5.1. Оптимизация состава в лесах эксплуатационного значения
Для оптимизации состава насаждений большое значение имеют знания о формировании и строении смешанных насаждений.
Большой научный и практический интерес представляет взаимосвязь важнейших таксационных показателей в момент вступления насаждений в период быстрого роста. С этой целью В.С.Чуенковым (1980) проанализированы чистые и смешанные сосновые и еловые насаждения в наиболее распространенных типах леса и классах бонитета II и III классов возраста.
5.1.1 .Формирование смешанных сосняков
Важнейшими таксационными показателями при определении путей дальнейшего формирования насаждений служат текущий прирост по диаметру и запасу.
Исследования ВНИИЛМ в смешанных сосняках II класса возраста высших классов бонитета показали, что наибольшее значение текущий прирост по диаметру имеет в насаждениях смешанного состава 6С1ЕЗБ и 8С1Е1Б в том случае, когда высота березы меньше высоты сосны. Если средняя высота березы больше, чем средняя высота сосны, текущий прирост по диаметру и площади сечения уменьшается, хотя береза и не превышает 3 единиц по составу.
Зависимость между текущим приростом по сумме площадей сечений (Рg) и превышением средней высоты березы над сосной (h) носит прямолинейный характер. К.Б.Лосицкий и В.С.Чуенков (1980) считают, что даже при абсолютном преобладании сосны, когда береза не превышает 2…3 единиц состава, она отрицательно влияет на прирост сосны по сумме площадей сечения.
Если средняя высота березы превышает высоту сосны на 1 м, то прирост по сумме площадей сечений уменьшается на 20%. И наоборот, прирост сосны по этому показателю увеличивается на ту же величину - 20% с понижением средней высоты березы на один метр. Эта закономерность проявляется при близкой густоте стволов. При соотношении высот сосны и березы в пользу сосны, береза не оказывает конкурентного воздействия на сосну по световому фактору. В этом случае сосна из-за меньшей густоты имеет больший текущий прирост по диаметру и площади сечения. Из-за этого суммарный запас стволовой древесины оказывается больше на 8…12%.
Важно знать, до какой степени можно изреживать насаждение, чтобы поднять его текущий прирост и в то же время существенно не ухудшить технические качества древесины. Исследования лаборатории лесоустройства ВНИИЛМа показали, что в старшем возрасте увеличение доли участия березы не влияет на относительное протяжение кроны сосны, но оказывает влияние на количество и размер сучьев. С увеличением в составе доли участия березы увеличиваются размер сучьев у сосны и их количество, что влияет в первую очередь на ее сортность.
Имеются и другие мнения по этому вопросу. Так Н.А.Зудин (1960) по материалам исследований смешанных сосново-березовых насаждений в условиях свежего бора Республики Марий Эл отмечает, что чем больше участие березы в составе насаждений, тем лучше очищены стволы сосны от сучьев.
Исследования смешанных сосняков III класса возраста I и II бонитетов позволили ВНИИЛМ сделать следующие выводы:
1. При равном возрасте, одинаковом числе стволов сосны на 1 га, одинаковых высотах и близком общем числе стволов на 1 га средний диаметр и сумма площадей сечений больше в том случае, когда состав насаждения приближается к чистому или когда в составе присутствует ель.
2. Если в составе имеется 2 и более единицы березы, которые по высоте превышают сосну, средний диаметр сосны уменьшается на ступень толщины.
3. Не наблюдается четкой зависимости величины процента текущего прироста по площади сечения от числа стволов в насаждении и от суммы площадей сечений.
4. Во всех типах леса примесь ели к сосне не снижает общего запаса и повышает средний диаметр сосны.
Изучением формирования смешанных насаждений сосны занимались и другие исследователи.
Ф.Н.Харитонович (1968), проведя исследование смешанных сосновых, еловых и березовых культур в условиях лесной зоны европейской части России, пришел к выводу, что береза в большинстве случаев является антагонистом сосны и ели. Чем благоприятней условия произрастания для березы, тем сильнее она угнетает сосну и ель, ослабляя их жизнедеятельность. Угнетение сосны и ели березой особенно проявляется при подеревном и порядовом смешении.
А.И.Котов (|1961), изучая чистые и смешанные сосново-березо-вые насаждения, пришел к выводу, что примесь березы не мешает росту сосны только в том случае, когда к возрасту рубки она участвует в составе древостоя не более 2 единиц.
Я.К.Матузанис, Р.Я.Сацениек, Я.К.Тауринь (1968) отмечают в Латвии следующие особенности строения и роста смешанных сосново-березовых насаждений зеленомошной серии:
1) в смешанных сосново-березовых древостоях зеленомошной группы типов леса в возрасте до 50 лет максимальная высота березы превышает наибольшую высоту сосны, а затем верхние высоты становятся практически одинаковыми;
2) в возрасте от 30 до 70 лет средняя высота березы больше чем у сосны (при доверительной вероятности 70…90%); в старшем возрасте это различие исчезает;
3) с увеличением доли березы в составе насаждения наблюдается тенденция к уменьшению среднего диаметра сосны;
4) существенных различий между величинами средних диаметров сосны и березы не наблюдается;
5) текущий прирост по запасу, отнесенный к 1м2 суммы площадей сечений, имеет существенно большее значение до возраста 70 лет - у березы он больше, чем у сосны.
Различия в темпах роста сосны и лиственных пород по их возрастным периодам нашло отражение в работах многих авторов, занимающихся изучением смешанных культур и молодняков естественного и искусственного происхождения.
А.К.Денисов и А.А.Александров (1954), исследуя взаимоотношения сосны и березы в смешанных 30-летних молодняках в условиях свежего бора, возникших на гарях в Республике Марий Эл, установили следующее. Если сосна и береза поселяются одновременно, то в первые годы жизни береза, независимо от ее участия в составе древостоя, занимает верхнюю часть полога, в 2...3 раза превышая сосну по высоте. Со временем различия высот сглаживаются и к концу второго или начала третьего класса возраста сосна догоняет березу. В условиях свежего бора сосна по данным исследователей при любом участии ее в составе смешанного сосново-березового и березово-соснового древостоя семенного происхождения при одновременном поселении пород не будет вытеснена березой. При неодновременном поселении отстает в росте та порода, которая поселилась позже. На основании данного исследования авторами предлагается на площадях сосняков брусничных (А2), где участие сосны достигает 5 единиц и более, уход вообще не проводить, поскольку в этих условиях преобладание сосны будет обеспечено.
Исследования послепожарных молодняков в Приангарье (Пшеничникова, 1978, Бузыкин, Пшеничникова, 1980) подтвердили вышесказанное и установили, что в сосняке брусничном нет дифференциации на ярусы. Различия между средней высотой березы и сосны с 10 до 30 лет в среднем не превышают одного метра. К 30 годам верхние высоты этих пород сравниваются, а участие сосны в составе достигает 8 единиц. За два десятилетия (с 10 до 30 лет) доля сосны в составе возросла с 3 до 6 единиц.
В сосняке бруснично-разнотравном на протяжении 30-летнего исследованного периода смешанные молодняки характеризовались четко выраженной двухъярусной структурой, которая была представлена господствующей лиственной частью и угнетенной сосновой. Лишь отдельные крупные деревья сосны могли выйти в верхний ярус. К 20 годам сосна составляла в древостое не более 20%, а к 30 годам ее участие возрастало до 30%.
В сосняке разнотравном на протяжении всего 30- летнего периода формирования сосна находилась под пологом лиственных. Её участие в составе к 20 годам не превышало 10, а к 30 годам - 20%.
Различия в темпах роста сосны и лиственных пород в разные возрастные периоды нашли отражение в работах многих авторов, занимающихся изучением смешанных культур и молодняков естественного и искусственного происхождения.
По исследованиям А.А.Макаренко и Н.Т.Смирнова (1973), в сосново-березовых молодняках Казахского мелкосопочника в сухих и свежих условиях береза энергичнее растет в высоту до 30...35 лет, во влажных условиях - до 20 лет. Превосходство березы по высоте сохраняется до 40 лет во всех лесорастительных условиях.
В смешанных молодняках северной подзоны тайги в Карелии приросты сосны и березы начинают выравниваться к 20 годам, а выравнивание высот происходит в 25...30 лет (Сбоева, 1974).
В сосновых молодняках Среднего Урала кульминация прироста в высоту у сосны наступает в возрасте 12...15 лет, при этом чем больше в составе древостоя сосны, тем на более поздний срок передвигается кульминация прироста деревьев этой породы (Луганская, 1970).
Для условий Среднего Заволжья выравнивание высот сосны и березы в зеленомошных сосняках В.П.Тимофеев (1954) указывает в 30 лет. По исследованиям А.К.Денисова, А.А.Александрова (1954) на гарях 1921 года выравнивание высот березы и сосны в условиях свежего бора при одновременном поселении данных пород происходит в конце второго - начале третьего класса возраста.
Многие исследователи отмечают, что выравнивание высот идет тем быстрее, чем лучше условия местопроизрастания (Мирошников, 1955; Соловьев, 1961; Смирнов, 1964; Макаренко, Смирнов, 1973; и др.).
Исследования роста сосны и лиственных пород в смешанных древостоях, издавна привлекающее внимание лесоводов, свидетельствуют о неоднозначности этого процесса в разной фитоценотической и экологической обстановке.
Так изучение роста сосны и лиственных пород в молодняках на гарях 1972 года в Марийском Заволжье (Калинин, 1996, 1997, 1998, 2002) свидетельствует о значительной роли в динамике высот типов леса.
Исследования показали, что выравнивание высот одновозрастной сосны и семенной березы происходит в более ранние сроки:
в брусничном типе леса - в 9-летнем возрасте;
в черничном - в 15-летнем,
в долгомошном - в 10-летнем
в кустарничково-пушицево-сфагновом - в 6-летнем возрасте.
По отношению к семенной осине это выравнивание высот происходит соответственно в 9, 6, 8 и 4 года.
На 23-летних гарях в брусничном типе леса сосна уступала в росте лишь порослевой березе. Корнеотпрысковая осина из-за несвойственных ей здесь лесорастительных условий резко уменьшила темпы роста и стала ниже сосны. В сосняке черничном отставание в росте от вегетативной березы и осины сохранялось. В долгомошном типе леса сосна сравнялась по высоте с вегетативной осиной, но примерно на 1,0 м уступала порослевой березе. В кустарничково-пушицево-сфагновом типе леса размеры порослевой березы и сосны стали одинаковыми, осина же к этому возрасту полностью выпала из состава.
В соответствии с отмеченными особенностями роста сосны и лиственных пород изменялось с возрастом молодняков и соотношение их средних высот (рис. 5.1). Скорость роста сосны везде превосходила лиственные породы и спустя 23 года на гарях всех исследованных типов леса средние высоты её оказались больше. Участие сосны в составе молодняков по запасу резко возрасло по сравнению с ее участием по количеству деревьев.
Как видно из рис. 5.2 на 23-летних гарях, за исключением черничного типа (А3), формируются молодняки с большим участием сосны по запасу (77...90%), хотя в начальный период возобновления она по составу занимала в брусничном типе леса (А2) - 31%, бруснично-черничном (А2-3) - 59%, долгомошном (А4) - 2%.
В черничном типе леса выравнивание высот сосны и березы, как отмечено выше, произошло в более поздний период (15 лет). Здесь еще нет резких различий в составе по числу деревьев и по запасу, сосна еще находится в меньшем количестве. Но и в этом типе наблюдается тенденция увеличения участия сосны. На 16…23-летних гарях она по запасу превысила ее участие по количеству деревьев на 16...18%.
Рис. 5.1. Изменение средней высоты молодняков на гарях сосновых насаждений в связи с давностью пожара, лет
п
о
числу деревьев по запасу