Данная работа выполнялась на территории соснового бора Прииртышья, в частности Семипалатинского филиала ГУ ГЛПР «Семей орманы» с 01 мая по 31 декабря 2007 года. Все работы проводились по общепринятым методикам и намеченной схеме исследований (рисунок).

Рисунок 1. Схема исследования

В насаждениях под пологом леса и на лесосеках или вырубках, где проводили оценку естественного возобновление для проектирования практических мероприятий, закладывались пробные площади размером 50x50 м, 50x100 м, 100Х100 м или отграничивают узкие полосы в виде лент.

На отграниченных участках располагались либо рядами, либо по диагонали учетные площадки, размер которых зависит от возраста самосева и подроста. При возрасте 1—5 лет рекомендуется закладывать учетные площадки размером 1x1 м или 2X2 м. В тех случаях, когда подрост имеет возраст 6—10 лет, размер учетных площадок увеличивают до 5—10 м²; при возрасте 11 —15 лет —до 0,1—0,2 га со сплошным учетом подроста.

Учетные площадки отграничивают в количестве 15—25 на пробной площади. В отдельных случаях при однообразных составе и форме насаждений отбивают пробную площадь 0,5—1 га и на ней закладывают до 25 учетных площадок.

 Пробная площадь №1 была заложена в 21 квартале, 5 выделе. На данном участке условия местопроизрастания, тип леса - сосняк. В 1955 году здесь были созданы смешанные лесные культуры сосны обыкновенной, дуба. Схема посадки 2,5*0,75 м. Средняя густота 5333 шт/га. Культуры созданы вручную под меч Колесова. Площадь пробы составила 0,5 га (60 х 80 м). На пробе учтено 291 деревьев сосны, из них 32 сухостойных. Присутствует подрост тополя, березы.

 Пробная площадь № 2 заложена в квартале № 11, выделе 11. Это 69-летние культуры сосны обыкновенной. Схема посадки 2,5х1,0 м. Исходная густота 4 тыс. шт/га. Здесь нами было замерено 254 дерева сосны обыкновенной и 85 деревьев березы.

 Пробная площадь № 3 была заложена в квартале № 13, выделе 4 . Рельеф участка ровный. В 1935 году здесь были созданы культуры сосны обыкновенной. Схема посадки 2,5x1,0 м. Площадь пробной площади составила 0.4 га (50 х 80 м). При перечете было измерено 253 дерева сосны.

Пробную площадь № 4 мы заложили в квартале № 33, выделе 3. Тип леса на данном участке - сосняк. Возраст культур 49 лет. Схема посадки 2,5x0,75 м. Площадь пробы составила 0,5 га (60 х 80 м). На всей пробной площади было измерено 251 деревьев сосны.

 Пятая пробная площадь была заложена в квартале № 22, выделе 4 Возраст культур 69 лет. Схема посадки 2,5х 1,0 м. Площадь пробы составила 0,5 га (50 х 100 М). На пробной площади было учтено 252 дерева сосны.

Для определения таксационных показателей закладывались пробные площади в наиболее характерных участках лесной полосы, не имеющих очагов отпада антропогенного характера. Для получения достоверных результатов с точностью 95 % на каждом участке обмерялось количество деревьев главной породы, рассчитываемое по формуле:

 N = t² x v² / p²

где N- количество обмеряемых деревьев главной породы;

t - Критерий Стьюдента, который равен 1,96 при вероятности 0,95;

V –коэффициент вариации;

Р - точность оценки средней величины, при 0,95 равная 5 %.

Для характеристики древостоя производилась детальная таксация, при которой для каждого дерева мы измеряли по породам диаметр на высоте 1,3 м|с точностью 0,1 см, для каждой ступени толщины измеряли по 3 высоты маятниковым высотомером. Средний диаметр вычислялся как среднеквадратический. через площади поперечного сечения среднего дерева.

Для определения средней высоты древостоя, мы установили среднюю высоту каждой ступени толщины. В каждой ступени толщины были замерены на пробе высоты трех деревьев и по ним установили среднюю высоту ступени толщины. Среднюю высоту насаждения мы находим графически, используя в таксации закономерность: среднему диаметру насаждения соответствует средняя высота. Для этой цели строится график, на оси абсцисс которого откладываются ступени толщины, а на оси ординат - соответствующие диаметрам высоты. Средняя высота затем устанавливается по вычисленному среднему диаметру насаждения.

Запас насаждения определяется для каждого элемента леса по объемным таблицам с двумя входами по диаметру и высоте. По диаметру (ступени толщины) и графически сглаженной высоте находят сначала объем одного дерева, а затем запас ступени. Общий запас на пробе устанавливается по формуле:

М = У₁n₁ + У₂п₂+...+У_nn_n;

где М - общий запас на пробе, м ; V - объем одного дерева по ступеням толщины, м³; n - число деревьев по ступеням толщины.

Полноту насаждения на пробе устанавливаем по соотношению суммы площадей сечения древостоев с соответствующей площадью сечения, показанной в стандартной таблице сумм площадей сечений и запасов нормальных насаждений при полноте 1,0.

Состав древостоя определяем в долях участия каждой породы в общем запасе. Класс бонитета определяем при помощи общебонитеровочной таблицы по среднему возрасту и средней высоте древостоя.

Результаты исследования

ПОНЯТИЕ О ВОЗОБНОВЛЕНИИ ЛЕСА

Появление самосева и подроста на местах вырубленного леса или на безлесных пространствах называют возобновлением леса. Возобновление леса бывает естественным стихийным, естественным, преднамеренным (рис. 39), искусственным и смешанным.

Естественное стихийное возобновление происходит без участия человека; естественное преднамеренное —с участием человека и регулируется определенной системой мероприятий (способами рубок, мерами содействия естественному возобновлению до рубки и др.). Искусственное возобновление осуществляется посевом семян или посадкой саженцев после их выращивания в специальных древесных питомниках. Смешанное возобновление представляет собой сочетание естественного и искусственного, когда к недостаточному естественному возобновлению подсевают семена естественным путем, либо к высаженным лесокультурам добавляют естественный самосев, которые в дальнейшем участвуют в формировании лесного полога.

Естественное возобновление бывает семенным и вегетативным. Насаждения, образованные естественным семенным- путем, отличаются долговечностью и высокой производительностью. Насаждения, сформировавшиеся естественным вегетативным путем, менее долговечны, и хотя лес вегетативного происхождения растет в молодом возрасте быстрее, чем семенной,- и скорей достигает спелости, качество древесины и выход ценных сортиментов в нем остаются низкими из-за искривления стволиков и поражения их различными заболеваниями, успешно развивается самосев естественного асто в наших лесах встречается естественное "смешанное-возобновление леса. Насаждения, которые имеют деревья семенного и вегетативного происхождения, являются сложными.

 Такие древостои обычно состоят из двух ярусов древесного полога одной породы или разных. Первый ярус, как правило, составляют древесные породы семенного происхождения. Сложные по форме древостой могут образовываться из древесных пород семенного происхождения. И этом случае они являются смешанными по составу.

Семенное естественное возобновление подразделяют на следующие категории: I) предварительное стихийное, когда под пологом леса образуется самосев независимо от деятельности человека; 2) предварительное преднамеренное, когда за 2—3 года до рубки спелого леса прореживают верхний полог, вызывая тем самым обильное плодоношение, или проводят рыхление почвы под пологом леса перед семенным годом; 3) последующее стихийное, когда вырубаемые площади заселяются стихийно без участия человека, в этом случае вырубки могут быть заселены нежелательными древесными породами; 4) последующее преднамеренное, когда освобожденные из-под леса площади заселяются главными целевыми древесными породами в результате ранее продуманных мероприятий (оставления семенников, семенных куртин, стен старого леса, использования почвенного запаса семян и т. д.).

Различают еще сопутствующее возобновление, когда обсеменение мест рубок происходит в процессе постепенных и выборочных рубок леса.

При искусственном лесовосстановлении, особенно быстрорастущими древесными породами и с плантационным ведением хозяйства, в основном решается проблема воспроизводства древесины — одного, хотя и весьма важного, вида лесных ресурсов; плантационное хозяйство не может в полной мере воспроизводить все полезности леса. В связи с этим сохраняется исключительно важное значение лесов естественного происхождения как основного носителя и производителя всех важнейших полезных функций леса. Поэтому далеко не во всех случаях предпочтительно искусственное создание лесов.

Преимущества естественного возобновления с точки зрения биологии и экономики подчеркивали Г. Ф. Морозов (1930, 1949, 1971), Л. И. Яшнов (1931), В. II. Тимофеев (1968), И. С. Мелехов (1966) и др. При естественном возобновлении сохраняются более благоприятные водно-физические свойства почв, что имеет весьма важное значение для формирования высокопродуктивных будущих древостоев; исключается необходимость применения лесовосстановительной техники в труднопроходимых условиях, а также раскорчевки пней на вырубках.

Однако успех дела может решить не само по себе складывающееся естественное возобновление, а целенаправленная лесоводственно-эффективная и экономически приемлемая система рубок, которую следует применять с учетом лесорастительных районов и типов леса, условий обсеменения, региональных особенностей естественного возобновления хвойных пород и соответствия условий среды биологическим особенностям самосева и подроста. Так, при выборочных рубках создаются лучшие условия для возобновления, при сплошных концентрированных рубках— худшие, причем при тракторной трелевке и неорганизованной лесосеке естественное возобновление леса в течение длительного времени не обеспечивает восстановления материнской хвойной породы. Еще В. Я. Добровлянский (1888), анализируя сведения о естественном возобновлении вырубок на площади 83 тыс. десятин, полученные из обследования сосновых лесов в 27 губерниях и 242 лесничествах, отмечал, что половина их не возобновилась сосной. Н. К. Генко (1900), исследовавший неудовлетворительно возобновившиеся вырубки в целях улучшения этого процесса предложил проводить трехприемные семенолесосечные рубки. Г. Ф. Морозов (1909) указывал, что плохое естественное возобновление сосны при разных способах рубок объясняется шаблонным их применением, что способ рубок должен соответствовать природе соснового леса вообще и природе данного типа в частности, а также экономическим условиям места и времени.

Естественное возобновление леса — процесс динамичный, и его успешность определяется множеством факторов, основными из которых являются тип леса, структура насаждений, биологические особенности древесных пород и лесорастительные условия. Например, хвойные вырубки зачастую заселяются осиной и березой не только в силу их способности быстро обсеменять новые места, но и потому, что им подходят почвенно-климатические условия.

А. П. Шиманюк (1955) разделил сосновые типы леса Северо-Западного района на четыре группы по их способности к возобновлению; при этом он отметил, что в наиболее распространенных во всех районах тайги сосняках-черничниках естественное возобновление идет чаще всего через смену пород. В сложных и травяных борах, в кисличниках смена пород вообще неизбежна и лесо-восстановление материнской породой возможно только искусственным путем. Он составил ряд типов леса по возрастающей интенсивности смены пород: боры вересковые, брусничные, зеленомошно-мшистые и лишайниковые (или беломошники), сосняки долгомошные и сфагновые, боры черничные, кисличные, травяные, сложные с подлеском из липы и других кустарников, сосново-елово-лиственничные с подлесом из липы, сосново-еловые и сосново-елово-лиственничные.

По материалам исследований В. Г. Чертовского (1972), естественное возобноление характеризуется в целом как успешное.

И. С. Мелехов (1958, 1972), отмечая успешный ход естественного возобновления концентрированных вырубок, подчеркивал преимущественное появление березы, участие которой возрастает по мере увеличения влажности почвы. Еще в 30-х годах, когда не было на лесосеках такой техники и не в такой мере нарушалась лесорастительная среда, он отмечал, что не во всех условиях хвойные вырубки возобновляются материнской породой.

Возобновительные процессы на вырубках северных лесов описывают по типологии вырубок, разработанной И. С. Мелеховым (1954, 1958, 1962, 1964), который разделял их на 2 группы: с сохранением покрова, приспособившегося по своей экологии к условиям сплошных вырубок, и с резким изменением растительного покрова после рубки. Тип вырубки определяется ходом естественного возобновления: при быстром и успешном возобновлении растительный покров не меняется совсем или меняется ненадолго — с началом хорошего возобновления прежняя растительность часто восстанавливается; появление же новых видов растительности и продолжительное произрастание их на вырубке может создать новые условия, которые надолго задержат естественное возобновление не только хвойных пород, но и лиственных.

Количество подроста под пологом связано с рядом факторов, но характер их проявления зависит от густоты и возрастной структуры насаждений, от сомкнутости полога. Подроста больше, как правило, в разновозрастных, перестойных и низкополнотных насаждениях.

(Нилов, 1972). По утверждению автора, в облесении лишайниковых вырубок главную роль играет сохранившийся при лесозаготовках молодняк сосны. Обычно в этом типе подроста бывает до 200 тыс. на 1 га, поэтому если останется половина, то к 4—5 году после рубки насчитывается 40—60 тыс. сосенок на 1 га; последующее возобновление проходит успешно, и через 3—4 года количество самосева достигает 6 тыс. на 1 га. В целом лишайниковые вырубки относятся к категории удовлетворительно возобновляющихся и основными мероприятиями по лесовосстановлению следует считать сохранение подроста при лесозаготовках. Вересковые вырубки обычно возобновляются за счет молодняка предварительной генерации, хотя и последующее возобновление сосны проходит успешно. К 5 годам имеется в среднем 6,5 тыс. самосева сосны, а через 9—10 лет после рубки количество молодняка сосны увеличивается до 14— 15 тыс. на 1 га. Вейниковые вырубки возобновляются обычно замедленно, особенно в связи с сильным разрастанием травяного покрова. Самосев сосны, появившейся сразу после рубки, растет лучше, чем сосенки, поселившиеся в период максимального разрастания вейника. В целом к 10 годам на вырубке насчитывается около 20 тыс. шт. за счет незначительного количества предварительного возобновления и в основном за счет молод-ңяка последующего возобновления. Кипрейно-вейниково-паловые вырубки возобновляются в основном за счет последующего возобновления, причем основная масса самосева сосны появляется обычно в первые 2—3 года (до 3—4 тыс. на 1 га), а через 7—8 лет количество его достигает 10 тыс. Сфагновые вырубки удовлетворительно возобновляются за счет предварительного хвойного молодняка, а последующее возобновление проходит замедленно. К концу первого 10-летия насчитывается 2— 2,5 тыс. шт. самосева сосны и поселяется до 10 тыс. самосева березы.

Естественное возобновление сосны на вырубках из-под сосняков-брусничников протекает удовлетворительно как за счет подроста, так и за счет самосева. Характерно, что вырубки давностью 10 лет и больше, как правило, возобновлены сосной последующих генераций, количество которой в зависимости от наличия и характера обсеменителей варьируют в пределах от Зтыс. шт. при обсемении только от стен леса до 15 тыс. шт. в количестве семенников сосны 10—20 шт/га. Лесовозобновительные процессы на более свежих вырубках (4 года и менее) еще не закончены, поэтому число деревьев сосны здесь не превышает 2 тыс. шт. или она практически отсутствует. Однако на этих вырубках отмечено достаточное количество подроста сосны предварительного возобновления, сохраненного при лесозаготовках и составляющего 20—40% общего количества подроста и самосева.

В возобновлении вырубок сосняков-черничников хвойными породами большую роль играет подрост предшествующего возобновления, если же его нет, то возобновление идет со сменой пород. Вместо вырубленных насаждений с преобладанием сосны формируются молодняки с преобладанием березы и участием елового подроста. Характерной особенностью возобновления вырубок из-под сосняков-долгомошников является то, что этот процесс происходит в первые 2—3 года после рубки, пока покров из кукушкина льна сравнительно небольшой мощности и не препятствует поселению сосны. Особенно обильный самосев сосны на расстоянии до 20 м от семенников и стен леса. Так, на 4-летней сплошной вырубке насчитывалось 13 тыс. шт/га самосева сосны в основном в возрасте 3—4 лет, а также около 7 тыс. шт/га самосева березы; высота и тех и других на лесосеках старше 5 лет бывает примерно одинакова, что приводит в этих условиях к формированию молодняков с преобладанием хвойных и без ухода за ними. При отсутствии предварительного возобновления и обсеменителей сосны долгомошные вырубки, как правило, возобновляются березой. Можно считать, что береза в этих условиях играет положительную роль. По данным Н.Е. Декатова (1961), при достаточном лесовозобновлении древесная растительность подавляет разросшиеся мхи и способствует разболачиванию вырубок. Наиболее успешно возобновляются сосной вересковые вырубки, несколько хуже — еловые.

Вырубки из-под ельников-кисличников возобновляются в большинстве случаев лиственными породами, ель представлена в основном подростом предварительного возобновления в небольшом количестве. Последующее возобновление ели затрудняет сильная задернелость, препятствующая прорастанию семян. В ельниках-черничниках обычно бывает значительное количество хвойного подроста и самосева, достаточное для формирования хвойных молодняков рубками ухода.

Обобщение материалов обследований предварительного возобновления под пологом спелых и перестойных насаждений показывает, что в подавляющем большинстве насаждений имеется подрост хвойных пород

Площадь распространенных в подзоне средней тайги сосняков-черничников и брусничников с количеством благонадежного хвойного подроста более 3 тыс. шт/га составляет 70—75%. В низкобонитетных сфагновых сосняках естественное возобновление под пологом спелых и перестойных насаждений значительно хуже — 33% их имеют количество подроста менее 3 тыс. шт/га, а на 38% площади возобновление вообще отсутствует. В сосняках-зеленомошниках подзоны южной тайги менее 3 тыс. шт/га подроста насчитывалось в 26% сосняков брусничных, 55% кисличных и 25% черничных; в подзоне средней тайги эти показатели составляли 16, 50 и 15%. В наиболее производительных типах сосновых лесов зеленомошынковой группы возобновление под пологом леса в значительной степени представлено елью. В сосняках кисличных подзоны средней тайги еловый подрост преобладает на 65% площади, в черничных на 40% и в брусничных на 23%. В подзоне южной тайги под пологом сосновых насаждений еловый подрост встречается в сосняках кисличных на 76% площади, в черничных на 39% и в брусничных на 23%. Все это говорит о возможной смене сосны елью.

В еловых насаждениях подзоны средней и южной тайги наблюдается высокая обеспеченность благонадежным хвойным подростом. Наиболее распространены черничные и долгомошные типы леса, и в них площади г подростом более 3 тыс. шт/га 54 и 67%. Еловые насаждения подзоны южной тайги в еще большей степени обеспечены подростом, чем в подзоне средней тайги. Площадь наиболее распространенных ельников-черничников с количеством благонадежного подроста более 3 тыс. шт/га составляет 80 и ельников-долгомошников 71%.

Хвойный подрост, главным образом еловый, в довольно больших количествах имеется и под пологом лиственных и лиственно-хвойных насаждений: более 3 тыс. шт/га на 61% площади березняков и 66% осинников в подзоне средней тайги. В поздоне южной тайги обеспеченность хвойным подростом под пологом спелых и перестойных лиственных насаждений еще выше. В среднем площадь березняков с количеством хвойного подроста более 3 тыс. шт/га составляет 75 и осинников 84%, что на 14—18% превышает аналогичные показатели насаждений подзоны средней тайги. Под пологом лиственных древостоев количество хвойного подроста часто превышает количество подроста в ельниках. Кроме того, этот подрост после рубки оказывается более устойчивым, чем в еловых насаждениях, так как, произрастая в условиях гораздо большей освещенности, он оказывается более приспособленным к резкому освещению при вырубке материнского полога.

Процессы естественного возобновления па вырубках изучали многие исследователи (Ткаченко, 1931; Мелехов, 1954, 1958, 1959, 1962, 1972: Шиманюк. 1955; Побединский 1961, 1966, 1970, 1973; Колданов. 1966; Моисеев. 1971; Чертовской, 1969, 1972; Львов, 1971 и др.). Обобщение получөнных данных дает основание отметить, что естественное возобновление вырубок в лишайниковой группе типов леса происходит, как правило, сосной, смены другими породами практически не бывает. Процесс естественного возобновления в лишайниковых борах протекает весьма различно: иногда он начинается сразу же после рубки, но часто растягивается на много лет. К этой группе типов леса по характеру возобновления стоят очень близко вересковые и вересково-брусничные типы леса. Успех возобновления во многом зависит от количества и степени развития верескового покрова. По степени возобновляемости сосной вересковые и другие близкие к ним типы леса можно поставить на первое место, так как сосна занимает господствующее положение даже на огромных площадях концентрированных вырубок, редко уступая место ели и лиственным породам. В этом типе леса оставляемые семенники оказываются более устойчивыми.

А. В. Побединский (1973) отмечал, что при соблюдении элементарных лесоводственных требований на многих вырубках можно обеспечить возобновление хвойных пород естественным путем и в приемлемые для лесного хозяйства сроки. Изучение состояния молодняков, возникших на вырубках естественным путем, и анализ затрат труда на их выращивание дают основание утверждать, что такие молодняки имеют вполне удовлетворительные лесоводственные и экономические показатели, которые следует принимать во внимание при оценке эффективности лесовосстановительных мероприятий. Поэтому ориентировка на естественное возобновление в таежных лесах отвечает как природе лесов, так и экономическим условиям.