На правах рукописи СТРЕБКОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ ПРОДУКТИВНОСТЬ ПЛАНТАЦИОННЫХ КУЛЬТУР ЕЛИ

На правах рукописи
СТРЕБКОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ
ПРОДУКТИВНОСТЬ ПЛАНТАЦИОННЫХ КУЛЬТУР ЕЛИ
ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ
06.03.01 – Лесные культуры, селекция, семеноводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Вологда–Молочное
2013
2
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная
молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина».
Научный руководитель:
Корчагов Сергей Анатольевич,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Официальные оппоненты: Дроздов Игорь Иванович,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
ФГБОУ ВПО «Московский государственный
университет
леса»,
профессор
кафедры
искусственного лесовыращивания и механизации
лесохозяйственных работ;
Коновалова Ирина Сергеевна,
кандидат сельскохозяйственных наук,
ФГАОУ
ВПО
«Северный
(Арктический)
федеральный
университет
имени
М.В. Ломоносова», доцент кафедры экологии и
защиты леса
Ведущая
организация: Институт
экологических
Уральского отделения РАН
проблем
Севера
Защита состоится 4 декабря 2013 года в 15 00 часов на заседании
диссертационного совета Д 212.008.03 на базе ФГАОУ ВПО «Северный
(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», по
адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, главный корпус,
ауд. 1220.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный
(Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»
Автореферат разослан «_____» _______________ 2013 г.
Учёный секретарь
диссертационного совета
Клевцов Денис Николаевич
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследований. Лесной кодекс РФ (2006)
предусматривает создание лесных плантаций и их эксплуатацию, как вид
лесопользования,
представляющий
собой
предпринимательскую
деятельность. В России, где запасы древесины составляют свыше 1/4 мировых
ресурсов, развитие идеи плантационного лесовыращивания сдерживается
широко распространенным представлением о неисчерпаемости лесов.
Однако запасы древесины, доступные для эксплуатации, невелики.
Лесопромышленный комплекс все чаще сталкивается с проблемой нехватки
качественного и доступного древесного сырья, что является основной
причиной экономической нестабильности работы перерабатывающих
предприятий.
В сложившейся ситуации одной из эффективных мер является
выращивание лесосырьевых плантационных культур. Опыт создания и
эксплуатации лесных плантаций в Канаде, США, Китае и скандинавских
странах подтверждает перспективность данного вида использования лесов.
Следует перенять положительный опыт и с учетом региональных условий
применить в России.
Определенный опыт создания лесных плантаций в России существует.
С начала 80-х годов XX в. в европейской части страны заложено около 36
тыс. га плантационных культур в качестве сырьевой базы целлюлознобумажных комбинатов. Назрела практическая необходимость проведения
объективной оценки их состояния, определения количественных и
качественных показателей насаждений, что позволит предпринять
необходимые управленческие решения в сфере оптимизации приемов
целевого лесовыращивания.
Цель и программа исследований. Цель работы заключается в
исследовании древесной, качественной и балансовой продуктивности
плантационных культур ели в условиях южной подзоны тайги Вологодской
области с учетом технологических приемов их создания.
Программой исследований предусматривалось:
- оценка природных факторов в районе проведения исследований,
определение их роли в формировании древесины;
- анализ опыта создания, выращивания и исследований лесных плантаций;
- разработка методики проведения исследований древесной, качественной
и балансовой продуктивности плантационных лесных культур;
- исследование показателей продуктивности плантаций ели европейской
в условиях южной подзоны тайги Вологодской области с учетом
технологических приемов их создания.
Научная новизна. В результате авторского научного поиска впервые
оценен накопленный опыт создания, выращивания и исследований лесных
плантационных культур в Вологодской области.
4
Впервые для 27-летних плантаций ели европейской в условиях южной
подзоны тайги Вологодской области определены показатели древесной,
качественной и балансовой продуктивности, установлен потенциальный
выход товарной целлюлозы с единицы площади лесных культур.
Практическая значимость работы. Результаты исследований
позволяют судить о масштабах и технологических приемах создания, а также
современном состоянии плантационных лесных культур в условиях
Вологодской области.
Установленные взаимосвязи наличного запаса древесины, запаса
деловой древесины, выхода балансов с диаметром ствола на высоте груди
могут быть использованы при проектировании рубок ухода в молодых
лесных культурах.
Значениями базисной плотности древесины, полученными для ели
европейской в условиях плантаций южной подзоны тайги Европейской части
России, могут быть дополнены таблицы стандартных справочных данных
(РТМ, 1962; ГСССД 69-84). Установленная зависимость между толщиной
сучков и диаметром ствола существенно упрощает процедуру определения
сортности выращиваемых лесоматериалов по признаку сучковатости.
Определенные в ходе исследований показатели продуктивности
насаждений могут служить основанием для принятия решения о дальнейшей
хозяйственной деятельности на рассматриваемом лесокультурном объекте.
Предмет защиты. На защиту выносятся результаты исследований
показателей древесной, качественной и балансовой продуктивности
плантационных лесных культур ели в условиях южной подзоны тайги
Вологодской области.
Достоверность
результатов
и
обоснованность
выводов
подтверждаются применением общепринятых научно-обоснованных методик
исследований, достаточным объемом экспериментального материала,
обработанного методами вариационной статистики.
Апробация работы. Работа выполнена в рамках разработки кафедрой
лесного хозяйства ВГМХА им. Н.В. Верещагина научной темы
«Лесоводственно-экологическая
оценка
лесовосстановления
и
интенсификация лесокультурного производства на Европейском Севере»
(номер государственной регистрации в ЦИТиС 01201254441).
Основные результаты исследований представлены на международной
научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного
комплекса» (г. Вологда, 2007 г.), ежегодных научно-практических семинарах
«Актуальные проблемы производственного сектора УИС» (г. Вологда, 20102013 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Ростки науки»
(г. Вологда, 2012 г.).
Материалы исследований отражены в 14 публикациях, в том числе в 3
статьях в реферируемых журналах по перечню ВАК РФ.
5
Личное участие автора. Выполнен обзор литературы по изложенному
вопросу, подобраны объекты, проведены экспериментальные исследования,
обработаны и проанализированы результаты, сформулированы выводы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
5 глав, основных выводов, списка литературы из 153 наименований, в том
числе 12 иностранных источников. Работа изложена на 134 страницах,
содержит 20 таблиц и 26 рисунков.
1. ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА
Исследования проведены в границах подзоны южной тайги
Вологодской области. В работе отмечается, что климатические ресурсы,
общая равнинность рельефа и почвенно-гидрологические условия региона не
препятствуют произрастанию хвойных лесов средней и высокой
продуктивности, ведению лесокультурного производства и выращиванию
лесных плантаций. Климатические факторы играют основополагающую роль
в формировании древесины и должны учитываться при разработке и
реализации программ целевого лесовыращивания.
В главе отмечается, что Вологодская область продолжает оставаться
одним из многолесных районов страны. Покрытая лесами площадь достигает
7234,2 млн. га, корневой запас древесины – 1125,65 млн. м3. На протяжении
многих десятилетий леса являлись объектом экстенсивной эксплуатации.
Такой подход вызвал ухудшение породно-качественного состава лесов,
уменьшение доли хвойных насаждений в транспортно- и экономически
доступной части лесного фонда. Лишь правильная эксплуатация лесов со
сложившейся несовершенной структурой, в том числе посредством научнообоснованного выращивания плантационных лесных культур, позволит
лесопромышленному комплексу опираться на собственное древесное сырье.
2. МИРОВОЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ
ПЛАНТАЦИОННОГО ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЯ
Площадь мировых лесов, включая естественные леса и плантации,
приблизительно оценивается в 3454 млн. гектаров, немногим более половины
их приходится на развивающиеся страны. В настоящее время наблюдается
значительная потеря лесов в мире. Основные причины уменьшения площади
лесов – экстенсивная их эксплуатация и бурное развитие сельского
хозяйства. Одним из путей выхода из сложившейся ситуации является
выращивание плантационных лесных культур.
По данным FAO ООН в разных странах насчитывается около 272 млн.
га плантаций. В последние годы происходит их энергичная диверсификация
по предназначению, культивируемым древесным породам и формам
собственности. Примерно на 50% площадей плантации создаются для
обеспечения древесным сырьем лесоперерабатывающей промышленности.
6
В США лесосырьевые плантации занимают миллионы гектаров.
Только на юге США имеется 3,6 млн. га быстрорастущих плантаций сосны,
являющихся самыми крупными в мире. Китай является сегодня одним из
лидеров по площади лесных плантаций в мире. Опыт создания и
эксплуатации лесных плантаций в США, Китае, Канаде и скандинавских
странах не оставляет сомнений в перспективности данного вида
использования лесов. Этот опыт с учетом региональных условий необходимо
применить в России.
В 1980 году, в связи с наметившимся дисбалансом между доступными
ресурсами древесины хвойных пород и потребностями промышленных
предприятий, Госплан СССР предусмотрел проведение исследований
ЛенНИИЛХ в составе целевой программы «Создание в европейскоуральской зоне СССР постоянной лесосырьевой базы на основе
плантационного способа воспроизводства лесных ресурсов». В соответствии
с программой предполагалось создание плантационных насаждений до 2030
года по 35 тыс. га в год. Фактические результаты выполнения программы
оказались намного скромнее. За 20-летний период в 13 субъектах РФ было
заложено 36 тыс. га плантационных культур хвойных пород (Гиряев, 2003).
По отношению к размерам покрытой лесом площади доля плантационных
насаждений страны составляет лишь 0,005 %. При этом неизвестно, какая
часть из упомянутых насаждений отвечает требованиям, предъявляемым к
плантациям.
Определенный опыт создания плантаций существует в Вологодской
области. В период с 1985 по 1994 гг. плантационные культуры создавались в
Сокольском районе для обеспечения сырьем целлюлозно-бумажных
предприятий г. Сокол. За 10 лет реализации программы целевого
выращивания древесины создано более 1,5 тыс. га плантационных культур.
Исследования этих культур, проведенные ранее (Конюшатов, 1998; Бабич,
Гаевский, Конюшатов, 2000; Гиряев, 2003; Корчагов, Клюквина, Мартьянов,
2007; Корчагов, Грибов, 2009; Корчагов, 2010 и др.), позволяют судить об их
росте и продуктивности на различных стадиях онтогенеза.
В главе отмечается, что выращивание лесных плантаций должно
базироваться на существующем лесокультурном опыте, учитывать
сложившиеся и оправданные подходы к созданию культурфитоценозов.
Богатейший опыт, основанный на многочисленных исследованиях культур в
условиях Европейского Севера И.М. Стратановича, С.В. Алексеева,
П.И. Войчаля,
А.И. Стальского,
П.В. Стальской,
Ф.Б. Орлова,
В.Е. Кизенкова,
Г.С. Тутыгина,
В.Б. Ларина,
Г.Л. Лиогенького,
Б.А. Мочалова,
В.Г. Чертовского,
И.С. Мелехова,
А.В. Патранина,
В.Я. Попова, П.М. Малаховца, Л.Ф. Ипатова, А.С. Синникова, Ф.Т. Пигарева,
Г.И. Редько, Н.А. Бабича, В.В. Беляева, О.А. Конюшатова, Р.С. Хамитова,
И.В. Евдокимова, Н.Н. Неволина и других, должен быть учтен при создании
и выращивании плантационных лесных культур.
7
3. МЕТОДИКА, ОБЪЕМ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Теоретической основой при обследовании плантационных лесных
культур служили рекомендации В.В. Огиевского, А.А. Хирова (1967),
Е.Л. Маслакова, М.Ф. Мойко, И.А. Марковой и др. (1978), Н.П. Кобранова
(1973),
А.Р. Родина,
М.Д. Мерзленко
(1983),
А.И. Александрова,
И.И. Дроздова, С.Б. Васильева (2005) и других.
При закладке, таксации пробных площадей и расчетах показателей
древесной продуктивности насаждений руководствовались положениями,
изложенными Н.П. Анучиным (1977, 1982), Н.Н. Соколовым (1978),
И.И. Гусевым (2000) и др., нормативно-справочными материалами (ОСТ 5669-83, Полевой справочник таксатора, 1971; Лесотаксационный
справочник…, 1986).
Изучение естественного возобновления на участках проводили с
учетом положений «Инструкции по сохранению подроста…» (1984),
ботанического состава живого напочвенного покрова – в соответствии с
методическими
положениями,
изложенными
Л.Е. Астрологовой,
Г.Б. Гортинским (1980), И.Т. Кищенко (2006, 2008). Морфологическое
описание почв выполняли с учетом ОСТ 56-81-84 и руководства
Е.Н. Наквасиной, В.С. Серого, Б.А. Семенова (2007). Тип леса определен в
соответствии с типологией В.Н. Сукачева.
С целью определения показателей качественной продуктивности
насаждений при перечетах деревьев особое внимание уделяли наличию на
стволах пороков древесины, указанных в ГОСТ 2140-81. За пределами
пробных площадей отбирали модельные деревья методом пропорциональноступенчатого представительства, на которых замеряли диаметр у основания
всех сучков с учетом их состояния. Из числа модельных деревьев, с
привязкой к высоте 1,3 м, заготавливали кряжи для последующего
изготовления образцов древесины. В лабораторных условиях на образцах в
соответствии с ГОСТ 16483.1-84 определяли базисную плотность древесины.
Средняя ширина годичного слоя измерялась на тех же образцах с учетом
положений ГОСТ 16483.18-72.
Балансовая продуктивность насаждений, показывающая выход
целлюлозы (т) из древесных стволов, произрастающих на площади 1 га,
рассчитана на основании методических подходов, предложенных
С.А. Корчаговым (2010), с использованием соответствующих коэффициентов
(Ерофеев, 1971; Полубояринов, Федоров, 1990).
В основу обработки экспериментальных данных положены
общеизвестные методы вариационной статистики, изложенные в учебном
пособии И.И. Гусева (2002).
Сбор полевых материалов проводили в течение 3 лет (2010 – 2012 гг.).
За этот период заложено 26 пробных площадей с выполнением комплекса
лесоводственно-таксационных исследований. При таксации пробных
8
площадей обмеряно более 12 тыс. диаметров деревьев и 0,6 тыс. высот.
Развитие ботанического живого напочвенного покрова исследовано на 300
учетных площадках. На участках культур заложено 6 почвенных разрезов.
Для исследований показателей сучковатости стволов отобрано 37
модельных деревьев, на которых определены диаметр у основания и
состояние более 3,6 тыс. сучков. Плотность древесины ели определена на 150
образцах древесины, средний годичный прирост по диаметру ствола – на 1,2
тыс. годичных слоев.
Выполненный объем исследований позволил с определенной степенью
достоверности провести статистический анализ экспериментальных данных и
сделать научно-обоснованные и достоверные выводы.
Исследованные плантационные культуры созданы в 1985-1986 гг. на
вырубках из-под ельника черничного. Обработка почвы на участках
выполнялась лесным плугом-канавокопателем ПКЛН-500 и плугом ПЛМ-1,3.
Обработке почвы предшествовала полосная раскорчевка. При этом ширина
раскорчеванных полос составляла 10 м, межполосное пространство – 15 м.
Посадка осуществлялась трехлетними сеянцами с открытой корневой
системой в пласты и микроповышения. Сеянцы получали из постоянного
питомника Кадниковского лесхоза и теплиц Вологодской области.
В настоящее время в рядах произрастает культивируемая ель, в
междурядьях – осина и береза естественного происхождения. Средний состав
древостоя 5Е3Ос2Б. Запас стволовой древесины составляет в среднем 116
м3/га, в том числе культивируемой ели – 60 м3/га.
4. ДРЕВЕСНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ПЛАНТАЦИОННЫХ
КУЛЬТУР ЕЛИ
Повышение продуктивности лесов – основополагающий принцип
лесного законодательства, сформулированный в ч. 5 ст. 1 Лесного Кодекса
РФ (2006). Стратегией развития лесного комплекса РФ до 2020 года в
качестве основной лесоводственной задачи предусматривается повышение
продуктивности древостоев в целях получения наибольшего количества
древесины с единицы площади. Продуктивность плантационных культур, как
объекта целевого выращивания древесины, оценивается по величине
получаемого урожая определенных видов сортиментов.
В основу исследований положено определение показателей древесной
продуктивности 27-летних плантационных культур ели европейской,
заложенных 3-летними сеянцами по пластам плуга ПКЛН-500 (участок 1) и
микроповышениям плуга ПЛМ-1,3 (участок 2) в чернично-кисличных
условиях (С3 и С2 соответственно). Средние таксационные показатели
культивируемой ели в разрезе рассматриваемых участков представлены в
табл. 1.
9
1
2
8,0
7,8
8,8
9,6
II
II
относительная
первоначальная
в настоящее
время
Запас,
м3/га
Номер
участка
диаметр,
см
высота,
м
Класс
бонитета
Средние
Сохранность,
%
Таблица 1 – Средние таксационные показатели ели на участках плантационных культур
0,7
0,5
3575
3656
2378
2379
67
64
62
57
Полнота
абсолют
ная,
м2/га
13,7
11,4
Густота, шт./га
Средний диаметр культивируемой ели на участках составил 8,00,14 и
7,80,18 см. Различия среднего диаметра достигают лишь 0,2 см (2,5 %) и не
являются статистически достоверными (tфакт. = 0,9 при t0.999 = 3,3).
Средняя высота ели на участках составляет 8,8 (от 7,2 до 10,6 м) и 9,6 м
(от 7,4 до 10,6 м). Некоторое преимущество среднего показателя (на 8,3 %) на
участке 2 не позволяет разделить их по классам бонитета, что характеризует
относительную типичность (однородность) роста культур по высоте. На
данном этапе онтогенеза культуры характеризуются II классом бонитета.
Анализируя ход роста ели в высоту (рис. 1, график 1), в изученных
плантационных культурах можно выделить три последовательных этапа их
формирования.
Рис. 1. Ход роста плантационных культур ели II класса бонитета по высоте:
1 – эмпирическое распределение; 2 – нормальное распределение
В возрасте культур до 10 лет наблюдался относительно ровный
умеренный рост ели по высоте. В период с 10 до 15 лет проявилось
существенное увеличение прироста в высоту, что связано, по всей
видимости, с полной адаптацией растений к окружающей среде, выходом
растений из-под влияния травянистой и древесно-кустарниковой
растительности естественного происхождения, а также началом
формирования «социальной структуры» древостоя с опережением в росте
отдельных деревьев-лидеров. После 15-летнего возраста наблюдается
заметное снижение темпов роста ели по высоте, что является следствием
10
существенной конкуренции между культивируемыми растениями, а также
влияния лиственных пород.
При создании плантационных культур основополагающая роль
отводится их густоте. По мнению авторитетного авторского коллектива
(Шутов, Маркова, Омельяненко и др., 2007) при ориентации
лесовыращивания на получение балансов в количестве деревьев 1,2-1,6 шт./га
к возрасту финальной рубки, исходная густота должна быть от 3,6 до 4,8
шт./га. В соответствии с ОСТ 56-90-86 густота посадки сеянцами на
минеральных почвах в условиях южной тайги должна составлять 3,0-4,5 тыс.
шт./га. В нашем случае первоначальная густота культур на участках
составила в среднем 3,6 и 3,7 тыс. шт./га, что удовлетворяет указанным
требованиям.
На момент проведения исследований число погибших деревьев ели в
результате естественного усыхания, а также воздействия ветра и осадков,
составляет в среднем 145 шт./га или 6 % от общего числа культивируемых
растений. Несмотря на естественную убыль, густота культивируемой ели
остается достаточно высокой и составляет в среднем 2,4 тыс. шт./га. Следует
помнить, что в селекционных целях и в целях улучшения условий роста
оставляемых на доращивание деревьев, снижение густоты до 1,5-1,8 тыс.
шт./га в возрасте культур 8-12 лет являлось фактической необходимостью.
Отсутствие своевременного проведения рубок ухода отрицательно
сказывается на росте культивируемой ели в настоящее время.
Основным критерием оценки древесной продуктивности насаждений
служит запас древесины. В нашем случае средний запас стволовой
древесины ели на участке 1 достигает 62 м3/га, на участке 2 – 57 м3/га.
Различия между средними показателями составляют 8,1 %, что укладывается
в рамки принятой в лесной таксации точности определения запаса (рис. 2).
18
y = 0,002x 4 - 0,089x 3 + 1,132x 2 - 3,264x + 3,167
2
R = 0,985
16
14
Запас , куб. м/га
12
2
2
1
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Диаметр, см
Рис. 2. Полигон распределения деревьев ели по запасу стволовой древесины
в 27-летних неразреженных плантационных культурах:
1 – эмпирическое распределение; 2 – нормальное распределение
11
Изменение наличного запаса стволовой древесины по ступеням
толщины приближается к кривой нормального распределения и
характеризуется уравнением параболы при высокой тесноте связи между
показателями.
Проведенные исследования свидетельствуют об однообразии развития
процесса естественного возобновления в культурах в разрезе
рассматриваемых участков. В междурядьях культур ели интенсивно
развиваются осина и береза. Средняя высота лиственных пород, составляя
13,3 м, превосходит среднюю высоту культивируемой ели на 30,8%, что не
отвечает принципам плантационного лесовыращивания. Запас лиственной
древесины составляет в среднем 56 м3/га.
На основании приведенных выше данных можно заключить, что
различия в подготовке почвы при закладке плантационных культур
существенно не отразились на показателях древесной продуктивности
культивируемой ели, а также на ходе процесса естественного возобновления
в культурах. Этот факт послужил основанием для дальнейшего рассмотрения
вопроса для всего культурфитоценоза в целом.
С целью объективной оценки показателей роста и продуктивности
изученных плантационных культур применен метод сравнительного анализа.
Для сравнения использованы прогнозные данные для плантационных
(Маслаков, Кузнецов, Старостин, 1988) и «обычных» (Конюшатов, Бабич,
Шестериков, 2004) культур ели в близких к нашим лесорастительным
условиям (табл. 2).
Таблица 2 – Сравнительная оценка таксационных показателей ели в плантационных
культурах с прогнозными данными хода роста для плантационных культур
Показатель
Вариант
Исследуемые
плантационные
культуры ели II класса
бонитета
Прогнозные
данные
для
плантационных
культур ели II класса
бонитета
Расхождение, абс. ед.
%
Средние
диаметр, высота,
см
м
Густота,
шт./га
Абсолютная
полнота,
м2/га
Запас,
м3/га
7,9
9,2
2379
12,6
60
14,4
10,1
1300
21,3
116
-6,5
-45,1
-0,9
-8,9
+1079
+45,4
-8,7
-40,8
-56,0
-48,3
Анализ таблицы 2 позволяет заключить, что в изученных нами
плантационных
культурах
наблюдается
существенное
отставание
культивируемой ели от прогнозных данных по среднему диаметру и средней
высоте. Наиболее выражено отставание по диаметру ствола, различия
достигают -45,1 %, что, вероятно, является следствием сильной
перегущенности культур (+45,4 %). Запас древесины в исследованных
12
культурах в 1,9 раза (на 48,3 %) меньше прогнозных данных. Отставание ели
по высоте проявляется в меньшей степени и составляет 8,9 % (рис. 3).
11
1
10
2
Средняя высота, м
9
8
3
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
30
Возраст, лет
Рис. 3. Ход роста плантационных и «обычных» культур ели по высоте:
1 – прогнозная модель для плантационных культур (Маслаков, Кузнецов, Старостин, 1988).
2 – исследованные плантационные культуры (наши данные).
3 – прогнозная модель для «обычных» лесных культур (Конюшатов, Бабич, Шестериков,
2004).
Сравнивая полученные в ходе наших исследований результаты с
показателями таблиц хода роста 27-летних посадок ели южной подзоны
тайги в кисличных условиях местопроизрастания (табл. 3), следует отметить
преимущество ели по высоте в изученных нами плантационных культурах на
5,4% (рис. 3). Однако по диаметру ели плантационные культуры уступают
«обычным» культурам на 18,6 %, по запасу – на 16,7 %.
Таблица 3 – Сравнительная оценка таксационных показателей ели в плантационных
культурах с данными таблиц хода роста посадок ели южной подзоны тайги
Показатель
Вариант
Плантационные
культуры ели
Культуры ели
Расхождение, абс. ед.
%
Средние
диаметр, высота,
см
м
Густота,
шт./га
Абсолютная
полнота,
м2/га
Запас,
м3/га
7,9
9,2
2379
12,6
60
9,7
-1,8
-18,6
8,7
+0,5
+5,4
2300
+79
+3,3
17,0
-4,4
-25,9
72
-12,0
-16,7
Средняя ширина годичного слоя ели в плантационных культурах
изменяется в пределах 0,8-5,3 мм, составляя в среднем 2,3 мм. Основываясь
на методике расчета возраста технической спелости по целевому диаметру
(Неволин, Третьяков, Ердяков и др., 2003), можно заключить, что целевого
диаметра (22 см) рассматриваемые плантационные культуры достигнут в
возрасте 60 лет. Следует отметить, что по результатам исследований
13
С.А. Корчагова (2010) средняя ширина для ели в «обычных» лесных
культурах, произрастающих в аналогичных лесорастительных условиях,
составляет 2,5 мм, а возраст технической спелости по балансам – 50 лет.
Таким образом, в исследованных плантационных культурах
наблюдается существенное отставание ели от прогнозных данных для
плантационных культур по высоте, диаметру и запасу стволовой древесины.
Ель в плантационных культурах также существенно уступает по диаметру и
запасу «обычным» культурам, произрастающим в аналогичных
лесорастительных условиях. Основным отрицательным фактором является
значительная густота культур и конкуренция со стороны лиственных пород,
произрастающих в междурядьях.
Необходимым условием дальнейшего выращивания плантационных
культур является проведение научно-обоснованных рубок ухода. Показанное
на рис. 4 распределение ели по ступеням толщины приближается к
нормальному и свидетельствует о неоднородности формирования
«социальной структуры» древостоя. Наличие вариации признаков указывает
на возможность выбора деревьев с лучшими характеристиками для
последующего выращивания после рубок ухода. В ходе разреживаний
плантаций приоритетными для оставления являются деревья, находящиеся в
правой части полигона их распределения.
y = 0,447x 3 - 17,629x 2 + 181,330x - 146,360
550
R2 = 0,851
Число деревьев, шт./га
500
450
1
400
350
300
250
2
200
150
100
50
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Диаметр, см
Рис. 4. Полигон распределения деревьев ели по диаметру в 27-летних
неразреженных плантационных культурах:
1 – эмпирическое распределение 2 – нормальное распределение
При исследовании древесной продуктивности насаждений целевого
назначения, наряду с расчетом запаса стволовой древесины, целесообразно
устанавливать выход целевых сортиментов, что позволяет объективно судить
о состоянии культурфитоценоза на конкретной стадии онтогенеза.
Результаты выполненных расчетов представлены на рис. 5.
14
Рис. 5. Средний выход сортиментов из стволов ели в плантационных культурах
Средний выход деловой древесины в плантационных культурах
составляет 46 м3/га или 77 % от общего запаса (II класс товарности).
Распределение запаса деловой древесины по ступеням толщины в
плантационных лесных культурах представлено на рис. 6. Кривая
нормального распределения характеризует зависимость между выходом
деловой древесины и диаметром стволов на высоте груди уравнением
параболы третьего порядка при высокой степени корреляции.
Запас деловой древесины, куб. м/га
14
3
2
y = 0,023x - 1,040x + 14,050x - 48,280
R² = 0,943
1
12
10
8
6
2
4
2
0
4
6
8
10
12
14
16
18
Диаметр, см
Рис. 6. Полигон распределения деревьев ели по запасу деловой древесины
в 27-летних неразреженных плантационных культурах:
1 – эмпирическое распределение; 2 – нормальное распределение
Деловая древесина представлена средней (1 м3/га или 2 %) и мелкой (45
м3/га или 75 %) категориями крупности. Технологическое сырье,
возможность использования которого в качестве балансов не исключается,
составляет 4 м3/га или 7,0 %.
Изменение выхода балансовой древесины по ступеням толщины
приближается к нормальному и характеризуется уравнением параболы
третьего порядка при высоком коэффициенте корреляции (рис. 7).
15
16
Запас балансовой древесины,
куб. м/га
3
2
y = 0,019x - 0,920x + 12,750x - 42,920
R² = 0,951
1
14
12
2
10
8
6
4
2
0
4
6
8
10
12
14
16
18
Диаметр, см
Рис. 7. Полигон распределения деревьев ели по запасу балансовой
древесины в 27-летних неразреженных плантационных культурах:
1 – эмпирическое распределение; 2 – нормальное распределение
Общий запас балансовой древесины в исследованных
культурах достигает в среднем 50 м3/га или 84%.
лесных
5. ЭКОНОМИКО-КВАЛИМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ПЛАНТАЦИОННЫХ КУЛЬТУР ЕЛИ
В основу экономико-квалиметрической оценки насаждений положено
определение качества формирующегося древесного сырья (качественная
продуктивность), а также потенциального выхода целлюлозы, получаемой с
1 га лесной площади (балансовая продуктивность).
Показатели качественной продуктивности культур ели рассмотрены с
учетом положений ГОСТ 9463-88, регламентирующего требования к
хвойным балансам 1-3 сорта. В соответствии со стандартом использование
балансовой древесины ограничивается наличием и выраженностью
определенных ГОСТ 2140-81 пороков (сучки, гнили, обугленность,
кривизна), влияние которых на выход и качество целлюлозы подробно
изложено в диссертационной работе.
Результаты визуального обследования стволов ели при перечетах, а
также детального исследования сучков на модельных деревьях, позволили
выявить только здоровые сучки. Их диаметр у основания изменяется от 4 до
40 мм и составляет в среднем 6,6 мм.
В соответствии с ГОСТ 9463-88, сортность круглых лесоматериалов по
признаку сучковатости определяется наибольшим диаметром у основания
сучков. Наличие здоровых сучков с наибольшим диаметром у основания до 3
см на стволах ели с диаметром до 14 см позволяет отнести сформировавшиеся
круглые лесоматериалы к 1 сорту. В стволах большего диаметра возможно
получение балансов 1 и 2 сорта по их сучковатости (рис. 8).
Максимальный диаметр у основания
сучков, мм
16
45
y = 0,001x2 - 0,074x + 13,550
R² = 0,721
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Диаметр, см
Рис. 8. Зависимость максимального
диаметра сучков от диаметра ствола ели на высоте 1,3 м
Связь между диаметром ствола на высоте 1,3 м и максимальным
диаметром у основания сучков аппроксимируется уравнением параболы
второго порядка при высокой тесноте связи. Установленная взаимосвязь
позволяет определять сортность выращиваемых круглых лесоматериалов в
культурах ели по их сучковатости на основании результатов перечета
древесных стволов.
Выполненные исследования не позволили выявить наличие гнили,
обугленности и кривизны (более 3 %) на стволах культивируемой ели. Их
отсутствие позволяет отнести сформировавшиеся к настоящему времени
балансы (независимо от их диаметра) к 1 сорту.
Таким образом, в соответствии с ГОСТ 9463-88 по наличию и
выраженности пороков балансовую древесину ели, получаемую из стволов
диаметром до 14 см следует отнести к 1 сорту, 14 см и более – к 1 и 2 сорту.
На качество целлюлозно-бумажной продукции, экономические
показатели ее производства особое влияние оказывает плотность
перерабатываемого древесного сырья, не нормируемая национальными
стандартами.
Базисная плотность древесины ели в плантационных культурах на
участке 1 составляет в среднем 347, на участке 2 – 362 кг/м3, что
удовлетворяет
ранее
предъявляемым
целлюлозно-бумажной
промышленностью требованиям к поставляемому сырью (346-395 кг/м3).
Превышение показателя плотности на 2 участке на 4 % следует считать
доказанным при вероятности безошибочного заключения 0,95 (табл. 4).
17
Таблица 4 – Базисная плотность древесины ели в плантационных культурах
Участок
1
2
Мm,
кг/м3
3476,0
3624,0
Статистические показатели
C, %

P, %
t
10,9
9,1
38
33
1,7
1,1
57,8
90,5
Достоверность
различий
вариантов
tфакт. = 2,1
при t0.95 = 2,0
Основываясь на полученных данных выхода балансовой древесины
(рис. 5) и ее плотности (табл. 4), выполнен расчет балансовой
продуктивности плантационных лесных культур (табл. 5).
Таблица 5 – Результаты расчета балансовой продуктивности плантационных культур ели
Участок
Базисная
плотность,
кг/м3
1
2
347
362
Норма
расхода
древесины,
м3/т
5,6
5,3
В среднем
Выход с 1 га
балансовой
товарной
древесины,
целлюлозы,
м3
т
8,9
50
9,4
9,2
Для производства 1 тонны целлюлозы из древесины ели, выращенной в
плантационных культурах, требуется в среднем 5,5 м3 сырья. В расчете на 1
га площади лесных культур балансовая продуктивность составляет 8,9 и 9,4
тонн на 1 и 2 участке соответственно.
Обобщая результаты проведенных исследований, можно отметить, что
в настоящее время балансовая продуктивность исследованных культур ели
составляет 9,2 т/га. Переводной коэффициент, позволяющий рассчитать
выход целлюлозы из единицы объема балансовой древесины ели, составляет
0,184.
Основываясь на средней рыночной цене товарной целлюлозы в России
(индекс NBSK), составляющей 16 тыс. рублей за 1 тонну, стоимость
конечной продукции в расчете на 1 га плантационных лесных культур в их
возрасте 27 лет составляет в среднем 146,4 тыс. рублей.
Выполненные расчеты позволяют оценить потенциальный запас
балансовой древесины и ее качество, выход целлюлозы с единицы площади
плантаций и ее стоимость на определенном этапе развития
культурфитоценоза. Использованный экономико-квалиметрический подход
может быть применен в дальнейшем при исследовании сырьевых плантаций,
ориентированных на получение балансов, в том числе при планировании
рубок ухода и финальных рубок.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
На основании проведенных исследований 27-летних плантационных
культур ели в чернично-кисличных условиях подзоны южной тайги
Вологодской области сформулированы следующие основные выводы.
18
1. Различия в технологических подходах при обработке почвы (плугом
ПКЛН-500 и ПЛМ-1,3) существенно не отражаются на древесной
продуктивности плантационных культур.
2. В изученных плантационных культурах наблюдается отставание ели
от прогнозных данных для плантационных культур по высоте на 8,9 %,
диаметру – на 45,1 %, запасу стволовой древесины – на 48,3 %, что является
следствием перегущенности культур и отрицательного влияния лиственных
пород естественного происхождения.
3. Ель в плантационных культурах уступает по диаметру на 18,6 % и
запасу на 16,7 % ели в «обычных» культурах, произрастающих в
аналогичных лесорастительных условиях, что не позволяет считать
плантации показательным примером ускоренного целевого выращивания
балансовой древесины.
4. Наличная древесная продуктивность культивируемой ели составляет
3
60 м /га, из них объем балансовой древесины достигает 50 м3/га или 84%.
5. Взаимосвязь наличного запаса древесины, запаса деловой
древесины, выхода балансов с диаметром ствола на высоте груди в
исследованных молодых культурах аппроксимируется уравнением параболы
при высокой корреляции между показателями.
6. Возраст технической спелости при ориентации процесса
лесовыращивания на получение деловой древесины мелкой и средней
категории крупности в исследованных плантационных культурах составляет
60 лет.
7. По показателям качественной продуктивности выращиваемые
еловые балансы при таксационном диаметре ствола до 14 см соответствуют
1 сорту, 14 см и более – 1 и 2 сорту.
8. Балансовая продуктивность плантационных культур ели составляет
9,2 т/га. Переводной коэффициент для расчета выхода целлюлозы из
единицы объема балансовой древесины ели составляет в среднем 0,184.
Основные публикации по теме диссертации
Публикации в изданиях по перечню ВАК
1. Корчагов, С.А. Обоснование выбора культивируемой породы при целевом
выращивании балансовой древесины [Текст] / С.А. Корчагов, С.Е. Грибов, Н.Н. Стребков //
Вестник Московского государственного университета леса. Лесной вестник. – 2010. – №3. –
С. 154–156.
2. Корчагов, С.А. Экономико-квалиметрическая оценка культур сосны и ели в
Вологодской области [Текст] / С.А. Корчагов, Н.Н. Стребков // Экономические и
социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. – 2012. – №3 (21) – С. 67–71.
3. Бабич, Н.А. Актуальные проблемы лесовосстановления на Европейском Севере
России в рамках перехода к интенсивной модели ведения лесного хозяйства [Текст] /
Н.А. Бабич, С.А. Корчагов, О.А. Конюшатов, И.Н. Лупанова, Н.Н. Стребков // Известия
высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2013. – №2/332. – С. 74–83.
19
Публикации в других изданиях
4. Стребков, Н.Н. Природоохранная деятельность предприятий УИС: анализ и
основные проблемы [Текст] / Н.Н. Стребков // Актуальные проблемы совершенствования
производственно-хозяйственной
деятельности
предприятий
УИС
в
условиях
реформирования: сборник материалов научно-практического семинара.– Вологда: ВИПЭ
ФСИН России, 2006. – С. 63–67.
5. Стребков, Н.Н. Проблемы лесозаготовительных и деревообрабатывающих
предприятий ФСИН России [Текст] / Н.Н. Стребков // Актуальные проблемы развития
лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции. –
Вологда: ВоГТУ, 2007. – С. 37–38.
6. Стребков, Н.Н. Основные проблемы природоохранной деятельности подразделений
ФСИН России на примере ГУФСИН России по р. Коми и пути решения [Текст] /
Н.Н. Стребков // Проблемы функционирования производственно-хозяйственных
подразделений УИС: сборник материалов научно-практического семинара. – Вологда:
ВИПЭ ФСИН России, 2010. – С. 38-41.
7. Стребков, Н.Н. Перспективы ведения плантационного лесовыращивания в России
[Текст] / Н.Н. Стребков // Проблемы функционирования производственно-хозяйственных
подразделений УИС: сборник материалов научно-практического семинара. – Вологда:
ВИПЭ ФСИН России, 2010. – С. 65–68.
8. Стребков, Н.Н. Опыт выращивания культур сосны и ели в регионе [Текст] /
Н.Н. Стребков, М.М. Андронова, В.И. Мелехов, С.А. Корчагов, Р.М. Владимирова //
Основные результаты научных исследований за 2010 год: аннотированный
информационный бюллетень. ФКУ НИИ ФСИН России. – Вып. 8. – М., 2011. – 203 с.
9. Стребков, Н.Н. Перспективы ведения плантационного лесовыращивания в России
[Текст] / Н.Н. Стребков // Актуальные проблемы производственного сектора УИС: сборник
материалов научно-практического семинара. – Вологда: ВИПЭ ФСИН России, 2011. – Вып.
1. – С. 89–92.
10. Стребков, Н.Н. Оценка качественных показателей на объектах лесокультурного
производства [Текст] / Н.Н. Стребков, С.А. Корчагов, С.Е. Грибов // Реформирование
пенитенциарных учреждений и актуальные вопросы ресоциализации осужденных (в свете
требований Концепции развития уголовно-исполнительной системы Российской Федерации
до 2020 года). Сборник материалов международной научно-практической конференции
(Вологда, 24-25 ноября 2011 г.): Вып. 2, ч. 1. – Вологда, 2011. – С. 270–274.
11. Стребков, Н.Н. Проблемы качественной оценки древесины (практические
рекомендации) [Текст] / Н.Н. Стребков, М.М. Андронова, С.А. Корчагов // Основные
результаты научных исследований за 2010 год: аннотированный информационный
бюллетень. ФКУ НИИ ФСИН России. – Вып. 8. – М., 2011. - 203 с.
12. Стребков, Н.Н. Проблемы и перспективы развития искусственного
лесовосстановления в Вологодской области [Текст] / Н.Н. Стребков, С.А. Корчагов //
Актуальные проблемы производственного сектора УИС: сборник материалов научнопрактического семинара. – Вологда: ВИПЭ ФСИН России. 2012. – Вып. 3. – С. 62–65.
13. Стребков, Н.Н. К вопросу выбора культивируемой породы для целевого
выращивания балансовой древесины [Текст] / Н.Н. Стребков, В.И. Мелехов, С.А. Корчагов
// Актуальные проблемы производственного сектора УИС: сборник материалов научнопрактического семинара. – Вологда: ВИПЭ ФСИН России, 2012. – Вып. 3. – С. 69–74.
14. Стребков, Н.Н. Качественная оценка древесины ели в плантационных культурах
Вологодской области [Текст] / Н.Н. Стребков, Ю.М. Авдеев, Н.С. Зайцев // Ростки науки:
сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященный 70-летию
факультета агрономии и лесного хозяйства. – Вологда–Молочное: ИЦ ВГМХА, 2013. –
С. 19–21.
20
Заказ № 90 –К. Тираж 50 экз. Подписано в печать 30.10.2013 г.
ИЦ ВГМХА 160555, г. Вологда, с. Молочное, ул. Емельянова, 1