2. ТЕХНИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

2.1. Аналитический обзор

Рациональное использование лесных ресурсов – важнейшая задача лесного хозяйства Республики Беларусь на современном этапе. К одному из путей решения этой проблемы относится оптимизация промежуточного пользования, важнейшей экономической составляющей которого являются различного вида рубки.

Несмотря на то, что в современной лесохозяйственной науке накоплен большой опыт ухода за лесом, ряд вопросов требует дальнейших исследований. В частности, для рационального ведения рубок ухода необходимо иметь четкие критерии отбора деревьев во время рубки. В «Наставлениях по рубкам ухода» не уточняются таксационные характеристики вырубаемых живых деревьев, а указывается лишь на отбор мертвых, больных, технически малоценных деревьев и второстепенных пород. Кроме того, требуют совершенствования рекомендованные в Наставлениях показатели интенсивности и повторяемости рубок ухода ввиду их некоторого несоответствия биологическим особенностям насаждений и экономическим условиям проведения промежуточного пользования.

Данная проблема тесно связана с необходимостью учета лесных ресурсов, основанного на более детальном изучении роста и продуктивности насаждений, совершенствования таксации и лесохозяйственного проектирования. / /

Лес давно стал объектом науки, и прежде всего, лесоводства. В прошлом, при относительно ограниченном значении лесов, лесоводство имело преимущественно узко утилитарный характер. В настоящее время с возросшим значением лесов, лесоводственная наука имеет более широкие проблемы. Наряду с его традиционными специальным задачами, оно рассматривает показатель общей культуры той или иной страны. / /

Вопросами проведения рубок, их необходимостью люди занимались с XI – XII веков. Систематическое изучение и применение рубок ухода возникло во Франции более 350 лет тому назад. Лесоводственная мысль по вопросу рубок ухода развивалась по двум направлениям, намеченным французами и немцами. До 1517 года в России основным методом рубок является низовой метод. Своеобразное развитие получили они у нас в Тульской губернии. Основные положения рубок ухода за лесом были сформулированы еще в 1766 году русским лесоводом Богомоловым А.А., который считал, что разреживание преследует получение промежуточного пользования ./ / .

В лесном хозяйстве царской России в связи с общим уровнем развития хозяйства, рубки ухода велись на ограниченных площадях.

Отечественные лесоводы признавали важное значение рубок ухода, но в

тогдашней России широкое планомерное проведение рубок ухода не проводилось.

Официальным документом, регламентировавшим рубки ухода по территории дореволюционной России, было создание лесным департаментом в 1897 году «Наставления к уходу за лесом», в основу которого был положен старонемецкий метод.

Русские лесоводы критически относились к зарубежной науке, настойчиво искали новые методы ухода. Их поиски увенчались определенными успехами. Примером может служить коридорный метод ухода за молодняками дуба Тульских засек, которые были внедрены и не потеряли значения до наших дней. Но в общем масштабе рубки ухода велись на ограниченных площадях, пассивным методом, с уборкой главным образом отмерших и отмирающих деревьев. / /

Дальнейшее развитие рубки ухода получили в советское время. В 1938 году Главлесохрана издала первое советское «Наставление» по рубкам ухода, основой которого стал комбинированный метод. А еще до этого в 1926 – 27 г.г. в лесах РСФСР рубки ухода проводились на площадях в 177 тыс. га с заготовкой 1,26 млн. м³ ликвидной древесины. Особенно широко рубки ухода стали применяться в тридцатые годы.

В 1947 году был сформирован советский метод рубок ухода. Его основой становится распределение деревьев любого насаждения при рубках ухода на три категории. Эта классификация сохранилась до наших дней. / /

Большой вклад в дальнейшее развитие и совершенствование рубок ухода внесли ученые К.Б. Лофицкий (1948 г.), Б.Д. Жилкин (1936 г.), Н.П. Георгиевский (1937 г.), А.В. Савинова (1938 г.) и другие. Вышедшее «Наставление» 1971 года содержало идеи лесной науки и практиков.

Одной из мер по интенсификации ведения лесного хозяйства является проведение рубок ухода. Этот вопрос прорабатывался и прорабатывается современными лесоводами. Часто их мнения не совпадают, в связи с чем нет в настоящий момент единого мнения о влиянии рубок ухода на общую продуктивность насаждений.

Исследование А.В. Давыдова (1940, 1977 года) в различных насаждениях северо-западной части бывшего Союза дали возможность сделать вывод, что рубками ухода можно повысить продуктивность на 3-16%, а очень интенсивный уход может снизить продуктивность на такую же величину. Н.П. Георгиевский в результате многочисленных исследований пришел к выводу, что рубками ухода повысить продуктивность насаждений невозможно.

В.П. Воропанов (1960 год) указывает на значительное повышение продуктивности насаждений рубками ухода, проведенными его методом. / /

В нашей бывшей стране наиболее полно вопросами, связанными с повышением продуктивности лесов занимались И.С. Мелехов, Б.Д. Жилкин. Они разработали системы мероприятий, среди которых большое место уделено рубкам ухода.

С.Н. Сеннов (1981 г.), ссылаясь на данные своих расчетов, обращает внимание на то, что уменьшение времени выращивания леса можно ожидать лишь после регулярного ухода, включающего сильное прореживание.

Е.Ю. Адеонин (1984 год), проведя опыты в сосновых молодняках, пришел к выводу, что рубки ухода различной интенсивности и технического исполнения в сосново-березовых молодняках увеличивают текущий прирост по диаметру на 60-140% и по высоте на 40-60%.

Следует назвать ученых, внесших определенный вклад в развитие теории рубок ухода в Беларуси – К.Б. Лосицкий, Ф.П. Моисеенко, А.М. Кожевников.

Большинство зарубежных лесоводов считают, что рубками ухода невозможно существенно повысить прирост деревьев, а снизить по высоте возможно при неумеренных рубках. На этом основании Ассман предложил полноту насаждений подразделять на максимальную, оптимальную и критическую. Оптимальной полнотой Ассман считает для сосняков полноту 0,8-0,9. Он подчеркивает, что даже в данном возрасте сильное изреживание может повысить прирост, а в более поздние и слабые снижают прирост.

Во Франции в сосняках рубки начинаются в 10-летнем возрасте. При втором разреживании обрезают сучья до высоты 2 – 3 метра в 15-летнем возрасте. После третьего ухода, в 20-летнем возрасте, отдельные деревья подсечиваются в расчете на усыхание, а после пятого – подсечиваются деревья с диаметром ствола на высоте груди 28 см и тоньше.

Интенсивным разреживанием отличаются программы рубок ухода в Швеции и Финляндии, что объясняется необходимостью применения современных машин.

В Швеции убедились, что снижение абсолютной полноты во втором периоде жизни сосняков на 30% (по сравнению с максимальной полнотой сосновых древостоев того же возраста) приводит к резкому снижению продуктивности.

В Финляндии используются, а точнее, применяются радикальные рубки, при которых общее число приемов не превышает 4, интервал между ними 15-20 лет. Такой характер рубок ухода соответствует законам развития насаждений севера.

Во многих зарубежных странах, таких как Германия, Великобритания, США и других, широко применяют химические методы ухода за молодняками с целью обеспечить благоприятные условия роста ценных древесных пород, путем обработки участков молодняков, наземными и авиационными средствами / /.

Из последних исследований, проведенных лесоводами стран содружества, необходимо выделить работу В.Ф. Лебнова, А.С. Митрулова (Лаборатория лесоведения АН СССР). Они исследовали влияние рубок ухода на рост культур сосны. Завершив опыты, которые проводились на протяжении 26 лет, они пришли к следующим результатам. За 24 – 26 лет после рубки ухода происходит выравнивание сумм площадей сечений и запасов древостоев, подвергшихся различной степени изреживания. Абсолютная полнота и запас за этот период изменяется неодинаково: нарастание сменилось спадом, а затем вновь последовало увеличение прироста. / /

Несмотря на разногласия, большинство лесовозов сходятся в том, что практическое значение рубок ухода положительное. Своевременно и правильно проведенные рубки ухода обеспечивают:

• улучшение породного состава, санитарного и противопожарного состояния насаждений;

• повышение качества, устойчивости насаждений к болезням и вредителям леса;

• сокращение сроков выращивания леса;

• усиление водоохранных, почвозащитных, санитарно-гигиенических свойств леса.

Рубки ухода нужно проводить систематически, учитывая вид и метод ухода, период повторения ухода. Виды рубок ухода определяются возрастом и породой.

Таблица 2.1.

Виды рубок ухода по возрасту, лет

Вид ухода	Возраст насаждений по породам
	Хвойные	Лиственные
		Дуб, ясень, клен семенного происхождения	Береза, осина, ольха черная	Тополь, ольха серая
Уход в молодняках	11-20	11-20	11-20	6-10
Прореживание	21-70	21-90	21-40	11-30

Заканчиваются рубки ухода за 20 лет до главной рубки в хвойных и твердолиственных насаждениях семенного происхождения и за 10 лет в мягколиственных и твердолиственных насаждениях порослевого происхождения. Если главная порода находится в нижнем ярусе, то вид ухода определяется по возрасту верхнего яруса, подлежащего изреживанию. Под видом ухода следует понимать порядок, в соответствии с которым производится отбор деревьев в рубку. Многолетний опыт дает немало методов. Основными отечественными методами являются: низовой, верховой, комбинированный, коридорный, гнездовой и активный.

Рубки ухода низовым методом проводятся в чистых насаждениях, где вырубаются деревья, отставшие в росте (IV и V классов роста по Крафту).

Верховой метод проводится обычно в смешанных и сложных насаждениях. При этом в верхнем ярусе выбираем второстепенные породы, менее ценные в хозяйственном отношении.

Комбинированный метод ухода сочетает и низовой, и верховой методы, но часто не трудно отличить от одного из них.

Коридорный метод применяется в дубравах. По мере зарастания деревцев дуба порослью второстепенных пород, ее удаляют постоянно, для того, чтобы поросль, выполняющая роль подгона, одновременно не мешала нормальному развитию деревьев дуба.

Гнездовой метод применяется в елово-лиственных насаждениях, где второстепенные и малоценные породы вырубаются гнездами. / /

Большое влияние уделяется вопросу совершенствования технических процессов рубок, организации производства. В настоящее время самым передовым является участково-концентрированный способ организации рубок ухода, который имеет преимущество перед поквартальным методом как в лесоводственном, так и в экономическом плане зрения. Этот метод был внедрен в Слуцком лесхозе еще в 1969 году. В 1977 году БелНИИЛХ и Гомельская лесоустроительная экспедиция разработали методику блочного (концентрированного) планирования механизированных рубок ухода за лесом. Сущность этой методики заключается в следующем. В рабочие блоки объединяют таксационные выдела насаждений, а также смежных групп кварталов. В рубку назначают все насаждения, нуждающиеся в рубках ухода. В рабочие блоки включают несколько рядом расположенных кварталов, насаждения которых представляют один лесотехнический участок с едиными лесоводственными и лесоэксплуатационными требованиями. Преимущество метода – концентрация работ в пределах блоков. Недостатки – тип леса не является основой организации рабочего блока.

2.2. Методика исследования и проектирования

В основу методики исследований был положен биогеоценотический подход к изучению лесных насаждений в условиях активной хозяйственной деятельности. Концепция системности в применении к лесным сообществам требует рассматривать их как сложную саморегулирующуюся систему, которой присуща определенная пространственная и возрастная изменчивость. Поэтому на оценку результатов хозяйственного воздействия в существенной степени могут повлиять различные факторы экзогенного и эндогенного характера.

Особенностью исследовательских работ в лесоводстве является применение выборочных методов. Это вполне закономерно, так как объект исследований – лесное насаждение (лесной биогеоценоз) чрезвычайно сложен по структуре и функциональным проявлениям. В каждом конкретном исследовании необходимо стремиться к минимальному объему информации, достаточному для реализации целевых установок, что осуществимо лишь при правильной организации выборочных исследований.

Основу выборочного метода в лесоводственном исследовании составляет закладка пробных площадей – небольших, но достаточных по размеру участков в лесных насаждениях, на вырубках, гарях и других площадях, которые должны дать довольно полное представление об изучаемых насаждениях. Пробные площади закладываются для изучения лесоводственно-таксационных признаков насаждений, оценки успешности естественного возобновления под пологом леса и на вырубках, эффективности лесохозяйственных мероприятий и других вопросов, предусмотренных программой сбора материала.

Место для закладки пробных площадей выбирают в наиболее характерной по лесоводственно-таксационным признакам и условиям произрастания части обследуемого выдела, не ближе 30 м от дорог, прогалин, квартальных просек и других мест, оказывающих влияние на изменение изучаемых признаков. От правильного выбора места для закладки пробной площади зависит достоверность и ценность полученных данных.

Форма пробных площадей прямоугольная или квадратная. Размер пробных площадей зависит от породы, возраста, полноты, типа леса, варьирования таксационных показателей. Его определяют по формуле:

, (2.1)

где F – размер пробной площади, м2;

n – минимальное количество деревьев на пробной площади, шт.;

L – среднее расстояние между деревьями, м.

Если точность задается в относительных величинах, минимальное число деревьев на пробной площади рассчитывают по формуле:

, (2.2)

где t – критерий Стьюдента;

V – коэффициент вариации;

P – заданный процент точности.

Минимальное число деревьев на пробной площади – около 500 в насаждениях в возрасте до 15 лет, 400 – от 16 до 30 лет, 300 – от 31 до 50 лет и 200-250 – в возрасте старше 50 лет.

Среднее расстояние между деревьями определяется как среднеарифметическое из 60-80 измерений. Пробные площади отграничиваются от выдела визирами шириной 0,3 м, остолбляются, снимаются на план с указанием румбов и длин сторон и привязываются к существующей квартальной сети.

В нашем случае пробные площади прямоугольной формы, размеры колеблются в пределах от 0,1 до 0,26 га.

Для характеристики древесной растительности на пробной площади осуществляется сплошной индивидуальный перечет деревьев мерной вилкой в пределах каждого яруса и древесной породы путем замера диаметра дерева на высоте груди (1,3 м) с одновременным распределением их по классам роста по Крафту и качественным категориям.

Диаметр каждого дерева при перечете измеряется в двух направлениях (СЮ – ЗВ) с точностью до 0,1 см.

Классы роста по Крафту устанавливаются в лесу после внимательного осмотра каждого дерева в пределах сомкнутых биогрупп. По усохшим деревьям в господствующей части полога класс роста не проставляют.

Качественные категории (деловые, полуделовые, дровяные) деревьев устанавливают в зависимости от длины деловой части в комлевой половине ствола. Длина деловой части деловых деревьев должна составлять не менее 6,5 м, а для деревьев высотой менее 18 м – более 1/3 высоты дерева; полуделовых – 2,0-6,5 м, дровяных –менее 2 м.

Для построения графика высот по породам и ярусам у трех деревьев каждой ступени толщины замеряют три высоты.

Возраст древостоя определяют путем подсчета годичных колец на срубленных пнях или по числу мутовок на стволах.

Подлесок на пробной площади учитывают визуально. Обилие по шкале Друде или в баллах определяют по каждому виду растений с учетом степени проективного покрытия ими почвы в пределах пробной площади.

Подробно характеризуется видовой состав, встречаемость, обилие, равномерность распределения живого напочвенного покрова на пробной площади. Для этого на пробной площади закладывают 20 учетных площадок размером 1х1 м, равномерно разместив их по всей площади, и на каждой учитывают все виды растений и определяют их встречаемость. Встречаемость растений на участке выражается в процентах. Так, наличие растения на одной из 20 учетных площадок свидетельствует о 5%-ной встречаемости, на 5-ти учетных площадках – о 25%-ной, на 20 учетных площадках – о 100%-ной встречаемости. Проективное покрытие почвы видом растения определяется в целом для пробной площади.

Для характеристики почвенно-грунтовых условий на каждой пробной площади закладывается почвенный разрез шириной 0,6-0,7 м, длиной 1,8-2,0 м, глубиной до 2 м. По механическому составу, цвету, структуре и другим внешним признакам выделяют, описывают и зарисовывают генетические горизонты, замеряют их мощность. Генетические горизонты обозначают латинскими буквами А,В,С, подгоризонты – дополнительными цифровыми или буквенными индексами: А₀ – лесная подстилка; А₁ – гумусовый горизонт; А₂ – подзолистый горизонт; В₁, В₂, В₃ – иллювиальные горизонты; С – мало измененная почвообразованием порода; D – подстилающая порода, генетически резко отличающаяся от почвообразующей; Т₁, Т₂, Т₃ – торфяные горизонты. При описании почвенного профиля отмечают кротовины, червоточины, включения различного происхождения.

После описания всех генетических горизонтов с учетом факторов почвообразования, характера и степени увлажнения, механического состава верхнего генетического горизонта и степени выраженности почвообразовательного процесса (гумусность, оподзоленность) дается полное название почвы или почвенной разности.

На основании ведомости индивидуального перечета деревьев в камеральных условиях составляется ведомость перечета по породам и ступеням толщины и определяются основные таксационные показатели древостоя: средний диаметр, средняя высота, сумма площадей сечений, полнота, запас, состав, число стволов на 1 га / /.

Средний диаметр древостоя определяется соответственно площади сечения среднего дерева в древостое.

Среднюю высоту древостоя определяют графически, используя в таксации закономерность: среднему диаметру древостоя соответствует средняя высота. Для этой цели строят график, на оси абсцисс которого откладывают в масштабе ступени толщины, а на оси ординат – соответствующие диаметрам среднеарифметические высоты. Строится кривая высот по ступеням толщины и с точки абсцисс, соответственно среднему диаметру проводят перпендикуляр до пересечения с кривой высот. Эта точка пересечения и будет средней высотой.

Кроме графического способа среднюю высоту древостоя можно определить аналитическим способом по формуле:

, (2.3)

где Н_ср – средняя высота древостоя, м;

h₁,h₂,…,h_n – средняя высота отдельных ступеней толщины, м;

g₁,g₂,…,g_n – площадь сечения каждой ступени толщины, м²;

G – сумма площадей сечения древостоя, м².

Средняя высота древостоя определяется с точностью до 0,1 м.

Соответственно распределению по ступеням толщины и площадям сечения отдельных ступеней толщины находят сумму площадей поперечных сечений всех деревьев, что входят в насаждение по следующей формуле:

_, (2.4)

где G – сумма площадей сечения древостоя, м²;

g₁,g₂,…,g_m – площадь сечения каждой ступени толщины, м²;

n₁,n₂,…,n_m – количество деревьев по ступеням толщины, шт.

Разделив сумму площадей сечений всех деревьев на общее их количество N, получают площадей сечения среднего дерева древостоя :

(2.5)

По площади сечения среднего дерева древостоя с помощью таблиц площадей кругов обратным действием или по формуле определяют средний диаметр древостоя с точностью до 0,1 см:

, (2.6)

где - постоянная величина (3,14).

Относительная полнота определяется по соотношению сумм площадей сечений таксируемого (G) и нормального (G_n) древостоев с точностью до 0,01:

(2.7)

Сумму площадей сечений нормального древостоя (G_n) определяют по стандартным таблицам сумм площадей сечений и запасов насаждений при полноте 1,0. Входом в таблицу служит средняя высота древостоя.

Класс бонитета устанавливается по общебонитеровочной шкале в зависимости от происхождения, среднего возраста и средней высоты древостоя.

Запас насаждения определяется для каждого элемента леса с использованием таблиц объемов древесных стволов по диаметру и высоте. С графика высот для каждой ступени толщины снимаются сглаженные значения высот с округлением до целого метра. По диаметру (ступени толщины) и высоте из объемных таблиц выписывается объем одного ствола для каждой ступени толщины. Умножив объем одного ствола V_i на число стволов в ступени n_i и просуммировав запасы ступени, получают общий запас древостоя М на пробной площади:

(2.8)

Состав древостоя определяется по процентному соотношению запасов составляющих древесных пород и записывается формулой. В формуле приводится сокращенное обозначение древесных пород и доля участия каждой древесной породы в составе, выражаемая в виде коэффициента, каждая единица которого соответствует 10% доли участия ее в общем запасе / /.

Классы продуктивности (по Жилкину Б.Д.) определяют не по биогруппам, а в целом для древостоя в камеральных условиях на основании среднего диаметра и соответствующих коэффициентов (границ интервалов относительных диаметров для каждого класса).

Классы Коэффициенты

I 1,46 и выше

II 1,45-1,16

III 1,15-0,86

IY 0,85-0,76

Y 0,75 и ниже

Умножив средний диаметр дерева на соответствующие коэффициенты, получим границы классов, в пределах которых размещаются деревья того или иного класса продуктивности.

На основании изучения древостоя, его возобновления, подлеска, напочвенного покрова и почвенно-грунтовых условий уточняется тип леса и тип лесорастительных условий / /.

После обработки данных вручную для сравнения правильности полученных результатов провели дополнительную обработку данных с помощью специальных программ на ПЭВМ (приложение 1 – 6).