Лекция 8. Естественное лесовозобновление

План.

1. Способы восстановления леса

2. Виды и преимущества естественного возобновления

3. Семенное лесовозобновление

4. Вегетативное возобновление леса

5. Методика учета и оценки естественного возобновления

6. Мероприятия по содействию естественному возобновлению

1. Способы восстановления леса

После проведения рубок главного пользования специалисты лесного хозяйства изучают вопросы восстановления леса. Способ восстановления леса зависит от следующих факторов:

• бывший тип леса,

• наличие естественного возобновления под пологом древостоя,

• наличие или отсутствие на лесосеке оставленных семенных деревьев (семенников).

Восстановление леса после рубки проводится:

1. Естественным путем (при малом участии человека в этом процессе).

2. Искусственным путем. В этом случае человек высаживает растения на лесную площадь или высеивает семена на вырубке.

В малонаселенных регионах Российской Федерации преобладает естественное восстановление леса, успешность которого зависит от рада факторов: биологические свойства древесной породы, технология лесозаготовок, сезон поведения работ.

Естественное возобновление – это процесс формирования молодого поколения естественным путем за счет семян или поросли. Выделяют следующие виды естественного возобновления:

1. Семенное – молодое поколение леса, сформированное из семян. При семенном возобновлении молодое поколение разделяют на:

а) Подрост – молодое поколение леса под пологом или на вырубке, образованное из семян и способное в будущем сформировать древостой. Подрост – это растения старше 3-5 лет, но высотой менее 10 м.

б) Древесные всходы – растения, образованные из семян, в возрасте до 1 года, а в условиях севера – до 3 лет.

в) Самосев древесных пород – растения естественного происхождения из семян, в возрасте 1-3лет.

2. Порослевое – молодое поколение леса, сформированное из пневой или корневой поросли.

Естественное возобновление в зависимости от времени проведения рубки главного пользования подразделяют:

• Предварительное – молодое поколение леса, образовавшееся под пологом до начала проведения рубки главного пользования.

• Сопутствующее возобновление – молодое поколение леса, образовавшееся в процессе проведения постепенных и выборочных рубок.

• Последующее возобновление – молодое поколение леса, образовавшееся на вырубке после проведения сплошной рубки.

2. Виды и преимущества естественного возобновления

За счет естественного возобновления лес увеличивает свой ареал распространения. Это происходит в благоприятных лесорастительных условиях. Восстановиться лес может как ценными породами (сосна, ель), так и малоценными (береза, осина). Регулируют процесс восстановления леса путем проведения хозяйственных мероприятий: рубки ухода, меры содействия естественному возобновлению.

На тех площадях, где лес не произрастал, занимаются лесоразведением, создают полезащитные полосы, ветрозащитные участки и т. д.

Естественное возобновление ценится выше, чем искусственное. Преимущества естественного возобновления следующие:

• Растения, сформированные из подроста, приспособились к жизни в конкретных лесорастительных условиях. Следовательно, сохраняется экотоп популяции.

• За счет естественного возобновления сохраняется генофонд территории. Растения более устойчивы к ветру, вредителям и болезням.

• Естественное возобновление дешевле искусственного в 3-10 раз в зависимости от типа леса.

• В древостоях, сформированных из подроста, образуется древесина лучшего качества, чем в искусственных насаждениях. В естественных древостоях отсутствует кривизна стволов, больше протяженность бессучковой части ствола и ширина годичных колец древесины небольшая. Следовательно, древесина характеризуется высокой прочностью.

• При естественном возобновлении сокращается период восстановления леса. Он не превышает 5-10 лет. При искусственном восстановлении период восстановления составляет 15-20 лет.

При порослевом возобновлении качество древесины несколько хуже, чем при искусственном восстановлении, но мягколиственная древесина не имеет большого сбыта, поэтому качество древесины не учитывается.

Лесовосстановление протекает в течение 40-80 лет в зависимости от породного состава и климата региона.

3. Семенное лесовозобновление

Семенное лесовозобновление зависит от количества и качества семян. Эти два фактора определяются возрастом насаждения, частотой семенных лет, сроками созревания и всхожестью семян.

1. Возраст возмужалости или плодоношения наступает в 15-25 лет в зависимости от условий роста растений. В лесу растения начинают плодоносить позже, чем на открытом месте. Лиственные растения раньше плодоносят и дают большее количество семян, чем хвойные.

2. Частота семенных лет определяется породой и климатом региона. Лиственные породы плодоносят почти ежегодно, и одно дерево дает до нескольких миллионов семян. Хвойные же породы обильно плодоносят через 3-7 лет и урожайность их невысокая.

Повторяемость семенных лет составляет: ель – 4-5 лет, сосна – 5-7 лет, лиственница – 3-4 года, кедр – 4-5 лет, береза и осина – 1-2 года.

Одно дерево березы дает до 2 кг семян, сосны и ели – до 5 кг, кедр – 300 кг, дуб – 500 кг.

3. Сроки созревания и опадания семян определяются биологическими свойствами древесной породы. У хвойных пород семена созревают на второй год зимой. У лиственных пород семена созревают весной, иногда в начале лета. Опадают семена у хвойных пород в начале весны, у лиственных пород - в конце лета-начале осени. Собирают семена в период между созреванием и опадением.

Для особо ценных пород создают лесосеменные плантации. С этих плантаций собирают все семена, а затем проводят отбор лучших семян, которые и используются в лесовосстановлении.

В лесном фонде сбор семян осуществляют с лучших (плюсовых) деревьев. Эти деревья помечают белой краской в виде пояса, нанесенного на высоте 1,3 м. Сбор семян с этих деревьев осуществляют в течение 20-50 лет.

Собранные семена сортируют и определяют их всхожесть, а по всхожести рассчитывают необходимое количество семян для лесовозобновления.

4. Всхожесть семян у большинства древесных пород невысокая. Она составляет 10-60%. Различают два вида всхожести:

а) Лабораторная всхожесть – семена проращивают в лабораторных условиях и на рост растений не оказывают влияние отрицательные природные факторы, следовательно, лабораторная всхожесть составляет 70-90%.

б) Грунтовая всхожесть – она составляет 15-30% и определяется следующими факторами:

• наличие живого напочвенного покрова,

• световой режим,

• тепловой режим,

• богатство почвы,

• водный режим почв.

4. Вегетативное возобновление леса

Вегетативное возобновление – процесс образования молодого поколения леса из поросли. В лесном хозяйстве различают следующие виды вегетативного возобновления:

1. Пневая поросль – это молодые побеги, образовавшиеся из спящих или придаточных почек на пне дерева. Такое возобновление характерно для лиственных пород (береза, осина). Хвойные же породы не способны давать пневой поросли. Высокой порослевой способностью обладает осина: одно дерево способно дать за сезон до 1,5 тыс. молодых экземпляров.

2. Корневые тпрыски – это молодые растения, образовавшиеся из придаточных почек на корнях деревьев или кустарников. Их дают лиственные породы (ольха, береза, осина).

В молодом возрасте корневые отпрыски растут быстро и дают прирост по высоте до 1-1,5 м. К 5-6 годам происходит смыкание кроны у молодых растений, и темпы роста замедляются, прирост составляет 0,3-0,5 м в год.

3. Отводки – это молодые растения, образованные из побегов дерева и способные к самостоятельному существованию. Отводками размножаются хвойные породы (ель обыкновенная, ель голубая, пихта), лиственные породы (лещина, ясень), а также декоративные деревья и кустарники (слива, груша, смородина, крыжовник и другие).

Вегетативное возобновление по сравнению с семенным имеет следующие недостатки:

• Древесина у растений вегетативного происхождения рыхлая, имеет большую ширину годичных колец, поэтому легко поражается грибными болезнями и загнивает.

• Ствол у растений вегетативного происхождения имеет саблевидную форму. Кривизна ствола снижает качество древесины, и она может быть использована только в качестве дров.

• Продолжительность жизни у растений вегетативного происхождения на 10-20 лет короче, чем у растений семенного происхождения.

5. Методика учета и оценки естественного возобновления

Для проектирования хозяйственных мероприятий в лесу и при определении сохранности подроста при главном пользовании проводят учет естественного возобновления. Учитывают, в основном подрост хвойных пород. Учет ведется следующими способами:

1. Глазомерный учет подроста применяется при учете подроста хвойных пород под пологом леса при назначении участка в рубку главного пользования. Этот способ учета не точен, возможны ошибки до 30-40%, поэтому при научных исследованиях ведут сплошной учет.

2. Сплошной учет подроста. При нем обследованию подлежит каждый экземпляр подроста. Способ очень трудоемок. При усталости исследователя возможны случайные ошибки, которые могут составлять 5-10%.

3. Выборочно-статистический способ наиболее часто применяется в практической деятельности. он дает высокие результаты и не трудоемок. При использовании этого способа нужно определиться со следующими показателями:

1. Установить размер учетных площадок для учета

• 2x2 м, S=4 м²

• 2x5 м или R=1,78 м, S=10 м²

• 5x5 м или R=2,82 м, S=25 м².

Размер учетных площадок зависит от густоты подроста:

• при густоте более 5000 шт./га выбираются площадки 2x2 м;

• при густоте 2-5 тысяч шт./га выбираются площадки S=10 м² (чаще всего круговая радиусом 1,78 м);

• пр густоте менее 1,5 тысяч шт./га выбираются площадки S=25 м² (чаще круговая радиусом 2,82 м).

2. Установить количество учетных площадок, которые нужно заложить на данной площади. Количество площадок (N) определяется по формуле:

,

где t – критерий Стьюдента. Для природных объектов t≈0,82-1,22 (t=1);

v – коэффициент вариаций (разброса подроста по площади). Для условий Северо-запада РФ v=41-65%;

р – точность исследования объекта

р<5% - "5",

р=5,1-10% - "4",

р=10,1-15% - "3",

р>15% - "2".

3. Расположить учетные площадки по площади. Это можно сделать либо путем равномерного распределения площадок, либо по таблице случайных чисел.

4. Провести учет подроста по специальной ведомости с разделением молодых растений по следующим признакам:

• древесная порода (сосна, ель, осина, береза и прочие),

• высота подроста (мелкий – до 0,5м, средний – 0,51-1,5м, крупный – более 1,5м)

• категория жизнеспособности подроста устанавливается по внешним признакам растения.

5. По результатам учета выполнить статистическую обработку и определить количество подроста на одной учетной площадке и на 1 гектаре.

,

где х₁, х₂,…, х_n – количество подроста на каждой учетной площадке,

n – количество учетных площадок,

- среднее количество подроста на ученой площадке.

,

где F – размер учетной площадки.

6. По средней величине подроста на гектаре (N_га) оценить достаточность подроста под пологом леса по специальной шкале (шкала Гослесхоза СССР, 1984г.).

В дальнейшем проводится расчет сохранности подроста при проведении рубок леса. Сохранность подроста находится по формуле:

,

где С – сохранность подроста при лесозаготовках, %;

П – количество подроста на лесосеке после рубки, тысяч шт./га;

Д – количество подроста на лесосеке до рубки, тыс. шт./га.

6. Мероприятия по содействию естественному возобновлению

При проведении рубок главного пользования и соблюдении лесоводственных требований к технологии работ проводят мероприятия по созданию благоприятных условий для естественного лесовозобновления. К этим мерам относят:

1. Сохранение подроста при механизированных рубках. Сохранность подроста зависит от следующих факторов:

1. Технологическая схема расположения волоков

• Метод широкого фронта. При такой схеме сохранность подроста наименьшая и составляет до 50%. Эта технология применяется при отсутствии или малом количестве подроста.

• Параллельная схема. При таком расположении служебной площади сохранность подроста составляет 60-75% в зависимости от типа леса.

• Диагональная схема. Такая схема применяется для рубок леса в сухих условиях мест обитания. Процент сохранности равен 55-65%.

• Радиальная схема. Эта технология может применяться в любых условиях. Сохранность составляет 60-70%.

2. Сохранность подроста связана с шириной пасеки. Чем шире пасека, тем выше процент сохранности подроста. Но технически выполнить это условие не удается, поэтому ширина пасеки находится по зависимости:

b=2Н_ср*sinφ±(4-5)м,

где b – ширина пасеки, м;

Н_ср– средняя высота древостоя;

φ – угол валки дерева относительно волока.

Угол валки принимается не более 45^о, поэтому ширина пасеки будет равна в среднем полуторной высоте древостоя:

b≈1,5Н_ср.

2. Оставление семенных деревьев (семенников) на лесосеке. Они могут быть оставлены в виде:

1. Одиночных деревьев. Их оставляют в количестве 15-25 шт./га с равномерным распределением по площади или рассчитывают по формулам:

• В.Г. Нестерова

,

где N– количество семенных деревьев,

R– радиус разноса семян ветром,

R=1/2*H_cр

• М.Е. Ткаченко

,

где N– количество семенных деревьев,

а – необходимое количество всходов на 1 га, тыс. шт.,

b – средняя урожайность семян одного дерева, тыс. шт.,

р – грунтовая всхожесть семян, %.

2. Семенные группы. Их оставляют в количестве 3-5 груп на 1 га. Группа включает до 10 деревьев.

3. Семенные куртины оставляют в виде участка леса площадью от 0,1 до 1 га на лесосеке. Семенные куртины оставляют в древостоях с глубокой корневой системой. Расстояние между куртинами определяют по формуле Б.А. Шустова:

,

где S– площадь лесосеки,

L – среднее расстояние между куртинами,

n – необходимое количество семенных куртин.

4. Семенные полосы оставляют в лесном фонде южного региона Российской Федерации. Ширина полосы устанавливается в 15-20 м. Располагается полоса перпендикулярно направлению ветра.

5. При узколесосечных рубках роль обсеменителей выполняет полоса леса. Поэтому при назначении рубок устанавливается правилами ширина лесосеки, для того чтобы семена от близлежащей стены леса могли попасть на вырубленную часть участка.

3. Минерализация почвы проводится на плодородных почвах в высокопродуктивных древостоях. Минерализация или рыхление почвы проводится с целью создания благоприятных условий для прорастания семян, выпавших на землю. Минерализация может вестись:

1. Ручным способом. При этом лопатой устраиваются площадки размером 1х1 м. Общий процент минерализованной площади должен составлять 10-15% от площади лесосеки. Площадки устраивают под кронами хвойных деревьев.

2. Механизированный способ. При нем используют бороны, рыхлители, культиваторы, которые навешиваются на гусеничный или колесный трактор. Минерализация проводится в виде борозд или полос. Общая минерализованная площадь должна составлять не менее 30-40% площади лесосеки.

3. В лесах второй и третьей группы минерализацию почвы проводят путем применения химических веществ (гербицидов). Химические вещества вносятся с помощью ранцевых опрыскивателей или с помощью тракторных опрыскивателей. Общая минерализованная площадь при химическом способе должна составлять не менее 50-60% площади лесосеки.

После минерализации почвы происходит отмирание травянистой растительности, семена попадают на обнаженный гумусовый горизонт, они прорастают, и формируется достаточное количество подроста.

4. Предварительное разреживание полога древостоя проводится за 1-3 года до рубки главного пользования.

5. Огораживание мест вырубок проводят с целью защиты молодых растений от поедания их лосями.

6. Очистка мест рубок от порубочных остатков

• сбор порубочных остатков в кучи,

• разбрасывание порубочных остатков по лесосеке,

• укладывание порубочных остатков на трелевочный волок.