Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса 12
1.1 Лесные питомники 12
1.2 Искусственное лесовосстановление 19
1.3 Защитное лесоразведение , 27
1А Особенности лесокультурного фонда Сибири 40
2 Программа, методология и объекты исследования 47
2.1 Программа исследований 47
2.2 Методики исследования J 48
2.2.1 Исследование естественного возобновления 48
2.2.2 Исследование питомников 51
2.2.3 Исследование лесных культур 52
2.2.4 Методика обследования земель мелиоративного фонда 54
2.2.5 Применение спутниковой системы GPS в проектировании объектов лесокультурного производства 55
2.3 Характеристика объектов исследования-и объём выполненных работ 60
2.4 Методология лесокультурного производства 63
3 Природные условия районов исследования 81
3.1 Природные условия таежной зоны Иркутской области 81
3.2 Природные условия Ширинской степи Хакасии 97
Анализ лесовосстановления в таежной зоне ; 105
4.1 Характеристика сосновых насаждений 105
4.2 Предварительное естественное возобновление в сосновых насаждениях 114
4.3 Влияние лесозаготовительной техники на лесовозобновление 124
4.4 Соотношение мероприятий по естественному и искусственному возобновлению на вырубках 136
4.5 Естественное возобновление вырубок и гарей 144
4.6 История лесных культур в Иркутской области 154
Особенности создания лесных культур 162
5.1 Рост культур сосны обыкновенной ; 162
5.2 Соотношение методов создания лесных культур 176
5.3 Обработка почвы под лесные культуры : 186
5.4 Густота лесных культур 194
5.5 Проведение агротехнических и лесоводственных уходов в культурах 197
5.6 Смыкание лесных культур и перевод их в покрытые лесом земли 201
5.7 Районирование лесокультурных работ 208
5.8 Сроки проведения лесокультурных работ 214
5.9 Опыт выращивания посадочного материала в Братском лесхозе '; 222
6 Особенности защитного лесоразведения 231
6.1 Ход роста в высоту древесных пород в лесополосах на различных почвах 231
6.2 Рост и формирование полезащитной лесной полосы из сосны обыкновенной І 239
6.3 Опыт создания пастбищезащитных лесных полос 247
6.4 Опыт выращивания прикошарной лесной полосы 258
6.5 Опыт создания древесного зонта 264
6.6 Естественное возобновление в защитных лесных насаждениях 271
7 Технология автоматизированного проектирования лесокультурного производства 281
7.1 Факторы и хозяйственные требования, определяющие проектирование объектов лесокультурного производства . 281
7.1Л Природные и антропогенные факторы 281
7.1.2 Хозяйственные требования 283
7.2 Расчет количества посадочных мест и посадочного материала при создании лесных культур различного назначения 290
7.3 Автоматизация проектирования лесокультурных объектов 304
7.4 Модуль определения количества агротехнических уходов . 309
7.5 Расчет климатических показателей при проектировании защитных лесных насаждений >. 312
7.6 Автоматизация проектирования лесных питомников 323
7.6.1 Модуль по принятию решения о подготовке семян к посеву 328
7.6.2 Модуль по установлению потребного количества удобрений
под основную обработку почвы 330
7.7 Автоматизированное проектирование защитных лесных насаждений 351
7.8 Автоматизированный выбор ассортимента пород при проектировании защитных лесных насаждений 360
7.9 Автоматизированный расчет экономической эффективности полезащитных лесных полос 373
7.10 Создание электронного справочника по проектированию лесных культур различного целевого назначения 384
7.11 Создание ГИС-ориентированной системы автоматизированного проектирования лесокультурного производства 389
Выводы 394
Заключение : 395
Библиографический список
- Искусственное лесовосстановление
- Исследование естественного возобновления
- Природные условия Ширинской степи Хакасии
- Влияние лесозаготовительной техники на лесовозобновление
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из первоочередных задач развития лесного хозяйства является своевременное и качественное воспроизводство лесов, сохранение их ресурсного, рекреационного, экологического потенциала и биологического разнообразия. Федеральной целевой программой «Экология и природные ресурсы России (2002-2010 гг.)» для улучшения качества лесного фонда планируется осуществить лесовосстановление на площади 6900 тыс. га, лесоразведение на площади 160 тыс. га. [173].
Вторым этапом этой программы на 2006-2010 годы предусматривается осуществить планомерное развитие лесного хозяйства на основе внедрения достижений науки и техники, широкого использования геоинформационных систем и технологий (ГИС-технологий) для обеспечения интенсивного, комплексного использования лесных ресурсов при сохранении экологического и генетического потенциала лесов России [173].
Анализ разработанных прикладных программ, используемых в лесном хозяйстве, проведенный В.Л. Черных и В.В. Сысуевым, показал, что в настоящее время основная часть программной продукции приходится на математическую статистику (45 %), на первом месте в лесной отрасли находятся лесная таксация и лесоустройство, на долго которых приходится 23 % программного обеспечения. Доля прикладных программ, приходящаяся на такие предметные области, как лесоводство, лесные культуры и почвоведение, не превышает 8-9 %, и всего 5 % приходится на автоматизированные системы [442].
Создание автоматизированных систем для проектирования лесокультур-ного производства требует проведения комплекса научных исследований и разработок. Во-первых, необходимо создание системы математических и информационных моделей, описывающих процессы выращивания лесных культур. Здесь помимо обобщения данных нормативной документации и работ других авторов требуется проведение собственных научных исследований, которые создают методическую и информационную базу для проектирования лесокультурного производства. Во-вторых, требуется создание ГИС-ориентированной системы как инструмента поддержки принятия проектных решений по лесокультурному производству для широкого круга работников лесного хозяйства. Решению указанного круга задач посвящена настоящая диссертация.
Цель и задачи исследований. Цель работы - на основе комплекса исследований особенностей лесовосстановления и лесоразведения в бореаль-ных и аридных условиях Средней Сибири разработать методологию и технологию автоматизированного проектирования объектов лесокультурного производства для оптимизации и повышения его эффективности.
В связи с поставленной целью в задачи исследований входило: изучение и анализ опыта создания лесных культур, выявление экологических факторов, оказывающих непосредственное влияние на их рост и формирование, обоснование перспективных агротехнических приемов, обеспечивающих повышение качества культур в соответствии с их назначением; определение структуры лесокультурного производства и представление ее в виде электронной информационно-справочной системы; разработка методологической основы автоматизированного проектирования лесокультурного производства; составление программных модулей по проектированию отдельных ле-сокультурных объектов и объединение их в единую ГИС-ориентированную систему автоматизированного проектирования:
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1) Теоретической основой моделирования лесокультурного производства является выделение доминирующих факторов, оказывающих влияние на рост древесных растений в конкретных лесорастительных условиях.
Предложенная модель лесокультурного производства позволяет проектировать объекты лесокультурного производства с применением компьютерных технологий.
Разработанный комплекс компьютерных программ позволяет оптимизировать процессы автоматизированного проектирования лесокультурного производства.
Научная новизна. Установлены зависимости роста лесных культур общего хозяйственного назначения, полезащитных лесных полос, зоомелиора-тивных насаждений от лесорастительных условий, агротехники их выращивания. Разработана ГИС-ориентированная система автоматизированного проектирования, которая позволяет осуществлять проектирование лесных культур, защитных лесных насаждений, лесных питомников и решать другие практические задачи.
Практическая ценность и реализация результатов исследования. Разработанная система автоматизированного проектирования лесокультурного производства значительно повышает уровень проектирования и качество различных лесокультурных объектов на основе оптимизации технологии их создания в различных лесорастительных условиях. Отдельные разработки системы, по мере их создания, использовались при выполнении хоздоговорных тематик: проекта экспериментального питомника для размножения декоративных растений (для Ботанического сада Института биологических проблем Севера ДВО АН СССР (г.Магадан, 1989); проекта санитарно-защитной зоны и озеленения территории Красноярского алюминиевого завода; проекта лесной рекультивации земель, нарушенных открытыми горными работами Кубековского карьера кирпичных суглинков (г. Красноярск, 1995); проекта рекультивации нарушенных земель при освоении Толчеинского месторождения баритов (Боградский район, Красноярского края 1996) [182]; проекта системы защитных лесных насаждений в пойме р. Кача (г. Красно- ярск, 1996); проекта на закрытие городской свалки твердых бытовых отходов в городе Ачинске (г. Ачинск, 2000).
Основные положения диссертационной работы вошли в две монографии, один учебник, восемь учебных пособий, что позволяет осваивать будущим специалистам лесного хозяйства автоматизацию проектирования лесо-культурного производства.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Larix-98: World Resources for Breeding, Resistance and Utilization. IUFRO»; на 11-ой международной научно-практической конференции «СИБРЕСУРС-11-2005» (Барнаул, Томск, 2005); на Всероссийских научно-практических конференциях «Сырьевые ресурсы Нижнего Приангарья» (Красноярск, 1997); «Здоровье общества и безопасность жизнедеятельности» (Москва, 1998); «Лесной комплекс - проблемы и решения» (Красноярск, 2000); «Проблемы экологии и развития городов» (Красноярск, 2001); «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2003, 2005); «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения» (Красноярск, 2001-2004); «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы» (Красноярск, 2004); Всероссийской конференции «Структурно-функциональная организация и динамика лесов» (Красноярск, 2004); на региональной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесопромышленного комплекса и организации строительства» (Архангельск, 1982); на региональной научно-методической конференции «Непрерывное экологическое образование и проблемы региональной экологии» (Красноярск, 1999); на региональных научно-практических конференциях «Достижения науки и техники — развитию города Красноярска» (Красноярск, 1997); «Устойчивое развитие административных территорий и лесопарковых хозяйств. Проблемы и пути их решения» (Москва, 2002); «Восстановление нарушенных'ландшафтов» (Барнаул, 2004), «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2005).
Обоснованность и достоверность результатов базируются на значительном экспериментальном материале, и подтверждаются многолетними исследованиями по лесовозобновлению вырубок и гарей в различных типах условий местопроизрастания, а также лесных культур, заложенных в таежной зоне, защитных лесных насаждений, созданных в аридных условиях. Обработка большого объема исходных данных проводилась с применением современных методов математической статистики и использованием программных пакетов «STATISTICA», «Curve Expert», СУБД «Access 9х». Особенности формирования искусственных насаждений были положены в основу разработки прикладных программ по автоматизированному проектированию объектов лесокультурного производства на базе электронной таблицы «Microsoft Excel».
Организация исследований и личный вклад соискателя. Диссертационная работа выполнена на кафедре селекции, лесных культур и озеленения в рамках научных исследований коллектива научных сотрудников Сиб-ГТУ, ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН, аспирантов и студентов в рамках выигранных автором грантов и осуществлявшим непосредственное руководство по их исполнению: - ФЦП «Интеграция», в 2000-2001 гг. № С099 «Искусственное и естест венное лесовосстановление по природно-климатическим зонам Восточной Сибири», в 2002-2004 гг. № Э0100 «Выращивание и формирование устойчи вых лесных насаждений различного целевого назначения в аридной зоне Средней Сибири»; - КЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» на 2001-2002 гг. «Оцен ка искусственного и естественного лесовосстановления по природно- климатическим зонам Красноярского края» фонда РФФИ и ККФН в 2003 г., № 03-04-96134 «Экологические технологии лесомелиорации пастбищных земель юга Средней Сибири»;
Красноярского краевого комитета по науке и высшему образованию в г. № 38 «Система автоматизированного подбора ассортимента пород при проектировании лесных насаждений в условиях Красноярского края»; в г. № И-02/04 «Информационно-справочная система по лесовосстанов-лению в условиях Красноярского края». Как руководитель и ответственный исполнитель разделов по искусственному лесовосстановлению и лесоразведению, автор самостоятельно осуществлял постановку задач НИР, сбор, обработку, анализ, интерпретацию и обобщение материалов полевых исследований.
Автор выражает глубокую благодарность за помощь в организации и проведении экспедиционных исследований, за содействие в работе над диссертацией сотрудникам ИЛ СО РАН доктору с.-х. н., в.н.с. Е.Н. Савину, А.И. Лобанову, от СибГТУ доктору с.-х. н., проф. Р.Н. Матвеевой, доктору с.-х. н., проф. О.Ф. Буторовой, доктору с.-х. н., проф. В.Н. Невзорову, доц. к.б.н. О.П. КовылиноЙ, аспиранту Н.В. Сухенко, студентам-дипломникам, а также выражает особую признательность фондам, поддержавшим научные исследования грантами.
Публикации. Теоретические и практические положения научных исследований, содержание диссертационной работы и защищаемые положения нашли отражение в 130 публикациях, в том числе 2 монографиях, 1 учебнике, 8 учебных пособиях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 466 стр., состоит из введения, 7 глав, заключения и 3 приложений. Включает 265 страниц текста, 107 рисунков, 80 таблиц, библиографический список из 483 наименований.
12 ';..
Искусственное лесовосстановление
По созданию лесных культур в настоящее время накоплен большой опыт. Из работ, содержащих материалы по лесовосстановлению вырубок культурами сосны, можно отметить исследования М.Н. Прокопьева [335, 336], А.Р. Родина и М.Л. Мерзленко [350], С.Л. Шкаринова [454], В.В. Куз-мичева, Ю.Н. Савича [188], В.П. Ботенкова, Г.Д. Главацкого [34, 35], О.О. Ермаковой [92], Л.Ф. Ипатова [108, 109], В.и!. Мелехова, Н.А. Бабича, С.А. Корчагова [233], Е.Г. Парамонов и др.[300], В.К. Попова [321], М.В. Рогозина [348], А.И. Русаленко [362], В.М. Соловьева, В.В. Соловьева [393], Ф.Р. Соловьева [394, 395], A.M. Ахмерова [10], В.В. Краснятова [183], G. Aussenoc [469], F.Mrazek [479], E.Zolciak [483] и др.
Интересные сведения, содержащие материалы по искусственному лесовосстановлению, имеются в работах Н.А. Бабича, М.Д. Мерзленко [11], П.Г Вакулюка [48], Г.П. Волобуева, Э.С. Гольбрайха [63], Е.В. Буровской и др. [42, 43], А.А. Гааса [66], Л.Г. Ермоленко [93], В.Н. Габеева [67], А.А, Медведевой [230], И.А. Павленко [296], М.Г. Семечкиной и др. [364, 365], Д.А. Ти-торенко [417, 418], Р.Н. Матвеевой, О.Ф. Буторовой [226], Г.С. Вараксина, И.Ю. Коропачинского [49], А.И. Писаренко, М.Д. Мерзленко [303], В.А. Третьяковой, В.В. Кузьмичева [423], сборниках [116,195,238, 294], учебниках, учебных пособиях [286,343,344,354] и в ряде других публикаций.
Обобщение лесокультурного опыта Западной и Восточной Сибири впервые можно встретить в работах В.В Огиевского, в которых дается анализ роста лесных культур и агротехники их создания в различных лесорасти-тельных условиях [277-288].
Обследование лесных культур в Алтайском, Красноярском краях, Кемеровской, Тюменской, Томской, Иркутской, Читинской областях и Бурятской АССР, проведенное В.В. Огиевским, показало, что успешные культуры хвойных пород, созданные посевом семян, отсутствуют в районах западно сибирских и забайкальских лесостепных низкогорных лесов, северной лесостепи, низкогорных сосновых и лиственничных лесов. В остальных районах создание культур хвойных пород посевом семян более успешно, но почти во всех случаях их приживаемость ниже, чем у культур, созданных посадкой [280].
Из работ, решающих отдельные вопросы агротехники создания лесных культур для района исследования, необходимо отметить работы М.А. Шаро-го [446], Г.П. Погосова [316], Н.П. Поликарпова, Г.П. Погосова [328], Н.В. Ковылина[133, 134].
Одним из начальных агротехнических приемов при создании лесных культур служит обработка почвы. Учитывая, что она осуществляется один раз и оказывает влияние на приживаемость, рост и развитие лесных культур, она должна обеспечивать благоприятные условия при их создании.
Исследования А.В. Побединского показали, что в сухих борах сдирание подстилки покровосдирателями или проведение плужных борозд создает благоприятные условия для возобновления леса, что дало возможность рекомендовать эти способы при создании лесных культур. В то же время этот вывод, по его мнению, нельзя распространять на сухие сосняки Забайкалья, где на участках с содранной подстилкой влажность верхних минеральных горизонтов почвы оказались значительно ниже по сравнению с теми участками вырубки, где подстилка сохранилась [309].
И.П. Исаков для условий Западной Сибири на основе анализа инвентаризации 5-летних культур сосны, заложенных по дну плужных борозд в различных лесорастительных условиях, делает вывод, что в дно плужных борозд посев и посадку хвойных пород следует производить только на участках с хорошо дренированными песчаными и супесчаными почвами, где удаление плодородного гумусированного слоя почвы играет менее отрицательную роль, чем заглушение культур травами, развивающимися на полосах с сохранившимся гумусовым горизонтом [114].
Обработка почвы плужными бороздами на раскорчеванной вырубке ухудшает лесорастительные условия. Об этом свидетельствуют исследования В.В. Огиевского [277], B.C. Шумакова, В.П. Баранова [456], Е.В. Костылевой [176], А.И. Стратоновича [405], Н.А. Смирнова [390], Wiert [482] и ряд других работ. Поэтому при обработке почвы на раскорчеванных вырубках не следует стремиться к ещё большей минерализации поверхности почвы и необходимо максимально использовать уже минерализованную поверхность.
Создание культур без механической обработки почвы также может иметь место. Так, по данным R.Huser на площадях вырубок, обработанных гербицидом Tormona-80, культуры, созданные посадкой сеянцев, имели через шесть лет высоту в 1,13 раза больше, чем культуры, созданные при сплошной вспашке почвы. Различия в содержании N, Р, К в хвое оказались незначительными (3-5 %); Са в 1,14 раза, Мл в 1,2 раза оказалось больше в культурах на вспаханной почве, Mg в 1,25 раза больше в культурах без механической обработки почвы [472].
Творческие обобщения, изложенные в трудах B.C. Шумакова, В.Н. Кураєва [457], В.В. Миронова [240], А.И. Писаренко [302] и др., свидетельствуют о том, что обработка почвы и успешность лесных культур определяются зональными климатическими и почвенно-экологическими условиями отдельных провинций лесной зоны.
В настоящее время накоплен большой опыт по созданию лесных культур сосны различной густоты и ее влиянию на дальнейший рост и развитие насаждений. В.П. Тимофеевым обобщен опыт посадок сосны различной густоты, заложенных М.К. Турским в 1879 г. и дополненный Н.С. Нестеровым в 1901 году на территории Лесной опытной дачи Тимирязевской сельскохозяйственной академии [414].
Исследование естественного возобновления
В основу методики исследований по намеченным программой вопросам положены общепринятые инструктивные указания и руководства по изучению естественного возобновления леса [311], типов вырубок [231], лесных культур [285], лесотипологических исследований [64], а также использованы различные методические положения других авторов.
При изучении лесовосстановительных процессов, согласно поставленной задаче, прежде всего, необходимо было установить: 1) Количество подроста хозяйственно ценных пород, степень его жизнеспособности под пологом наиболее распространённых сосновых насаждений. 2) Возможность сохранения подроста при разработке лесосек лесозаготовительной техникой. 3) Соотношение предварительного и последующего возобновления на вырубках. 4) Долю участия естественного возобновления и его состав в лесных культурах в различных лесорастительных условиях.
При изучении лесовосстановительных процессов были использованы методики СВ. Белова [17,18], А.И. Бузыкина [37], Б.И. Иваненко [100], B.C. Моисеева [242], А.В. Побединского [311,312],.В.Н. Романова [358], ЯЛ. Сабана [366].
Пробные площади закладывались с учётом требований ГОСТа 16128-70. Размер пробной площади определялся числом деревьев преобладающей по роды, которое должно полностью характеризовать естественное возобновление и обеспечивать достоверность выводов с вероятностью 0,8-0,9 и точностью 5-10%.
Ввиду изменчивости количества подроста на учётных площадках в пределах 40-70 %, на каждой пробной площади размером не менее 0,25 га равномерно закладывалось по 45 учётных площадок. Размер последних (4, 10, 25 м2) устанавливался по шкале СВ. Белова [18], в зависимости от определённого глазомерным путём количества подроста. Перечёт подроста на учётных площадках производился по породам, происхождению, возрасту, высоте и состоянию. Отмечался характер размещения естественного возобновления по площади с вычислением коэффициента встречаемости.
При установлении количества самосева и подроста определенной породы, которое может быть признано достаточным, чтобы считать возобновление успешным, учитывали оценку состояния и количества подроста. Е.И. Успенский, В.К.Попов опираясь на известные три градации подроста (благонадежный, сомнительный, неблагонадежный), дают им следующие придержки [437]:
I - соотношение среднего периодического прироста за последнее 5-летие к предыдущему составляет более 1; протяженность кроны но стволу — 61-80 %, отношение ее длины к ширине - 0,9-1,0 и более (т.е. крона остроконусовидная), хвоя функционирует около 7 лет;
II — сомнительный подрост имеет соотношение прироста около 1, т.е. примерно равные приросты высоты за два последних 5-летия; протяженность кроны — 51-60 %, а отношение ее длины к ширине — 0,6-0,8; хвоя держится на побегах 5-6 лет;
III - неблагонадежный подрост отличается сильно ослабленным прирос том за последние годы; прирост последнего 5-летия менее 0,8 прироста высо ты предыдущего, протяженность кроны - 30-50 %, длина ее в 2 раза меньше ширины (т.е. зонтиковидные), хвоя функционирует только 4 года.
При определении оптимального соотношения лесовосстановительных мероприятий на вырубках задача состояла в нахождении зависимости между площадью (%), определяемой под какой-либо способ лесовосстановления, и несколькими переменными величинами, характеризующими лесораститель-ные условия конкретного участка. При нахождении зависимости нами использовалась линейная модель, изложенная в методике И.И. Бакшеева [12], В модели не учитывались влияния парных взаимодействий переменных, и условно принималось, что доля влияния всех независимых переменных на выходной показатель одинакова. Линейный вид зависимости представлен формулой: nj=K(Xl+X2+...+X„) = KYlXl, (1) где Я,- - площадь, на которой выбирается какой-либо способ лесовосстановления, %; Xj - значения независимых переменных, %; К - коэффициент, характеризующий степень влияния каждой независимой переменной на величину ВЬЇХОДНОГО параметра. Он определяется по формуле: к = max 2 / (2) «-і где Яшах - площадь, на которой применяется конкретный способ лесовозобновления при максимально благоприятных условиях, %; п Y xi фактическое максимальное значение выбранного вида лесово-/=1 зобновления на вырубках от принятых переменных величин, %.
Природные условия Ширинской степи Хакасии
Как лиственница, так и сосна, образуют большей частью условно-разновозрастные древостой, характеризующиеся коэффициентом изменчивости возраста 12-24 % с амплитудой колебания, достигающей среднего возраста совокупности [73]. Эти насаждения - по существу разновозрастные и, следовательно, требующие специфических форм ведения хозяйств, по своему таксационному строению существенно не отличаются от одновозрастных и могут таксироваться в целом без расчленения на поколения. Разновозрастные насаждения, формирование которых свойственно в большей степени породам темнохвойных формаций, имеют явно выраженную вертикальную сомкнутость, большую амплитуду колебания возраста и с относительной точностью расчленяются на отдельные возрастные поколения, строение которых нередко близко к строению условно-разновозрастного древостоя.
Данные учёта лесного фонда свидетельствуют об абсолютном преобла-даний насаждений III-IV классов бонитета и, следовательно, о замедленных темпах их роста по сравнению, например, с ростом в центральных районах европейской части РФ. Низкая продуктивность связана с жесткими климатическими условиями, мелкими каменистыми почвами, наличием многолетней мерзлоты и пр. Избыточно увлажнённые насаждения составляют не более 10-12 % покрытых лесом земель.
Анализируя изменения производительности лесов, необходимо отметить снижение общего среднего прироста, среднего прироста на 1 га, площадей высокополнотных насаждений, общего запаса на 1 га. При этом снижение идёт главным образом за счёт хвойных пород, у лиственных пород перечисленные показатели возросли, за исключением насаждений с полнотой 0,8-1,0. Такую же обратную картину мы наблюдаем и в увеличении среднего возраста насаждений. Если в целом средний возраст увеличился на 13,7 %, то произошло это только за счёт хвойных пород, у лиственных - произошло омоложение. Возросли такие показатели, как средний запас спелых и перестойных насаждений на 1 га, лесистость.
Общий запас лесов области (8,3 млрд. м ) позволяет вести здесь широкую промышленную заготовку древесины за счёт вовлечения в эксплуатацию имеющихся значительных (5,8 млрд. м ) запасов спелых и перестойных насаждений. Общий суммарный установленный отпуск леса составляет 53,5 млн. м3 в год.
Почвенно-климатические условия аридной зоны, где расположены объекты исследования суровые. Климат степей Хакасии резко континентальный. Одним из главных факторов, создающих «остров» сухих степей на территории Минусинской котловины, является совокупное влияние орографии с западными и юго-западными воздушными течениями. Воздушные массы, перемещающиеся на северо-восток, проникают в степь, преодолевая горную систему хребтов Кузнецкого Алатау и Западных Саян (рисунок 24). На западных склонах их при этом остается значительное количество осадков. Перевалив через хребты, воздушные массы спадают в котловину в виде теплых сухих ветров - фенов (Гавлина, [68]).
Осадков в степях Хакасии выпадает меньше, чем в Европейской части страны, при сравнительно высокой испаряемости. В Ширинской степи выпадает в среднем в год всего 311 мм осадков, в том числе 41 мм, или 13 % годовой суммы в межвегетационный период (Зюбина и др., [98], рисунок 25).
Как видно из таблицы, для зоны сухих степей лишь пять лет из ста бывают слабозасушливыми, остальные 95 засушливыми (15), очень засушливыми (45), либо сухими (35).
Зима, как правило, холодная и малоснежная, часто с сильными ветрами. С открытых пространств снег почти полностью -сносится. Нередко вместе со снегом сдуваются и верхние слои почвы. При этом местами почва сносится на глубину от нескольких до десятков сантиметров. При этом образуются выдувы - места, почти полностью лишенные в верхнем слое мелкозема.
Оголенные от снега земли промерзают на глубину до 2-3 м. Наличие мерзлоты затрудняет впитывание влаги в почву при снеготаянии, в связи с чем, значительная часть талых вод стекает по её поверхности. Полное оттаивание почв происходит в июле, а иногда мерзлота на глубинах свыше 2.5 м наблюдается еще и в августе.
Современный почвенный покров Ширинской степи очень разнообразен. Преобладают почвы черноземного типа (черноземы обыкновенные и южные) и маломощные щебнистые почвы. Менее распространены солонцовые, солончаковые и луговые почвы.
Южные черноземы распространены на пониженных равнинных территориях степи. Занимают они повышенные элементы рельефа, южные и юго-западные склоны. Отмечается большая пестрота почвенного покрова в районах распространения южных черноземов и большое разнообразие рядов и видов, входящих в этот подтип (Градобоев, [80]; Коляго, [171]).
Почвообразующими породами, на которых развиваются южные черноземы, являются желто-бурый тяжелосуглинистый и глинистый делювий, красноцветные и делювиальные глины и тяжелые суглинки. Среди многообразных видов преобладают среднемощные малогумусные и маломощные малогумусные разности. Реже встречаются среднемощные среднегумусные и маломощные среднегумусные.
Основными чертами агролесопроизводственной характеристики южных черноземов является низкое содержание питательных веществ, бесструктурность, неблагоприятный водный режим, более сносный тепловой режим, из-за чего растения часто страдают от почвенной засухи, наряду с атмосферной (Градобоев, [80]; Кириллов, Бугаков, [128]).
Обыкновенные черноземы, по данным Н.Д. Градобоева [80], занимают на территории Хакасии такую же площадь, как и южные черноземы. Встречаются крупными массивами на повышенных всхолмленных участках, а также являются довольно часто сопутствующим компонентом почвенного комплекса южных черноземов, располагаясь в таких случаях по северным и северо-восточным склонам.
Обыкновенные черноземы также делятся по содержанию гумуса на малогумусные и среднегумусные и по мощности — на маломощные и средне-мощные. Преобладают маломощные и малогумусные варианты, меньше развиты среднегумусные и маломощные черноземы.
Влияние лесозаготовительной техники на лесовозобновление
Сосняки бруснично-толокнянковые обычно расположены на пологих склонах и террасах рек, встречаясь по всей полосе сосновых лесов отдельными небольшими массивами. Почвы дерново-слабоподзолистые, песчаные и супесчаные, маломощные, большей частью смытые, без отчетливой дифференциации на генетические горизонты. По составу преобладают чистые сосновые или с небольшой примесью лиственницы насаждения III-IV классов бонитета с запасом древесины 300-350 м3/га. Подлесок - редкий, из шиповника. Живой покров - из брусники, толокнянки (Arctostaphylos uya-ursi (L) Speng.), с участием кошачьей лапки (Antennaria dioica (L.) Gaerth), кладонии алпийской (Cladonia alpestris Rabn.).
Широкое распространение в группе зеленомошных типов леса имеют сосняки-брусничники, произрастающие на песчаных и супесчаных дерново-скрытоподзолистых почвах грядовых всхолмлений и верхних частях склонов речных террас. Состав древостоя здесь также образуют сосна обыкновенная и лиственница сибирская с примесью березы повислой. Древостоя разновозрастные, III, реже IV класса бонитета; в 200-летнем возрасте запас древесины достигает 470 м3/га. Живой напочвенный покров представлен брусникой, ожикой волосистой (Luzula pilosa L.), прострелом раскрытым (Pulsatilla patens L.), зелеными мхами (Polytrichum commune Hedw., Ptilium crista-castrensis (Hedw.) De Not). В подлеске - шиповник иглистый (Roza acicularis Lndl,), ракитник русский (Cytisus ruthenicus L,).
Сосняки чернично-зеленомошные встречаются сравнительно редко на пологих склонах и плато невысоких хребтов, чаще всего в центральной и северо-восточной части Приангарья. Почвы - подзолистые, суглинистые, с прослойками глины. В горизонте ВС на глубине. 60-70 см наблюдаются пятна закиси железа, указывающие на временное переувлажнение. Древостой -разновозрастные, кроме сосны, в составе могут участвовать лиственница, ель, пихта, береза; бонитет - III-IV; запас в спелом возрасте - 280-320 м3/га. Подлесок - из спиреи средней (Spiraea media F. Schmidt.), ольхи кустарниковой (Alnus fruticosa Rupr.), рябины (Sorbus sibirica Hedl.). Травяно-кустарниковый покров — средней густоты, в нем преобладают черника (Vac-cinium myrtillus L.), багульник, голубика (Vaccinium uliginosum L.), седмичник (Trientalis europaea L.), линнея северная (Linnea borealis L.), костяника (Rubus saxatilis L.) и др. Проективное покрытие зеленых мхов составляет 50-70 %.
Сосняки кислично-черничные встречаются очень редко и на небольших площадях, главным образом, на водораздельных частях пологих склонов, описаны Г.П. Погосовым и Е.Н. Савиным в бассейне р. Чуны [314]. В отличие от сосняков-черничников, в рассматриваемом типе леса выражен II ярус, образованный из темнохвойных и мягколиственных пород. В подросте участвуют в большом количестве пихта, ель. Травяной покров в этом типе леса, по сравнению с черничником, более богат таежными видами. Здесь среди черники можно встретить группы кислички.
Самой распространенной группой типов леса в исследуемом регионе является разнотравная, представленная сосняками разнотравно-брусничными, разнотравно-осочковыми, ольховниково-бруснично-разнотравными и др.
Сосняки бруснично-разнотравные занимают водоразделы и склоны различных экспозиций. Почвы - дерново-подзолистые с различной степенью выраженности дернового и подзолистого процессов. Механический состав почвы разнообразен, преобладают супесчаные и суглинистые разности. Древостой - из сосны с примесью лиственницы, березы, осины, разновозрастные, главным образом III класса бонитета. Запас древостоя в спелом возрасте - 300-320 м3/га. Средняя сомкнутость крон колеблется в пределах 0,6-0,7. Подлесок - из ольхи кустарниковой, шиповника (Roza cinnamomea L.), ив (Salix caprea L.), жимолости синей (Lonicera coerulea L.). Проективное покрытие травяно-кустарничного покрова составляет около 90 %. Наиболее часто встречаются брусника, черника, вейник (Calamagrostis arundinaceae L.), чина, грушанка (Pirola rotundifolia L.). В сосняке разнотравно-осочковом широко распространена осочка большехвостая (Carex silvatica L.).
Сосняки крупнотравной группы типов леса занимают нижние части пологих склонов, выровненные водоразделы с близким залеганием грунтовых вод или верховодки. Эта группа типов леса имеет небольшое распространение, несколько чаще встречаясь в юго-западной части Приангарья. Она объединяет сосняки орляково-крупнотравные, чернично-крупнотравные и хвощо-во-вейниковые. Почвы - дерново-подзолисто-глеевые. По механическому составу преобладают суглинистые и глинистые разности.
Сосновый древостой имеет значительную примесь лиственницы, березы, ели. Береза и ель образуют иногда II ярус. Насаждения обычно III, иногда II классов бонитета. В возрасте спелости достигают 400-500 м /га. В подлеске -ива козья, жимолость, спирея иволистная, волчье лыко (Daphne mezereum L.). Напочвенный покров, как правило, многоярусный, представлен большим числом видом трав. В составе I яруса участвуют чина (Lathyrus himilis Fisch. ex DC,)» скерда, борщевики (Heracleum dissectum L,, Heracleum sibiricum L.), злаки; во II - папоротник орляк (Ptendium aquilinum L.); в III - грушанка круглолистная, черника, лютик (Ranunculus repens L.), мелкие папоротники. Моховой покров - редкий, с участием мха Шребера (Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.) и кукушкина льна.
