1.3 Выбор метода, способа производства и типа лесных культур
Опыт лесокультурного дела свидетельствует о необходимости строгого соблюдения методологических основ. Отклонение или нечеткое выполнение мероприятий на отдельных этапах приводит к нарушению системы, направленной на создание целевого насаждения с необходимой качественной характеристикой. Основные этапы следующие: оценка состояния лесокультурной площади; моделирование (проектирование) типа культур; производство и формирование искусственного насаждения (рис. 2).
Методы выращивания лесных культур определяются по трем факторам: времени производства культур (до рубки древостоя - предварительные, после его рубки - последующие), принципам формирования искусственного насаждения (культуры с относительно равномерным размещением культивируемых пород, обеспечивающим их преобладание в составе насаждения - сплошные; культуры, размещенные на площади в местах, лишенных подроста главной породы, для увеличения полноты или улучшения породного состава насаждения - частичные) и первоначальному составу культур (культуры, состоящие из одного вида деревьев или кустарников - чистые; культуры, состоящие из двух и более видов деревьев или кустарников - смешанные).
Рис 2. Методологическая схема искусственного лесоразведения.
Данные методы характерны для искусственного лесовозобновления и лесовыращивания. Реконструкция насаждений (замена малоценных лесных насаждений хозяйственно ценными путем создания лесных культур) является самостоятельным направлением лесокулътурного дела с присущими ему способами: коридорным, сплошным, куртинно -групповым. К реконструкции насаждений иногда относят и подпологовые культуры (лесные культуры, созданные под пологом низкополотного насаждения для повышения его продуктивности, устойчивости и декоративных свойств).
Сплошные и частичные культуры ни в коей мере не должны отождествляться со сплошной и частичной обработкой почвы. Например, сплошные могут быть заложены как со сплошной, так и с частичной обработкой почвы. В последнем случае они формируется из совокупности культивируемых растений, выращиваемых на лесокультурных посевных или посадочных местах, равномерно размещенных на площади. Частичные культуры в отличие от сплошных всегда закладываются с частичной обработкой почвы, причем минерализация (локальной) подвергается лишь та часть участка, где вводиться отсутствующая в должном количестве хозяйственно ценная порода.
Из двух способов закладки лесных культур (посев, посадка) основным является посадка. Посадке следует отдавать предпочтение: на богатых почвах, где быстро развивается травянистая растительность; на почвах, подверженных водной и ветровой эрозии; на сухих почвах с быстро пересыхающими верхними горизонтами; на избыточно увлажненных почвах, где может происходить вымокание и выжимание растений; при культивировании пород, имеющих мелкие семена, быстро теряющие всхожесть (береза, тополь, осина, ива, вяз), а также когда семена уничтожаются грызунами и птицами (сосна кедровая сибирская). Исключительно посадкой закладываются культуры с применением селекционного посадочного материала.
Согласно "Руководству по проведению лесовосстановительных работ в лесах Восточной Сибири" (1972), создание культур методом посева допускается при наличии производственного опыта на участках со слабым развитием напочвенного покрова, если нет опасности уничтожения семян животными и не потребуется дополнительных затрат труда и средств на проведение ухода за всходами. К ним относятся участки: с сухими песчаными и каменистыми почвами при создании культур хвойных пород в таёжной зоне; с маломощными щебенистыми или грубоскелетными почвами в горных районах с достаточным количеством осадков (в сосняках лишайниковых, вересковых, каменистых). По Г.И.Редько (1985), успешные посевы возможны в районах с количеством осадков с мая по август включительно не менее 240 мм и со средней температурой середины лета около 18-20°С. При этом в мае-июне количество осадков должно быть равно примерно 105 мм, а в июле-августе 135 мм. Посадочный или посевной материал должен быть местного происхождения, перемещение регламентируется лесосеменным районированием. В неблагоприятных условиях произрастания (недостаток или избыток влаги в почве) наиболее оптимально использование посадочного материала, выращенного из семян, собранных с хорошо растущих деревьев в аналогичных условиях.
В большинстве случаев лучшим сроком посадки и посева леса является ранняя весна. Ранневесенние посевы нецелесообразны для видов чувствительных к поздним весенним заморозкам (елъ, пихта). Посадку необходимо производить до начала распускания почек. Время проведения посадки участники деловой игры устанавливают по средним многолетним климатическим данным. Оптимальным временем является период от даты перехода средней суточной температуры через +50С до даты перехода +10 С.
В благоприятных почвенно-климатических условиях, когда высаженные растения не вымокают или не выжимаются морозом, а всходы не
повреждаются весенними заморозками, допускается позднелетняя и
осенняя посадка и осенний посев леса. Посадка сосны кедровой, особенно в горных районах, проводится преимущественно в летний период
(июль-август). Возможны посадки сосны ели в период летних дождей (август).
Применяемые способы посадки растений должны исключать их подсушивание или механическое повреждение во время посадки, не допускать загибание корневых систем более чем на 90° (рис.3) и обеспечивать заданную глубину заделки корневой шейки (в лесной зоне на 1-2 см, лесостепной на 3-4 см, степной на 5-7 см) без образования пустот в зоне корней.
Рис. 3. Типы деформации корней (по Г.К. Незабудкину, 1957)
Проблема подворота корней оценивается по-разному. В целом, нарушение нормального развития корней у сосны не ведет ещё к её гибели, если только она благополучно переживет первые годы после посадки, когда наблюдается заметное отставание в росте у сеянцев с различной степенью загиба корней.
Лесные культуры, характеризующиеся общими особенностями технологии создания, породным составом, размещением и густотой культивируемых древесных растений, составляют определенный тип лесных культур.(ГОСТ 17559-82).
Тип лесных культур составляет основу методологии лесокультурного дела и является проектируемой моделью наиболее перспективного, биологически сбалансированного ценоза для определенных почвенно-климатических условий. Применение конкретных приемов должно диктоваться биологией древесных пород и спецификой экологической среды их выращивания.
Успешность искусственного лесовосстановления во многом зависит от соответствия выбранной древесной породы экологическим условиям, в том числе и почвенным. В литературе неоднократно отмечался факт гибели культур сосны обыкновенной в критическом возрасте (17-25 лет), особенно при большой первоначальной густоте. К этому возрасту происходит полное смыкание культур и развитие горизонтальных корней приостанавливается в следствии ограниченности пространства. В молодых посадках, благодаря непрерывному освоению корнями новых горизонтов, уходу за почвой и слабому задержанию осадков кронами, недостаток влаги не бывает длительным. Сосна быстро растет и развивает большую массу хвои. Усиленная транспирация в следствии обилия хвои приводит к иссушению почвы. Недостаток влаги не только ухудшает рост, но и снижает резистентность сосны против патогенных грибов и энтомовредителей.
Более неблагоприятная ситуация складывается при наличии в почве параметров, ограничивающих рост корней (плотная структура, избыток или недостаток влаги, низкая температура, недостаточная аэрация и др.).
Произрастая в широком диапазоне почвенно-гидрологических условий, сосна обыкновенная активно приспосабливается к их особенностям, изменяя в пределах свои морфологические характеристики.
Глубина проникновения стержневых корней сосны зависит от почвенно-гидрологических условий и возраста. Максимальная глубина зафиксирована на дерново-слабоподзолистых почвах с отсутствием признаков оглеения, где она достигает 5 м.(рис.4).
Рис.4. Глубина проникновения корней сосны обыкновенной на почвах:
а, б, в – среднедерново – слабоподзолистых; г, д, е, -дерново - силь-ноподзолистых; ж -дюнных песках; з, и, к –торфяно - болотных (по М.И.Ка-линину, 1989).
Возрастная динамика формирования корневых систем сосны обыкновенной в разных условиях произрастания представлена на рис. 5.
При наличии в почвенном профиле уплотненных горизонтов в виде ортштейновых линз, оглеенных прослоек, скоплений карбонатов и т.д. более глубокие горизонты почвы осваиваются ответвлениями от горизонтальных корней, которые проникают вглубь, используя архитектонику почвы, старые ходы корней, щели и трещины в уплотненном горизонте (рис.5, а).
Двухъярусная корневая система, ограниченная по глубине, формируется при наличии в почвенном профиле на определенной глубине корненепроницаемого горизонта (рис. 5, б).
При недостаточной влагообеспеченности в условиях непромывного водного режима корневая система сосны располагается только в пределах зоны с наличием корнедоступной влаги, т.е. в верхних горизонтах почвы, периодически промачивая атмосферными осадками формируется, так называемый, гребенчатый тип корневой системы (рис. 5, в).
Рис. 5. Возрастная динамика типов корневых систем сосны обыкновенной на почвах: а-с наличием уплотненного горизонта; б-с наличием корненепроницаемого горизонта или относительно высокого уровня грунтовых вод; в-с непромывным водным режимом; г- на малоломощных увлажненных почвах (по М.И. Калинину, 1989)
В почвенном горизонте небольшой мощности, подстилаемом корне непроницаемыми породами или ограниченным высоким уровнем грунтовых вод, стержневой корень быстро прекращает развитие и отмирает. Вертикальные ответвления от горизонтальных корней не образуются в связи с тем, что под влиянием высоко расположенного корне непроницаемого горизонта они быстро принимают горизонтальную ориентацию (рис.5, г).
Зная эдафизическую характеристику лесокультурной площади и особенности формирования корневых систем древесных растений, можно избежать ошибок в подборе ассортимента пород. На рисунке 6 представлены десять типов корневых систем, присущих главным лесообразующим породам.
1. Стержневая слабоветвящаяся -стержневой корень хорошо развит, боковые корни небольших размеров, располагаются по всей его длине (характерна для проростков и всходов).
2. Стержневая глубоковетвящаяся или глубоко стержнево - пальчатая - хорошо развит стержневой корень, интенсивно ветвящийся на значительной глубине (виды рода астрагал из секции трагакант).
3.Стержневая интенсивно ветвящаяся или стержнево - пальчатая - стержневой корень ветвится почти на всем протяжении, боковые корни расположены по нему более или менее равномерно (многие представители рода дуб).
4. Поверхностно-стержневая - стержневой и боковые корни хорошо развиты, причем последние располагаются в поверхностном горизонте почвы (пихта сибирская, сосна обыкновенная на средневлажных и глубоких почвах).
5. Колоколовидно -стержневая – стержневой корень имеется, основные боковые корни дуговидной формы вначале растут пологонаклонно, затем крутонаклонно (липа крупнолистная, ряд представителей рода ильмовых).
6. Поверхностно - стержнево -якорная или поверхностно –стержнево -гребенчатая - отличается от поверхностно-стержневой хорошо выраженными якорными корнями, расположенными вблизи стержневого корня (лиственница сибирская, сосна обыкновенная).
7. Поверхностно-якорная или поверхность гребенчатая - хорошо развиты якорные и боковые корни первого порядка, стержневой корень слабо развит или его невозможно обнаружить (сосна кедровая сибирская).
Рис.6. Типы первичных корневых систем деревьев и кустарников (по П.К. Красильникову, 1970)
8. Кистевидная - стержневой корень - разветвляется почти от поверхности почвы, причем боковые корни расходятся под разными углами в глубь почвы (ясень обыкновенный).
9. Куполовидная отличается от колоколовидно - стержневой слабой выраженностью стержневого корня (ряд представителей рода ильмовых).
10.Поверхностная - хорошо развиты поверхностные и боковые корни, стержневой корень отсутствует или его трудно обнаружить (ель).
В восточной Сибири основными породами для создания лесных культур являются: сосна обыкновенная, сосна кедровая сибирская, ель сибирская, лиственница сибирская. На песчаных и бедных, супесчаных почвах следует отдавать явное предпочтение сосне обыкновенной. Культуры лиственницы более успешны на площадях с плодородными суглинистыми почвами. При создании культур сосны и лиственницы в горных темнохвойных лесах следует избегать склонов теневой экспозиции. Для культур сосны кедровой наиболее благоприятны площади с плодородными дренированными почвами в ареале тёмнохвойных лесов. Возможно создание культур кедра, на суглинистых, плодородных почвах таежных и горнотаёжных районов. Культуры ели целесообразно выращивать в лесной зоне на плодородных, достаточно дренированных почвах. Перспективны культуры ели на осушенных низинных болотах и при реконструкции малоценных лиственных насаждений лесной зоны, произрастающих на плодородных почвах.
При создании лесных культур хвойных пород на пустырях полянах, бывших сельскохозяйственных угодьях и т.п. для улучшения прикаваемости и роста игровая команда обязательно должна предусмотреть мероприятия по микоризации посадочного материала или внесение микоризной земли.
Успешность роста насаждения и реализация его целевого назначения во многом предопределяется густотой посадки. Густота лесных культур - это число древесных и кустарниковых растений, выращиваемых на единице лесокультурной площади (ГОСТ 17559-82).
Густота посадки лесных культур и размещение посадочного материала определяет: срок смыкания, количество и кратность уходов; устойчивость к подкорному клопу, хрущу, ветровалам; размеры промежуточного пользования; общую продуктивность.
Размеры стволов имеют четкую тенденцию к увеличению в более редких культурах (рис.7). Отмирание нижних ветвей происходит интенсивнее в вариантах с большой густотой, но различие небольшое. Естественное очищение от сучьев начинается в 20 лет лишь в перегущенных вариантах опыта. Ассимиляционный аппарат лучше формируется в более редких древостоях. Перегущенность деревьев при посадке в рядах (шаг посадки 0,4-0,5 м) приводит к ожесточенной конкуренции деревьев, к депрессии роста растений.
V=0.076 м3 V=0.047 м3 V=0.035 м3 V=0.22м3
V=0.039 м3 V=0.038 м3 V=0.02 м3
2*2 1,5*1,5 2*1 2*0,5 1*1 1,5*0,5 1*,5
Рис.7. Средние по морфологической показателям деревья в 20-летних культурах сосны обыкновенной на участке без рубок ухода (по А.П. Рябоконю, 1991). Условные знаки и цифры у каждого дерева означают: h -высота дерева, м; S-площадь поверхности кроны, м2; а- зона с мертвыми сучьями, м; V-объем ствола ,м3.
Первоначальная густота и размещение посадочных мест зависят от следующих факторов:
1) биологических и лесоводственных свойств древесных пород - более светолюбивые породы (сосна, лиственница) следует выращивать в менее густых древостоях, чем теневыносливые (ель, пихта);
2) лесорастительных условий - в оптимальных условиях реже, чем при недостатке или избытке влаги, дефицита питательных веществ;
3) вида посадочном материала - сеянцы высаживают чаще, чем саженцы;
4) экономических условий и режима выращивания - при наличии погрешность на древесину от рубок ухода и возможности их проведения - гуще, в противном случае - реже;
5) цели выращивания древесины - на балансы как сырье целлюлозно-бумажного производства - гуще, на пиловочник - реже;
6) состояния и происхождения лесокультурной площади, которые определяют выбор способа подготовки почвы, а также от метода и способа производства культур (на площадях, допускающих сплошную обработку почвы, создают сплошные, более густые культуры, а на площадях с частичной подготовкой почвы и при наличии или ожидаемом естественном возобновлении – частичные, более редкие культуры);
7) состава культур – чистые можно выращивать гуще, смешанные реже с учетом последствий взаимовлияния древесных и кустарниковых пород.
На вырубках лесной зоны на свежих, влажных и переувлажненных почвах первоначальная густота культур, создаваемых посадкой сеянцев, должна быть не менее 4 тыс., на сухих почвах в лесостепной зоне, где биологически более устойчивы рано смыкающиеся сосновые культуры и относительно густые молодняки, следует создавать культуры большей густоты – 6 тыс. (Основные положения по лесовостановлению и лесоразведению в лесном фонде СССР, 1991). При создании культур методом посева число посевных мест увеличивается на 20 %.
В очагах распространения вредителя и болезней леса первоначальная густота культур принимается в соответствии с лесозащитными рекомендациями. На захрущевленных участках и в районах распространения подкорного клопа густота культур сосны может быть увеличена до 12-15 тыс. посадочных мест на 1 га.
При посадке лесных культур саженцами количество высаживаемых растений на одном гектаре должна быть не менее установленного действующим стандартом для перевода их в покрытые лесом земли (прил. 4).
При создании частичных лесных культур высаживают не менее 25 % от установленной нормы для сплошных лесных культур в аналогичных лесорастительных условиях. Число посадочных мест в большинстве случаев целесообразно уменьшать не за счет увеличение шага посадки и междурядий, а за счет того, что посадка осуществляется бессистемными вкраплениями там, где нет естественного возобновления главной породы. Частичные культуры целесообразно закладывать саженцами.
Первоначальная густота культур на покрытых лесом землях (подпологовые и предварительные лесные культуры, реконструкция малоценных насаждений) должна составлять не менее 50 % от нормы оптимальной густоты для сплошных культур в данных лесорастительных условиях.
Обработка почвы под лесные культуры может быть сплошной или частичной. Сплошную обработку почвы проводят на открытых площадях без пней и естественного возобновления. В зависимости от условий местопроизрастания, механического состава почв и степени их задернения применяют систему зяблевой вспашки, черного, раннего и занятого паров.
Частичную обработку почвы применяют на площадях, где возможна или нецелесообразна сплошная обработка: на нераскорчеванных вырубках; на вырубках с недостаточным количеством влагонадежного подроста и самосева главных пород; на площадях, заросших лиственным молодняком и кустарником; в рединах; на землях, где сплошная обработка может вызвать эрозионные процессы; а также на избыточно увлажненных площадях, где обработка почвы должна быть связана с созданием микроповышений и проведением дренажной сети. К частичной обработке относят подготовку почвы полосами, бороздами, площадками, террасами и др.
Как правило, различным способом механической обработки почвы под лесные культуры должны предшествовать подготовительные работы – уборка порубочных остатков и крупных камней или валунов, сплошная или частичная корчевка пней, заравнивание подпневых ям и планировка площади, расчистка каридоров среди поросли и самосева лиственных пород или сплошное их удаление и т.п. Проведение этих операций позволяет применять комплексную механизацию лесокультурных работ и создать благоприятные условия для роста лесных культур.
При сложной расчистке валежник, стволики нежелательной древесной растительности, мелкие пни и камни сдвигаются к границам участка или собираются на его территории в валы через каждые 25-50 м. Частичная расчистка осуществляется полосами разной ширины в случаях, когда сплошная расчистка невозможна или нецелесообразна, а также при создании лесных культур коридорным способом и частичных лесных культур.
Сплошная корчевка пней назначается для создания особо ценных лесных культур, специальных плантаций на вырубках или гарях с богатыми почвами при опасности интенсивного развития сорной, травянистой и корнеотпрысковой или порослевой древесной растительности.
Корчевка пней сопровождается удалением значительной части верхнего наиболее плодородного горизонта. Это приводит к ухудшению вводно-физических свойств почвы и снижению её плодородия, а следовательно, к ухудшению приживаемости и роста лесных культур. Кроме всего прочего корчевка пней чрезвычайно энергоемка и дорогостояща. Для уменьшения затрат на корчевку допустима некоторая извилистость раскорчеванных полос за счет обхода крупных пней. Однако полосы при этом должны иметь плавные искривления около оставляемых пней. Радиус их кривизны должен быть не менее 15-20 метров для исключения повреждения культур при механизированных уходах. Вместо корчевания может применяться фрезерование (МУП-4) или понижение пней бензопилами.
Не допускается сплошная раскорчевка вырубок и гарей с бедными почвами и на склонах крутизной более 6 0 для предотвращении эрозии почв, а также в лесной зоне на глинистых и тяжелосуглинистых почвах, если после раскорчевки резко ухудшаются их вводно-физические свойства.
При реконструкции насаждений между раскорчеванными полосами оставляют кулисы определенной ширины с учетом, чтобы раскорчеванная площадь составляла не менее 50 % от общей площади участка.
В зависимости от лесорастительных условий и категории лесокультурной площади применяются различные способы обработки почвы (прил. 5).
На песчаных и супесчаных разновидностях почв следует отдать предпочтение обработке непосредственно перед посадкой или одновременно с ней. Под летние культуры допускается весенняя обработка почвы. При посадке культур в перевернутый пласт обработка почвы проводится в год, предшествующий закладке культур, или пласты прикатываются гусеницами трактора.
При обработке почвы на площадях с развитым травяным покровом ширина борозд желательно не ниже его высоты.
Глубину борозд на дренированных почвах целесообразно принимать:
а) в зеленомошной группе и близких к ней типах леса на песчаных и супесчаных почвах – до 12 см;
б) в разнотравной, вейниковой, ольховниковой группах, а также в зеленомошных типах на суглинистых почвах – 14-16 см;
в) в крупнотравной и папоротниковой – 15-20 см.
При обработке почвы бороздами в свежих условиях местопроизрастания (А2, В2) после обработки почвы бороздами целесообразен последующий возврат на дно плодородного слоя дисковыми орудиями. На тяжелых каменистых почвах необходимо глубокое рыхление почвы по бороздам.
Обработка почвы площадками проводиться на участках, частично возобновившихся главными и второстепенными породами, при групповом расположении подроста, а также на других участках, не допускающих обработку почвы полосами или бороздами (крутых склонах, сильно каменистых почвах и т.п.). Размер площадок зависит от степени развития растительности, богатства почв и обеспеченности их влагой. При обработке почвы площадками участок минерализуется на 25-30 %. Располагать площадки следует по возможностями правильными рядами, равномерно распределяя их в ряду.
В зависимости от крутизны склонов, почвенных и других условий на горных участках могут назначаться следующие способы обработки почвы:
а) при крутизне склонов до 60 на мощных и слабокаменистых почвах – сплошная обработка;
б) при крутизне склонов до 120: на слабокаменистых склонах – полосная вспашка или устройство напашных террас; на влажных почвах – устройство гряд; на сухих и не зарастающих травянистой высокостебельной растительностью свежих каменистых почвах – полосное рыхление, нарезка борозд с рыхлением дна, подготовка микротеррас или канавотраншей;
в) при крутизне склонов от 12 до 400 на почвах, подстилаемых водопроницаемой материнской породой – нарезка выемочно-насыпных террас шириной от 2,5 до 4,5 м;
г) на участках небольших размеров – обработка площадками или прерывистыми полосами, подготовка ямок или траншей.
Мероприятия по агротехническому уходу за лесными культурами осуществляются, как правило, в течение всего периода их выращивания до перевода в покрытые лесом земли. В лесной зоне агротехнический уход проводиться в основном с целью предупреждения опасности заглушения главной породы травянистой растительностью и нежелательными древесными породами. В лесостепной, степной и полупустынной зонах агротехнический уход направляется главным образом на накопление и экономное расходование влаги. В очень засушливых условиях он может продолжаться и после перевода культур в покрытые лесом земли.
При составлении проекта лесных культур и технологической карты игровая команда может пользоваться рекомендациями, приведенными в приложении 6. При проектировании лесокультурных мероприятий следует предусмотреть противопожарное обустройство участков (устройство противопожарных разрывов, создание опушек и противопожарных барьеров из лиственных пород и др.).
На данном этапе игровая команда по результатам проведенного обследования лесокультурной площади выбирает метод, способ закладки и тип культур. Кроме составления проекта культур и технологической карты, студенты в масштабе наносят на план результаты подготовки почвы (расчистка площади, формирование валов, нарезка борозд и т.д.) и посадочные места.
После выполнения игровой командой задания арбитраж приступает к оценки работы. Представитель команды должен, аргументировано защитить предполагаемый проект. В случае отсутствия единства игровая команда имеет право разделиться и отстаивать свой проект. На заключительном этапе преподаватель должен контролировать ход игры, задавать вопросы, участвовать в обсуждении. Оценку работы арбитража устанавливает преподаватель после консультации с игровой командой. По окончании занятия студенты распределяют роли на следующую деловую игру с учетом соответствия занимаемой должности в данной игре.
