Методы оптимизации густоты посадки сосновых культур

Каждому типу условий местопроизрастания, каждому возрасту соответствует своя определенная текущая густота или определенное количество деревьев на одном гектаре, имеющие только те диаметры предназначенные природой.

Ключевые слова: древостой, семяносные культуры сосны.

В ленточных борах Прииртышья на 90 % преобладают насаждения естественного семенного происхождения и представляют собой самосевный лес, где проявляются основные биологические законы становления и формирования древостоев сосны семенного происхождения в природной обстановке.

Сосновый древостой образованный подростом сосны семенного происхождения — это продукт самой природы, ее естественной силы. Самосевному лесу присуще самовозобновляемость, процессы самоизреживания и дифференциация деревьев, антрогенез древостоев. Обильное возобновление является необходимым условием развития жизнестойкого леса, обеспечивающим успех молодых растений в борьбе с представителями других видов; особенно, с травянистой растительностью. Развитие и рост сформировавшегося древостоя регулируется процессом самоизреживания. Конечным результатом процесса самоизреживания является отмирание старого древостоя и где формируются условия для возникновения молодого поколения (подроста), способного образовать новый древостой. Самосевный лес формируется также на основе многократного обсеменения данной территории семенниками в течение всей жизни древостоя. Поэтому создание семяносных культур сосны по площадям гарей и пустырей способствует формированию естественных насаждений из наиболее жизнестойких подростов, наследственность которых больше отвечает сложившейся обстановке.

Закономерности формирования насаждений изучаются более 200 лет, однако оптимальные режимы выращивания древостоев окончательно не установлены даже для такого сравнительно простого и широкого распространения лесного сообщества, как одновозрастные культуры сосны. Для сосновых древостоев приняты следующие, достаточно полно разработанные положения:

-          Есть оптимальная густота, обеспечивающая наибольшую приживаемость, средний диаметр, запас в определенном возрасте, общую производительность, хорошее очищение от сучьев.

-          Чем гуще посадка, тем раньше наступает смыкание крон деревьев, дифференциация, начинается отставание их в росте, а также естественное изреживание, которое с возрастом приводит к выравниванию числа деревьев на единицу площади.

-          При любой начальной густоте насаждения однажды достигают предельной сомкнутости крон и полога, а затем размыкаются в результате естественного изреживания.

Древостои, наиболее сомкнутые в молодом возрасте, неизбежно становятся более изреженными в старшем возрасте и наоборот, повышенная сомкнутость полога в спелом возрасте свидетельствуют о меньшей густоте в молодом возрасте. Скорость прохождения стадий развития полога тем больше, чем выше начальная густота.

Анализ результатов изучения опытных культур разной густоты позволил нам установить целый ряд общих закономерностей их роста и развития, преимущества и недостатки выращивания густых и редких насаждений:

1.         Чем гуще посадки, тем раньше наступает смыкание крон деревьев и образование полога, дифференциация и отставание их в росте, а также естественное изреживание, которое с возрастом приводит к выравниванию меньшего количества деревьев на единицу площади. Отпад в первые годы жизни культур — примерно до 10 лет — зависит от качества посадки и сеянцев, а не от густоты культур.

2.         Средний диаметр насаждения с увеличением густоты во всех случаях уменьшается.

3.         Средняя высота насаждения с увеличением густоты вначале увеличивается, а затем уменьшается. Таким образом, чем больше возраст культур, тем в более редких культурах больше средние диаметры стволов.

4.         Если в культурах разной густоты не проводить рубок ухода, то с возрастом количество деревьев в них выравнивается.

5.         Запас древесины сначала увеличивается с увеличением густоты, затем падает. В более редких посадках запас древесины все время увеличивается и, как правило, после 40 -50 лет, а иногда и раньше, значительно превышает запас в более густых насаждениях.

6.         По мере уменьшения густоты культур роль рубок ухода за насаждением падает, и необходимость индивидуального ухода за деревьями возрастает.

7.         Густые культуры имеют преимущества перед редкими с точки зрения сохранности древостоя и отбора природой «деревьев будущего».

8.         Редкие культуры хвойных пород менее пожароопасны. При равномерном размещении деревьев по площади и своевременном уходе за стволами (обрезка сучьев) качество выращиваемой древесины в редких культурах не хуже, чем в густых.

9.         Затраты на создание культур и уходы после смыкания полога (рубки ухода) всегда больше в густых культурах, напротив, затрат на дополнения и уход до смыкания полога больше в редких. Однако, стоимость древесного запаса в более редких культурах выше, чем в густых, из-за повышенного удельного веса крупной деловой древесины.

10.     При всех прочих равных условиях, оптимальная густота насаждений, при которой продуцируется максимум органической массы и, в первую очередь, древесины, не остается постоянной с возрастом древостоя. Чем он старше, тем меньше оптимальная густота.

11.     Оптимальная густота культур зависит от цели выращивания древесины — на балансы, как сырье целлюлозно-бумажного производства — гуще, а на получение семян из этих насаждений или ожидаемом естественном возобновлении под их пологом — более редкие культуры.

12.     Целесообразно формирование редкоствольных древостоев с оставлением к 40-летнему возрасту 800–900 деревьев на гектаре, с целью получения от них богатого урожая семян.

При решении вопроса о создании культур той или иной густоты необходимо установить их целевое назначение.

Наша цель создание семеносных культур по гарям, тогда такие количественные показатели являются критерием оптимальности подобных культур. Видимо в качестве критерия оптимальности этих культур является их плодоношение, развитие репродуктивных органов редкоствольных насаждений.

Плантационные культуры, как правило, характеризуются малым числом деревьев на единице площади, с низкой относительной высотой (H/d), представляют собой мощные ширококронные экземпляры, с большим количеством женских и мужских генеративных органов. Подобные культуры отличаются богатой урожайностью и интенсивным плодоношением связанные с их возрастом [2].

Чем ниже относительная высота дерева, тем выше уровень развития дерева, сильнее развита крона, крупнее образующиеся на нем шишки. В среднем деревья достигают возраста возмужалости: береза в 20–25 лет, осина — в 20–30 лет, ильмовые — в 25–40 лет, лиственница — в 20–30 лет, ель — в 40–60 лет, пихта — в 50–60 лет.

С возрастом увеличивается интенсивность плодоношения сосны, достигая максимума к 5 классу возраста. В анализируемой методике оценка интенсивности плодоношения сосны в зависимости от их возраста учитывается через переводные коэффициенты путем деления возраста возмужалости на возраст максимальной интенсивности плодоношения породы. Например, при условном возрасте возмужалости 70 лет, для сосны с возрастом интенсивного плодоношения 90 лет, коэффициент перевода составляет 0,77 (70/90).

Этим методом можно воспользоваться при определении интенсивности плодоношения породы в зависимости от условий ее местопроизрастания и густоты стояния на единице площади. Д. Н. Данилов, обобщив массовые, данные установил, что у сосны в Западной Сибири между хорошими урожаями имеются в среднем 3–4 летние перерывы, что хорошие урожаи получены в результате повышенного выпадения осадков в период заложения генеративных зачатков. При сопоставлении осадков с урожаями обнаружена их тесная связь: в ленточных борах все повышенные урожаи через 2 или 3 года после года весенних засух, с достаточным количеством дождей в мае-июне.

Так, например, в ленточных борах в годы засух рождается всего лишь по 0,1–0,3 кг семян, т. е. около 10–45 тыс. шт. на 1 га, а с учетом грунтовой всхожести это составляет всего лишь 7–21 тыс. возможных всходов. Естественно, что такое количество ввиду огромного процента отпада не обеспечит нормального естественного возобновления. Однако можно считать, что для успешного естественного возобновления сосны величина урожая в пределах 1–1,5 кг семян на 1 га, вполне достаточно. Обеспеченность семенами сосны в количествах 4,3–3,2–1,5 кг/га в различных типах вырубок сосновых лесах обеспечивает успешное возобновление от хорошего до удовлетворительного.

При этом, во всех зонах ленточных боров естественное возобновление сосны под пологом леса семенами вполне обеспечено и недостаток подроста в отдельных типах леса связан либо с отрицательной ролью напочвенного покрова, либо с неблагоприятными метеорологическими условиями, губящими всходы.

Ветер разносит семена хвойных (сосны, ели, лиственницы) и многих лиственных пород (березы, осины, тополя, ивы), чем легче семена и чем крупнее у них крылатки, тем больше расстояние, на которое ветер относит их от материнских деревьев.

Так, у сосны семена относятся ветром до 100 м от материнских деревьев, у ели — еще дальше, а семена березы, осины относятся на несколько километров и более. Прорастание семян на вырубках требует определенных условий среды: температуры, влажности, света. Начало прорастания семян сосны происходит при температуре до 6°С, наилучшие условия для них — 27°С, при повышении температуры до 37°С и более семена начинают терять всхожесть. При смене температуры на поверхности почвы ниже минимальной для прорастания семян и повышения ее более чем максимальная, наблюдается гибель всходов, и естественное возобновление не происходит. В условиях ленточных боров температура на поверхности открытой почвы превышает нередко 50°С и массовая гибель всходов на вырубках происходит именно вследствие перегрева всходов солнцем. Поэтому, чтобы ослабить этот перегрев всходов и уменьшить их гибель направление рубок принимается с Севера на Юг, и тогда всходы древесных пород на вырубках защищаются с Юга от горячих лучей солнца стеной леса, которая оттеняет вырубку.

Недостаток влаги часто вызывает гибель самосева, корневая система которого не достигает минерального слоя почвы вследствие толстого слоя высохшей летом лесной подстилки.

Тонкий слой мертвой подстилки и редкий живой покров создают благоприятные условия для прорастания семян. Таким образом, естественное возобновление ленточных боров Казахстана протекает неудовлетворительно и имеет четко выраженный куртинный характер. Успешно в количественном отношении, возобновляются только участки бора с насаждениями сосны, а также лиственных пород (березы бородавчатой, ивы) если последние обеспечиваются налетом сосновых семян от прилегающих стен соснового леса или отдельно стоящих деревьев, причем возобновление указанных участков бора происходит в отдельные, особенно влажные годы.

Идея использования среднего диаметра в качестве показателя возраста возмужалости, когда деревья начинают регулярно плодоносить отмечены во многих исследованиях, улучшение роста деревьев по диаметру четко проявляется в более редких культурах на относительно сухих почвах.

Исходя из принципа постоянства показателя густоты и густоты в переделах бонитета, можно с определенной степенью точности определить число деревьев в возрасте их обильного плодоношения, посредством установления среднего диаметра для этого насаждения. Так, например, в 1993 году Рейнеке ввел эталон динамики максимальной густоты в зависимости от среднего диаметра древостоя — так называемый индекс густоты. Причем этот индекс густоты не зависит от возраста или бонитета.

Для таксационной характеристики древостоя ленточных боров Прииртышья мы воспользовались данными таблицы хода роста нормальных насаждений ленточных боров Обь — Иртышского междуречья по классам и бонитетам, приведенный Л. Н. Грибановым в своей книге «Степные боры Алтайского края и Казахстана» [4].

Таблица 1

Ход роста нормальных сосновых насаждений ленточных боров Прииртышья (данные Грибанова Л. Н.)

Из данных таблицы 1 видно, что диаметр среднего дерева в древостое меняется не только в связи с изменением возраста, но в значительной большей степени, чем другие линейные характеристики стволов, зависят от густоты насаждения. Эта зависимость описывается уравнением:

lgy ±0.0258 = 5.1406–1.6048 lgx

R = — 0.9974 ±0.0132

Где,

lgy — количество стволов на гектаре, шт/га;

lgx — средний диаметр насаждения, см.

Данные таблицы также свидетельствуют, что в этих насаждениях идет процесс естественного отпада стволов, в результате чего увеличивается площадь питания одного дерева, оставшегося живым.

Таким образом, из приведенных данных следует, что каждому типу условий местопроизрастания, каждому возрасту соответствует своя определенная текущая густота или определенное количество деревьев на одном гектаре, имеющие только те диаметры предназначенные природой.

Заметим, что индекс густоты Рейнеке и наши совпадают 1,605 = 1,6048, что является свидетельством объективности указанной зависимости.

В одновозрастном насаждении количество шишек (следовательно и семян) продуцируемое отдельными деревьями, очень сильно варьирует. Деревья высших сортов Крафта почти всегда более интенсивно плодоносят. Как правило, наблюдается корреляция между толщиной дерева и обилием шишек. Урожай сосны сильно колеблется в зависимости от целого ряда факторов. Из них, в частности, большое значение имеет относительная высота (Н/Д), характеризующая тип развития дерева. Деревья ускоренного развития, с малой относительной высотой, отличаются обычно более сильным плодоношением [2].

Таблица 2

Интенсивность отпада стволов в насаждениях сосны разной производительности (данные Грибанова)

Данные таблицы 2 свидетельствуют, что сохранность растений находится в тесной зависимости от возраста и среднего диаметра насаждения.

Сравнение этих данных показывает, что на более богатых почвах самоизреживание сосновых насаждений протекает более интенсивно и к 100 — летнему возрасту число стволов составляет 930 шт/га по III — бонитету, 764 шт/га и по II — бонитету и 1330 по V бонитету.

Таким образом, из вышеперечисленных примеров следует, что средние диаметры насаждения могут быть использованы при формировании редко ствольных насаждений с определенным количеством растений в возрасте богатого плодоношения. Для молодняков оптимальная густота должна обеспечивать наибольший прирост в высоту у наибольшего числа деревьев, что отодвигает кульминацию текущей продуктивности на более поздние сроки. В средневозрастных, приспевающих и спелых насаждениях оптимальной будет густота, обеспечивающая максимальную лесоводственную продуктивность, т. е. наибольшую сомкнутость насаждений, наибольшую представленных деревья 1 класса роста, равномерно распределяемых по площади.

По мнению Габеева, сосновые насаждения должны выращиваться по трем целевым направлениям:

1)        быстрого оборота в загущенных культурах для получения технической зелени;

2)        быстрого прироста для получения строительной древесины средних сортиментов с оборотом рубки в 40–60 лет, путем выращивания культур в редком стоянии;

3)        высокоствольного хозяйства для получения высококачественной деловой древесины при густоте стояния, обеспечивающей хорошее очищение от сучьев.

Из приведенных данных видно, что интенсивное разреживание в молодняках приводит к формированию насаждений, состоящих из крупномерных деревьев. Чем при выращивании их в традиционно густом стоянии. Средние диаметры 50- летних культур в вариантах «ускоренный», «быстрый рост» и «свободное стояние» в 1,5; 1,7 и 2 раза превышают этот показатель на контроле.

Следовательно, учитывая, что наблюдается тесная корреляция между толщиной дерева и обилием шишек или семян, изучив семеношение «свободностоящих» деревьев в условиях ленточных боров Прииртышья, мы можем создавать редкоствольные насаждения по гарям.

Литература:

1.     Котов М. М. Организация лесосеменной базы. М. Лесная промышленность 1982.

2.     Мамаев С. А. Форма внутривидовой изменчивости древесных растений. М. 1972.

3.     Гаель А. Г., Брысова Л. П. и др. Лесорастительные условия ленточных боров Прииртышья. М. 1962.

4.     Грибанов Л. Н. Основы лесовосстановления в ленточных борах Прииртышья. Труды Казахского с/х института, 1959, Т.6.