Научное обоснование организации хозяйства в лесах на основе их состояния в Южном Зауралье (110

На правах рукописи

Перепечина Юлия Ивановна

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ХОЗЯЙСТВА В ЛЕСАХ НА ОСНОВЕ ИХ СОСТОЯНИЯ В ЮЖНОМ ЗАУРАЛЬЕ

06.03.02.- Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Брянск 2011

1

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук Ковалев Б.И.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мурахтанов Евгений Сергеевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Черных Валерий Леонидович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Феклистов Павел Александрович

Ведущая организация: филиал ФГУ «Всероссийский научноисследовательский институт леса и механизации» Сибирская лесная опытная станция

Защита диссертации состоится «16» сентября 2011г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.019.01 при Брянской государственной инженерно-технологической академии по адресу:

241037 г. Брянск, проспект Станке Димитрова, 3, БГИТА, зал заседаний.

Тел. (4832) 64-96-29, факс (4832) 74-60-08, E-mail: mail@bgita.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянской государственной инженерно-технологической академии.

2

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Воздействие антропогенных факторов, обусловленное развитием территориально-производственных комплексов, большой объем лесозаготовок, влияние природных и биогенных факторов привело к тому, что леса испытывают высокое негативное воздействие, изменяется структура фитоценозов, нарушаются естественные процессы роста и развития, их состояние. Гибель лесов на больших площадях, в результате влияния различных отрицательных факторов, в ряде случаев, может привести к экологической катастрофе.

Значение леса в жизни человека многопланово: в нем сочетаются глобальные, общегосударственные и региональные функции. Решение проблем лесного хозяйства возможно только при научно обоснованном сочетании всех этих трех уровней применительно к конкретному региону.

рассматриваемого региона. Этот регион относится к числу малолесных областей России. Земли, покрытые лесной растительностью, занимают 21,4%.

Основными негативными факторами являются пожары и периодическое переувлажнение («вымочки»), которые привели к гибели лесов на площади 60,5 тыс.га. Решение проблемы рубки леса и его восстановления в этих условиях требует проведения специальных исследований.

Достаточно большое отрицательное влияние оказывают хвоелистогрызущие вредители, которые снижают продуктивность насаждений и могут приводить к полной деградации лесных экосистем со сменой пород.

Кроме того, в исследуемом регионе отмечается радиоактивное загрязнение части лесного фонда.

Немаловажное значение имеют аэротехногенные выбросы. В результате, исследуемые леса испытывают высокий уровень негативного влияния, который носит повторяющийся, хронический характер, приводящий к изменению состояния и деградации насаждений.

Региональные экологические проблемы содержат серьезные неопределенности, обусловленные, прежде всего, отсутствием достаточного массива данных наблюдений, характеризующих реальную экологическую ситуацию. При этом оперативное и своевременное выявление и оценка экологических нарушений, качественных и количественных характеристик степени изменения состояния, видов и уровней воздействия отрицательных факторов и нейтрализация последствий их влияния, с учетом региональных природных особенностей становятся актуальной проблемой. Эта проблема может быть решена только путем разработки системы организации и ведения хозяйства с учетом лесорастительных условий и состояния лесов.

3

В диссертационной работе решается проблема лесного хозяйства, которая отражена в «Стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года».

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности исследований.

Цель исследований – научно обосновать организацию и ведение лесного хозяйства в лесах лесостепи Южного Зауралья на основе их фактического состояния.

Основные задачи исследований:

-обосновать хозяйственно-лесорастительное районирование как территориальное деление лесов на части с определенной структурой лесного фонда, лесорастительными условиями, влияющими на ведение хозяйства и использование лесов;

-проанализировать влияние негативных факторов на состояние лесов; -изучить фактическое состояние лесов по хозяйственно-

лесорастительным районам; -разработать и обосновать систему мероприятий по охране, защите,

воспроизводству и использованию лесов с учетом их состояния по районам; -уточнить типологию для лесов Курганской области в соответствии с

лесорастительным районированием 2011 г.; -предложить способы лесовосстановления на гарях и «вымочках»,

максимально отвечающие экологическим и экономическим требованиям.

-выявлены комплексы факторов, определяющие состояние лесов и установлены закономерности их воздействия;

-определена комплексная оценка и выполнен анализ состояния лесов в условиях различных уровней негативного воздействия по хозяйственнолесорастительным районам;

-на основании фактического состояния лесов предложена общая стратегия и разработана система организации хозяйства в различных хозяйственно-лесорастительных районах, обеспечивающая повышение устойчивости и реабилитации поврежденных лесных экосистем;

-усовершенствованы способы лесовосстановления на гарях и участках леса с периодическим переувлажнением («вымочках»).

Практическая значимость и внедрение научных разработок.

Выполнено и внедрено в производство ФГУП «Запгослеспредприятие» хозяйственно-лесорастительное районирование лесов Курганской области (Акт о внедрении № 799 от 19 июня 2006 г.).

Разработаны «Основные положения организации и ведения лесного хозяйства Курганской области». Работа выполнялась по госзаказу Федерального агентства лесного хозяйства РФ и в соответствии с договором о сотрудничестве с ФГУП «Запгослеспредприятие». «Основные положения» прошли экологическую экспертизу и рекомендованы к внедрению в

4

производство ФГУП «Запгослеспредприятие» (Акт о внедрении № 414 от 16 мая 2007 г.).

Внедрены в производство филиалом ГУП «Рослесинфорг» «Заплеспроект» основные составляющие системы организации хозяйства (акт

Апробация результатов исследований.

Результаты исследований докладывались на международных конференциях: «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2003), «Экологические, экономические и социальные аспекты лесоустройства и лесозащиты» (Брянск, 2005), «Проблемы лесоведения и лесоводства» (Гомель, 2007), «Вклад ученых и специалистов в национальную экономику» (Брянск, 2008), «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2009), «Проблемы лесоустройства и государственной инвентаризации лесов в России» (Москва, 2009); на второй и третьей, международных научнопрактических интернет - конференциях «Леса России в XXI веке» (СанктПетербург, 2009, 2010); на научно - производственных конференциях Брянской государственной инженерно-технологической академии (Брянск, 2005…2011); на V съезде лесоводов Зауралья (Курган, 2006); на технических совещаниях Департамента природных ресурсов и охраны окружающей среды Курганской области (Курган, 2006, 2008, 2010), филиала ГУП «Рослесинфорг» «Заплеспроект» (Брянск, 2006, 2008, 2010, 2011); на расширенном заседании кафедры лесоустройства, лесозащиты и охотоведения БГИТА (Брянск, 2011).

Достоверность и обоснованность результатов исследования, выводов и рекомендаций достигнута использованием обширного экспериментального материала, проанализированного с применением компьютерных программ математической обработки данных, а также всесторонним анализом литературных источников, согласованностью полученных данных с общебиологическими закономерностями и данными других авторов, которые используются в практике лесного хозяйства.

Основные положения, выносимые на защиту:

-хозяйственно-лесорастительное районирование лесов лесостепи Южного Зауралья (на примере Курганской области);

-комплекс факторов, определяющих состояние исследуемых лесов, и закономерности их влияния по выделенным хозяйственно-лесорастительным районам;

-установленные уровни деградации насаждений в результате воздействия комплекса негативных факторов;

-система организации и ведения хозяйства на основе фактического состояния лесов по хозяйственно-лесорастительным районам;

-технология лесовосстановления на гарях и «вымочках»;

5

Личный вклад автора.

Диссертация является результатом многолетних исследований. Личное участие автора заключается в теоретическом обосновании, непосредственном участии в работе полевых лесоустроительных партий в период 2006…2010 гг., в сборе и обработке экспериментальных данных, разработке рекомендаций для производства, подготовке монографии и статей.

Публикации.

Основное содержание диссертационной работы и её результатов отражено в 24 научных работах, в том числе 1 монографии и 10 статьях в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ для публикации основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени доктора наук.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 318 с. и состоит из 8 глав, выводов, рекомендаций производству, заключения. Работа содержит 63 таблицы, 55 рисунков, библиографический список - 329 наименований, из них 12 на иностранном языке, и приложения.

1 Состояние проблемы исследований

Основой ведения лесного хозяйства, которая имеет ряд проблем, является устойчивое управление лесами, рациональное, неистощительное лесопользование, при сохранении структуры и уровня биоразнообразия. Для их решения в работе рассматриваются вопросы районирования лесов, влияние отрицательных факторов на их состояние, разрабатывается система организации хозяйства на основе состояния лесов. Хотя эти вопросы в различной степени изложены в литературе, они требуют решения для исследуемых лесов.

Так, вопросам влияния пожаров на лесные экосистемы посвящены работы Реймерса, 1994; Валендика, 1996; Фуряева,1995, 1996. Исследованиями последствий пожаров занимались Санников, Терехов, Санникова, 2000, 2004; ими разработана лесоводственно - экологическая классификация типов гарей, принципы и способы лесовосстановления на гарях в исследуемом регионе.

Изучением вымочек в разное время занимались: Шнитников, 1950; Никольский, 1951; Арефьева, Каммерих, 1951; Пьявченко, Кощеев, 1955; Чиндяев, 2003, 2004; Абросимов, 1999; Черепанов, 2009, которые отмечали, что большие площади лесов в исследуемом регионе деградируют из-за их подтопления.

Барсуков, 2003; Моисеев и др.,1997; Михалкин, 2004 установили, что

устойчивость к ним основных лесообразующих пород изложены в работах многих авторов (Бабушкина, 1990; Барахтенкова, Кузьмина, 1981; Белов,

6

1964; Тарасенко и др., 1991; Дончева, 1978; Иласенко, Меньшиков, Махнов, 1995; Израэль и др.,1984; Николаевский,1979; Писарева, 1991; Фелленберг,1997).

Большой вклад в изучение закономерностей лесных экосистем внесены Шелфордом (закон толерантности) (Одум, 1986; Реймерс, 1994; Стадницкий,1988). Комплексное воздействие факторов, определяющих состояние лесов, обосновано Ковалевым, 2000.

Иласенко, Меньшиков, Махнов, 1995; Мозалевская, 1984; Старк, 1931; Алексеев, 1989; Ватковский, 1986; Тарасенко и др., 1991; Дончева, 1978; Липаткин, 1996 разработали диагностику состояния деревьев по морфологическим признакам их крон.

Организация лесного хозяйства осуществлялась на основе разделения лесов по целевому назначению, установлении лесоводственно-технических элементов хозяйства, возрастов рубок, определения размера пользования древесиной. Проблема региональной организации хозяйства на основе фактического состояния лесов в полной мере не решена.

В исследуемом регионе отсутствует: анализ современного состояния лесов; хозяйственно-лесорастительное районирование; способы лесовосстановления на гарях и «вымочках», соответствующие экологическим и экономическим требованиям; система мероприятий по охране, защите, воспроизводству лесов с учетом их фактического состояния.

Данная работа посвящена изучению состояния лесов Курганской области под воздействием биотических, абиотических и антропогенных факторов, разработке системы организации хозяйства на основе анализа их состояния. Результаты исследований изложены в диссертации, монографии и публикациях.

2 Характеристика объекта исследований

Климат Южного Зауралья резко-континентальный с суровой зимой и довольно жарким летом. В соответствии со схемой ботанико-географического районирования, по территории области проходит подзона мелколиственных лесов (подтайга), в широтных полосах - северная и южная лесостепь, а по самому югу - подзона разнотравно-дерновинно-злаковой степи. Основу флоры составляют виды таежной, лесостепной и степной ботанико-географической приуроченности. Это в целом характеризует флору как лесостепную (Раковская, Давыдова, 2001).

Леса Курганской области, в которых выполнялись исследования, относятся к защитным и эксплуатационным. Их площадь составляет 1876,8 тыс. га. Породная структура лесных насаждений представлена в основном сосной - 24,5%, березой - 65,7%, осиной - 8,2%, на остальные породы приходится 1,6% покрытой лесной растительностью земель. Средний возраст сосновых насаждений - 48 лет, еловых - 24, березовых - 39, осиновых - 29.

7

Динамика основных таксационных показателей свидетельствует о том, что насаждения отличаются средней производительностью - средний класс бонитета II,0. За прошедший ревизионный период средний класс бонитета по сосне изменился на - 0,7. Это связано с пожарами 2004 г. когда в основном погибли хвойные насаждения.

В районе исследований при проведении лесоустройства и ведения лесного хозяйства применяется эдафическая сетка П.С. Погребняка и типология В.Н. Сукачева, уточненная и дополненная М.Д. Серебряковой. Она ввела тип лесорастительных условий солоди: свежие на солодях (Е2), влажные на солодях (Е3), сырые с ивовым подлеском (Е4), мокрые и заболоченные солоди (Е5). Таблица типов леса была разработана для двух районов - Западносибирского подтаежно-лесостепного и Южно-уральского лесного районов. В соответствии с перечнем лесорастительных зон и лесных районов РФ, 2011, исследуемые леса отнесены к лесостепной зоне, Западносибирскому подтаежно-лесостепному району. В связи с наличием различных классификаций уточнена схема типов леса и лесорастительных условий для лесов Курганской области.

3 Программа и методика исследований

Для научного обоснования и разработки системы мероприятий по организации хозяйства на основе фактического состояния лесов программой исследований предусматривалось:

-изучить природные условия района исследований, структуру лесного фонда, почвенные условия, хозяйственную деятельность;

-проанализировать факторы, оказывающие влияние на состояние лесов и установить закономерности их комплексного воздействия по хозяйственнолесорастительным районам;

-изучить современное состояние лесов; -выполнить районирование территории по уровню воздействия

негативных факторов на состояние лесов; -разработать систему мероприятий по использованию, охране, защите,

воспроизводству лесов по хозяйственно-лесорастительным районам; -изучить и провести анализ способов лесовосстановления на гарях,

«вымочках», вырубках и предложить способы, в наибольшей степени, отвечающие экологическим и экономическим требованиям.

Природно-климатическая характеристика региона анализировалась на основе многолетних данных Курганской метеостанции и литературных источников. Характеристика отрицательных факторов приводится с использованием известных данных, отчетных материалов лесохозяйственных организаций, докладов («Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области») и на основании проведенных исследований.

Изучение влияния негативных факторов на состояние насаждений, устойчивость древесных пород к отрицательным воздействиям проводили на

8

временных пробных площадях, маршрутах наземной лесопатологической таксации и модельных деревьях, общепринятыми в практике лесного хозяйства методами.

Указанные виды работ выполнялись в насаждениях различной степени ослабления. В качестве контроля использовались равноценные с исследуемыми насаждения, произрастающие в таких же экологических условиях, но без признаков воздействия анализируемых негативных факторов.

Оценка категорий состояния деревьев производилась по общепринятой методике. Насаждения, пройденные низовым беглым пожаром, обследовались по таксационным выделам, а поврежденные верховым и низовыми устойчивыми пожарами разной интенсивности - по группам выделов, имеющих одно состояние.

Степень изменения насаждений, поврежденных пожарами разного срока давности, характеризовалась процентным соотношением деревьев разных категорий состояния.

Для оценки изменения биологической устойчивости на различных уровнях деградации насаждений выделяли пять степеней изменения состояния лесов: 1 степень - деградации лесов не отмечено; 2 - слабая деградация лесов; 3 - средняя деградация лесов; 4 - сильная деградация лесов; 5 - полная деградация лесов (Ковалев, 2000,2001).

Для установления степени изменения состояния лесов использовали коэффициент изменения состояния (КИС). КИС рассчитывался следующим образом: числитель - сумма произведения диаметров здоровых и ослабленных деревьев на цифровое значение этих категорий, а знаменатель - сумма произведений диаметров всех деревьев на пробной площади на цифровое значение соответствующей им категории состояния (здоровое дерево - 1, ослабленное - 2, сильно ослабленное - 3, усыхающее - 4, свежий сухостой - 5, старый сухостой - 6). В связи с климатическими условиями района работ при расчете КИС в категорию здоровых предполагается относить деревья с незначительными признаками ослабления. Эта категория включала деревья, которые по общепринятой классификации относятся к здоровым и ослабленным.

Анализ модельных деревьев поврежденных хвое-листогрызущими вредителями производили по общепринятой методике (Руководство по планированию, организации и ведению лесопатологических обследований,

2007).

Экспериментальный материал обрабатывался с использование различных методов вариационной статистики, компьютерных программ Exel, MatStat.

4 Хозяйственно-лесорастительное районирование лесов

Наиболее важными показателями при районировании лесов являются природные условия. В практике лесного хозяйства широкое распространение

9

имеет лесорастительное районирование, предложенное Курнаевым, 1973. Лесорастительным районированием объекта исследований занимались Колесников, 1961,1967; Алесенков, 2004; Фрейберг, Залесов, Луганский, 2007.

Иваненко, 1961 предлагает выделять районы по однородности комплексов типов леса и лесорастительных условий и использовать при этом метод наложения карт разных видов природных явлений, или метод ведущих факторов – почвенных и климатических условий.

Лесной кодекс предусматривает проведение районирования с учетом местных лесорастительных, лесозаготовительных и иных особенностей. Территория объекта исследований нами была разделена на хозяйственнолесорастительные районы. Хозяйственно-лесорастительное районирование определяется как территориальное деление лесов исследуемого региона на части, соответствующие районам с определенными лесорастительными и хозяйственными условиями. Следует отметить, что лесорастительный район - это достаточно крупное подразделение территории, основанное на учете сходства и различия многих признаков, большей частью локальноклиматических и геолого-геоморфологических.

При хозяйственно-лесорастительном районировании использовался метод наложения карт: общегеографической карты Курганской области с растительным покровом и грунтами, обзорной карты почвенного покрова, разработанной Егоровым, 2004 и карты - схемы организации лесничеств.

районов): «Смешанные леса», «Березовые колковые леса», «Сосновые боры», «Сосново-березовые леса», «Пойменная растительность», которые являются

равнинных дренированных участках между ними. Для них характерны сочетания серых лесных осолоделых почв с солодями, а также сочетание солодей с лугово-болотными почвами. Основными типами леса являются: разнотравно - высокотравный, разнотравный и сложнотравный (70%), осоковый (15%), свежий, влажный, сырой на солодях (15%). Наиболее распространенным типом лесорастительных условий является Д3 ; С2 - С3 , Е2 - Е4 . Лесистость района невысокая (23,6%). Преобладают чистые березовые,