СПОСОБ ОБНОВЛЕНИЯ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ Российский патент 2006 года по МПК A01G23/00 A01G23/02 

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к специализированным видам рубок ухода за лесом, рубкам обновления и переформирования насаждений, выполняемым в тех категориях защитности лесов первой группы, где рубки главного пользования лесным законодательством запрещены, а основной эдификатор экосистемы-древостой по своей возрастной структуре и санитарному состоянию начинает утрачивать экологические средообразующие или защитные функции и нуждается в обновлении. Заявляемый способ применим в хвойных разновозрастных насаждениях произрастающих на дренированных почвах в тех типах леса, где может быть обеспечено естественное лесовозобновление целевых хвойных пород, в том числе и с проведением мер содействия ему или созданием лесных культур.

Известен способ равномерно-постепенной семено-лесосечной трехприемной рубки главного пользования в высокополнотном (0,8-1,0) спелом насаждении, произрастающем на дренированных почвах, при котором древостой равномерно (подеревно) разреживают в первый прием в насаждениях из светлолюбивых хвойных пород с интенсивностью до 30%, теневыносливых - до 25% по запасу до предела полнот 0,6-0,7, а во второй прием до полноты 0,5. Второй прием проводят через 6-9 лет, а третий не ранее чем через 5 лет после предыдущего. При полнотах 0,6-0,7 и наличии хорошо развитого подроста или второго яруса главных пород проводят равномерно-постепенные двухприемные рубки со снижением полноты в первый прием до 0,5. Ко времени окончательного приема трех- или двухприемной рубки на участке должет быть сомкнутый молодняк в возрасте не менее 10 лет (Правила рубок главного пользования в лесах Урала. Рослесхоз, М., 1994, с.6, 7).

Известен многоприемный способ обновления древостоя специализированными рубками ухода в приспевающих и спелых насаждениях с целевым породным составом в тех группах типов леса, где разреживанием обеспечивается естественное возобновление, в том числе с проведением мер содействия ему. Методы рубок ухода равномерной или групповой вырубкой деревьев с интенсивностью 16-25% по запасу в каждый прием и периодом повторения приемов 0,4-0,6 класса возраста в насаждениях с подростом и 0,6-1,0 в насаждениях без подроста. К возрасту спелости полнота верхнего яруса древостоя снижается до 0,8-0,7, а к концу периода спелости - до 0,6-0,5. В последние два или три приема обновление древостоя ведется путем удаления оставшихся перестойных деревьев верхнего яруса методом равномерной или полосной рубки деревьев с той же интенсивностью. Режим рубок обновления во всех лесорастительных зонах и подзонах, а также для всех древесных пород рекомендован одинаковый. В приспевающих, спелых и перестойных насаждениях с целевым породным составом без подроста в тех типах леса, где разреживанием не обеспечивается естественное возобновление, со второй половины периода спелости обновление древостоя ведется сплошной рубкой деревьев на площадках размером до 0,1 га (10-30×10-30 м) или на полосах площадью 0,1-0,2 га (10-30×50-60 м), а в перестойных - до 0,3-0,4 га (30-35×100-125 м) с посадкой саженцев целевых хвойных пород. Общая площадь площадок или полос в каждую рубку во всех лесорастительных условиях должна составлять 20-25% от общей площади лесосеки (Наставление по рубкам ухода в лесах Урала. Рослесхоз. М., 1994. С.53-56) - прототип.

Однако методы изреживания и режим известных многоприемных способов рубок не учитывают биоэкологические особенности древесных растений, а также зональные и подзональные почвенно-климатические условия, в которых происходят возобновительные процессы древесных растений. В лесотундре и северной подзоне тайги при недостатке тепла и повышенной влажности воздуха и почвы после рубок в изложенном выше режиме происходит заболачивание вырубок, а под пологом древостоев на почве накапливается толстый слой грубогумусной лесной подстилки, в которой корешок хвойных растений зависает, не достигая минерального слоя почвы, и всходы погибают в массовом количестве. В этих условиях материнский древостой необходимо более интенсивно разрядить для притока солнечной радиации к почве и создания благоприятных температурных условий для ускорения процесса разложения лесной подстилки и повышения возобновляемости целевых хвойных растений.

С продвижением с севера на юг почвенно-климатические условия произрастания хвойной древесной растительности улучшаются, но возрастает нежелательное конкурентное влияние злаковых трав и лиственных пород на начальном этапе возобновительного процесса древесных растений. В результате этого в южнотаежных, предлесостепных (подтаежных) и особенно в лесостепных лесах под пологом хвойных древостоев, разреженных в режиме, рекомендованном известными способами, образуется второй ярус из лиственных пород, а на участках сплошной рубки деревьев группами, куртинами, площадками или полосами по 0,1-0,2 га и менее искусственное лесовосстановление возможно только путем ручной обработки почвы и посадки лесных культур под меч лесопосадочный. Кроме этого, на мелких лесосеках создается парниковый эффект, разрастаются злаковые травы и малина, а рыхление почвы в процессе ее обработки дополнительно стимулирует развитие нежелательных корнеотпрысковых растений - осины и ивы. В результате этого существенно увеличиваются затраты на лесовосстановление хвойных пород. В сухих типах леса предлесостепенных лесов, лесостепной и степной зонах такие участки превращаются в лесонепокрытые прогалины и пустоши, в свежих типах зарастают лиственными породами - осиной, березой и ивой, а во влажных происходит заболачивание вырубок.

Технической задачей заявляемого способа обновления хвойных насаждений является сохранение преобладания в составе древостоев целевых хвойных растений путем создания оптимальных условий внешней среды для сопутствующего рубке естественного или искусственного лесовозобновления, а также сохранности подроста или других возрастных групп деревьев целевых пород оставляемой части древостоя. Такие условия в лесу можно создать регулированием полноты или сомкнутости основного эдификатора экосистемы древостоя одновременно с минерализацией почвенного субстата, его подготовкой для проростания семян хвойных растений, укоренения и сохранения всходов под пологом древостоев на минерализированных полосах. В разных зональных и подзональных почвенно-климатических условиях оптимальные значения полнот оставляемой части древостоев и периодичность повторения приемов рубок должны быть различные. Поставленная задача достигается следующими методами рубок обновления и лесовозобновления.

В насаждениях светлохвойной и темнохвойной формаций в первый прием древостой изреживают сплошной рубкой деревьев на технологических коридорах (волоках), погрузочных площадках и подеревно фаутных и сухостойных деревьев в пасеках лесосек с общей интенсивностью до 20% по запасу. В светлохвойной формации со второго приема древостой изреживают равномерно (подеревно) по всей площади лесосеки до оптимальных для естественного лесовозобновления пределов относительных полнот оставляемой его части дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре до 0,4-0,5, северной и средней подзонах тайги - 0,5-0,6, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,6-0,7, в лесостепной и степной зонах до 0,7-0,8. В третий и последущие приемы древостой изреживают сплошной вырубкой групп или куртин перестойных и спелых деревьев в пасеках лесосек, под пологом которых имеется достаточная для лесовосстановления численность жизнеспособного подроста или молодняка целевых хвойных пород с интенсивностью до 30% площади лесосеки с периодом повторения приемов от 0,4 до 1,2 продолжительности класса возраста. При этом приемы рубки периодически повторяют дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре через 0,8-1,2 продолжительности класса возраста, северной и средней подзонах тайги - 0,6-0,8, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,4-0,5, лесостепной и степной зонах через 0,6-0,7 продолжительности класса возраста. В насаждениях темнохвойной формации со второго приема рубок и в последующие приемы древостой изреживают в изложенном выше техническом режиме, но через полосу-пасеку.

В насаждениях тех типов леса, где разреживанием древостоя обеспечивается естесственное возобновление целевых хвойных пород, во второй и последующие приемы древостой изреживают до минимального значения относительных полнот с минимальным по продолжительности сроком повторяемости приемов рубок, а в насаждениях тех типов леса, где разреживанием не обеспечивается естественное возобновление целевых пород - до максимального значения полнот с максимальным сроком повторяемости приемов рубки.

После каждого приема рубки в пасеках лесосек в урожайные годы в местах без подроста минерализуют почву, а в годы с урожаем семян целевых пород ниже двух баллов по шкале Каппера, одновременно с минерализацией почвы производят посев семян хвойных растений в минерализованные полосы. Кроме этого, на технологических коридорах (волоках) и погрузочных площадках после рубок обновления, выполненных любым методом, производят посадку лесных культур.

При сравнении заявляемого способа обновления насаждений с прототипом можно отметить следующие новые технические решения.

1. В основу методов и нормативов рубок положены биоэкологические особенности хвойных древесных растений, а также зональные и подзонально-типологические особенности лесорастительных условий, а именно:

- первый прием рубок в светлохвойной формации проводится сплошнолесосечным, второй равномерно-постепенным, а с третьего приема групповым или куртинным методами рубок на всей площади лесосеки, поскольку сосна и лиственница ветроустойчивые, разивают глубокую корневую систему. В темнохвойной формации для повышения ветроустойчивости ели и пихты приемы рубок, начиная со второго, проводят с чередованием через полосу-пасеку;

- во второй прием древостой изреживают равномерно (подеревно) до оптимальных для естественного лесовозобновления пределов относительных полнот оставляемой его части дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре до 0,4-0,5, северной и средней подзонах тайги - 0,5-0,6, южной тайге и хвойно-широколиственных лесах - 0,6-0,7, в лесостепной и степной зонах до 0,7-0,8;

- приемы рубок периодически повторяют дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре через 0,8-1,2 продолжительности класса возраста, северной и средней подзонах тайги - 0,6-0,8, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,4-0,5, лесостепной и степной зонах через 0,6-0,7, продолжительности класса возраста хвойных растений.

2 Обновление древостоев осуществляется в единой системе: рубка-лесовосстановление:

- в пасеках лесосек в местах с отсутствием подроста целевых хвойных пород после второго и в последующие приемы рубок производится минерализация почвы, а при урожайности семян ниже двух баллов по шкале Каппера - производится посев семян в минерализированные полосы.

- после последнего приема рубки, выполненной любым методом, производится посадка лесных культур на технологических коридорах (волоках) и погрузочных площадках в местах с отсутствием подроста целевых хвойных пород.

Поэтому заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Исследования показали, что заявляемая совокупность признаков обеспечивает новые свойства, а именно: 1) оптимизируются условия внешней среды для поселения хвойных растений путем регулирования полноты материнского древостоя, сомкнутости травостоя и минерализацией почвенного субстрата, 2) заменяется посадка лесных культур посевом семян в минерализованные полосы, 3) валка деревьев и трелевка хлыстов производится в междурядия минерализованных полос, при этом снижается повреждаемость подроста, 4) предотвращается заболачиваемость лесосек и вырубок, 5) снижается конкурентное влияние злаковых трав и лиственных пород. Поэтому заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый способ может быть выполнен с использованием известных технологических процессов и серийно выпускаемых машин и оборудования, поэтому он соответствует критерию "промышленная применимость".

Объектами рубок обновления являются запретные полосы лесов, защищающие нерестилища ценных промысловых рыб; противоэрозионные леса; государственные защитные лесные полосы; лесопарковые части зеленых зон; леса первого и второго поясов зон санитарной охраны источников водоснабжения; леса первой и второй зон округов санитарной охраны курортов, особо ценные лесные массивы; леса орехопромысловых зон; лесоплодовые насаждения во всех группах лесов и другие, где обновление древостоя не противоречит целевому назначению категории защитности лесов.

Заявляемый способ рекомендуется применять на дренированных почвах в лишайниковой, зеленомошно-ягодниковой и разнотравной группах типов леса. Обновление приспевающих, спелых и перестойных древостоев из светлолюбивых хвойных пород сосны и лиственницы выполняется по среднепасечной технологии за четыре приема рубки.

На фиг.1, 2, 3 показаны приемы обновления насаждений в светлохвойной формации. На фиг.4, 5 показаны приемы обновления насаждений в темнохвойной формации.

В первый санитарно-технологический прием (фиг.1) вырубается древостой на пасечных технологических коридорах (волоках), проложенных через 35-40 м и погрузочных площадках сплошным методом, а в пасеках лесосек выборочным методом вырубаются только сухие, усыхающие и сильно ослабленные деревья. Общая интенсивность первого приема рубки не должна превышать 20% по запасу, в том числе 15% на технологических коридорах, 3% на погрузочных площадках и около 2% приходится на уборку фаутных деревьев в пасеках. Второй прием (фиг. 2) проводится через 5-7 лет, то есть после адаптации насаждения к новым условиям среды методом равномерного (подеревного) изреживания древостоя в пасеках лесосек до оптимальных для естественного лесовозобновления пределов относительных полнот оставляемой его части дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре до 0,4-0,5, северной и средней подзонах тайги - 0,5-0,6, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,6-0,7, в лесостепной и степной зонах до 0,7-0,8. Вырубаются преимущественно перестойные и часть спелых деревьев, а более молодые оставляют на доращивание. Справедливость такого решения подтверждается результатами исследования авторов заявки, приведенными в таблице 1.

Таблица 1Численность соснового подроста в эксплуатационном фонде насаждений различной полноты по лесорастительным зонам и подзонам Урала и Западной СибириОтносительная полнотаЧисленность соснового подроста и коэффициент встречаемости выделов с подростом по лесорастительным зонам и подзонамЛесотундровая зонаСеверная и средняя подзоны тайгиЮжная тайга, хвойно-широколиственные лесаЛесостепная зона Тыс.шт/гаВстречаемость, %Тыс.шт/гаВстречаемость, %Тыс.шт/гаВстречаемость, %Тыс.шт/гаВстречаемость, %0,43,00822,35803,02711,32420,53,35864,861003,24741,56550,62,86744,82883,28841,68670,72,62614,68723,46872,35810,81,68483,00752,87801,95780,91,49411,67341,77601,39631,0 нетданных 1,53491,4050

Под пологом насаждений процесс возобновления хвойных пород всегда имеет групповой или куртинный характер, поэтому в третий и последующие приемы (фиг.3) древостой изреживают сплошной вырубкой групп или куртин перестойных и спелых деревьев в пасеках лесосек, под пологом которых имеется достаточная для лесовосстановления численность жизнеспособного подроста или молодняка целевых хвойных пород с интесивностью до 30% площади лесосеки. Достаточная для лесовосстановления численность подроста оценивается по материалам Инструкции по сохранению подроста и молодняка хозяйственно ценных пород..., 1984.

По литературным источникам также известно, что климатические условия существенно влияют на периодичность семеношения и энергию роста древесных растений. В лесотундре и северной подзоне тайги в связи с низкими температурами воздуха и повышенной влажностью, а также коротким вегетационным сезоном, древесные растения медленнее растут и дают достаточный для естественного возобновления урожай семян значительно реже, чем в южной подзоне тайги. В лесостепной и степной зонах периодичность нормального семеноношения целевых хвойных и лиственных растений в сравнении с южной тайгой также увеличивается в связи с тем, что в этих зонах часто бывают резкие перепады температур и суховеи в период цветения древесных растений, при которых происходит гибель регенеративных органов, поэтому приемы рубки периодически повторяют дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре через 0,8-1,2, продолжительности класса возраста, северной и средней подзонах тайги - 0,6-0,8, в южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,4-0,5, лесостепной и степной зонах через 0,6-0,7 продолжительности класса возраста.

На минерализированных участках лесосек и вырубок на второй-третий годы после рубки появляется самосев хвойных растений. Наиболее благоприятные условия для его поселения создаются в ягодно-мшистом, а также брусничном типах леса. Здесь всходов сосны насчитывается до 12 тыс.шт/га. Это почти в 13 раз больше в сравнении с немирализированными участками лесосек и в 18,7 раза больше в сравнении с контрольными без рубки древостоями. В других типах леса самосева меньше; в сухих он частично погибает от недостатка влаги в подстилке и в верхних горзонтах почвы, а в периодически влажных - под войлоком трав. Минерализацию почвы после второго приема рубки мы рекомендуем проводить не менее чем на 20% площади лесосеки, а в годы с урожаем семян целевых хвойных пород ниже двух баллов на шкале Каппера, одновременно с минерализацией почвы необходимо проводить посев семян в минерализованные полосы. Кроме этого, после заключительного (последнего) приема рубок обновления, выполненных любым методом, авторы заявки рекомендуют производить посадку лесных культур на технологических коридорах, погрузочных площадках и в пасеках лесосек в местах с отсутствием подроста и молодняка целевых хвойных пород.

В насаждениях из теневынослевых древесных пород с поверхностной корневой системой - ели и пихты древостой со второго приема заявляемым способом обновляют в изложенном выше техническом режиме, но через полосу-пасеку (фиг.4, 5). При таком режиме интенсивность рубки в насаждениях из теневыносливых пород снижается в два раза в сравнении со светолюбивыми древестными породами. Второй и третий приемы проводят в четных пасеках, а четвертый и пятый - в нечетных. Периодичность приемов рубок для лесосеки в целом такая же, как в насаждениях из светолюбивых пород, а в вырубаемых пасеках - в два раза реже. Кроме этого, четвертый и пятый приемы рубки разрешается проводить только после смыкания крон молодого поколения в пасеках лесосек второго и третьего приемов рубок. В рубку назначаются только перестойные и часть спелых деревьев, а более молодые, а также часть спелых здоровых деревьев оставляют на доращивание. После каждого приема на корню должно оставаться не менее 500 деревьев целевых пород диаметром свыше 8 см. Благодаря такому режиму существенно снижается ветровальность ели и пихты. Кроме этого, заявляемый способ повышает возобновляемость хвойных древесных растений в 13-18,7 раза в сравнении с прототипными способами обновления возрастной структуры древостоев и существенно улучшает их санитарное состояние.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к специализированным видам рубок ухода за лесом, рубкам обновления и переформирования насаждений. В насаждениях светлохвойной и темнохвойной формаций в первый прием древостой изреживают сплошной рубкой деревьев на технологических коридорах (волоках), погрузочных площадках и подеревно фаутных и сухостойких деревьев в пасеках лесосек с общей интенсивностью до 20% по запасу. Во второй прием в светлохвойной формации древостой изреживают равномерно (подеревно) по всей площади лесосеки до оптимальных для естественного лесовозобновления пределов относительных полнот оставляемой его части дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре до 0,4-0,5, в северной и средней подзонах тайги - 0,5-0,6, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,6-0,7, в лесостепной и степной зонах до 0,7-0,8. В третий и последующие приемы древостой изреживают сплошной вырубкой в пасеках лесосек групп или куртин перестойных и спелых деревьев, под пологом которых имеется достаточная для лесовосстановления численность жизнеспособного подроста или молодняка целевых пород с интенсивностью до 30% площади лесосеки. Приемы рубки периодически повторяют через 0,4-1,2 продолжительности класса возраста. В насаждениях темнохвойной формации со второго приема древостой изреживают в изложенном выше техническом режиме, но через полосу-пасеку шириной, равной 1,5-2-кратной средней высоте вырубаемых деревьев. После каждого приема рубки в пасеках лесосек в урожайные годы в местах без подроста минерализуют почву, а в годы с урожаем семян целевых пород ниже двух баллонов по шкале Каппера, одновременно с минерализацией почвы высевают семена хвойных растений в минерализованные полосы. На технологических коридорах (волоках) и погрузочных площадках после рубок обновления, выполненных любым методом, производят посадку лесных культур в местах без подроста целевых пород. Это позволит сохранить преобладание в составе древостоев целевых хвойных растений путем создания оптимальных условий внешней среды для сопутствующего рубке естественного или искусственного лесовозобновления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ обновления хвойных насаждений, включающий многоприемное периодически повторяющееся изреживание древостоя методами равномерной (подеревной) рубки части деревьев или рубкой деревьев сплошными участками определенной формы (группами, куртинами, площадками, полосами и др.) и меры по лесовозобновлению целевых пород, отличающийся тем, что в насаждениях светлохвойной и темнохвойной формаций в первый прием древостой изреживают сплошной рубкой деревьев на технологических коридорах (волоках), погрузочных площадках и подеревно фаутных и сухостойных деревьев в пасеках лесосек с общей интенсивностью до 20% по запасу, во второй прием в светлохвойной формации древостой изреживают равномерно (подеревно) по всей площади лесосеки до оптимальных для естественного лесовозобновления пределов относительных полнот оставляемой его части, дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре до 0,4-0,5, в северной и средней подзонах тайги - 0,5-0,6, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,6-0,7, в лесостепной и степной зонах до 0,7-0,8, в третий и последующие приемы древостой изреживают сплошной вырубкой в пасеках лесосек групп или куртин перестойных и спелых деревьев, под пологом которых имеется достаточная для лесовосстановления численность жизнеспособного подроста или молодняка целевых пород с интенсивностью до 30% площади лесосеки, при этом приемы рубки периодически повторяют через 0,4-1,2 продолжительности класса возраста, в насаждениях темнохвойной формации со второго приема древостой изреживают в изложенном выше техническом режиме, но через полосу-пасеку шириной, равной 1,5-2-кратной средней высоте вырубаемых деревьев, после каждого приема рубки в пасеках лесосек в урожайные годы в местах без подроста минерализуют почву, а в годы с урожаем семян целевых пород ниже двух баллов по шкале Каппера, одновременно с минерализацией почвы высевают семена хвойных растений в минерализированные полосы, кроме этого, на технологических коридорах (волоках) и погрузочных площадках после рубок обновления, выполненных любым методом, производят посадку лесных культур в местах без подроста целевых пород.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что приемы рубки периодически повторяют дифференцированно по лесорастительным зонам или подзонам: в лесотундре через 0,8-1,2 продолжительности класса возраста, северной и средней подзонах тайги - 0,6-0,8, южной подзоне тайги и хвойно-широколиственных лесах - 0,4-0,5, лесостепной и степной зонах через 0,6-0,7 продолжительности класса возраста.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в насаждениях тех типов леса, где разреживанием обеспечивается естественное возобновление целевых пород, во второй и последующие приемы древостой изреживают до минимального значения относительных полнот с минимальным по продолжительности сроком повторяемости приемов рубки, а в насаждениях тех типов леса, где разреживанием не обеспечивается естественное возобновление целевых пород - до максимального значения полнот с максимальным сроком повторяемости приемов рубки.