Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы 10
1.1. Сосна обыкновенная: морфология, география и экология вида 10
1.2. Влияние материнского древостоя на состав и структуру подроста 16
1.3. Влияние живого напочвенного покрова и подлеска на подростсосны 20
1.4. Влияние рубок на естественное возобновление сосны 22
1.5. Предупреждение смены хвойных пород мягколиственными 25
ГЛАВА 2. Характеристика объектов исследования 28
2.1. Естественно-исторические условия Ленинградской области 28
2.2. Характеристика лесного фонда 32
2.3. Объекты исследования 40
2.4. Объём работ 47
ГЛАВА 3. Программа и методика исследования 48
3.1. Программа исследований 48
3.2. Методика учета живого напочвенного покрова, подроста, подлеска 49
3.3. Методика определения состояния подроста 54
ГЛАВА 4. Особености структуры и жизнеспособность молодого поколения под пологом материнских древостоев 61
4.1. Зависимость численности и жизнеспособности подроста сосны от таксационных характеристик древостоя 61
4.2. Структура и состояние подроста сосны в переходной зоне между вырубкой и древостоем 75
4.3. Особенности естественного возобновления под пологом сосновых древостоев, пройденных рубками ухода и комплексным уходом
ГЛАВА 5. Состояние и структура молодого поколения сосны на вырубках 92
5.1. Динамика состояния и структуры подроста сосны на вырубках 92
5.2 Сравнительные характеристики биометрических показателей подроста сосны на вырубке и под пологом 116
Заключение 126
Список литературы
- Влияние живого напочвенного покрова и подлеска на подростсосны
- Характеристика лесного фонда
- Методика учета живого напочвенного покрова, подроста, подлеска
- Особенности естественного возобновления под пологом сосновых древостоев, пройденных рубками ухода и комплексным уходом
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Способность к естественному возобновлению - важнейшая особенность лесных сообществ. Известно, что природные сообщества более устойчивы к вредителям и болезням, чем искусственные, поэтому вопросы естественного возобновления лесов имеют и практическое и научное значение.
В «Программе развития лесного хозяйства РФ до 2020 года» особое внимание уделяется совершенствованию способов восстановления лесов и повышению их устойчивости. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, направленные на повышение эффективности мероприятий по лесовосстановлению.
В условиях таежной зоны естественное лесовозобновление имеет определенные преимущества перед лесными культурами и, особенно в тех случаях, когда речь идет об удаленных, труднодоступных участках леса и отдельных типах леса.
Степень разработанности темы исследования. Знание особенностей естественного возобновления лесообразующих пород позволяет решать задачи воспроизводства хвойных лесов эффективно и с наименьшими затратами. По сравнению с созданием лесных культур, естественное лесовозобновление и меры содействия ему не требуют существенных капиталовложений.
На сегодняшний день возобновительный потенциал древесных пород изучен и используется далеко не полностью. В публикациях вопросы естественного возобновления рассматриваются без учета множества факторов, оказывающих существенное влияние на успешность этого процесса. В связи со сказанным выше, данная проблема нуждается в дальнейшем исследовании.
Не изучена связь между ходом естественного возобновления сосны и основными компонентами лесных фитоценозов. Недостаточно сведений о влиянии состава, сомкнутости и относительной полноты материнских древостоев на молодое поколение сосны в зависимости от типа леса.
Цель и задачи исследования. Цель исследования - оценка успешности естественного возобновления сосны в условиях Ленинградской области. Для этого необходимо было исследовать особенности структуры и состояния молодого поколения сосны обыкновенной {Pinus silvestris L.) в зависимости от характеристик материнского древостоя в условиях интенсивно развивающегося региона Северо-Запада России. В ходе исследований были решены следующие основные задачи:
1. Изучен и обобщен опыт исследований в области естественного
возобновления сосняков таежной зоны.
2. Произведена оценка успешности естественного возобновления сосны под
пологом материнских древостоев, на вырубках и в переходной зоне между
вырубкой и древостоем.
3. Исследованы особенности структуры и состояние подроста сосны в
разных типах леса.
4. Изучены особенности распределения подроста сосны по категориям
состояния.
5. Даны предложения по оптимизации учетных работ при оценке
успешности естественного возобновления сосны.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
-
На примере Ленинградской области проведено комплексное изучение закономерностей процесса естественного возобновления сосны по типам леса.
-
На основе материалов, полученных на объектах с длительным сроком наблюдений, на временных пробных площадях и на производственных объектах дана оценка возобновительного потенциала сосны в условиях Ленинградской области.
3. На обширном материале выявлены закономерности формирования
молодого поколения сосны на вырубках и под пологом в зависимости от
режима освещенности и основных характеристик материнского древостоя.
4. Выявлены особенности естественного возобновления сосны в
переходной зоне между вырубкой и древостоем.
Теоретическая значимость работы.
-
Доказана зависимость структуры и состояния подроста сосны под пологом материнского древостоя от его основных характеристик и режима освещенности в разных типах леса.
-
Выявлены особенности естественного возобновления сосны под пологом древостоев и на вырубках.
-
Дано обоснование необходимых мероприятий по использованию возобновительного потенциала сосны для воспроизводства сосновых лесов в условиях Ленинградской области.
-
Предложены рациональные методы оценки успешности естественного лесовозобновления под пологом древостоев и на вырубках.
5. Раскрыты возможные пути повышения эффективности мер по
воспроизводству сосны в условиях таежной зоны.
6. Получены новые сведения о структуре и жизнеспособности подроста
сосны под пологом материнских древостоев и на вырубках.
Практическая значимость работы. Представленные материалы могут служить основой для внесения поправок и дополнений в нормативные документы по лесовосстановлению на Северо-Западе РФ, могут быть использованы при формировании лесных планов и лесохозяйственных регламентов.
Предупреждение смены пород и уменьшение затрат на лесовосстановление имеет первостепенное значение в современных экономических условиях. Полученные данные являются важным вкладом в теорию и практику восстановления и повышения устойчивости сосновых лесов.
Методология и методы исследования. Методология базируется на системном подходе и комплексных принципах оценки. Использованы типовые и усовершенствованные методики, применяемые в лесоводстве и таксации. Исследования проведены на постоянных и временных пробных площадях,
производственных объектах, расположенных в нескольких лесничествах Ленинградской области. Длительность опытов позволяет сохранять методологическую преемственность в сборе и обработке информации.
Теория построена на известных, проверяемых в процессе исследований данных и фактах. В большинстве случаев полученные нами результаты согласуются с опубликованными данными других исследователей.
Использованы современные методы сбора и обработки экспериментальных данных. При обработке полученного материала использованы приложения Microsoft Excel и пакет прикладных программ STATGRAPHICS Plus 5.0.
Положения, выносимые на защиту. На основе проведенных исследований в диссертации рассмотрены, сформулированы и обоснованы следующие научные положения:
-
Закономерности изменения структуры и жизнеспособности молодого поколения сосны под пологом материнских древостоев в зависимости от их таксационных характеристик и режима освещенности.
-
Особенности изменения численности, состава и состояния подроста сосны на вырубках.
-
Особенности естественного возобновления сосны в переходной зоне между вырубкой и древостоем.
4. Усовершенствованные методы оценки успешности естественного
лесовозобновления сосны под пологом древостоев и на вырубках.
Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов обеспечена и подтверждена многолетними, комплексными экспериментальными исследованиями, при этом использованы современные методы сбора и обработки экспериментальных данных. Полученный материал обрабатывался методами математической статистики. Основные результаты исследований получили статистически достоверную оценку на 95 % уровне.
Апробация результатов. Исследования проводились в рамках научно-исследовательских работ кафедры лесоводства Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 2010-2013 гг. по нескольким направлениям:
1. «Основные закономерности, динамика и меры регулирования
восстановительных процессов в нарушенных хозяйственным воздействием
лесных фитоценозах Северо-Запада России», № государственной регистрации
01200008412;
-
«Лесоводственно-экологическая оценка структурных и функциональных изменений в нарушенных хозяйственным воздействием лесных экосистемах Северо-Запада России» (темплан Министерства образования и науки);
-
«Исследование восстановительного потенциала лесных фитоценозов в условиях активного хозяйственного воздействия», № государственной регистрации 01200955740;
4. «Экологическая оценка и долгосрочный прогноз изменения
продуктивности и возобновительного потенциала лесных экосистем Северо-
Запада России на основе динамического моделирования» (ФЦП),
Государственный контракт № 02.740.11.5197 от 12.03.2010, № государственной регистрации 01201054340;
5. «Закономерности изменения продуктивности не древесных ресурсов леса в условиях Северо-Запада России» (СФИ), № государственной регистрации 5.4536.2011.
Результаты исследований представлялись на межвузовских, региональных, всероссийских и международных конференциях: ежегодные научно-технические конференции по итогам научно-исследовательских работ (СПбГЛТУ, 2010-2013), «Леса России в XXI веке» (СПбГЛТУ, 2010-2013), «Динамическое моделирование в лесном хозяйстве как инструмент устойчивого развития лесного хозяйства» (СПбГЛТА, 2011), «Renewable Wood and Plant Resources: Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine», (The Saint-Petersburg State Forest Technical Academy of S.M. Kirova, 2011), «Применение методов динамического моделирования для ведения устойчивого лесного хозяйства» (СПбГЛТУ, 2011), «Возобновляемые лесные ресурсы: инновационное развитие в лесном хозяйстве» (СПбГЛТУ, 2012), 7th Conference on Sustanable Development of Energy, Water and Environment Systems (Ohrid, Macedonia, 2012), «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (Архангельск, 2013).
Личный вклад автора. С участием автора сформулирована научная проблема, разработана программа и методика исследований. Совместно с коллегами осуществлен сбор полевого материала, его первичная обработка, составление баз данных. Лично автором выполнена статистическая обработка, анализ и обобщение эмпирического материала.
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 13 работах, в том числе в 4 статьях, входящих в перечень рецензируемых научных журналов и изданий, 1 монографии, 1 свидетельстве на программу ЭВМ и 1 свидетельстве на базу данных.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и приложения. Текст диссертации изложен на 162 странице, включает 41 таблицу, 30 рисунков.
Влияние живого напочвенного покрова и подлеска на подростсосны
На юге ареала сосновые леса представляют собой изолированные островки, заходящие в северную Монголию. В результате палеоботанических и палеогеографических исследований выявлено, что ледниковый период оказал значительное влияние на возникновение современного ареала сосны обыкновенной, а значит его возраст может исчисляться отрезком времени в 4-6 тыс. лет. Сосна обыкновенная произрастает как на равнинном рельефе (Северная и Средняя Россия), так и в горной местности (Пиринеи, Альпы, Балканы, Кавказ) и по праву считается интрозональной породой, встречающейся в степной, лесостепной, лесной и таежной зонах. Фенотипические исследования выявили широкую экологическую и географическую изменчивость этого вида. В его структуре выделено множество форм, рас, подвидов и даже видов на основе морфологических, во многом экологически модификационных признаков (Санников, 2012). Таким образом сосна обыкновенная является полиморфным видом (Лаур, Царев, 2012).
Как видно из обширного ареала распространения сосна обыкновенная имеет способность приспосабливаться к различным экологическим условиям. Её отличает нетребовательность к почвенно-грунтовым условиям. Однако лучший рост сосны отмечается на легких песчаных и супесчаных почвах. Известны группы ассоциаций сосны обыкновенной: сфагновая (А5), долгомошная (В4), каменистая субальпийская (В2), сложная суборь (С2) с липой и дубом на плодородных глауконитовых песках и супесях, зеленомошная (В3), брусничная (А2), лишайниковая (А-). Экологический ареал сосны: T(A.B.C.D)B(0,1,2,3,4,5)Р(0,1,2)П(0)М(0;1)3(0)Д(0,1,2)5 ЗКОЛОГИЧЄСКИЙ ОПТИМуМ \ Т(с,о)В(2)Р(2)П(0)М(0)3(0)Д(2) (Киреев, 2011). Характерной особенностью этого вида является высокая устойчивость к низкой относительной влажности воздуха, а так же способностью длительное время выдерживать иссушение почвы, что делает возможным её рост в сухих типах леса (лишайниковые, вересковые, брусничники и др.). В избыточно увлажненных типах леса (сфагновый, долгомошный) рост сосны обусловлен устойчивостью её корней к недостатку кислорода. При всем этом ограничивающим фактором распространения сосны является температурный режим почвы. Установлено, что минимальная температура для роста корней сосны составляет 4-5С, что затрудняет её продвижение на северо-восток (Мартынов, 2000). Засоленность почв - препятствие в продвижении сосны на юг. А с продвижением к зоне вечной мерзлоты риск ветровала сосны увеличивается и здесь она сменяется лиственницей.
Сосна обыкновенная относится к растениям пирофитам. Влияние низовых пожаров на сосновые древостой сравнимо с рубками ухода (Бузыкин, Пшеничникова, 1980). Более того Санников С.Н., Санникова Н.С. на основании тесной связи пирофитных свойств сосны с такими признаками, как засухо- и морозоустойчивость, светолюбие предполагают, что её происхождение связано со средой открытых гарей (Санников, Санникова, 2009). После воздействия огня возникли и современные сосновые леса (Неволин, Третьяков, Еремина, 2004). Мощное развитие корки на стволах сосны в зоне низового пожара, увеличение семеношения в годы после пожара, гелиофильность и толерантность всходов к щелочности субстрата и др. - это адаптации, закрепленные на генетическом уровне у растений пирофитов, в частности у сосны обыкновенной.
В России сосна занимает 120065,4 тыс. га (13,9% лесных земель) (по данным государственного учёта лесного фонда 2011 г.) и уступает лишь лиственнице. Согласно лесному плану Ленинградской области, 33% лесопокрытой площади принадлежит сосновым древостоям с общим запасом 259997.6 т. м3, что превышает площади и запасы еловых древостоев.
Сосновые леса характеризуются высоким выходом деловой древесины. Различают рудовую (кондовую) и мяндовую древесину сосны, качество которой зависит от богатства почв. Первая имеет мелкослойную плотную смолистую прочную и долговечную древесину красноватого цвета с тонким слоем заболони. Такая древесина - результат роста сосны на бедных и дренированных песчаных землях. Мяндовая сосна богатых земель, имеет крупнослойную рыхлую менее смолистую древесину, светлой окраски менее крепкую и плотную (Киреев, 2012). Порода является самым популярным природным строительным материалом, поскольку имеет наименьшую сбежистость. В соответствии с ГОСТ 20022.2-80 древесина сосны обыкновенной является наиболее стойкой к гниению (класс стойкости: стойкий) и относится к классу легко пропитываемых защитными средствами. Однако, качество древесины сосны варьирует в зависимости географических районов местопроизрастания, а так же от конкретных условий среды. Так, технические качества древесины сосны, произрастающей в северных районах европейской части России превосходят показатели качества древесины сосны остальных районов. Древесина сосны более дренированных песчаных почв отличается большей плотностью и смолистостью, обладает более высокой прочностью по сравнению с древесиной сосны влажных и богатых почв (Побединский, 1979). Сосновая древесина широко используется не только в строительстве (авиационный, судостроительный, фанерный кряж, мебельное производство и др.), но и в целлюлозно-бумажной промышленности (балансы), горнорудной промышленности (рудничная стойка). Кроме получения ценной ч древесины, сосна используется так же как источник важных недревесных ресурсов, главным из которых является живица. Продукты переработки живицы имеют обширное применение в медицинской, химической, текстильной и др. промышленности.
Характеристика лесного фонда
Вся территория Ленинградской области относится к таежной зоне Евразии, которая в свою очередь разбита на два лесных района: средне-таежный и южнотаёжный, занимающий большую площадь. Лесорастительное районирование, утвержденное Приказом МПР расходится с ботанико-географическим районированием. Согласно Приказу МПР 12 административных районов области отнесены к среднетаежным, в то время как большинство геоботаников, лесоводов и ландшафтоведов относят их к подзоне южной тайги.
Характеристика лесного фонда района исследования дана на основании материалов Лесного плана Ленинградской области. В настоящее время в Ленинградской области действуют 18 лесничеств с 277 участковыми лесничествами в ведении Комитета по природным ресурсам и охране окружающей среды и в составе лесов области, кроме того, - леса на землях обороны и безопасности Российской Федерации и леса на землях Нижне-Свирского государственного заповедника.
На долю эксплуатационных лесов приходится 53% всех лесов Ленинградской области, а 48% лесов отнесено к защитным., из них леса, выполняющие функции защиты природных и иных объектов составляют 5%, ценные леса - 41%, основную долю которых (28%) составляют запретные полосы лесов, расположенные вдоль водных объектов.
Анализ динамики земель лесного фонда по целевому назначению лесов и категориям защитных лесов показывает значительные изменения. В сравнении с 1998 годом на 97% уменьшилась площадь зеленых зон, а площадь всех лесов, выполняющих функции защиты природных и иных объектов уменьшилась на 68% при общем увеличении площади всех защитных лесов на 5%. Обращает внимание, что при общем увеличении площади лесного фонда области, в настоящее время находящегося в ведении органов государственной власти субъекта РФ, на 1089,4 тыс. га (увеличениена 24%) произошло значительное увеличение площади ценных лесов на 1412,3 тыс. га (увеличение в 1,5 раза).
В настоящее время общая площадь земель лесного фонда в границах образованных лесничеств в сравнении с площадью лесного фонда всех лесхозов области, подведомственных Федеральной службе лесного хозяйства Российской Федерации в 1998 году, увеличилась на 23,7% и составляет 5675,3 тыс. га, причем площадь покрытых лесной растительностью земель увеличилась на 1073,6 тыс. га и равна в настоящее время 4569,0 тыс. га или 80,5% от общей площади земель лесного фонда области. Не покрытые лесной растительностью земли вошли в состав лесного фонда образованных лесничеств на площади 54,0 тыс. га и в целом по области составляют 171,3 тыс. га или 3% от общей площади земель лесного фонда области.
Обращает внимание значительное увеличение площади фонда лесовосстановления за анализируемый период (в 2 раза). При этом необходимо отметить, что на 47,0 тыс. га фонда лесовосстановления обеспечивается естественное восстановление леса. На площади 10,5 тыс. га восстановление леса может быть обеспечено путем содействия естественному возобновлению, с учетом того, что на площади 36,0 тыс. га (из 46,5 тыс. га, доступных для хозяйственного воздействия этим мероприятием) содействие естественному возобновлению, в основном на вырубках, было проведено за прошедший период. На площади 29,5 тыс. га, доступной для хозяйственного воздействия (лесокультурный фонд), восстановление леса может быть обеспечено только путем создания лесных культур.
За прошедший период текущих изменений в лесном фонде на 35% по площади увеличилась доля хвойных пород, в том числе с преобладанием сосны — на 19% и ели - на 16%. Практически не изменились площади твердолиственных насаждений. Площади мягколиственных насаждений существенно увеличились -на 65%) со значительным преобладанием березовых насаждений - 48% от общей площади покрытых лесной растительностью земель лесного фонда. Анализ современной структуры лесных насаждений по группам древесных пород и группам возраста в целом по области и в разрезе лесничеств показывает следующее. Древостой области представлены на 59% хвойными породами и на 41% - лиственными породами.
В пределах хозяйств возрастное распределение неравномерно. В хвойном хозяйстве резких различий в распределении по группам возраста не наблюдается, однако преобладают спелые и перестойные древостой (33% от площади хвойных). Распределение площадей древостоев остальных возрастных групп примерно одинаковое и находится на уровне 22-23%.
В мягколиственном хозяйстве наблюдается большая неравномерность в распределении насаждений по группам возраста. При явном преобладании спелых и перестойных древостоев (47%о от площади мягколиственных пород) приспевающие расположены на 18% площади, средневозрастные - 27%, а молодняки-8%.
Древостой области в целом имеют следующее распределение по группам возраста: молодняки - 16%, средневозрастные - 24%, приспевающие - 21%, спелые и перестойные - 39%. Такая неоднородная структура распределения древостоев по группам возраста (площадь приспевающих, спелых и перестойных древостоев - 50%) является результатом происходящих в лесах текущих изменений, в своей основе являющихся результатом проводимых рубок леса.
За последние 10 лет сохраняется негативная тенденция по увеличению площадей приспевающих, спелых и перестойных насаждений хвойных и особенно мягколиственных пород. Площадь хвойных спелых и перестойных лесных насаждений увеличилась за 10 лет в 1,6 раза, мягколиственных - в 2,5 раза.
Площадь лесов, расположенных на землях лесного фонда, составляет 94% от общей площади лесов (6031,4 тыс. га, 6011,5 тыс. га без городских лесов), учтенных на территории Ленинградской области. В состав лесов Ленинградской области входят 298,6 тыс. га лесов, расположенных на землях обороны и безопасности, 20,9 тыс. га городских лесов и 36,6 тыс. га (41,0 тыс. га с акваторией Свирской губы Ладожского озера) лесов Нижне-Свирского государственного заповедника, всего 356,1 тыс. га (6%) лесов, расположенных на землях соответствующих категорий.
Распределение лесного фонда лесничеств области и лесов других фондодержателей по лесным районам неравномерно. На территории средне-таежного лесного района области с площадью лесов 4261,8 тыс. га расположены 13 лесничеств с общей площадью лесного фонда 4031,6 тыс. га (71% лесного фонда), Нижне-Свирский государственный заповедник на площади 36,6 тыс. га, леса на землях обороны и безопасности - 192,6 тыс.га. В южно-таежном лесном районе (общая площадь всех его лесов - 1749,7 тыс. га) расположены 5 лесничеств на общей площади 1643,7 тыс. га (29% лесного фонда), леса на землях обороны и безопасности - 106,0 тыс. га.
Леса Ленинградской области, расположенные на землях лесного фонда, и леса, расположенные на землях иных категорий, по целевому назначению отнесены к защитным и эксплуатационным. Защитные леса подлежат освоению в целях сохранения средообразующих, водоохранных, защитных, санитарно-гигиенических, оздоровительных и иных полезных функций лесов с одновременным использованием лесов при условии, если это использование совместимо с целевым назначением защитных лесов и выполняемыми ими полезными функциями.
Методика учета живого напочвенного покрова, подроста, подлеска
Полевые работы по учету живого напочвенного покрова, подроста, подлеска проводись по запатентованной методике А.В. Грязькина (1997) на круговых пробных площадях постоянного радиуса 178,5 см, примыкающих друг к другу и представляющих собой учётную ленту. На рисунке 3.1 видно использование мерного шеста при закладке ходовой линии.
Центры каждой круговой площадки закреплены на местности колышками. На круговых площадках учитывались следующие показатели: численность подроста, его состояние, равномерность размещения подроста по площади (встречаемость), категория крупности, высота и возраст хвойного подроста, а так же встречаемость, проективное покрытие каждого вида и суммарное проективное покрытиевидов, составляющих живой напочвенный покров. Определение категории крупности, установление густоты подроста, в зависимости от численности подроста на единице площади и распределение по площади в зависимости от встречаемости, устанавливались в соответствии с общепринятыми классификациями (Правила лесовосстановления, 2007). Для достижения необходимой точности - 10%, установленной Правилами лесовосстановления (2007), необходимо, чтобы суммарная площадь учётных круговых площадок составляла не менее 2% от общей площади участка. Все учётные площадки закладываются по схеме с учётом предварительного расстояния между ними. Это позволяет точно определить количество и характер распределения подроста по площади на основе изолиний, проведённых через центры круговых площадок. Рисунок 3.1- Выполнение полевых работ по закладке пробной плошали Средняя численность подроста на учетной площадке (Мучпл, экз.) определялась по формуле:
На каждой круговой площадке у подроста сосны определялись высота и возраст (по количеству мутовок), величина прироста по годам (см), количества веток в мутовках (отдельно отмечалось количество усохших и живых веток). Количество отобранных моделей для анализа хода роста, составляло не менее 100 шт. на каждом объекте.
Для оценки характера распределения подроста под пологом материнского древостоя и выявления особенностей структуры по высоте, возрасту и жизнеспособности проводили отдельные учеты на 10-метровых полосах на разном удалении от кромки лесосеки (пять полос вдоль длинной стороны лесосеки). На этих полосах измеряли также величину освещенности с использованием люксметра (модель «ТКА-Люкс»), причем измеряли как приходящий свет, так и отраженный от поверхности почвы. Одновременно измеряли и относительную сомкнутость полога с использованием крономера КБ 2. Идя по ходовым линиям, через каждые 1-3 м определяли через верхний окуляр крономера и отмечали в специальной следующие положения: 0 - ветви в объективе отсутствуют; 0,25 - четвертая часть объектива крономера закрыта кроной; 0,5 - половина объектива крономера закрыта кроной; 0,75 - три четверти объектива крономера закрыты кроной; 1 - объектив крономера полностью закрыт кроной. Общее число замеров было не менее 150. Сомкнутость опре делась как средневзвешенная величина. Такие комбинированные (комплексные) учеты позволяют выявлять условия оптимальные для роста и развития подроста сосны (по режиму освещенности, по оптимальной полноте и сомкнутости полога древостоя, по числу стволов на 1 га и т.д.).
Для пробных площадей определяли географические координаты с помощью GPS (Garmin).
В ходе полевых работ так же учитывались и характеристики живого напочвенного покрова, проективное покрытие и встречаемость каждого вида. Проективное покрытие - это отношение проекций побегов и листьев вида к общей площади участка, выражающееся в процентах. В ходе полевых работ на каждой учётной площадке определяли проективное покрытие каждого вида, затем высчитывали проективное покрытие вида на участке по формуле: О = N / п, (3) где N - общее количество вида на всех учётных площадках, %; п - количество учётных площадок, шт. Встречаемость вида (%) определяли по формуле: В = (Р/п) 100%, (4) Где Р - количество учётных площадок, на которых встретился вид, шт; п - количество учётных площадок, шт. Полученный материал обрабатывался методами математической статистики с помощью приложения Microsoft Excel, STATGRAPHICS. На всех объектах проводилась глазомерно-измерительная таксация материнского древостоя по общепринятой методике. При обработке полевого материала использовали коэффициент Съеренсена (1948) для определения различий в видовом составе живого напочвенного покрова между разными участками. Коэффициент Сёренсена (Sorensen, 1949) (Дулепов, 2004): Кс = 2с / (а + в), (5) где а — количество видов, встречающихся на первом выбранном участке, Ъ — количество видов на втором выбранном участке, с— количество видов, общих для обоих участков.
В случае, если Кс 0,5 сходства нет, К 0,5 сходство есть. 3.3. Методика определения состояния подроста
По состоянию подрост делили на четыре категории: жизнеспособный, нежизнеспособный, повреждённый, сухой. Жизнеспособный подрост (рисунок 3.2) хвойных пород характеризовался следующими признаками: густая хвоя; зеленая или темно-зеленая окраска хвои; заметно выраженная мутовчатость; островершинная или конусообразная симметричная густая или средней густоты крона, протяженностью не менее 1/3 высоты ствола в группах и 1/2 высоты ствола - при одиночном размещении; прирост по высоте за последние 3-5 лет не утрачен; прирост вершинного побега не менее прироста боковых ветвей верхней половины кроны; прямые неповрежденные стволики; гладкая или мелкочешуйчатая кора без лишайников (Правила лесовосстановления, 2007).Сухой и нежизнеспособный подрост представлены на рисунке 3.3.
Особенности естественного возобновления под пологом сосновых древостоев, пройденных рубками ухода и комплексным уходом
Сравнивая данные, представленные в таблицах 4.6 и 4.8, можно видеть, что в целом освещенность под пологом сосняка черничника существенно ниже, чем под пологом сосняка брусничника. С этим связано и резкое уменьшение численности подроста под пологом сосняка черничника с удалением от кромки вырубки. Величина среднего общего прироста также существенно ниже, чем у подроста под пологом сосняка брусничника при одинаковом удалении от кромки вырубки. Аналогичную картину можно наблюдать в границах любого лесного фитоценоза, там, где есть прогалины, окна. На больших прогалинах и в крупных окнах состояние подроста, его структура, сходны с характеристиками подроста на вырубке.
В ходе исследований установлено, что средний возраст подроста сосны под пологом сосняка черничного больше, чем под пологом сосняка брусничника, а средняя высота подроста сосны, наоборот - меньше. Самые существенные различия - по численности подроста сосны. Под пологом сосняка черничного подроста в несколько раз меньше, чем под пологом сосняка брусничника.
В условиях черничного типа леса ситуация с количеством и структурой нежизнеспособного подроста иная, чем в сосняке брусничнике, таблица 4.12.
Примечание. Во второй колонке указаны численные значения основных характеристик подроста сосны на вырубке, в 10-метровой полосе, примыкающей к стене леса. Основная причина состоит в том, что в составе сосняков черничников примесь других пород, в том числе и ели, значительна. Именно по этой причине при одинаковой сомкнутости полога освещенность под пологом сосняка черничника меньше, чем под пологом сосняка брусничника. Как уже указывалось выше - основной лимитирующий фактор для подроста сосны - режим освещенности.
Отмеченные различия по типам леса проявляются и в количестве отраженного света от поверхности почвы. Если под пологом сосняка черничника соотношение приходящего света к отраженному составляет примерно 10:1, то под пологом сосняка брусничника это соотношение существенно меньше - примерно 7:1. Это связано не только с различиями в характеристиках древостоя, но и с особенностями структуры живого напочвенного покрова в указанных типах леса.
Полученные результаты позволяют определить границу допустимых условий для успешного роста и развития подроста сосны под пологом. В первую очередь - пороговые значения освещенности. Сопоставляя данные таблиц 4.5 и 4.8, а также рисунки 4.9-4.14, можно придти к выводу, что в переходной зоне оптимальное (допустимое) соотношение жизнеспособного, нежизнеспособного и сухого подроста наблюдается на расстоянии 30-40 м от кромки вырубки в сосняке брусничнике, в сосняке лишайниковом и не более 20 м от кромки вырубки - в сосняке черничнике (при доле ели в составе древостоев 30 % и более). 4.3 Состояние естественного возобновления под пологом сосновых древостоев, пройденных рубками ухода и комплексным уходом
Естественное возобновление сосны под пологом сосновых древостоев, пройденных рубками ухода и комплексным уходом за лесом исследовали в высокополнотных чистых сосняках. Постоянные пробные площади были заложены в 1971-1976 гг. сотрудниками лаборатории лесоводства СПбНИИЛХ под руководством проф. С.Н. Сеннова на территории опытного хозяйства «Сиверский лес» Ленинградской области (серии ПП 5, 6 и 12).
Были исследованы контрольные участки; объекты с рубками ухода и варианты опыта с комплексным уходом за лесом, т.е. с сочетанием рубок ухода и внесением минеральных удобрений. Здесь, кроме регулярной таксации древостоев, осуществлялся многократный учет подроста, подлеска и живого напочвенного покрова (Грязькин, 1998; Мельников и др. 2006; Беляева, Данилов, 2009), в том числе и с участием автора (Беляева и др. 2012). Результаты учета подроста, проведенного в 2012 году, представлены в таблице 4.13.
Результаты учетов показывают, что в большинстве случаев под пологом приспевающих древостоев, выращиваемых в режиме регулярных уходов, молодое поколение сосны отсутствует, или представлено единичными экземплярами (сосняк черничник, рисунки 4.15 и 4.16). В то же время в вариантах с комплексным уходом, численность подроста оказалась выше, чем на контроле и на объектах после рубок ухода. На опытных участках с разреживанием древостоев, но без внесения удобрений общая численность подроста и количество подроста сосны оказалась несколько выше, чем на контроле.
Там, где проводился регулярный уход за лесом (ПП 6-2, 6-5, 6-6, 6-9), преобладает жизнеспособный подрост (от 62 до 68%). При этом на контрольных участках (ПП 6-3) зарегистрировано всего около 22% жизнеспособных экземпляров, что в среднем в 2 раза ниже, чем на объектах с рубками ухода и комплексным уходом за лесом. Данное явление можно объяснить высокой сомкнутостью крон и низкой освещенностью под пологом древостоев. Этим же объясняется и большая доля нежизнеспособного и сухого подроста.
Анализируя структуру подроста по высоте, можно отметить, что на большинстве опытных участков, пройденных рубками ухода и комплексным уходом за лесом, преобладает крупный по высоте подрост. На его долю приходится от 60 до 79% (ПП 6-5, 6-6, 6-9), таблица 4.14.
