Культуры ели на луговиковой вырубке в северной подзоне тайги

Введение. Современная практика лесокультурного производства ориентирована на создание лесов хозяйственно-ценными хвойными породами на площадях, где восстановить подобные леса естественным путем невозможно. При этом преследуется цель – обеспечить стартовые условия для выращивания древесины на конкретно выбранной территории. Поставленная цель достигается использованием качественного посевного и посадочного материала, простейшими мероприятиями по закладке лесных культур, проведением агротехнических и лесоводственных уходов. Последующее выращивание искусственных насаждений не всегда обеспечивает выход на планируемые параметры лесного фонда, что приводит к смене пород, ухудшению возрастной и бонитетной структуры. Разработка комплексного подхода к созданию и выращиванию искусственных насаждений целевого назначения является актуальной задачей в условиях рыночной экономики. В первую очередь это относится к древостоям ели, так как культуры ели в условиях северной подзоны тайги побиваются ранневесенними и позднелетними заморозками. Средняя периодичность возникновения заморозков составляет раз в 2-3 года и заканчивается, когда лиственный полог будет оказывать предохраняющее воздействие, чаще в возрасте 20-30 лет, в зависимости от лесорастительных условий. Выбор правильного способа и определение своевременных сроков проведения лесоводственных уходов за лесными культурами позволят снизить до минимума риск отрицательного воздействия низких температур и формировать древостой требуемого состава и качества.

Практика лесокультурного производства на Севере носит долговременный характер. Цель исследований заключается в анализе целесообразности и эффективности проводимых мероприятий по искусственному лесовосстановлению и разработке предложений по улучшению данного вида работ.

Объекты и методика исследований. Изучены 23-летние опытные лесные культуры ели, заложенные на свежей луговиковой вырубке. Лесные культуры созданы в Холмогорском лесничестве Архангельской области (северная подзона тайги).

Рельеф участка - повышенное плато с небольшим уклоном на север. Мезорельеф хорошо выражен вследствие карстовых явлений. Почва: подзол маломощный супесчаный гумусово-железистый на карбонатной глине, подстилаемой карбонатным песком.

На вырубке проводилась расчистка полос от пней, порубочных остатков и валежа толкателем клиновидным ТК-1,2 в агрегате с трактором ЛХТ-55, почва обрабатывалась следующими способами:

• 1.    Контроль - расчистка полос шириной 1,0-2,0 м толкателем клиновидным ТК-1,2 (корчеванные полосы).

• 2.    Расчистка полос шириной 1,5-2,0 м толкателем клиновидным ТК-1,2, обработка почвы фрезой ФЛШ-1,2 (фрезерованные полосы).

• 3.    Расчистка полос шириной 3,0-3,5 м толкателем клиновидным ТК-1,2, обработка почвы плугом ПШ-1 (насыпные гряды).

• 4.    Широкополосная (15-20 м) расчистка толкателем клиновидным ТК-1,2, обработка почвы плугом ПШ-1 с формированием микроповышений на фрезерованных фрезой ФЛШ-1,2 полосах (фрезерованные гряды).

На участке испытывались 2-летние тепличные сеянцы ели, рассортированные по разработанному лабораторией лесных культур АИЛиЛХ (сейчас СевНИИЛХ) методу комплексной оценки качества посадочного материала [3, 4]. В методических указаниях по описанию метода предложены критерии сортировки посадочного материала на группы по относительной массе, т.е. отношению индивидуальной массы растения к средней массе всей испытываемой партии. При сортировке перед посадкой к первой группе относили растения с относительной массой менее 0,4 от средней, которые в последующем предлагалось браковать. Ко второй -растения с относительной массой 0,4-1,2, используемые при создании культур как обычный стандартный посадочный материал. К третьей - растения с относительной массой более 1,2. Это отборные, высокопродуктивные растения, применяемые как крупномерный посадочный материал. В качестве контроля использовались несортированные сеянцы.

Посадку сеянцев проводили вручную, под лопату. На второй год выращивания все культуры дополнены вручную 2-летними сеянцами, выращенными по той же технологии. Каждому растению присвоен номер в натуре и учетной ведомости.

Механическая обработка существенно изменяет водный, пищевой, температурный и другие режимы почвы. Известно, что удаление напочвенного покрова и подстилки, имеющих низкую теплопроводность, а также обнажение минеральных горизонтов и перемешивание их с органогенными способствует лучшему прогреванию почвы [1]. Это особенно важно для условий Севера. Различия в интенсивности прогревания обработанной и целинной почвы обусловливаются, прежде всего, мощностью, физико-механическими и тепловыми свойствами лесных подстилок и торфянистых горизонтов. Наибольший эффект в тепловой мелиорации достигается при интенсивной механической обработке почв, обладающих мощным рыхлым органогенным горизонтом.

Результаты исследований и их обсуждение. На луговиковых вырубках из-под черничных типов леса подзолистые супесчаные гумусово-иллювиальные и подзолистые легкосуглинистые почвы формируются обычно на двучленных наносах, верхняя (кроющая) часть которых имеет более легкий механический состав, а нижняя - более тяжелый. Для верхних горизонтов характерны меньшая объемная масса, большая пористость, лучшая водопроницаемость, аэрируемость, чем для нижних (табл. 1). Это в значительной степени определяет водно-воздушный режим почв и, в частности, объясняет возникновение верховодок в кроющей части двучлена. В подстилке сосредоточено наибольшее количество органического вещества, валовых и доступных форм азота, фосфора и калия (табл. 2). В подзолистом и иллювиальном горизонтах содержание гумуса практически не превышает 1,5–2,0%, реакция почвы верхних горизонтов сильнокислая, насыщенность щелочно-земельными основаниями менее 30%, доступных форм питательных элементов мало. С глубиной реакция среды почвы доходит до слабокислой.

Водно-физические свойства почвы на участке опытных культур

Таблица 1

Горизонт	Глубина, см	Объемная масса, г/см3	Удельная масса, г/см3	Общая пористость, %	Полная влагоемкость, %
А 0	0–7	-	-	-	-
А 2	7–17	1,21	2,59	53	44
В 1	17–23	0,82	2,60	68	84
В 2	23–34	1,26	2,64	52	42
В 3	34–52	1,51	2,71	44	29
В 4	52–73	1,48	2,70	45	30
ВС	73–97	1,61	2,65	39	24
С	97–150	1,70	2,70	37	22

Анализ полученных результатов приживаемости и роста культур ели показал, что в первые годы после пересадки растений на лесокультурную площадь, их успешность во многом определяется не столько способом обработки почвы, сколько физиологическим состоянием. Лучше приживаются и растут растения с большей относительной массой и лучшим соотношением их подземной и надземной частей. Так, растения ели III группы в первые годы значительно обгоняют в росте по высоте, диаметру растения I группы, а растения II группы занимают промежуточное положение.

Химические свойства почвы на участке опытных культур

Таблица 2

Горизонт	Глубина, см	Гумус, %	Общий азот, %	рН солевой суспензии	Подвижные формы, мг/100 г почвы
					Р 2 О 5	К 2 О
А 0	0–7	-	1,16	3,0	24,0	86,0
А 2	7–17	1,22	0,01	3,2	1,6	3,3
В 1	17–23	2,44	0,08	4,2	5,4	4,0
В 2	23–34	0,94	0,05	4,4	16,5	3,2
В 3	34–52	0,47	0,02	4,3	26,0	5,5
В 4	52–73	0,62	0,03	3,8	26,0	10,7
ВС	73–97	0,53	0,03	6,3	14,0	12,0
С	97–150	0,30	0,05	6,9	0,1	5,0

В 23-летнем возрасте приживаемость культур ели выше на грядах и колеблется в пределах 56,3–72,9 % (табл. 3). Низкие значения этого показателя отмечаются на корчеванных полосах. При этом следует отметить, что древостой вступил в фазу формирования и в последние 6–8 лет огромную роль на приживаемость оказывают фитоценотические факторы.

Таблица 3

Способ обработки почвы	Группы по относительной массе	Приживаемость, %, при разных способах обработки почвы в возрасте, лет
		4	6	16	23
	I (до 0,4)	77,0	73,1	63,6	58,5
Насыпные	II (0,4–1,2)	80,0	77,7	70,8	68,6
гряды	III (1,2 и > )	78,5	75,6	71,1	55,5
	Несортиров.	78,4	75,7	65,9	62,0
	I (до 0,4)	77,3	-	65,8	56,3
Фрезерованные	II (0,4-1,2)	77,8	-	70,8	68,4
гряды	III (1,2 и > )	82,0	-	77,2	72,9
	Несортиров.	79,7	-	68,7	67,6
	I (до 0,4)	72,1	62,7	57,0	55,7
Фрезерованные	II (0,4–1,2)	85,3	64,2	62,4	58,9
полосы	III (1,2 и > )	90,8	90,8	71,4	67,3
	Несортиров.	81,4	75,2	67,6	65,4
	I (до 0,4)	45,3	39,7	36,6	32,7
Корчеванные	II (0,4–1,2)	54,5	48,8	45,3	40,8
полосы	III (1,2 и > )	65,6	58,7	52,6	51,8
	Несортиров.	56,5	56,2	48,9	45,3

Динамика приживаемости культур ели

Слабо отличаются в росте культуры, созданные рассортированным посадочным материалом. Исключение составляют культуры ели, созданные по микроповышениям плуга ПШ-1, высота растений III группы в два раза больше растений I группы и в 1,5 раза по сравнению с растениями II группы, диаметр больше в два раза (табл. 4). Как показали визуальные наблюдения, культуры ели меньше побивались морозом именно на микроповышениях плуга ПШ-1.

Характеристика культур ели

Таблица 4

Способ обработки почвы	Группы по относит. массе	Показатели роста культур в возрасте, лет
		4		6		16		23
		Н, см	Д, см*	Н, см	Д, см*	Н, м	Д, см	Н, м	Д, см
	I	21,7	0,5	42,4	1,0	1,0	-	2,2	1,79
Насыпные	II	27,9	0,6	52,8	1,2	1,4	0,8	3,3	3,14
гряды	III	33,3	0,7	57,7	1,3	2,1	1,8	4,4	4,43
	Несортиров.	31,1	0,7	55,5	1,3	1,5	0,9	3,4	3,27
	I	19,1	0,5	-	-	0,9	-	1,7	1,21
Фрезерованные	II	28,1	0,6	-	-	1,0	-	2,3	2,01
гряды	III	29,6	0,7	-	-	1,4	0,9	3,2	3,08
	Несортиров.	24,4	0,6	-	-	1,0	-	2,1	1,71
	I	21,1	0,5	41,7	0,9	1,3	0,7	2,5	2,20
Фрезерованные	II	27,5	0,6	52,9	1,2	1,3	0,6	2,8	2,57
полосы	III	39,9	0,8	66,9	1,4	1,3	0,6	2,9	2,70
	Несортиров.	29,5	0,6	50,2	1,2	1,4	0,8	2,5	2,18
	I	19,2	0,4	34,3	0,8	1,0	-	2,1	1,70
Корчеванные	II	25,8	0,5	49,8	1,2	1,2	-	2,3	2,01
полосы	III	34,1	0,7	55,9	1,2	1,2	-	2,5	2,19
	Несортиров.	28,4	0,6	49,5	1,1	1,0	-	1,8	1,35

Поэтому данную технологию создания культур следует рассматривать как наиболее приемлемую для этих лесорастительных условий, что, в конечном счете, указывает на унификацию технологических решений. В этой связи считаем, что на луговиковых вырубках северной подзоны тайги использование почвообрабатывающих орудий плужных конструкций не только допустимо, но и предпочтительно. Дальнейший поиск путей и средств повышения продуктивности искусственных насаждений целесообразно вести на фазе оптимизации первоначальной густоты лесных культур, т.е. определении шага посадки и расстояния между рядами.

Ель в условиях северной подзоны тайги периодически побивается поздневесенними и раннелетними заморозками, что сказывается на ее качественных показателях. Авторы [5] отмечают, что развивающиеся побеги ели имеют слабую устойчивость к морозу на протяжении всего процесса – от времени распускания почек до завершения роста побегов и формирования новых почек. Особенно опасны весенние заморозки в периоды распускания почек и начала формирования молодых побегов, так как почки выходят из состояния покоя и утрачивают свою нечувствительность к низким температурам.

Снижающим негативное воздействие заморозков на рост культур считается наличие лиственного полога.

На участке лесных культур изучался ход естественного лесовозобновления в 23-летнем возрасте. Лиственный ярус представлен в основном березой в количестве 3602 шт/га. Береза имеет средние значения по высоте 5,6 м, диаметру 4,6 см, запас стволовой древесины в объеме 37,1 м3/га. Рассматривая результаты формирования березово-елового древостоя на луговиковой вырубке, следует отметить, что к 23 годам ель уступает в росте быстрорастущей березе, появившейся в последующие годы, на 32–61% и растет по III классу бонитета, имея запас стволовой древесины 24,9 м3/га [4]. Общий состав древостоя 5Б5Е. Количество ели, составляющее 2220–3224 шт/га, позволит обеспечить к возрасту главной рубки формирование хвойного по составу древостоя.

Лесоводственные уходы на изучаемом объекте не проводились. Вместе с тем, исследования в этом направлении показывают, что главная цель рубок ухода в еловых молодняках, произрастающих в наиболее производительном черничном типе леса, выращивание крупномерной пиловочной древесины, второстепенная задача – создание условий для выращивания крупномерной высококачественной березы [6]. Авторы рекомендуют в первый прием рубок уход непосредственно за елью не проводить, оставлять исходное число стволов для ускорения естественной дифференциации и отбора наиболее жизнеспособных экземпляров. В таких насаждениях необходимо начинать лесоводственные уходы в возрасте 12–15 лет, ухаживая за рядами культур, удаляя мягколиственные породы, во избежание охлестывания и побивания морозом.

Создание оптимальных условий по площади питания – задача последующих приемов рубок ухода и для формирования целевого состава насаждений искусственного происхождения, к 30–40 годам должно оставаться 1,0–1,2 тыс. шт/га деревьев ели. Более того, Н.С. Минин [2] отмечает, что удаление лиственных пород и некоторой части хвойных при проведении рубок скажется на накоплении надземных элементов фитомассы оставшейся частью насаждения. Стволовая масса культур на участках, пройденных рубками ухода, накапливается быстрее, чем на непройденных. А это приведет в дальнейшем к выходу более крупных сортиментов.

Заключение

Таким образом, для формирования высокопродуктивных древостоев необходимого породного состава, с целью сокращения оборота рубки, увеличения выхода деловой древесины, на месте возобновившихся лиственными породами коренных ельников в условиях северной подзоны тайги целесообразно создавать лесные культуры. Достичь высоких результатов можно посредством применения основных лесокультурных приемов – обработка почвы и посадка с использованием качественного посадочного материала. В результате к 23 годам культуры ели растут по III классу бонитета и имеют запас около 25 м3/га. Последующие работы по формированию древостоев лесоводственными приемами позволят улучшить качество выращиваемых насаждений искусственного происхождения.