Лесоведение, 2020, № 6, стр. 515-522

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Объектом исследований являлись участки культур сосны 1-15-летнего возраста. Сравнение успешности выращивания лесных культур проведено в наиболее распространенной разнотравной группе типов леса (рис. 1), занимающей от 19 до 37% от площади лесохозяйственных районов (ЛХР): Сергинско-Чусовского горного (V ЛХР), Тагильско-Свердловского зауральского предгорного (VI ЛХР) и Предлесостепного сосново–березового (VII ЛХР) (Исаева, 1984). Площадь земель лесного фонда V района – 1199.4 тыс. га, VI – 1450 тыс. га и VII – 766 тыс. га. Согласно лесорастительному районированию (Колесников и др., 1974) V район расположен в южнотаежном округе Среднеуральской низкогорной провинции и в северной части округа широколиственно–хвойных лесов Предуральской предгорной провинции, VI ЛХР – в южнотаежном округе Зауральской холмисто-предгорной провинции и VII ЛХР – в округе сосново-березовых предлесостепных лесов Зауральской равнинной провинции. Основное различие V, VI и VII ЛХР сводится к особенностям рельефа и почвы.

Рис. 1.

Распределение площади лесов V, VI и VII лесохозяйственных районов по группам типов леса, % (По: Исаева, 1984). 1 – V ЛХР, 2 – VI ЛХР, 3 – VII ЛХР.

Территория V ЛХР представлена низкогорными южнотаежными и широколиственно–хвойными лесами. Почвы этого района кислые дерново-подзолистые, часто на элювии-делювии основных и карбонатных пород, тяжелые по механическому составу, с близким залеганием плотных глинистых пород, подвержены эрозионным процессам. Территория VI ЛХР представляет расчлененное предгорье, почвы сформированы на делювии горных пород и уступают по мощности и плодородию почвам VII ЛХР. Последнему свойственны подзолистые почвы на суглинках и глинах, а также серые лесные почвы с очень благоприятным сочетанием факторов почвенного плодородия. Главное направление ведения хозяйственной деятельности в этих трех лесохозяйственных районах – эксплуатационно– репродуктивное.

Изучение культур сосны выполнено на территории Билимбаевского (Крутихинское участковое лесничество), Шалинского (Сабиковское, Вогульское участковые лесничества) (V ЛХР), Невьянского (VI ЛХР) и Талицкого (VII ЛХР) лесничеств с одноименными участковыми лесничествами, по методике В.В. Огиевского и А.А. Хирова (1967). Во всех условиях посадка культур сосны выполнена 2-летними сеянцами с открытой корневой системой. На лесокультурных участках закладывали временные пробные площади (пр. пл.) в разнотравной группе типов леса в каждом из специализированных районов Свердловской области. На пробных площадях у 100 и более растений измеряли высоту стволика с точностью до 1 см. Учитывали состояние сеянцев сосны, в том числе дифференцировали причины элиминации растений – выжимание или вымокание, заваливание сеянцев сосны отмирающей травянистой растительностью, угнетение мягколиственными породами, повреждение мышевидными грызунам. Размер каждой пробной площади достигал 2500 м²_. Для характеристики напочвенного покрова, подлеска и почвы использовали методические указания В.Н. Сукачева и С.В. Зонна (1961). Зарастание посадочных мест учитывали путем срезания травянистых растений на 3–6 площадках. Травяной покров по составу делился на злаки и разнотравье. Образцы взвешивали в сыром и воздушно-сухом состоянии. Естественное возобновление на каждой пробной площади учитывали на 20 учетных площадках размером 100 м². Долю сосны в формуле состава смешанных молодняков определяли по числу растений высотой не менее 1.3 м. Полученные результаты анализировали с точки зрения успешности создания лесных культур и факторов, влияющих на нее. Достоверность различий показателей оценивали по t-критерию Стьюдента при статистической значимости 0.05. Статистическая обработка полученных данных выполнена в программе StatSoft STATISTICA for Windows 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Особенности специализированных районов накладывают свой отпечаток на лесорастительные свойства одноименных групп типов леса, изменчивость их лесоводственно-биологических свойств и определяют специфику лесовосстановительных мероприятий.

Во всех рассматриваемых лесохозяйственных районах создание культур сосны осуществляли по одной и той же технологии: обработку почвы проводили на свежих вырубках с использованием навесных плугов ПКЛ-70 или ПЛ-1. Ширина плужной борозды составляет соответственно 0.7 или 1.0 м, пластов – 0.35 или 0.5 м с каждой стороны борозды, итого на минерализованную полосу приходится 1.4 или 2.0 м. Посадку культур проводили 2-летними сеянцами в дно борозды, уходы за культурами – с помощью ручных инструментов. Для создания лесокультурной площади удовлетворительного качества без расчистки вырубки последняя должна иметь пней не более 550 шт. га^–1, а порубочных остатков – не более 5 м³ га^–1. Такие условия, как правило, встречаются в разнотравной группе типов леса VI и VII ЛХР (Терехов и др., 1989). В V ЛХР вырубок с такими условиями крайне мало. Чаще количество свежих пней на них – 650–1115 шт. га^–1, а объем порубочных остатков, включая валежник, – до 84 м³ га^–1. При нарезке борозд ширина между ними на свежих вырубках в Крутихинском участковом лесничестве (V ЛХР) составляет 4.5–5 м, в Сабиковском и Вогульском участковых лесничествах (V ЛХР) – 7.5–8 м, в то время как в VI и VII ЛХР эта величина меньше (табл. 1).

Как правило, культуры сосны в VI и VII ЛХР в первые два года имеют высокую приживаемость (88–100%). Однако в дальнейшем – через 4–5 лет, в VII ЛХР (Талицкое лесничество) отмечается гибель и угнетение культур сосны, которая достигает за ревизионный период до 10% от созданных. Сохранность культур во втором 5-летии колеблется от 30.3 до 78%. Основной причиной гибели культур сосны первого пятилетия в VII ЛХР явилось развитие по пластам и прилегающей к ним части междурядий мощного 2–3-ярусного травяного покрова. В его составе преобладают бодяк разнолистный (Cirsium heterophyllum (L.) Hill), иван-чай узколистный (Chamaenerium angustifolium Scop.), вейник тростниковый (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara L.), костяника обыкновенная (Rubus saxatilis L.), мышиный горошек (Vicia cracca L.), клевер ползучий (Trifolium repens L.), мятлики (Poaceae).

Развитие разнотравно-злакового травяного покрова обусловлено сочетанием глубоких плодородных почв и устойчивого увлажнения. Проективное покрытие травяного покрова достигало 100%, высота – более 1 м. Агротехнические уходы ручными инструментами не способствовали уничтожению травяного покрова. Отросшая надземная часть высокостебельчатой травяной растительности, отмирая, заваливает борозды (шириной 0.7–1 м) и даже перекрывает их, повреждая сеянцы сосны. Альтернативой сложившейся ситуации могла бы быть смена технологии обработки почвы. Для проверки этого предположения были заложены опытные культуры с посадкой в дно борозды плуга ПКЛ-70 и ПЛП-135. Последний формирует борозды шириной до 135 см и пласты шириной до 70 см. Учет зарастания посадочных мест в год создания лесных культур представлен на рис. 2. По составу травяного покрова на пластах и в бороздах преобладает разнотравье. Злаки отмечены только при распашке плугом ПКЛ-70: в среднем по бороздам – 14%, по пластам – 16–19% от общей сухой массы.

Рис. 2.

Динамика зарастания пластов и борозд в год создания лесных культур. 1 – пласт ПКЛ-70, 2 – пласт ПКЛ-135, 3 – борозда ПКЛ-70, 4 – борозда ПКЛ-135.

Следует отметить, что борозды плуга ПЛП-135 зарастают только по краям (стенки). В среднем пласты плуга ПКЛ-70 зарастают, если судить по сухой фитомассе укосов, почти в два раза больше, чем плуга ПЛП-135 (104 и 55 г м^–2 соответственно). На второй год после создания лесных культур соотношение зарастания разнотравно-злаковой растительностью пластов сохраняется.

Подобное явление в культурах, созданных в этой же группе типов леса в VI ЛХР (Невьянское лесничество), не наблюдается, что связано с особенностями почвенного покрова – мелкие малоплодородные щебнистые дерново-подзолистые почвы. Травяной покров в этих условиях разрежен, одноярусный, высота травяного яруса составляет 20–30 см, проективное покрытие по пластам и в междурядьях 35–45%. В его составе преобладают иван-чай узколистный (Chamaenerium angustifolium Scop.), герань лесная (Geranium sylvaticum L.), чина весенняя (Lathyrus vernus (L.) Bernh.), подмаренник северный (Galium boreale L.), манжетка обыкновенная (Alchemilla xanthochlora Rothm.), лапчатка прямостоячая (Potentilla erecta (L.) Raeusch.), вейник тростниковый (Calamagrostis arundinacea (L.) Roth), перловник поникающий (Melica nutans L.), черноголовка обыкновенная (Prunella vulgaris L.).

Борозды зарастают слабо. Угнетающего влияния мягколиственных пород на сосну не отмечается. Сохранность растений во втором 5-летии колеблется в пределах 64–93%, дополнение их не требуется. К концу первого десятилетия отпад сосны в культурах незначителен, перевод их в земли, покрытые лесной растительностью, осуществляется в срок, общее число здоровых деревьев превышает 2 тыс. шт. га^–1.

На гибель сеянцев сосны при посадке в дно борозды в V ЛХР, также как и в VII ЛХР, влияет травяной покров, который активно возобновляется по пластам и краям междурядий на 2–3-й год после обработки почвы, в его составе доминируют злаки. Кроме того, в первые 2–3 года после посадки отмечена гибель сосны вследствие вымокания и выжимания. Элиминация от вымокания и выжимания составляет 11–23% от исходной густоты. В результате сохранность сосны в 6-летних культурах при посадке в дно борозды колеблется от 26 до 50%, а густота культур сосны равна 0.9–2.3 тыс. шт. га^–1, с крайне неравномерным размещением по лесокультурной площади.

Средняя высота пятилетних культур сосны при посадке в дно борозды в VII ЛХР составляла 95–122 см, в VI ЛХР – 77–84 см. По активности роста культуры в VI ЛХР (Невьянское лесничество) отстают от культур того же возраста в VII ЛХР (Талицкое лесничество) на 35% (табл. 1). Различия по высоте растений между VI и VII ЛХР достоверно значимы при P < 0.05, что в первую очередь объясняется влиянием эдафических условий.

Угнетение и гибель культур также связаны с их быстрым зарастанием березой, осиной, ивой в V и VII ЛХР. Численность растений мягколиственных пород в однолетних культурах в VII ЛХР составляет в среднем 3.37 тыс. экз. га^–1 с преобладанием березы и ивы (1.4–5.0 тыс. экз. га^–1 соответственно). Подрост осины отмечен со средней плотностью произрастания 0.38 тыс. экз. га^–1. Средняя высота растений мягколиственных пород в однолетних культурах сосны – 52 см. На отдельных однолетних лесокультурных участках по дну борозд наблюдается активное возобновление ивы, которой насчитывается до 24 тыс. экз. га^–1 со средней высотой 12 см. К 5-летнему возрасту культуры сосны затеняются лиственными породами, возобновившимися в рядах и междурядьях, что отрицательно сказывается на текущем приросте сосны (табл. 1, пр. пл. 1 и 9).

Энергичное возобновление мягколиственных пород на участках лесных культур VII и V ЛХР привело к тому, что на 56–90% площади культуры сосны в сосняках разнотравной группы типов леса формируют насаждения со значительной примесью мягколиственных пород. В VI ЛХР на 76% площади участков культур доля сосны в составе превышает 6 единиц. В таблице 2 представлены данные, характеризующие участие сосны в формуле состава искусственных насаждений лесохозяйственных районов, из которых следует, что производительность этих насаждений в V и VII ЛХР далека от потенциальной в связи с уменьшением доли сосны. Чтобы сформировать здесь чистые насаждения сосны либо с ее преобладанием в составе (на 56–90% площади лесокультурных участков) необходимы многократные интенсивные рубки ухода. Охват лесоводственными уходами молодняков (осветление и прочистка) на территории исследуемых лесничеств пока остается на низком уровне, перспектив увеличения объема уходов нет, особенно в условиях арендованных лесных участков. Таким образом, эти виды рубок ухода очень затратные и при этом в лесной зоне не дают товарной древесины.

Лесорастительные условия лесохозяйственных (лесовосстановительных) районов и их особенности, обусловленные лесохозяйственными мероприятиями, имеют значение не только при выборе технологий, но и определяют назначение при создании искусственных насаждений главной лесообразующей древесной породы – сосны или ели. Последнее хорошо прослеживается при создании и успешности культур сосны и ели в V Сергинско-Чусовском горном ЛХР. Район характеризуется успешным произрастанием как сосновых, так и еловых насаждений и широким спектром типов леса. Из них травяно-зеленомошная группа типов леса является распространенной и составляет в лесокультурной площади 56%. В 50–60 годы в районе широко велись сплошные рубки главного пользования, в результате которых остались большие площади вырубок, составляющие лесокультурный фонд. Вырубки, как правило, сильно захламлены. При проведении искусственного лесовосстановления традиционно использовали сосну и ель. В связи с тем, что почвы характеризуются как тяжелые временно переувлажненные, посадка культур в этой группе типов леса выполнялась сеянцами с открытой корневой системой в микроповышения (пласт плуга ПЛП-135). Однако усиление воздействия сплошной рубки на лесную экосистему при применении более агрессивных техники и технологий вводит коррективы в лесокультурные работы (Обыденников и др., 2016.). Как показали результаты исследования и данные лесоустройства (табл. 3), культуры сосны в этом районе стали бесперспективными. Численность погибших и неудовлетворительных культур сосны составляет около 60% от их общей площади, а площадь погибших культур ели в этих условиях не превысила 2%.

Основная причина гибели культур сосны – повреждения мышевидными грызунами.

Они находят убежище среди порубочных остатков, под пластами и значительно увеличивают численность. Животные повреждают кору и камбий молодых растений сосны, после чего происходит их усыхание. Обследование культур сосны после однократного (одного зимнего периода) повреждения мышевидными грызунами в V ЛХР представлено в табл. 4.

Наблюдениями установлено, что на значительных площадях в большей степени повреждаются культуры 2–6-летнего возраста. Культуры ели не повреждаются в таком масштабе, как культуры сосны, и в возрасте 6 и 7 лет достигают высоты 23–52 см в первом случае и 31–54 см – во втором. Можно ожидать, что перевод культур ели в земли, покрытые лесом, будет возможен в 9–11 лет. Приживаемость культур ели достаточно высокая – 98.2% в первый год и 72–86% – во второй.

Итак, наличие одноименных групп типов леса в разных лесохозяйственных районах не предполагает дублирование технологий создания лесных культур. По литературным данным известно, что по важнейшим показателям древостоев одноименные типы леса могут значительно отличаться в разных географических условиях. Например, по данным В.И. Обыденникова с соавт. (2016), сосняки лишайниковые и сфагновые в зоне смешанных лесов (Тверская область) по сравнению с южнотаежной подзоной (Костромская область) значительно различаются по продуктивности древостоев. Наличие зональных особенностей отмечено и в книге “Леса и лесное хозяйство Вологодской области” (Васюнин, Беляев, 1971), где предлагается учитывать различия в характеристиках одноименных типов леса при планировании лесохозяйственных мероприятий и лесоустройстве, однако без конкретизации технологий. М.А. Проскуряков (2015) также отмечает возможность ведения лесного хозяйства с наименьшими потерями и рисками при учете пространственно-временной цикличности движения свойств лесных экосистем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследование лесных культур свидетельствует о необходимости при создании их в первую очередь учитывать своеобразие выделенных лесохозяйственных районов, основанных на лесорастительном районировании. Результаты исследований показывают, как различие лесорастительных условий районов в одноименных группах типов леса проявляется в эффективности лесовосстановления в лесохозяйственных районах и должны учитываться при технологии лесовыращивания. Следует еще раз обратить внимание на то, что в сложных природных условиях Уральского региона успешное лесовосстановление должно основываться на лесорастительном районировании, определяющем специфику лесовыращивания, основы его технологий и выбор древесной породы. Таким образом, для улучшения состояния лесных культур в V и VII ЛХР необходимо внести изменение в технологию обработки почвы: использовать плуг ПЛП-135. Увеличение ширины минерализованной полосы до 275 см позволит задержать зарастание пластов и посадочных мест и предотвратить гибель культур от навала отмирающей надземной части травянистых растений со стороны пластов. Посадочным местом в VII ЛХР должно быть дно или верхний край борозды. В V ЛХР в разнотравной группе типов леса посадку следует проводить в пласт, что позволит избежать гибели растений от выжимания и вымокания. В V ЛХР проведение лесокультурных работ без расчистки лучше проводить на старых вырубках, чтобы достигнуть удовлетворительной густоты культур. Кроме того, первое осветление культур сосны необходимо проводить в 4–5-летнем возрасте, а второе – по мере необходимости.