 45 м

4А-к, контроль

1984

7,5С702,5С30

8,2

9,3

12,0

0,45

1756

56

III

1999

6С854С45

11,3

11,6

23,1

0,75

2186

138

II,5

2014

5С1004С601Б40

16,3

16,7

31,3

0,91

1436

256

II

2А-р, рубка (52 %)

1984

10С30

7,0

7,6

6,2

0,25

1347

25

II,5

1999

10С45

12,4

12,7

19,9

0,63

1574

128

II

2014

10С60 + Б40ед Е30

16,2

18,0

28,2

0,83

1111

229

II

Опытный участок IIIA, расстояние между каналами 65 м

7А-к, контроль

1984

8,5С701,5С30

9,5

10,6

12,3

0,43

1377

65

II

1999

7С853С45

12,5

13,3

22,1

0,70

1600

143

II

2014

6,5С100 3,5С60

16,7

18,8

26,4

0,77

955

220

II

5А-р, рубка (77 %)

1984

10С30

7,0

8,0

3,9

0,16

780

17

II

1999

10С45

10,1

11,5

14,8

0,51

1424

80

II,5

2014

10С60 + Б40

16,8

17,3

22,2

0,65

948

177

II

Опытный участок V, середина межканального расстояния 205 м

15-к, контроль общий

1984

7С803С40

6,0

7,8

8,1

0,37

1686

29

V

1999

6С954С55

8,2

9,6

10,6

0,40

1466

49

IV,5

2014

5,5С1104,5С70

10,1

12,0

12,8

0,44

1133

69

IV,5

Таблица 2

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

Номер ПП

В год проведения рубки (1984)

Через 15 лет после рубки (1999)

кол-во подроста, экз./га

древостой

кол-во подроста, экз./га

изменение кол-ва подроста за 15 лет

древостой

полнота, м2/га

отн. полнота

густота, дер./га

экз./га

%

полнота, м2/га

отн. полнота

густота, дер./га

Контрольные варианты

2-к

9430

14,9

0,67

5117

179

–9251

–98

24,1

0,82

3968

5-к

8446

10,7

0,44

2778

0

–8446

–100

24,1

0,79

2718

4А-к

7781

12,0

0,45

1756

2459

–5322

–68

23,1

0,75

2186

7А-к

9268

12,3

0,43

1377

2016

–7252

–78

22,1

0,70

1600

15-к

6726

8,1

0,37

1686

1872

–4854

–72

10,6

0,40

1466

Коэффициент корреляции количества подроста с таксационными показателями

 

+0,37

–0,02

–0,25

 

–0,39

–0,48

–0,77

     

Варианты с проведением рубок

1-р

4624

10,2

0,45

3185

1533

–3091

–67

23,5

0,79

3000

4-р

7038

6,4

0,29

2518

1063

–5975

–85

19,0

0,67

2691

7-р

5994

9,4

0,37

1940

0

–5994

–100

23,0

0,73

1919

1А-р

10515

8,0

0,34

1431

478

–10037

–95

21,7

0,72

1672

2А-р

6590

6,2

0,25

1347

841

–5749

–83

19,9

0,63

1574

5А-р

9338

3,9

0,16

780

3327

–6011

–64

14,8

0,51

1424

Коэффициент корреляции количества подроста с таксационными показателями

 

–0,84

–0,89

–0,79

 

–0,78

–0,70

–0,14

     

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

Номер ПП

Через 15 лет после рубки (1999)

Через 30 лет после рубки (2014)

кол-во подроста, экз./га

древостой

кол-во подроста, экз./га

изменение кол-ва подроста за 15 лет

древостой

полнота, м2/га

отн. полнота

густота, дер./га

экз./га

%

полнота, м2/га

отн. полнота

густота, дер./га

Контрольные варианты

2-к

438

24,1

0,82

3968

820

+382

+87

30,0

0,91

2310

5-к

1700

24,1

0,79

2718

2210

+510

+30

29,9

0,85

1587

4А-к

456

23,1

0,75

2186

3141

+2685

+689

31,3

0,91

1436

7А-к

900

22,1

0,70

1600

3696

+2796

+411

26,4

0,77

955

Коэффициент корреляции количества подроста с таксационными показателями

 

+0,22

+0,01

–0,20

 

–0,45

–0,63

–0,98

     

Варианты с проведением рубок

1-р

1017

23,5

0,79

3000

2187

+1170

+215

32,9

0,99

2353

4-р

1223

19,0

0,67

2691

1743

+520

+43

28,6

0,85

2050

7-р

1120

23,0

0,73

1919

1950

+830

+74

30,0

0,86

1429

1А-р

4050

21,7

0,72

1672

4268

+218

+5

36,2

1,01

1447

2А-р

1480

19,9

0,63

1574

3600

+2120

+243

28,2

0,83

1111

5А-р

1877

14,8

0,51

1424

5227

+3400

+281

22,2

0,65

948

Коэффициент корреляции количества подроста с таксационными показателями

 

–0,04

–0,04

–0,48

 

–0,32

–0,43

–0,75

     

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.


Библиографическая ссылка

Смирнов А.П., Чыонг Ву Ван, Смирнов А.А. ЕСТЕСТВЕННОЕ ВОЗОБНОВЛЕНИЕ В ОСУШАЕМЫХ СОСНЯКАХ, ПРОЙДЕННЫХ КОМПЛЕКСНЫМИ РУБКАМИ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 4. – С. 105-110;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35871 (дата обращения: 15.08.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074