Лесовосстановление

                ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ




Монография

2-е издание, дополненное

Под общей редакцией профессора В. Л. Черных















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 630*23
ББК 43.4
     Л50

Авторы:
           Черных Л. В., Черных Д. В., Денисов С. А., Черных В. Л.

Рецензенты:
доктор биологических наук, профессор кафедры лесоустройства и лесоуправления Мытищинского филиала МГТУ им. Н. Э. Баумана (г. Москва)
С. И. Чумаченко;
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры ландшафтной архитектуры и искусственных лесов САФУ (г. Архангельск) Н. А. Бабич; доктор биологических наук, гл. научный сотрудник ГПЗ «Большая Кокшага» (г. Йошкар-Ола) Ю. П. Демаков



Л50 Лесовосстановление : монография / [Черных Л. В. и др.] ; под общ. ред. проф. В. Л. Черных. - 2-е изд., доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 216 с. : ил., табл.
            ISBN 978-5-9729-1154-7

            Представлены результаты исследований, расширяющие современные знания о лесотипологических закономерностях появления и встречаемости подроста на покрытых лесом землях в различных лесорастительных условиях для хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья. Впервые предложены энтропийно-информационный анализ количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях и методика лесоводственно-статистического обоснования потенциального способа лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве. Разработан алгоритм учёта характеристик лесовозобновления при закладке пробных площадей. Предложен алгоритм и разработана методика назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве. Решена задача по автоматизации оценки лесоводственных факторов и обоснованию назначения способа лесовосстановления с последующим формированием хозяйств по способу рубок на территории объекта лесоустройства.
            Для научных работников, исследователей, преподавателей, аспирантов и магистрантов, работников лесного хозяйства и лесоустройства.

УДК 630*23
ББК 43.4







    ISBN 978-5-9729-1154-7 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

    ПРЕДИСЛОВИЕ


    Обоснование оптимального использования всех имеющихся средств и инструментов для восстановления лесов при переходе на интенсивное ведение лесного хозяйства в различных лесорастительных районах нашей страны является сегодня весьма актуальной задачей.
    Практикой подтверждается, что ввиду динамичности процесса лесовозобновления, проектировать мероприятия и объёмы лесовосстановления на срок 10 лет практически невозможно, поскольку необходимо учитывать множество лесоводственных природных и техногенных факторов. Поэтому проектирование лесовосстановления по объёмам и методам становится неопределённым и плохо оптимизированным процессом.
    При использовании лесов в условиях рыночных отношений появляется необходимость оптимизации воспроизводства лесов с минимальными материальными и трудовыми затратами, за счёт учёта и создания благоприятных условий для естественного возобновления лесов ценными хозяйственно целесообразными древесными породами.
    Настоящая монография посвящена: обобщению знаний о лесотипологических закономерностях появления и встречаемости подроста на покрытых лесом землях в различных лесорастительных условиях для хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья; автоматизации энтропийно-информационного анализа количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях; разработке методики лесоводственно-статистического обоснования потенциального способа лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
    Объектом исследований являются хвойно-широколиственные леса Среднего Поволжья. Предметом исследований выступают закономерности лесовосстановления и оптимизация процесса назначения лесовосстановления по способам на лесном участке.
    В качестве основной цели исследований авторы выдвигают разработку алгоритма и методики энтропийно-информационного анализа количественных и качественных показателей подроста на пробных площадях, а также методики назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
    Работа проводилась в рамках выполнения государственного контракта № р/23606 от 5 декабря 2013 г., № госрегистрации 01201460666.
    Во второе издании книги внесены дополнения по анализу соотношения ежегодных объемов по способам лесовосстановления в европейских странах и субъектах Российской Федерации, а также результаты апробации методики лесоводственно-статистического обоснования способа лесовосстановления на других лесных участках.
    Авторы выражают благодарность студентам и аспирантам Института леса и природопользования ПГТУ за практическую помощь в закладке пробных площадей.

3

    Особая признательность рецензентам - С. И. Чумаченко, Н. А. Бабичу, Ю. П. Демакову за замечания, советы и рекомендации, которые были учтены при работе над рукописью.
    С благодарностью будут приняты все замечания и пожелания читателей по дальнейшему совершенствованию книги, которые можно направлять по адресу: 424000, Россия, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, д. 3, Поволжский государственный технологический университет, sitlx@mail.ru.

4

    ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ


Bon - класс бонитета, ед.;
d1,3- диаметр дерева на высоте 1,3 м, см;
dcₚ - средний диаметр, см;
G - площадь сечения, м²;
h - высота ствола, м;
HcP - средняя высота древостоя, м.;
Krut - уклон местности, град.;
Ks - коэффициент состава древостоя;
Pol - относительная полнота, ед.;
Tr, rumb - экспозиция склона, сторона света;
V - объём древесного ствола, м³;
А или A1- возраст, лет;
АИС - автоматизированная информационная система;
АИС ПОЛ - автоматизированная информационная система документационного обеспечения проектирования освоения лесов;
ГИС - геоинформационная система;
ЕВЛ - естественное восстановление леса;
ИВЛ - искусственное восстановление леса;
Лесной участок - совокупность лесотаксационных выделов;
ЛИ - лесоустроительная инструкция;
ЛК РФ - Лесной кодекс Российской Федерации;
ЛХР - лесохозяйственный регламент;
ПК - персональный компьютер;
ПП - пробная площадь;
ТЛ, Tl - тип леса;
ТЛУ, Tlu - тип лесорастительных условий;
УОЛ - учебно-опытный лесхоз;
Участок леса - лесотаксационный выдел.

5

    ВВЕДЕНИЕ


    Актуальность работы обосновывается необходимостью оптимального использования всех имеющихся средств и инструментов для восстановления лесов при переходе на интенсивное ведение лесного хозяйства на территории хвойношироколиственных лесов Среднего Поволжья. Соотношение методов искусственного и естественного восстановления лесов регламентируется законодательством, но не в полной мере применяется на практике из-за неопределённости решения данного вопроса в уникальных условиях конкретной местности. При использовании лесов в условиях рыночных отношений появляется необходимость оптимизации воспроизводства лесов с минимальными материальными и трудовыми затратами, за счёт создания благоприятных условий для естественного возобновления лесов ценными хозяйственно целесообразными древесными породами.
    В лесоустроительных материалах, в большинстве случаев, уделяется недостаточно внимания описанию характеристик и особенностей формирования подроста под пологом насаждений естественного происхождения, что в свою очередь негативно сказывается на правильности назначения мероприятий по лесовосстановлению. Например, в лесохозяйственном регламенте лесничества приводится обобщающая таблица по объёмам проектируемых мероприятий по лесовосстановлению и перечень нормативных документов, согласно которым данный расчёт был произведён, а обоснование этих объёмов, исходя из лесовод-ственных и экономических факторов, а также учёта целевых показателей лесного планирования, отсутствует.
    Отметим, что плановый характер ведения лесного хозяйства, продиктованный государственными органами управления на ревизионный период, затрудняет возможность своевременного санитарного обследования, назначения и проведения мероприятий, связанных с восстановлением ценных пород после сплошных рубок.
    Подобная ситуация описана в «Правилах лесовосстановления», когда составляется проект лесовосстановления после проведения обследований мест сплошных рубок и выявления жизнеспособного подроста ценных пород, способного сформировать полог будущего насаждения. В этом проекте отсутствует обоснование способа лесовосстановления.
    Характеристика подроста - наиболее динамичная составляющая всех таксационных показателей, и за один ревизионный период она может несколько раз кардинально изменяться. Поэтому лесоустройство должно выполнять рекомендательную функцию в назначении лесовосстановления, а окончательное решение по применению того или иного способа лесовосстановления необходимо принимать исходя из данных обследования мест вырубок.
    Актуальность темы исследования подтверждается и тем, что переход к интенсивному, неистощительному и рациональному ведению лесного хозяйства возможно осуществить путём оптимизации выбора потенциального способа лесовосстановления на конкретном таксационном выделе и формирования

6

хозяйств по способу рубок при лесоустройстве. Своевременное и качественное возобновление лесов является важным условием для решения проблемы повышения продуктивности насаждений и обеспечения сохранности окружающей среды.
    Целью исследований является разработка алгоритма и методики энтропийно-информационного анализа количественных и качественных показателей подроста на пробных площадях, а также методики назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
    Для достижения поставленной цели исследований последовательно решались следующие задачи:
    •  разработать программу и методику исследований;
    •      усовершенствовать методику полевых исследований для оценки количественных и качественных характеристик подроста;
    •      осуществить сбор и полекамеральную обработку экспериментального материала;
    •      разработать методику энтропийно-информационного анализа количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях;
    •      разработать методику назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве;
    •      разработать автоматизированную подсистему обработки лесоустроительной информации для назначения способов лесовосстановления.
    Объектом исследований послужили древостои хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья. Климат здесь умеренно-континентальный, с холодной зимой и жарким летом. Среднее количество осадков - 457 мм/год. Вегетационный период составляет 170 дней. Высокая вероятность весенних и осенних заморозков. Наиболее распространены дерново-подзолистые почвы. Природные ресурсы в целом считаются благоприятными для произрастания высокопродуктивных хвойных насаждений.
    Предмет исследований - закономерности лесовосстановления и оптимизация способа лесовосстановления на лесных участках.
    Использовались различные методы исследования - метод пробных площадей, методы математического моделирования, математической статистики и вычислительный эксперимент.
    В результате проведенных исследований обобщены знания о лесотипологических закономерностях появления и встречаемости подроста на покрытых лесом землях в различных лесорастительных условиях для хвойно-широколиственных лесов Среднего Поволжья. Впервые выполнен энтропийно-информационный анализ количественных и качественных характеристик подроста на пробных площадях и предложена методика лесоводственно-статистического обоснования потенциального способа лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве.
    Полученные в ходе исследований результаты дополняют и расширяют современные знания о количественных и качественных характеристиках подроста на лесном участке.

7

    По выявленным закономерностям разработан алгоритм учёта характеристик лесовозобновления при закладке пробных площадей. Также предложен алгоритм и разработана методика назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве. Решена важная задача по автоматизации оценки ле-соводственных факторов и обоснованию назначения способа лесовосстановления с последующим формированием хозяйств по способу рубок на территории объекта лесоустройства.
    Достоверность авторских выводов и обоснованность рекомендаций подтверждается теоретическими и экспериментальными данными, полученными в ходе исследования. Они базируются на достаточно большом объёме экспериментального материала (44 пробных площади, 1584 учётных площадок), обработанного с использованием современных методов математической статистики и статистического моделирования, отраслевого программного обеспечения для ПК.
    Для решения задачи по разработке алгоритма назначения способов лесовосстановления на лесном участке при лесоустройстве были дополнительно использованы материалы массовой таксации. База данных таксационных выделов по лесничествам Республики Марий Эл составила 50 538 шт.

8

1. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

    Назначение лесохозяйственных мероприятий в рамках лесного проектирования является одной из главных задач лесоустройства. К основным проектируемым группам мероприятий относится и лесовосстановление.
    В отечественной и международной практике регулирование интенсивности использования лесных ресурсов находится в компетенции местных органов власти [214]. В свою очередь, мероприятия по лесовосстановлению могут производить тремя способами: искусственным, комбинированным и естественным [68, 144].
    Канадская лесная служба подтверждает, что успешное лесовосстановление является важным компонентом устойчивого лесопользования [201]. А. М. Иванов, например [52] считает, что наименее энергозатратным способом лесовосстановления является естественное заращивание, а Е. М. Романов с соавторами [125] доказывает, что восстановление ценных пород зачастую невозможно без применения искусственных методов, что подтверждается и положениями «Наставлений по проведению лесовосстановительных работ» [89]. В Финляндии, например, в общей сложности восстанавливается искусственными методами около 35 % лесов от всех коммерческих сплошных рубок. Остальные не покрытые лесом площади восстанавливаются путём проведения мероприятий содействия естественному лесовосстановлению [201].
    При государственной форме собственности на лесной фонд и при всем разнообразии форм собственности хозяйствующих субъектов требуется государственное регулирование лесных отношений [112]. Согласно нормативным документам в существующей практике в нашей стране лесовосстановление назначается параллельно с мероприятиями по заготовке древесины, что, в свою очередь, служит базой для всего лесного планирования [102-105].
    В современной отечественной практике арендных отношений лесохозяйственные мероприятия выполняют арендаторы. Все риски берёт на себя хозяйствующий субъект. Мотивации на проведение рубок ухода и качественного лесовосстановления отсутствуют по причинам долгосрочного периода выращивания. В США эти мероприятия проводятся согласно заключенным контрактам, хотя доход от реализации древесины не всегда покрывает расходы на ведение лесного хозяйства, однако нехватка средств компенсируется государственным бюджетом [198]. В Финляндии мотивацией для проведения рубок ухода и лесовосстановления является риск временного приостановления лесозаготовок контролирующими органами [213].
    Национальная организация в США «American Forests» считает, что проведение мероприятий по лесовосстановлению может реализовываться с целью реконструкции малоценных лесов или с целью полного восстановления лесной экосистемы [208, 209]. По нормативным срокам завершение мероприятий, направленных на лесовосстановление мест вырубок в штате Орегона, должно быть выполнено в течение двух лет [207], что способствует объективной оценке

9

перспективности естественного лесовосстановления. В международной практике все чаще возобновление леса ассоциируется с обеспечением биоразнообразия и улучшением экологии, без цели получения прибыли [198].
    При планировании ведения лесного хозяйства на длительный срок необходимо учитывать процессы лесовосстановления как способы повышения производительности и неистощительности ресурсной базы [202].
    Для правильного и оптимального назначения лесохозяйственных мероприятий (в том числе и по лесовосстановлению) необходима исключительно полная лесоводственная база знаний, которую в своё время развивали и дополняли, да и продолжают это делать все отечественные лесоводы. Накоплен и формализован громадный опыт познания природных процессов под влиянием антропогенных факторов [30, 33, 59, 113, 116, 119, 130, 132, 136, 142, 148, 151, 152, 166, 167, 175, 176, 184].
    Во многих публикациях [14, 46, 59, 62, 90, 115, 159, 192, 196] лесообразующие процессы под влиянием абиотических факторов достаточно изучены и успешно применяются различные методики лесовосстановления, основанные на этих знаниях. Биотические же факторы являются тоже достаточно исследованными, но слабо контролируемыми, и в лесовосстановлении учитываются в основном как риски для лесных культур [34, 36, 37, 78, 80, 88, 93, 142, 150, 185].
    Фундаментом для наших исследований в изучении закономерностей смены пород и классификации типов леса являются работы В. Н. Сукачева [142]; влияния технологии рубок на лесорастительные среды и последующее лесовосстановление - работы А. В. Побединского [113, 114], Д. И. Дерябина и А. Д. Бук-штынова [45]. Опыт создания искусственных насаждений за последние годы стал более технологичным. Одновременно с этим базовые принципы остаются неизменными. Данную ситуацию в полной мере отражают современные исследователи М. Д. Мерзленко [84] и Н. А. Бабич [8].
    Лесные ресурсы на данный момент все еще остаются недооценёнными. Себестоимость заготовки и вывозки древесины в десятки раз превышает её арендную стоимость, а в расчёте себестоимости лесопромышленной продукции не учитывают затраты на ведение лесного хозяйства [87]. Российская Федерация занимает лидирующее место в мире по экспорту древесины. По данным за 2012 год 70 % объёма экспорта составляли хвойные круглые лесоматериалы [190], что косвенно подтверждает относительно низкую стоимость сырья. В результате снижения государственной поддержки в вопросах искусственного лесовосстановления повсеместно отмечается снижение запасов молодняков и средневозрастных сосняков эксплуатационных лесов [52, 133, 134, 145], что говорит о небольшой эффективности планового подхода к лесовосстановлению.
    Лесоводы при назначении и проведении лесохозяйственных мероприятий руководствуются действующими нормативно-правовыми документами, в которых обозначены основные положения, а соответствующие инструкции отсутствуют. Таким образом, в применении своего опыта и знаний отечественные лесоводы ограничены проектной документацией.

10