Гидротехническая мелиорация как способ повышения производительности сосняков в Сокольском районе Вологодской области

Леса в различных экологических условиях необходимо подвергать всестороннему изучению, в особенности, те насаждения, в которых совмещается действие естественных и антропогенных факторов. Для постоянного наблюдения за «воспитанием» насаждений проводится широкий спектр мероприятий, куда входит анализ роста деревьев по диаметру, характеристика развитости ассимиляционных аппаратов (учёт его повреждённости вредителями и болезнями), сбежистость (полно-древесность) древесных стволов и прочие фенотипические показатели. Мониторинг целевых древостоев необходим для обоснования режима лесопользования (вид заготовок древесины и лесоводственные меры регулирования состояния лесов) с учётом экологических и ресурсных потребностей народонаселения в определённый момент времени.

Далее будут подводится итоги наблюдений за сосновыми древостоями Сокольского района Вологодской области в условиях естественной заболоченности, а также произрастающих на территориях после осушительной мелиорации, в том числе подверженные лесоводственным уходам и выборочным заготовкам древесины (за 1983 год, а также в период с 2008 по 2019 годы).

Исходя из выше обозначенной цели исследования были решены следующие за- дачи: 1) Кратко обобщены площади, занятые гидролесомелиоративными системами; 2) Проведены лесотаксационные работы в сосновых лесах и определены базовые таксационные показатели древостоев (табл. 3); 3) Выполнен индивидуальный учёт деревьев согласно классам Крафта; 4) Проанализированы результаты опытной подсочки сосны (выявлены интенсивность выделения терпентина (распределение его компонентов); 5) Получены и охарактеризованы сведения по развитости крон сосновых деревьев (в том числе в связи с выделением терпентина); 6) Установлены параметры макроструктуры древесины сосны в радиальном сечении; 7) Определена плотность древесины.

Методика и краткое описание объектов исследования. Пробные площади (ПП) на объектах лесоосушения располагались длинной их стороной вдоль канала. Лесоводственно-таксационные показатели в полевых условиях устанавливались согласно общепризнанной в лесоводствен-ной практике методике (исходя из сумм площадей поперечных сечений на 1 га) с использованием регионального справочника [1].

Опытная подсочка сосны проводилась по рекомендациям ОСТ 13-80-79 [2]. У каждого древесного ствола на высоте груди (h~1,3 м) выполнялось удаление грубой корки и проводился желобок. В качестве приёмников для терпентина применялись пакеты из полиэтилена, устанавливаемые по принципу «в щап». Первые и регулярные технологические резы при обычной подсочке наносились универсальным хаком. Вздымка проводилась в период с июля по август восходящим способом, односторонней каррой шириной 10 см, с шагом, углом и глубиной подновки – 12 мм, 45 и 4 мм, соответственно. Пауза между резами составляла 3,5 дня. Было выполнено восемь обходов на каждой пробной площади. В ходе фиксации выделения соснового терпентина (на электронных весах), выполнялся перерасчёт условного сырья с карродециметроподновки на выделение терпентина с карроподновки при нагрузке ствола технологическими резами в 50% от длины окружности (V50%) для наибольшего уравновешивания навесок с учётом различий таксационных диаметров деревьев (формулы 1 и 2).

N кар.

b ·100

Л· di,3

^V50% =

V к^∙50

Nкар.

Где b – ширина карры (10 см); d 1,3 – таксационный диаметр дерева, см;

V к – вес выделившегося терпентина с карры, гр.

С использованием авторской методики [3] кроны импактных сосен относились к шести классам: Р – равномерная, СВ, СЗ, ЮВ, ЮЗ (в соответствии с румбами) и ЭН – эллиптическая, неравномерная.

Для измерений радиальных приростов деревьев отобрались керны древесины (согласно пропорционально-ступенчатого представительства) с использованием тридцатисантиметрового возрастного бура на высоте 0,6 м для наименьшей потери годичных колец в количестве не менее 10 экз./ПП (для обеспечения точности опыта в 10%). Керны зачищались лезвием и покрывались слоем мела для более точного считывания параметров годовых колец (макроструктуры: ширина годичного кольца (ШГК) поздняя (ПД) и ранняя (РД) древесины, % ПД в ШГК). Для измерения и подсчёта радиальных приростов древесины применялись современные электронный сканер и графический редактор «PaintDotNet» (точность замеров до 0,05 мм).

При определении плотности древесины (P) сосны применялось уравнение [4] зависимости (3) её с шириной годичных слоёв (S) и процентом поздней древесины (Bd), которое выглядит следующим образом (3).

P = 279,3 – 10,8·S + 4,9·Bd

Проведёнными исследованиями [5] был опытно подтверждён небольшой процент отличия результатов (≈ 5), определённых по формуле, от данных определения базисной плотности по методике О.И. Полубояринова.

Объекты исследования (рис. 1) представлены сосновыми древостоями в естественно-заболоченных условиях (олиготрофная залежь – ПП 17 и евтрофный тип торфа – ПП 10). Прочие сосняки подобраны на мезотрофной торфяной почве после осушительной мелиорации (время проведения – начало 70 годов XX века) и лесо-водственного ухода «проходная рубка» (ПРХ. Л/У), проведённого в начале 90 годов прошлого века (ПП 1-5). В сосняке после первого приёма добровольновыборочной заготовки древесины отграничены пробные площади 6 и 7.

Обсуждение результатов. Среди еловых типов (табл. 1) наиболее представлены долгомошный и сфагновый (65 и 21% соответственно). У сосняков же, в обратном порядке – доминирующе положение занимает сфагновый тип (51%). В отношении итогов распределения еловых и сосновых формаций, вторые лидируют и составляют 83%.

Таблица 1. Распределение осушенных лесных площадей района по типам леса (в га)

Индексы типов леса	Е. дм	Е. кис.	Е. пкт	Е. сф.	Е. т-б	Е. чер.	Всего
Занимаемая   пло щадь, га	227,9	2,0	2,0	74,0	-	43,3	349,2
Индексы типов леса	С. бр.	С. дм	С. кис.	С. сф.	С. т-б	С. чер.	-
Занимаемая   пло щадь, га	44,0	778,5	4,0	1 041,3	-	181,4	2 049,2
Итого							2 398,4

Сыро-растущий запас хвойной хозяйственной секции на осушаемых лесных территориях распределён со значительным преобладанием сосняков (табл. 2). В Пельшемском участковом лесничестве распределение запасов значительно смещено в сторону сосновой хозсекции (95%). В Сокольском районе, где сосредоточена основная кубатура осушаемых лесов, сосновые древостои от хвойной хозсекции составляют 70%. В целом по государственному лесничеству осушаемые сосняки от елово-сосновых насаждений насчитывают 72%.

По таксационной характеристике (табл. 3) необходимо выделить среднее превышение запасов древесины в осушаемых условиях, относительно заболоченных, на 250 м3 (по мезотрофным залежам).

Разница в запасах древесины сосны на приканальном (ПК) и межканальном (МК) пространствах составляет не более одного процента. По числу стволов сосны лидируют объекты после осушения и добровольно-выборочной заготовки древесины и только осушаемый сосняк (ПП 8 и 9).

Таблица 2. Распределение сыро-растущего запаса древесины хвойных пород (м3) в осушаемых условиях

Преобладающая порода по запасу	В среднем на выделе	Средний общий запас на выделе	Общий запас
Пельшемское лесничество
СОСНА	134	824	25 570
ЕЛЬ	73	66	1 259
Сокольское участковое лесничество
СОСНА	155	507	215 759
ЕЛЬ	186	289	65 518
В среднем по району
СОСНА	144,5	665,5
ЕЛЬ	129,5	177,5
Общий запас древесины на осушенных лесных землях
СОСНА			241 329
ЕЛЬ			66 777
Общий запас по хвойной хозяйственной секции			308 106

Самые крупные деревья по толщине стволов, согласно таким классам Крафта как «господствующие», «лидеры» и «со-господствующие» отмечены в древостоях после лесоводственного ухода на приканальном положении (25, 30 и 19 см соответственно), а наиболее крупные угнетённые деревья (16,3 см) – в межканальном положении осушаемого сосняка. Исходя из распределения деревьев по классам Крафта по встречаемости на пробных площадях, необходимо отметить наиболь- ший их процент в категории «господствующие» по всем осушаемым древостоям (наибольший он в сосновом древостое после уходов и добровольно-выборочной заготовки древесины). Наименьшее количество согосподствующих и деревьев-лидеров отмечено в межканальном положении после первого приёма несплошной заготовки (ПП 7). Также на этом лесном объекте несколько выше процент угнетённых деревьев.

Как известно по многократным опытам [2, 6], интенсивность выделения пасоки служит индикатором жизненного состояния деревьев. Сосняки на евтрофных забо- лоченных и мезотрофных осушенных торфяных залежах обладают высокой и средней категориями смолопродуктивности соответственно.

Таблица 3. Лесоводственно-таксационная характеристика объектов исследования

к к а U S о К	Шифр типа леса	Состав древостоя	Приводятся показатели по сосне
			В О в m	О S	О	Полнота		СО сЗ &
						Н kJ	о
1	С. чер.-зм. ос	10С, ед. Е и Б	23,7	25,4	824	36,9	0,9	399,9
2	С. чер.-зм. ос	10С, ед. Б	23,7	22,5	925	47,3	1,2	422,9
3	С. чер.-зм. ос	10С + Е, ед. Б	23,7	23,8	727	34,2	0,9	354,8
4	С. чер.- зм. ос.	9С1Б + Е	21,9	24,9	660	33,6	0,88	350,5
5	С. бр.-зм. ос.	9С1Е + Б	22,5	25,9	660	36,1	1,03	330,9
6	С. чер.- зм. ос	9С1Б, ед. Е	20,0	21,8	1 409	60,1	1,70	425,0
7	С. чер.- зм. ос	8С2Б, ед. Е	20,0	21,7	920	35,7	1,00	323,4
8	С. чер. ос.	10С, ед. Б	20,0	22,4	1 360	55,7	1,50	535,8
9	С. чер. ос.	10С, ед. Б	21,0	23,4	1 260	56,5	1,50	566,8
10	С. сф.-разн.	10С+Б	21,0	20,7	740	26,9	0,70	269,9
17	С. куст.-сф.	10С+Б	22,0	19,9	1 020	13,7	0,40	143,2

Примечание: жирным обозначены максимумы по столбцам

Поэтому, подробнее следует остановиться на данных по выделению терпентина с карр при 50% нагрузке. Первые опыты по проведению подсочки осушаемых сосняков были проведены в 1983 году (табл. 4). Таким образом, после прошествии 25 лет налицо значительные превышения по среднему весу выделившегося терпентина. Наибольше отличие отмечено в межканальном пространстве (аналогичная ситуация прослеживается и по среднему таксационному диаметру). Исходя из данных уровней ПГВ до дневной поверхности торфа никакой положительной связи с выделением терпентина получить удалось (r = 0,19), тем не менее, нужно резюмировать, что норма осушения соблюдена.

Таблица 4. Параметры импактных сосняков в разные годы проведения исследования

Номер ПП, лесоводственные мероприятия, положение	i s s U Д щ « 2 6 “ ^ и О и 5 д    X 5-3 2	Средний выход терпентина с карры при нагрузке стволов 50 %, гр. (M±m M )	я Н Я д п о и ° S "	| 5 S § § | S S к X   О со	со о S	1    1         ° S S й н S н у и н и В Я у      у л я в й о 8 д а W     й
1, ПРХ.Л/У, ПК	2008	245,6±19,88	22,3±0,57	683,3	82	0,46
	1983	113,9±6,58	16,1±0,35	402,7	-	0,45
	%	46,4	72,3	58,9	-	-
2, ПРХ.Л/У, МК	2008	206,4±13,33	22,1±0,48	577,6	62	0,16
	1983	113,1±6,36	15,3±0,27	378,7	-	0,27
	%	54,8	69,01	65,6	-	-
3, ПРХ.Л/У, ПК	2008	235,7±13,52	24,8±0,58	508,4	49	0,33
	1983	117,2±6,59	15,7±0,32	331,6	-	0,33
	%	49,7	63,4	65,2	-	-
4, ПРХ.Л/У, ПК	-	273,6±17,66	24,6±0,55	533,5	63	-
5, ПРХ.Л/У, МК	-	235,8±17,77	24,4±0,48	715,9	45	0,27

В целом на объекте лесоводственного ухода выделение терпентина несколько завышенное (239 гр.), что на 11% выше, чем в древостое после несплошной заготовки и на 9% превышает среднее выделение пасоки у деревьев только в осушаемых условиях. По сравнению с заболоченным контролем (ПП 17) выделение терпентина на лесных объектах после ухода, выборочной заготовки и в только осушаемых условиях на 44, 39 и 40% выше соответственною. Самая низкая изменчивость выделения терпентина (С ≈ 40%) наблюдается на объекте уходов, тогда как в заболоченных условиях (ПП 17) она максимальна и достигает 70%.

Наибольший уровень зависимости между выделением терпентина и таксационным диаметром деревьев отмечен в приканальной области после лесоводственного ухода. Совсем отсутствует искомая связь в приканальном положении у осушаемого сосняка (ПП 8) и объекте после ухода (ПП 4).

Отдельно следует упомянуть заболоченный сосняк на низинной залежи (ПП 10), где наблюдается достаточно высокая интенсивность истечения терпентина (865 гр.), что говорит об их пригодности для его заготовки.

По степени развитости ассимиляционного аппарата (табл. 4) в осушаемых условиях следует отметить повышенные показатели выделения терпентина у сосен, чьи кроны относится к северо-востоку (с учётом расположения каналов на север) – 269,6 гр. Для древостоев после уходов повышение выделения терпентина также наблюдается у деревьев при расположении основных ветвей кроны на юго-запад (242,3 гр.). Древостой после первого приёма заготовки древесины показывает лучшие показатели с отсутствием какого-либо расположения у эллипсовидных крон (это же наблюдается и у контрольного древостоя на переходной залежи) – 261,9 и 209,6 гр. соответственно. Заболоченный сосняк на низинной торфяной залежи в большей степени проявил смоловыделение при развитости крон с юго-восточной стороны (319,4 гр.). Относительно узко- или ширококронности нужно отметить полное превалирование по выделению терпентина сосен с широкими кронами (81,8%). Был ожидаем процент встречаемости широких крон осушенного сосняка после лесово-дственного ухода, тогда как у осушаемого древостоя несколько завышен процент узких крон (50; это связано с повышенной густотой древостоя и, как следствие, охлё-стом).

По численному распределению в древостоях деревьев с разными классами развитости ассимиляционных аппаратов (рис. 3) необходимо отметить следующие тенденции. У осушаемых древостоев на объекте лесоводственного ухода преобладают деревья с юго-западным расположением крон, тогда как у сосен после несплошной заготовки кроны в большей степени расположены на северо-восточной стороне.

Также в этих древостоях самый большой процент равномерных крон (ПП 6). В осушаемых условиях (приканальная полоса) наблюдается несколько увеличенное число деревьев с юго-восточным расположением крон. В центре (между осушителями) доминируют кроны деревьев с большим развитием на северо-восток. Контрольные древостои имеют преобладающее скопление деревьев, короны которых наиболее развиты с южных сторон (ПП 10 – ЮВ и ПП 17 – ЮЗ).

По результатам химического анализа (табл. 5) закристаллизовавшегося терпентина, собранного на пробных площадях, необходимо заметить, что значительных отличий у сосняков, произрастающих в разных условиях, не отмечается (сырьё, согласно ГОСТ 10271-62, по наличию в нём скипидара, соответствует III сорту). Не смотря на низкие темпы выделения терпентина в заболоченных условиях, показатели качества терпентинового сырья здесь несколько выше.

Таблица 5. Результаты химического анализа (в %) терпентинового барраса на разных категориях лесных объектов

Категория лесного объекта	Вода	Сор	Скипидар	Канифоль
Осушаемые сосняки на мезотрофной торфяной почве	4,7	0,81	10,71	83,7
Заболоченный сосняк на евтрофной торфяной почве	4,4	0,4	12,0	83,2
Заболоченный сосняк на мезотрофной торфяной почве	2,8	0,6	11,4	85,2

Как и следовало ожидать, самые значительные данные по параметрам макроструктуры древесины наблюдаются на ев-трофных торфяных почвах (ПП 10) – 0,34±0,10 (ПД), 0,78±0,13 (РД) и 1,11±0,20 (ШГК), тем не менее, доля поздней древесины здесь не высока и примерна равна аналогичному параметру у деревьев на переходной залежи – ПП 17 (табл. 5).

В целом толщина поздних трахеид в годичных кольцах на 27% больше в период после осушения, эта же тенденция сохраняется для толщины годичных колец (≈ 9%). Ранняя же древесина в кольцах, что соответствует положительному отклику на мелиорацию, после проведения осушительных работ уменьшилась на одну десятую миллиметра или 15%.

В естественно-заболоченных условиях показатель плотности древесины (в кг/м3) сосны на евтрофной торфяной залежи (416,4) сравнительно немного уступает (≈ 1%) показателю на верховой после осушения – 416,3.

В приканальной полосе проведение гидротехнической мелиорации на 5% повысило плотность древесины (436,2), относительно периода роста в анаэробных условиях. В центре межканального пространства (453,0) ситуация обратная и превышение плотности до осушительных работ незначительное и составляет около 3%. В среднем для осушаемого пространства плотность после лесоосушения повысилась на один процент.

Относительно данных плотности спелой древесины сосны по Архангельской области (395±15 кг/м3) в целом, необходимо отметить явное превосходство результатов в изучаемых лесах Сокольского района.

В среднем, плотность древесины на осушаемом пространстве больше, чем в заболоченной местности на ≈ 6%. Измен- чивость проанализированного признака находится на достаточно низком уровне (C ≈ 7%). Отдельно стоит выделить период роста деревьев в центре осушаемого пространства ещё до мелиоративных работ (C ≈ 13%) и неосушенный контроль (C ≈ 5%).

Основные выводы:

• 1.    Осушаемые сосняки в Сокольском районе насчитывают две тыс. га с приблизительным общим запасом древесины – 240 тыс. м³.

• 2.    Принимая во внимание тот факт, что мелиоративная сеть каналов не подвергалась уходам и реконструкциям и находится в удовлетворительном (рабочем) состоянии, необходимо заключить, что гидротехническая мелиорация привела к ожидаемым положительным результатам;

• 3.    Через 25 лет спустя проведение первого эксперимента по подсочке выявлено превышение в выходе терпентина (в среднем) на 50%;

• 4.    Сосновый терпентин, получаемый в осушаемых сосняках, по содержанию скипидара соответствует Третьему сорту;

• 5.    После лесоосушения на торфяной почве мезотрофного типа увеличились запасы стволовой массы деревьев;

• 6.    Лесоводственные уходы положительно отразились на ранжировании осушаемых деревьев в пологе (увеличилось число лидирующих и господствующих экземпляров);

• 7.    Наибольшие показатели выделения соснового терпентина получены у сосняков в заболоченных (евтрофный тип торфа) и осушаемых условиях после лесово-дственного ухода;

• 8.    Высоким выделением терпентина при подсочке обладают широко-кронные деревья на всех категориях объектов;

• 9.    В случае направлений каналов регулирующей сети C→Ю наибольшая смоло-

• продуктивность отмечается у деревьев с наибольшей развитостью кроны С-В, а у деревьев после уходов – на Ю-З;

• 10.    Исходя из анализа макропоказателей древесины в поперечном сечении ствола установлено, что толщина поздней древе-

• сины на 27% больше в период после осушения, эта же тенденция сохраняется для толщины годичных колец (≈ 9%);

• 11.    В среднем для осушаемого пространства плотность древесины после ле-соосушения повысилась на один процент.