Лесоводственная эффективность сплошнолесосечных рубок в пихтовых лесах Рудного Алтая Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г. - < JJJf

Лесное хозяйство

УДК 630.0.32.(571.151)

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПЛОШНОЛЕСОСЕЧНЫХ РУБОК В ПИХТОВЫХ ЛЕСАХ РУДНОГО АЛТАЯ

А. А. КАЛАЧЕВ,

кандидат сельскохозяйственных наук, докторант,

Уральский государственный лесотехнический университет, Алтайский филиал ТОО «КазНИИЛХ»

(620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37; тел.: 8 (343) 254-63-24),

Т. А. АРХАНГЕЛЬСКАЯ,

кандидат сельскохозяйственных наук,

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

(634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30),

С. В. ЗАЛЕСОВ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Уральский государственный лесотехнический университет

(620100, г. Екатеринбург, ул. Сибирский тракт, д. 37; тел.: 8 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected])

Ключевые слова: Рудный Алтай, сплошнолесосечные рубки, возобновление, лесоводственная эффективность. Начало лесопромышленного освоения темнохвойных лесов Рудного Алтая относится к середине XVIII века и связано с развитием горнорудной промышленности. За этот период в пихтачах применялись всевозможные рубки главного пользования: приисковые, подневольно-выборочные, условно-сплошные, равномерно-постепенные, длительно-постепенные и сплошнолесосечные. Сплошные широколесосечные и концентрированные рубки во второй половине прошлого столетия занимали ведущее место при лесозаготовках. В результате применения таких рубок за последние 50 лет изменилась структура и состав лесного фонда в сторону сокращения коренных хвойных насаждений и увеличения площадей вторичных мяг-колиственных насаждений и закустаренных участков. Правилами рубок главного пользования 2005 г. в хвойных лесах были запрещены сплошнолесосечные рубки. Целью исследований явилось определение лесоводственной эффективности сплош-нолесосечных рубок. Изучение процессов естественного возобновления на вырубках различной давности свидетельствует о постепенном восстановлении лесной обстановки. Под пологом производных насаждений формируется ярус хвойных пород. Его общее количество и динамика накопления после рубки зависит от сохранности подроста предварительной генерации. По истечении 35-45 лет под пологом березовых или осиновых древостоев среднее количество подроста составляет 11480 ± 148,7 шт./га (от 5600 до 20200 шт./га). Чистые пихтачи с единичной примесью лиственных составляют 14,5 % от общего количества возобновившихся участков. Смешанные пихтово-березовые или пихтово-осиновые насаждения с участием пихты в составе от 6 до 9 единиц формируются на 54,8 % участков. На оставшихся 30,7 % участков формируются мягколиственные древостои и кустарниковые заросли. Ширина лесосеки и качество проведения рубки являются основополагающими факторами при формировании будущих пихтовых древостоев. Широколесосечные и концентрированные рубки, проводимые без соблюдения правил и технологии разработки лесосек, приводят к смене состава будущих древостоев и формированию производных насаждений. После проведения узколесосечных рубок с сохранением подроста происходит восстановление пихтовых древостоев без смены пород.

SILVICULTURAL EFFICIENCY OF CLEARCUTTINGS IN FIR FORESTS OF THE RUDNY ALTAI

А. А. KALACHEV,

candidate of agricultural sciences, doctoral student, Ural state forest engineering university, Altai branch of "KazNIILKH"

(37 Sibirskiy tr. Str., 620100, Ekaterinburg; tel: +7 (343) 254-63-24),

Т. А. ARHANGELSKAYA,

сandidate of agricultural sciences, National research Tomsk polytechnical university

(30 Lenina Pr., 634050, Tomsk),

S. V. ZALESOV,

doctor of agricultural sciences, professor, Ural state forest engineering university

(37 Sibirskiy tr. Str., 620100, Ekaterinburg; tel: +7 (343) 254-63-24; e-mail: [email protected]) Keywords: Rudny Altai, clearcutting, regeneration, silvicultural efficiency.

The beginning of timber industry development in dark coniferous forests of the Rudny Altai started in the middle of the XVIII century with the development of the mining industry. During this period, all sorts of principal cutting were used in fir forests: cutting on the mining principle, bonded-selective cutting, conditional clear cutting, even gradual cutting, stage cutting and clear-cutting. Clear wide cuttings and concentrated cuttings occupied a leading place in timber harvesting in the second half of the last century. As a result of such cuttings, during the last 50 years the structure and composition of the forest resources has changed in the direction of reducing indigenous conifer plantings and increasing the area of softwood plantings and secondary bushy sites. Clear-cuttings were banned by the Regulations for principal cuttings in coniferous forests of 2005. The objective of this research is to determine the efficiency of silvicultural clear-cutting. Results. The study of the processes of natural regeneration on cutting areas of different periods indicates a gradual recovery of the forest environment. A tier of conifers is formed under the cover of derivative plantings. Their total quantity and dynamics of accumulation after cutting depends on the preservation of prior generation undergrowth. Upon expiration of 35-45 years the average amount of undergrowth under the canopy of birch or aspen stands is 11480 ± 1487 pcs./ha (from 5600 to 20200 pcs./ha). Pure fir forests with a sporadic admixture of deciduous trees constitute 14.5 % of the total amount of renewed areas. Mixed fir and birch or fir and aspen plantings with fir comprising from 6 to 9 units are formed on 54.8 % of sites. Soft-wooded broadleaf stands and bush thickets are formed on the remaining 30.7 % of the sites. Conclusions and recommendations. The width of a cutting area and the quality of conducting cuttings are the major factors in shaping the future of fir stands. Wide cuttings and concentrated cuttings carried out without complying with the regulations and technologies for cutting areas lead to a change in the composition of future stands and the formation of derivative plantings. There is a restoration of fir stands without changing species after carrying out narrow harvesting cuttings with the preservation of undergrowth.

Положительная рецензия представлена А. П. Кожевниковым, доктором сельскохозяйственных наук, доцентом, ведущим научным сотрудником лаборатории экологии древесных растений Ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.

60 www.m-avu.narod.ru

60 www.avu.usaca.ru

Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г. ~ <)

Лесное хозяйство Тр^

Опыт проведения рубок главного пользования в пихтовых лесах Рудного Алтая различными способами накоплен значительный (Мушегян, 1959; На-танзон, 1959; Чимиров, 1971; Чимиров, Шершнев, 1971; Борисов, 1980). Вплоть до середины XX века основными способами рубок были приисковые, подневольно-выборочные и условно-сплошные с диаметра 22 и 24 см. В 1950-х гг. стали широко применять тракторную трелевку. Основными способами заготовки древесины становятся условно-сплошной и сплошнолесосечный (далее — СР) (Филатов, 1971). Приказом Министра лесного хозяйства СССР № 779 от 15.10.1952 г., Правилами рубок главного пользования в горных лесах Алтая и Тянь-Шаня (1965), в темнохвойных лесах назначались СР и постепенные семенно-лесосечные рубки. Приказ и правила на местах не выполнялись, и единственным способом рубки была СР. Согласно действующим правилам рубок главного пользования в горных лесах Республики Казахстан (2005), в пихтовых лесах, в зависимости от крутизны, экспозиции склонов и др. показателей, назначаются равномерно-постепенные, добровольно-выборочные и длительно-постепенные рубки. Таким образом, в горных лесах Рудного Алтая за более чем двухсотлетний период применялись все известные способы рубок. Определение лесоводственной эффективности каждого из способов представляет не только научный, но и практический интерес.

Цель и методика исследований.

Целью настоящих исследований является проведение лесоводственной оценки сплошнолесосечных рубок путем изучения процессов естественного возобновления пихты на вырубках. Объектом исследований являются участки пихтовых насаждений, пройденные сплошнолесосечными рубками различной давности. Таксационная характеристика насаждений до рубки определялась на основании материалов лесоустройства и таксационных описаний насаждений конкретного лесного учреждения. Вырубки группировались по срокам давности рубки на 1-5, 6-15, 21-30 и 31-45-летние. Для изучения возобновления применялся метод учетных площадок по А. В. Побединскому (1966). Данный метод предполагает закладку 50-100 учетных площадок размером 1 х 1 м. Площадки размещаются по ходовым линиям, заложенным по диагонали пробной площадки. На хо-

довых линиях площадки размещаются на расстоянии 2 м друг от друга. Размер пробной площади (ПП) определялся площадью лесного выдела, либо принят в размере не менее 0,25 га. ПП располагались в наиболее характерной части лесного выдела. На каждую пробную площадь заводилась «Карточка пробной площади». Цифровой материал обрабатывался методами вариационной статистики с использованием компьютерных программ.

Результаты исследований. Отказ от сплошных рубок в хвойных лесах в начале нынешнего столетия был вызван, прежде всего, ситуацией, сложившейся в лесном фонде некогда богатого хвойными лесами региона. Проведенный анализ динамики покрытых лесом угодий Казахстанского Алтая в разрезе лесообразующих пород за период 1961-2009 гг. (табл. 1), свидетельствуют о неуклонном увеличении площадей производных березняков, осинников и кустарников.

В целом по региону наблюдается динамика увеличения покрытых лесом угодий относительно 1961 г. на 11 % (+145,0 тыс. га), однако в разрезе древесных пород прослеживается сокращение пихтовых насаждений на 18 % (-85,1 тыс. га) и, соответственно, увеличение производных осинников и березняков на 40 % (+107,8 тыс. га) и кустарников на 50 % (+108,2 тыс. га). Увеличение лесопокрытой площади происходит не за счет восстановления коренной породы, а за счет формирования производных мягколи-ственных насаждений и закустаривания участков.

Анализируя ситуацию, сложившуюся в лесном фонде, можно отметить, что формирование производных мягколиственных насаждений или закуста-ривание площадей произошло на участках, где проводились бесконтрольные СР с шириной лесосек до 500 метров и более. В основном, вырубались целые урочища или склоны без соблюдения правил разработки лесосек и с минимальным сохранением подроста предварительной генерации (рис. 1).

Оставленные семенники или даже семенные куртины на ветроударных склонах уже через 3-4 года представляли собой ветровал и бурелом, захламляющий и без того неочищенные вырубки. Высокий густой травостой за это время обуславливал задерне-ние почвы. В результате, уже через 5 лет после рубки на месте коренного хвойного насаждения формиру-

Таблица 1

Динамика площадей и запасов покрытых лесом угодий лесного фонда Казахстанского Алтая

Древесная порода 1961 г. 1966 г. 1973 г. 1988 г. 2009 г.

площадь, тыс. га запас, млн м3 площадь, тыс. га запас, млн м3 площадь, тыс. га запас, млн м3 площадь, тыс. га запас, млн м3 площадь, тыс. га запас, млн м3

С 44,5 3,11 44,3 3,10 41,5 2,89 41,5 3,31 38,8 3,76

Е 16,3 3,16 16,1 3,05 14,1 2,28 20,5 2,03 27,0 2,13

П 479,3 78,8 452,0 70,13 430,5 63,8 394,9 58,91 394,2 57,13

Лц 195,1 36,03 187,2 35,08 169,8 30,43 169,7 28,57 175,2 29,61

К 28,9 5,53 31,1 5,97 40,7 7,39 46,1 8,94 44,7 9,01

Б 122,7 10,22 115,5 9,57 119,4 9,74 155,5 10,63 186,2 13,49

Ос 141,4 13,19 148,5 14,05 133,1 13,39 159,1 13,83 185,7 16,68

Итого, Б + Ос 264,1 23,41 264,0 23,62 252,5 23,13 314,6 24,46 371,9 30,17

Кустарники 218,0 1,22 237 1,21 342,8 1,55 325,1 1,8 326,2 0,29

Всего покрытой лесом 1256,2 151,94 1242,5 142,82 1305,8 132,48 1333,8 129,23 1401,3 133,93

www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru

Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г. ■

Лесное хозяйство

до 5 л с I 6-15 ЛС1 21-30ЛС1 31-45ле1

Давность сплошно-лесосечной рубки

Рисунок 2

Динамика накопления пихтового подроста на участках, пройденных производственными сплошнолесосечными рубками

Рисунок 1

Формирование производного березняка на склоне,

пройденном сплошнолесосечной концентрированной рубкой

давностью 17 лет

ются различные по составу производные насаждения или кустарниковые заросли.

Для определения лесоводственной эффективности сплошнолесосечных рубок в период с 2006 по 2013 г. были проведены исследования по изучению процессов естественного возобновления на вырубках 3-45-летней давности. Исследования проводились в наиболее распространенном типе пихтового леса Рудного Алтая — пихтаче травяно-папоротниковом (тип ПТП) на склонах СЗ-С-СВ экспозиций нижнего и среднегорного таежного поясов. СР проведены силами леспромхозов, мы именуем производственными. Для контроля нами были обследованы участки, пройденные СР, проведенными под руководством научных сотрудников Алтайской лесной опытной станции КАЗНИИЛХ — опытные рубки. Динамика накопления пихтового подроста на участках, пройденных производственными СР, представлена на рис. 2.

К 5 годам после проведения рубки среднее количество пихтового подроста составляет 2946 ± 101,5 шт./га (от 875 до 7073 шт./га). Общее количество пихтового подроста постоянно увеличивается. Это происходит в результате роста сохранившегося подроста предварительной и накопления подроста последующей генерации. К 15 годам после рубки среднее количество пихтового подроста составляет 5908 ± 179,5 шт./га (от 625 до 18500 шт./га). На участках с давностью рубки 21-30 лет оно составляет 10925 ± 146,7 шт./га (от 6200 до 18200 шт./га). В дальнейшем на количество подроста и его качественное состояние влияют процессы самоизреживания и конкуренции, что подтверждается снижением интенсивности накопления подроста. В результате такого взаимовлияния на участках, пройденных рубками давностью более 30 лет, количество подроста увеличивается незначительно: среднее количество подроста составляет 11480 ± 148,7 шт./га (от 5600 до 20200 шт./га).

Участки, пройденные производственными сплош-нолесосечными рубками, в настоящее время представляют собой пихтовые, смешанные пихтово-ли-ственные насаждения или закустаренные вырубки. Чистые пихтачи с единичной примесью лиственных (состав 10П + Б, Ос) составляют 14,5 % от общего количества возобновившихся вырубок. Смешанные березово-пихтовые или осиново-пихтовые насаждения с участием пихты в составе от 6 до 9 единиц

формируются на 54,8 % участков, тогда как березовые и осиновые древостои с примесью пихты (3-5 единиц) — на 11,3 % всех участков. Березняки или осинники с примесью пихты в составе до 2 единиц формируются на 11,4 % площадей. Также следует отметить 8,0 % площадей, заросших кустарниками или травостоем.

Особого внимания заслуживает анализ динамики естественного возобновления пихты после проведения опытных рубок. Первые опытные рубки на Рудном Алтае были выполнены Ю. О. Чимировым в 1959 г. Были проведены СР с шириной лесосеки 100 и 200 м, постепенные двух-приемные и добровольно-выборочные рубки. Эти опыты были продолжены в последующие годы с уменьшением ширины лесосек до 35-45 м (Чимиров, Шершнев, 1971; Борисов, 1980). На опытных лесосеках сплошных рубок удавалось сохранить большую часть подроста, а при проведении несплошных длительно-постепенных, равномерно-постепенных, добровольно-выборочных рубок и молодое поколение леса. Разработка лесосек опытных рубок велась узкими пасеками шириной 35-45 м. Применяемая технология позволила сохранить в среднем до 73 % первоначального количества подроста, причем наименьшая сохранность отмечена в высотных группах до 0,2 м. Главным достоинством опытной рубки, в отличие от производственных, является то, что на участках не произошло смены пород и на всех пробных площадях на вырубках давностью 35-37 лет в составе доминирует пихта сибирская (10П + Б) (рис. 3).

Единичное участие березы в составе пихтовых древостоев сохранилось на протяжении почти 40 лет после ее проведения. Показатели среднего диаметра и высоты варьируют, соответственно, от 6 до 8 см и от 4,1 до 9,4 м. Количество деревьев на 1 га колеблется от 835 до 1050 шт., причем количество деревьев с диаметром на высоте 1,3 м свыше 20 см составляет 5-7 %. Основная масса деревьев (74-76 %) имеет диаметр до 10 см.

Анализируя данные о динамике количества подроста пихты (рис. 4), можно отметить, что в первые 5 лет после рубки оно уменьшается. Это вызвано гибелью поврежденного в процессе проведения лесосечных работ подроста пихты и молодого поколения леса. Через 5 лет после опытной рубки количество

шшш.т-э уи. пэгоб. ги www.avu.usa сэ. ги

Аграрный вестник Урала № 4 (122), 2014 г. —

Лесное хозяйство

Ш m m

до рубки

послерубки 5;iei

Давность рубки

Рисунок 4

Динамика подроста пихты после проведения опытной сплошной узколесосечной рубки

как «неудовлетворительное». Лесообразовательный процесс на таких вырубках во многом определяется количеством сохранившихся экземпляров подроста предварительной генерации. Биологические особенности пихты сибирской не позволяют ей восстанавливаться на больших открытых площадях. Процесс восстановления коренного хвойного насаждения растягивается до 2 столетий. Длительность лесо-восстановительных смен на закустаренных вырубках займет еще более длительное время. Опытные сплошные узколесосечные рубки, проведенные с соблюдением правил и технологии разработки лесосек, а также с максимальным сохранением пихтового подроста, способствуют восстановлению пихты сибирской без смены пород. Проведенные исследования доказывают возможность применения сплошных узколесосечных рубок в пихтовых лесах Рудного Алтая. Соблюдение технологии лесосечных работ обеспечивает лесоводственную, экологическую и экономическую эффективность указанных рубок.

Рисунок 3

Молодой пихтовый древостой, сформировавшийся на участке, пройденном опытной сплошной узколесосечной рубкой

давностью 36 лет

подроста составляет 45,2 % от первоначальных показателей до рубки. Также на дальнейшее уменьшение количества подроста влияет резкое изменение лесо-растительных условий и длительность периода его адаптации к условиям вырубки.

Выводы. Рекомендации. Скорость восстановительных смен после проведения сплошной рубки напрямую зависит от качества ее проведения. Сплошнолесосечные производственные рубки, проводимые с нарушением технологии разработки лесосек, приводят к изменению состава формирующегося древостоя, а в некоторых случаях и категории лесных угодий. Оставленные на лесосеках концентрированных рубок в качестве источника семян семенные деревья и куртины выполняют отведенную роль лишь в первые годы после рубки. В дальнейшем они, как правило, вываливаются в результате воздействия ветра. Естественное возобновление в первые годы после рубок оценивается

Литература

1. Борисов В. М. Несплошные способы рубок в пихтачах Рудного Алтая // Научные основы повышения продуктивности лесов Казахстана: Тр. КАЗНИИЛХ. Алма-Ата, 1980. Т. XII.

2. Мушегян А. М. Системы рубок главного пользования в пихтовых древостоях Рудного Алтая // Система рубок главного пользования в горных лесах Алтая и Тянь-Шаня. Алма-Ата, 1959.

3. Натанзон А. В. О системе рубок главного пользования в горных лесах Алтая // Система рубок главного пользования в горных лесах Алтая и Тянь-Шаня. Алма-Ата, 1959.

4. Побединский А. В. Изучение лесовосстановительных процессов. М., 1966. 64 с.

5. Чимиров Ю. О. Способы рубок и естественное возобновление в пихтовых лесах Казахстанского Алтая // Современное состояние лесного хозяйства и лесной промышленности в горных лесах Рудного Алтая и перспективы их развития : доклады участников республиканского совещания. Алма-Ата, 1971.

6. Чимиров Ю. О., Шершнев В. И. Способы рубок и естественное возобновление в пихтовых лесах Казахстанского Алтая // Современное состояние лесного хозяйства и лесной промышленности в горных лесах Рудного Алтая : реф. докладов. Алма-Ата, 1971.

7. Филатов И. И. Лесовозобновительный процесс на вырубках Рудного Алтая // Современное состояние лесного хозяйства и лесной промышленности в горных лесах Рудного Алтая и перспективы их развития. Алма-Ата, 1971.

References

1. Borisov V. M. Methods of partial cuttings in fir forests of the Rudny Altai // The scientific bases for improving the productivity of forests in Kazakhstan. Kazakh Scientific-Research Institute of Forestry Management. Alma-Ata, 1980. Vol. XII.

2. Musheghyan A. M. The system of principal cutting in fir stands of the Rudny Altai // The system of principal cutting in the mountain forests of the Altai and Tien Shan. Alma-Ata, 1959.

3. Natanzon A. V. About the system principal cutting in the mountain forests of the Altai // System of principal cutting in the mountain forests of the Altai and Tien Shan. Alma-Ata, 1959.

4. Pobedinskii A. V. The study of forest regeneration processes. M., 1966. 64 p.

5. Chimirov Yu. O. Methods of cuttings and natural regeneration in fir forests of Kazakhstan Altai // The current state of forestry and forest industry in the mountain forests of the Rudny Altai and the prospects of their development : reports of the participants of republican meeting. Alma-Ata, 1971.

6. Chimirov Yu. O., Shershnyov V. I. Methods of cuttings and natural regeneration in fir forests of the Kazakhstan Altai // The current state of forestry and forest industry in the mountain forests of the Rudny Altai : abstracts of reports. Alma-Ata, 1971.

7. Filatov I. I. Forest Regeneration process on cutting areas of the Rudny Altai // The current state of forestry and forest industry in the mountain forests of the Rudny Altai and prospects of their development. Alma-Ata, 1971. www.m-avu.narod.ru www.avu.usaca.ru

es