Лесовосстановление вырубок и продуктивность лесных культур хвойных пород Республики Карелия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.01, доктор сельскохозяйственных наук Гаврилова, Ольга Ивановна

• Гаврилова, Ольга Ивановна
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Гаврилова, Ольга Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Характеристика структуры лесного фонда Республики Карелия.

1.2. Искусственное лесовосстановление в республике Карелия.

1.2.1. Дореволюционный период лесовосстановления в Карелии.

1.2.2. Довоенный период лесовосстановления в Карелии (1917-1940 гг.)

1.2.3. Послевоенный период лесовосстановления.

1.2.4. Лесовосстановление на современном этапе (1990-2009 гг.).

1.3. Заготовка лесных семян.

1.4. Организация лесных питомников и выращивание посадочного материала.

1.4.2. Приживаемость и сохранность лесных культур.

1.5. Формирование фитоценозов на вырубках.

1.5.1. Вторичные сукцессии на вырубке.

1.5.2. Приживаемость и сохранность лесных культур в различных почвенно-типологических условиях.

1.5.3. Закономерности роста и развития лесных культур.

1.6. Моделирование роста и продуктивности древостоев.

2 КРАТКИЙ ОЧЕРК ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ, ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Естественно-географические и лесорастительные условия.

2.2. Программа исследования, методикаи объемвыполненных работ.

2.2.1. Программа исследования.

2.2.2. Методикаи объем выполненных работ.

3 МНОГОМЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЗЯЙСТВУЮЩИХ СУБЪЕКТОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ЛЕСНОГО ФОНДА И ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Классификация хозяйствующих субъектов по степени освоения лесокультурного фонда.

3.2. Классификацияхозяйствующих субъектов по структуре площадей по типам леса.

3.3. Классификация хозяйствующих субъектов по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади.

3.4. Классификация хозяйствующих субъектов по доле площадей под сомкнувшимисяи несомкнувшимися лесными культурами.

3.5. Классификация хозяйствующих субъектов по структуре площадей фонда лесовосстановления.

3.6. Классификация хозяйствующих субъектов по структуре площадей лесных культур по типам леса.

3.7. Классификация лесных питомников по показателям выращивания посадочного материала сосны.

3.8. Классификация лесных питомников по показателям выращивания посадочного материала ели.

3.9. Стратегические задачи по лесовосстановлению.

4 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ СЕЯНЦЕВ ХВОЙНЫХ ПОРОД.

4.1. Эколого-биологические особенности роста однолетних сеянцев хвойных пород.

4.2. Взаимосвязи показателей роста и продуктивности сеянцев с температурой воздуха и сроками посева.

4.3. Сезонная динамика роста двух- и трехлетних сеянцев.

5 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ПОСЛЕ СПЛОШНЫХ РУБОК

5.1. Рост и продуктивность вейника лесного.

5.2. Рост и продуктивность луговика извилистого.

5.3. Рост и продуктивность иван-чая узколистного.

5.4. Закономерности динамики проективного покрытия, высоты и общей массы основных видов живого напочвенного покрова вырубок.

6 ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР СОСНЫ НА СТАДИИ ИНДИВИДУАЛЬНОГО РОСТА

1-6 ЛЕТ).

6.1. Возрастная динамика роста культур по высоте и диаметру.

6.2. Возрастная динамика роста корневых систем культур сосны с обработкой и без обработки почвы.

6.3. Возрастная динамика продуктивности культур сосны.

6.4. Формирование корневых систем культур сосны, созданных по обработанной и необработанной почве.

7 ВЛИЯНИЕ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВЫРУБОК НА РОСТ КУЛЬТУР СОСНЫ.

7.1. Моделирование конкурентных отношений культур сосны, создаваемых посевом с травянистой растительностью.

7.2. Сохранность лесных культур сосны, создаваемых посевом.

7.3. Моделирование конкурентных отношений культур сосны, создаваемых посадкой с травянистой растительностью.

7.4. Экономическая оценка создания культур сосны разными методами.

8 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКИ РОСТА И ПРОДУКТИВНОСТИ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР НА БОНИТЕТНОЙ И ЛЕСОТИПОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ.

8.1. Закономерности роста и продуктивности лесных культур на бонитетной основе.

8.1.1. Возрастная динамика средней высоты древостоев культур ели.

8.1.2. Сравнение возрастной динамики средней высоты культур ели с ростом молодняков ели естественного происхождения.

8.1.3. Возрастная динамика средней высоты древостоев культур сосны.

8.1.4. Сравнение возрастной динамики средней высоты культур сосны с ростом сосновых древостоев естественного происхождения.

8.1.5. Возрастная динамика среднего диаметра сомкнутых древостоев культур сосны.

8.1.6. Возрастная динамика продуктивности древостоев культур сосны.

8.2. Закономерности роста и продуктивности лесных культур на лесотипологической основе.

8.2.2. Возрастная динамика средней высоты, среднего диаметра и продуктивности древостоев культур ели по типам леса.

8.2.3. Возрастная динамика средней высоты, среднего диаметра и продуктивности древостоев культур сосны по типам леса.

8.3. Рост культур ели в конкурентных отношениях с естественным возобновлением на вырубках.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лесовосстановление вырубок и продуктивность лесных культур хвойных пород Республики Карелия»

Интенсивное освоение лесов Карелии началось в 30-е годы прошлого столетия. В середине 60-х годов в республике заготавливалось до 20 млн. м3 древесины в год только по главному пользованию. Для обеспечения непрерывного лесопользования и продуктивности лесов в эти же годы стали большое внимание уделять вопросам лесовосстановления.

Территория Республики Карелия значительно отличается по почвенным и климатическим условиям от прилегающих субъектов Российской Федерации. Высокая завалуненность почв, пересеченный рельеф ограничивают применение лесокультурных механизмов и требуют особых подходов к созданию лесных культур.

В силу географического положения республики и наличия больших запасов высококачественной древесины в процессе интенсивной эксплуатации лесов в республике применялись сплошные и условно-сплошные рубки. В результате были вырублены самые продуктивные древостой, на больших площадях произошла смена хвойных пород на лиственные, коренных сосновых лесов - на менее продуктивные елово-березовые.

Несмотря на то, что естественное восстановление лесов было и остается основным способом лесовосстановления на вырубках таежной зоны, в наиболее продуктивных типах условий произрастания необходимо создание лесных культур. Это может предотвратить смену породного состава лесов и уменьшить период восстановления хвойными породами.

Переход лесного сектора экономики на рыночные условия, принятие нового Лесного кодекса, ориентирующего ведение лесного хозяйства на целевое лесопользование, требует обобщения практического опыта лесокуль-турного производства в Республике Карелия и научного обоснования технологических приемов искусственного лесовыращивания. Оптимизация технологии создания лесных культур на этапах раннего возраста в конкурентных отношениях с травянистой растительностью, а также исследование возрастной динамики роста и продуктивности искусственных фитоценозов являются основой теоретических обобщений и практических рекомендаций для обеспечения лесопромышленного комплекса республики высококачественными лесными ресурсами.

Решаемая проблема связана необходимостью проведения многомерной группировки (классификации) лесохозяйственных предприятий по однородности лесо-типологических условий и основных компонентов лесокультурного производства, с отсутствием научно обоснованной системы взаимоувязанных нормативов и рекомендаций по производству посадочного материала хвойных пород, создания лесных культур по энергосберегающим технологиям на вырубках, в условиях сукцес-сий напочвенного покрова и конкурентных отношений культур как с травянистой растительностью, так и с естественным возобновлением лиственных пород, а также с отсутствием нормативов возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели разной полноты и состава древостоев как на бонитетной, так и на лесо-типологической основе.

Этапы решения проблемы сводятся к следующим разработкам и обоснованиям:

1. Этап многомерной группировки (классификации) лесохозяйственных предприятий по однородности лесотипологических условий и основных компонентов лесокультурного производства.

2. Этап выращивания посадочного материала в питомниках с разработкой зональных рекомендаций для выращивания посадочного материала хвойных пород.

3. Этап выращивания лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью на стадии индивидуального роста в возрасте 1-5 лет с обоснованием энергосберегающих технологий создания лесных культур.

4. Этап разработки статистических моделей возрастной динамики роста и продуктивности древостоев лесных культур хвойных пород в конурентных отношениях с естественным возобновлением вырубок лиственными породами.

ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Актуальность темы исследований связана с тем, что возрастная динамика роста, развития и продуктивности искусственных фитоценозов является основой проектирования и ведения лесокультурного производства. Исследования хода роста и продуктивности лесных культур на территории Карелии носят фрагментарный характер. Значительная часть лесных культур относится к средневозрастной группе древостоев, требующих проведения рубок ухода. Назрела острая необходимость в разработке моделей и нормативов, отражающих закономерности роста культур в условиях их естественного формирования.

Широкое внедрение скандинавских технологий выращивания посадочного материала и создания лесных культур в республике требует учета в ле-сокультурном производстве исторических, климатических, экономических особенностей региона исследований. Закупка в Финляндии комплексов по выращиванию посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗКС) обуславливает необходимость всесторонней оценки возможностей и перспектив их использования в условиях региона.

Переход на интенсивные технологии выращивания сеянцев (30% от общего объема) в тепличных комплексах позволяет в более короткие сроки получать посадочный материал. Поэтому требуются разработки научно обоснованных способов подготовки семян, проведения подкормок по диагностическим признакам, а не в жесткие календарные сроки. Особые требования должны быть предъявлены к качеству сеянцев, обеспечивающих успешный рост культур в условиях вырубки.

Рост лесных культур до фазы смыкания существенно зависит от посадочного материала, способа подготовки почвы и метода создания культур. Развитие живого напочвенного покрова в условиях относительно богатых типов условий местопроизрастания в ряде случаев приводит к угнетению растений, особенно светолюбивых пород. В связи с этим необходимо выявление закономерностей роста и развития доминант травянистых сообществ вырубок и оценить их влияние на рост культур. Возникла острая необходимость в обобщении, систематизации и разработке рекомендаций по применению методов создания культур и способов подготовки почвы, а также в выявлении многомерных закономерностей естественного формирования культур на всех возрастных этапах роста.

Цель работы - классифицировать объекты лесокультурного производства лесохозяйственных предприятий, оценить потенциальные возможности выращивания посадочного материала в лесных питомниках, обосновать технологию выращивания сеянцев в питомниках, выявить закономерности сезонной и возрастной динамики роста и развития лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью в раннем возрасте при различных методах создания культур. Выявить закономерности и разработать многомерные статистические модели роста и продуктивности культур старших возрастов, произрастающих в разных лесорастительных условиях и обосновать технологию лесовосстановления вырубок.

В соответствии с целевой направленностью работы были поставлены следующие задачи исследований:

1. Провести классификацию (многомерную группировку) лесохозяйст-венных предприятий по степени освоения лесокультурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса, по структуре площадей фонда лесовосстановления, по объемам выращивания посадочного материала сосны и ели и дать рекомендации по стратегии лесовосстановления в однородных группах.

2. Провести классификацию лесных питомников по объемам выращивания посадочного материала основных лесообразующих пород.

3. Оценить приживаемость и сохранность лесных культур на разных предприятиях южной Карелии и получить модель долгосрочного прогнозирования приживаемости.

4. Выявить закономерности роста и развития сеянцев основных древесных пород, выращиваемых в условиях питомников южной Карелии.

5. Выявить закономерности формирования растительности вырубок впервые пять лет после рубки и зарастания травянистой растительностью вырубок зеленомошной группы типов леса.

6. Разработать статистические модели сезонной и возрастной динамики роста многолетних доминантов травянистой растительности по количеству, высоте, массе и проценту проективного покрытия.

7. Выявить закономерности роста культур, созданных из разного посадочного материала по механически обработанной и не обработанной почве вырубок и разработать статистические модели роста посевов и посадок сосны на вырубках.

8.Выявить закономерности естественного формирования культур сосны и ели в межвидовой конкуренции с примесью самосева лиственных пород на свежих вырубках.

9. Разработать многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели в разных условиях местопроизрастания и полноты.

Научные положения, выносимые на защиту и их новизна

1. Впервые проведена классификация(многомерная группировка) лесничеств по степени освоения лесокультурного фонда, по структуре площадей групп типов леса, по доле площадей лесных культур в общей покрытой лесом площади, по доле площадей под сомкнувшимися и не сомкнувшимися лесными культурами, по структуре площадей лесных культур в разных типах леса, по структуре площадей фонда лесовосстановления, по объемам выращивания посадочного материала сосны и ели и даны рекомендации по перспективам лесовосстановительных работ в однородных группах.

2. Уточнены модели роста сеянцев основных хвойных пород в тепличных условиях питомников Карелии, уточнены критические периоды максимальной потребности в основных элементах минерального питания и даны рекомендации по применению разных способов подготовки семян, проведению подкормок и уходов за посевами по диагностическим и морфологическим признакам.

3. Впервые изучена закономерность изменения проективного покрытия и основных биометрических показателей роста пионерных видов живого напочвенного покрова зеленомошной группы вырубок по годам после обработки почвы.

4. Уточнены закономерности и разработаны модели роста и приживаемости лесных культур сосны, созданных посевом семян и посадкой сеянцев с закрытой и открытой корневой системой на вырубках относительно богатых типов условий местопроизрастания в условиях конкуренции с травянистой растительностью.

5. Выявлены и взаимоувязаны закономерности роста и продуктивности культур сосны в первые пять лет после их создания с закономерностями сезонной и возрастной динамики основных видов живого напочвенного покрова в условиях сукцессии растительности на вейниково-луговиковых вырубках после сосняков черничных.

6. Впервые показана возможность методом статистического моделирования отобразить конкурентные отношения культур сосны с основными видами травянистой растительности на вырубках и предложить варианты их выращивания без агротехнических уходов с ориентацией на снижение себестоимости их создания.

7. Впервые для Республики Карелия выявлены закономерности и разработаны модели возрастной динамики роста и продуктивности древостоев культур сосны и ели разной полноты и состава как на бонитетной, так и на лесотипологической основе.

8. Впервые выявлены закономерности и разработаны статистические модели соотношения средних высот лесных культур со средними высотами древесной растительности естественного происхождения на вырубках.

Достоверность выводов и результатов исследований обеспечивается использованием большого по объему экспериментального материала, применением многомерных статистических методов анализа данных (факторного, кластерного, дискриминантного, дисперсионного, регрессионного анализов); применением стандартных методик, обеспечивающих требуемую точность на 95процентном уровне доверительной вероятности. Исследования роста сеянцев в Петрозаводском питомнике проводились в течение 11 лет. Наблюдения за зарастанием вырубок травянистой растительностью и наблюдения за ростом культур сосны - в течение 5 лет ежемесячно в течение вегетационного периода с необходимым числом повторностей (100 площадок). Исследование хода роста лесных культур старших возрастов осуществлялось на 883 пробных площадях в течение 6 лет. Подтверждение достоверности результатов исследований осуществлено по данным измерительной таксации лесных культур сосны и ели соответственно на 621 и 124 лесотаксационных выделах.

Практическая ценность и реализация работы. В работе рассмотрена структура лесного фонда республики, а также вопросы искусственного лесо-восстановления: заготовка лесных семян, организация лесных питомников, создание лесных культур. Предложены модели конкурентных отношений и сохранности лесных культур младших возрастов с травянистой растительностью и естественным возобновлением лиственных пород, а также модели возрастной динамики роста и продуктивности культур сосны и ели старших возрастов на лесотипологической и бонитетной основе. Результаты работы позволяют проследить всю цепочку лесокультурного производства от подготовки семян к посеву до получения лесотаксационных нормативов хода роста и продуктивности древостоев разного состава и полноты по типам лесорас-тительных условий. Это существенно уточняет действующие рекомендации по лесовосстановлению вырубок республики Карелия. Результаты диссертационного исследования включены в программу дисциплины "Лесные культуры", а участки созданных культур используются для проведения учебных практик на лесоинженерном факультете Петрозаводского государственного университета.

Личный вклад автора. Автором лично и под его непосредственным руководством проведены все полевые работы 1990-2005 годов, выполнена камеральная и статистическая обработка опытных данных, а также дан анализ полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на международной конференции «Биоразнообразие европейского севера: теоретические основы изучения, социально-правовые аспекты использования и охраны» (Петрозаводск, 2001), на международной конференции, посвященной 50-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ «Новые технологии и устойчивое управление в лесах Северной Европы» (Петрозаводск, 2001), на международной научно-практической конференции «Антропогенная трансформация таежных экосистем Европы: экологические, ресурсные и хозяйственные аспекты» (Петрозаводск, 2004), на всероссийской конференции «Природная и антропогенная динамика наземных экосистем» (Иркутск, 2005), на международнойконференции «Устойчивость экосистем и проблема сохранения биоразнообразия на Севере» (Кировск, 2006), «Рациональное природопользование и перспективы устойчивого развития лесного сектора экономики» (Великий Новгород, 2008), на международной научно-практической конференции «Флора и фауна северных городов» (Мурманск, 2008), Всероссийской научной конференции с международным участием «Лесные ресурсы таёжной зоны России: проблемы лесопользования и лесо-восстановления» (Петрозаводск, 2009)и др.

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на научных конференциях международного, всероссийского и регионального уровней. По материалам исследований опубликовано 84 научные работы, в том числе 2 монографии и 10 статей в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 380 страницах машинописного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций. Список литературы включает 337 наименование, в том числе 65 - на иностранных языках. Текст иллюстрирован 137 рисунками и содержит 22 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Лесные культуры, селекция, семеноводство», Гаврилова, Ольга Ивановна

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Многомерная классификация лесничеств по структуре земель лесо-культурного фонда позволила критериально (по суммарному межкластерному (D ) и внутрикластерному (d ) расстояниям Махаланобиса) получить однородные группы лесничеств и ранжировать их по убыванию следующим образом: I группа - Сосновецкий и Сумский участки Беломорского центрального лесничества; II группа Олонецкое, Питкя-рантское, Суоярвское, Сегежское центральные лесничества; III - Jlax-денпохское и Чупинское; IV - Калевальское, Петрозаводское, Пудожское; V - Кондопожское, Сортавальское, VI - Кемское, Костомукш-ское, Медвежьегорское, Пряжинское центральные лесничества; kVII и VIII группе отнесены ООПТ.

2. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей под типами условий местороизрастания позволила выявить и ранжировать типичные группы по уровням экологической целесообразности для выращивания лесных культур I группа - Ладвинский участок Прионеж-ского центрального лесничества, Лахденпохское, Сортавальское; II-Медвежьегорское и Сегежское; III - Пудожское и Олонецкое; IV -Кондопожское, Пряжинское, Питкярантско и Петрозаводский участок Прионежского лесничества; V - Кемское, Чупинское; VI - Калевальское, Костомукшское;, VII - Беломорское, Пяозерское, Суоярвское; Муезерское лесничества.

3. Многомерная классификация лесничеств по структуре площадей, покрытых лесом, и площадей лесных культур прошлых лет позволила ранжировать типичные группы по уровням естественной и лесокуль-турной лесистости: I группа - Прионежское и Питкярантское центральные ленсичества; II - Олонецкое, Пряжинское и Пудожское; III -Лахденпохское, Сортавальское; IV - Кемское, Беломорское, Чупинское; V - Сегежское, Калевальское, Муезерское, Костомукшское; VI -Медвежьегорское, Кондопожское, Суоярвское лесничества.

4. Многомерная классификация питомников ГУП «Леса Карелии» по объёмам выращивания посадочного материала основных лесообра-зующих пород позволила ранжировать типичные группы питомников по уровням производительности: I группа - Лахденпохский, Косто-мукшский, Олонецкий, Петрозаводский; II группа - Кемский, Кале-вальский; III - Кондопожский, Пряжинский, Сортавальский; IV - Муе-зерский, Беломорский; V - Медвежьегорский, Суоярвский, Пяозер-ский, Сегежский питомник.

5. Ранжирование и типичность лесничеств по структуре площадей, лесного фонда, по структуре площадей под типами леса, по структуре площадей покрытых лесом, и площадей лесных культур прошлых лет, по объёмам выращивания посадочного материала основных лесообра-зующих пород ГУП «Леса Карелии» позволяет определять плановые объемы производства лесных культур в лесных планах республики Карелия,

6. При выращивании сеянцев хвойных пород критические периоды максимальной потребности растений в основных элементах минерального питания соответствуют для однолетних сеянцев второй декаде июля и началу августа; для двухлетних и трехлетних сеянцев - первой декаде июня и второй декаде августа.

7. При подготовке семян к посеву в питомниках целесообразно проводить снегование, а режим подкормок должен выдерживаться в соответствии с морфологическими признаками: начало роста осевого побега, формирование верхушечной почки, которые являются индикаторами эндогенных изменений.

8. Распределение числа учетных площадок 1 кв. м (в процентах) по числу травянистых растений в диапазоне от 0 до 31-35 растений, с градацией по 5 шт. на площадке, позволило зафиксировать закономерно уменьшающуюся левостороннюю асимметрию кривых распределения по годам после обработки почвы.

9. При сплошной подготовке почвы на вырубках к четвертому году вегетации число травянистых растений по видам составило: вейник лесной-15600 шт./га, луговик извилистый - 15500 шт./га, иван-чай - 97900 шт./га.

Ю.Проективное покрытие травянистой растительностью по годам после подготовки почвы достигает следующих пределов: 1 год 0-5%; 2 год 15-55%; 3 год 40-75%; 4 год 65-80% и 5 год 75-95%.

11 .Культуры сосны, созданные сеянцами ЗКС, имеют приживаемость 9899%, сохранность 92-95% на 3 и 5 год. В первые пять лет вегетации они показывают успешный рост по высоте (Нср=135,2±1,5 см), хорошо развитый ассимиляционный аппарат (среднее число хвоинок 5055,0± 130,0, их средняя длина 5,89±0,06 см и ширина 1,66±0,01мм), корневая система (средние показатели диаметра корневой шейки 30,91±0,66 мм; длины боковых корней 1460,00±21,80, числа корней 366,0±10,9 шт.) приводят к интенсивному накоплению надземной и подземной массы растений.

12.Культуры сосны, созданные сеянцами с открытой корневой системой, отличаются более низкой сохранностью растений (92-95% на 3 и 5 годы) и умеренным ростом в первые 3 года вегетации. Регенерация корневой системы после посадки обуславливает медленное накопление массы надземной и подземной частей растений. Лишь к 4-му и 5-му вегетационному периоду у культур проявляется более высокий прирост по высоте (72,20±0,75см к 5 году) и диаметру корневой шейки (20,36±0,31мм).

13.Культуры сосны в посевах имеют разную сохранность на 5 год (от 15% до 55% на площадке) в зависимости от приживаемости в год посева, отличаются замедленным ростом в течение пяти лет вегетации. Лишь на пятый год у оставшихся в посевном месте растений начинает проявляться устойчивый прирост как надземной, так и подземной части.

14.Рост и развитие лесных культур сосны из ПМЗКС на стадии индивидуального роста по обработанной и не обработанной почве показал существенное превосходство первого варианта, при этом максимальная высота культур к шестому году (160,14±1,35 см) в два раза выше, чем второго варианта (80,10±0,81 см), максимальный диаметр корневой шейки соответственно равен 42,03±0,32 и 18±0,13 мм. Аналогичное преимущество варианта с обработкой почвы проявляется в закономерностях изменения числа хвоинок и площади поверхности хвои в целом, а также числа боковых корней и длины главного корня от возраста и высоты стволиков растений.

15.Средние по высоте растения культур сосны, созданные посадочным материалом с закрытой корневой системой по обработанной почве, в третий год роста выходят из-под полога основных видов травянистой растительности вырубок (вейника лесного, луговика извилистого, иван-чая узколистного). Максимальные по высоте растения в течение всех пяти лет роста превышают вегетативные побеги основных видов трав.

16.Средние по высоте культуры сосны, созданные посадочным материалом с открытой корневой системой, выходят из-под полога травянистой растительности вырубок на пятый год вегетации, а растения, лидирующие по высоте, - на четвертый год.

17.Средние по высоте растения культур сосны, созданные посевом, лишь в пятый год вегетации начинают превышать вегетативные побеги вейника лесного, а растения максимальные по высоте - побеги иван-чая узколистного.

18.Бонитетные шкалы профессора М.М. Орлова и ВНИИЛМ, предназначенные для древостоев естественного происхождения не приемлемы, т.к. кривые хода роста лесных культур по средней высоте в молодняках и средневозрастных древостоях существенно отличаются друг от друга. Поэтому для лесных культур следует иметь свои бонитеровочные кривые хода роста, основанные на модели, сочетающей функцию Кор-суня - Бакмана и значений высот в 30 - летнем возрасте древостоев.

19.Для перехода на экологические принципы оценки лесных ресурсов следует иметь не бонитетные, а многомерные лесотипологические шкалы хода роста, основанные на матрицах фиктивных блоковых переменных. Кривые возрастной динамики средних высот, диаметров и запасов, полученные на лесотипологической основе, позволяют критически оценить условия местопроизрастания для выращивания лесных культур.

20.Ранжирование типов леса от благоприятных условий местопроизрастания к неблагоприятным для выращивания лесных культур ели сводится к ряду: кисличный, разнотравный-брусничный, долгомошно-осоковый, черничный, долгомошный. Для выращивания культур сосны к ряду: черничный, травяно-сфагновый, брусничный, долгомошный, багульниковый, сфагновый, осоково-сфагновый.

21.Возраст количественной спелости лесных культур сосны соответствует 65 годам, а возраст кульминации текущего прироста по средней высоте - 20 годам, который указывает на необходимость проведения первого приема разреживаний в сомкнутых культурах сосны. Для выращивания высокопродуктивных древостоев примесь мягколиственных пород следует вырубать до возраста кульминации текущего прироста по высоте.

22.Оценка конкурентных отношений культур сосны и ели с представителями древесной растительности естественного происхождения на вырубках лучше всего осуществляется по модели изменения средних высот примеси лиственных пород со средней высотой и возрастом культур. При этом следует учитывать долевое участие лиственных пород в составе древостоя.

23.Для подготовки семян к посеву в питомниках следует применять снегование, что стимулирует энергию прорастания, позволяет снизить норму высева семян, уменьшить повреждаемость сеянцев заморозками и повысить выход сеянцев с единицы площади.

24.Первую подкормку азотными удобрениями 1-летних сеянцев в теплице и открытом грунте необходимо приурочить к началу разверзания почки осевого побега с повторением подкормки через 2-3 недели. Подкормки калийными и фосфорными удобрениями должны быть приурочены к периоду замедления роста побега и началу формирования верхушечной почки.

25.Для 2-х и 3-х - летних сеянцев в питомниках первая подкормка азотными удобрениями должна проводиться до начала роста побега продолжения, вторая - при распускании хвои, третья - не позднее трех недель после первой. Последняя подкормка осуществляется калийными и фосфорными удобрениями в конце июля. Подкормки по морфологическим признакам увеличивают процент выхода стандартных сеянцев, повышают качество посадочного материала.

26.При создании лесных культур после вырубки древостоев в сосняках, ельниках и березняках черничных предпочтение следует отдавать посадочному материалу с закрытой корневой системой. При этом густоту посадки культур сосны можно снизить до 2,5 тыс. шт./га., отказаться от агротехнических уходов за культурами, так как они имеют высокую сохранность, успешно конкурируют по высоте с травянистой растительностью вырубок.

27.При создании лесных культур сосны ПМЗКС с подготовкой почвы у растений формируется разветвленная корневая система с явно выраженным стержневым корнем. В культурах сосны без подготовки почвы главный корень отсутствует, а боковые корни не в состоянии образовать мощную корневую систему.

28.При создании культур сосны ПМОКС с подготовкой почвы густота посадки должна быть не менее 3 тыс. шт./га с обязательным проведением агротехнических уходов на 2-й и 3-й год после посадки. При соблюдение правил транспортировки, прикопки и посадки эти культуры имеют удовлетворительную сохранность и рост.

29.Создание культур посевом после рубки древостоев не рекомендуется, так как эти культуры испытывают регулярное угнетение со стороны травянистой растительности и естественного возобновления лиственных пород, что требует дополнительных затрат на проведение агротехнических уходов.

30.Перевод культур сосны, создаваемых из ПМЗКС в покрытые лесом земли, целесообразно проводить в возрасте 5-6 лет. Это требует пересмотра нормативов определения класса качества таких культур, поскольку при применении ПМЗКС рекомендуемая начальная густота оказывается меньше указанной в ОСТе 56-99-93 «Лесные культуры. Оценка качества» для культур 1-го класса.

31.Первый лесоводственный уход в культурах сосны с примесью естественного возобновления лиственных пород следует проводить на 5-6 год. Более позднее проведение осветления не желательно. В чистых сомкнутых культурах сосны первое разреживание следует проводить в возрасте 20 лет, что соответствует возрасту кульминации текущего прироста по средней высоте древостоев.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена анализу состояния территории Республики Карелия для решения организационно-хозяйственных задач планирования лесокультурного производства путем многомерной классификации (группировки) лесничеств по структуре площадей лесокультурного фонда, по структуре площадей по группам типов леса, по структуре покрытой лесом площади и площади лесных культур прошлых лет. Наряду с этим проведена классификация лесных питомников ГУП «Леса Карелии» по объемам производства посадочного материала основных лесообразующих пород и площади полей питомников, позволила дать предложения по закладке новых и использования старых базисных и временных лесных питомников.

Эффективность организационно-хозяйственные мероприятия по модернизации лесокультурного производства требует соблюдения предложенной технологической цепочки, от производства посадочного материала в лесных питомниках, до выращивания полноценных высокопродуктивных лесных культур. В работе изложены результаты проведения опытов по подготовке семян к посеву и производства посадочного материала хвойных пород по эффективной схеме его выращивания. Рекомендации производству подкреплены теоретической основой в виде выявленных закономерностей и статистических моделей роста и развития сеянцев в экологических условиях их выращивания.

Особое место в работе занимает выявление закономерностей формирования травянистой растительности на свежих вырубках, а также закономерностей роста культур, созданных посевом, с открытой и закрытой корневой системой на стадии индивидуального роста. Сопоставление возрастной динамики роста культур с сезонной и возрастной динамикой формирования проективного покрытия, роста доминант напочвенного покрова, их биомассы позволило обосновать наиболее эффективный вариант энергосберегающих технологий выращивания лесных культур в конкурентных отношениях с травянистой растительностью вырубок.

На последнем этапе работы были разработаны многомерные статистические модели возрастной динамики роста и продуктивности древостоев культур сосны и ели как на бонитетной, так и на лесотипологической основе. Так, были получены новые статистические модели хода роста с любой заданной градацией средней высоты в 30-летнем возрасте культур. Особую значимость исследованию придаёт возрастная динамика средних высот, средних диаметров и запасов культур сосны и ели, полученная по типам леса. Полученные регрессии хода роста имеют четкую дифференциацию, что позволило критически оценить экологические ниши для выращивания лесных культур и характеризовать типы леса по целесообразности создания в них как культур, так и древостоев естественного происхождения. При этом было выяснено, что возраст кульминации текущего прироста культур сосны по средней высоте соответствует 20 годам, а возраст количественной спелости лесных соответствует - 65 годам. Эти критические возраста указывает в первом случае на необходимость проведения первого приема разреживаний в сомкнутых культурах сосны не позднее 20 лет, а во втором - на максимум среднего прироста древостоев по запасу. Что касается выращивания высокопродуктивных древостоев, то к главному лесоводствен-ному мероприятию следует отнести своевременное (до 20 лет) осветление культур, вырубая примесь мягколиственных пород.

Таким образом, результаты выполненной работы позволяют на системном уровне показать все этапы решения задач лесокультурного производства.

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук Гаврилова, Ольга Ивановна, 2011 год

1. Азниев Ю. Н. Продуктивность древостоев и формовое разнообразие сосны обыкновенной в жердняках// Лесоведение и лесное хозяйство. 1982. №17. С. 40^43.

2. Акакиев Ф. И. Леса южной Карелии и их использование// Тр. Петрозаводской ЛОС. Вып. 2. Петрозаводск, 1972. С. 5-17.

3. Акакиев Ф. И. Опыт интенсификации лесного хозяйства В Финляндии и возможности использования его в условиях Карельской АССР// Тр. Петрозаводской ЛОС. Вып. 1. Петрозаводск, 1971. С. 100-120.

4. Акакиев Ф. И. Смена ели мелколиственными породами в лесах Севера// Сб. науч.-исслед. работ по лесн. хоз-ву. Вып. 7. Л., 1963. С. 61-70.

5. Андреев К. А. Интродукция деревьев и кустарников в Карелии. Петрозаводск, «Карелия», 1977 г., 144 с.

6. Андреева, Баккал и др. Методы изучения лесных сообществ СПб.: НИИХимии СПбГУ, 2002, 240 с.

7. Антанайтис В. В., Загреев В. В. Прирост леса. М., 1969. 240 с.

8. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М., 1970. 487 с.

9. Астрологова Л. Е. Луговиковые вырубки, их продуктивность и динамика// Динамичекская типология леса. М.,1989. С. 108-116.

10. Баннов М.Г. Изменение содержания азота, фосфора и калия в хвое саженцев лиственницы сибирской (Larix sibirica) по фазам роста в зависимости от уровней питания // Вопросы интродукции и акклиматизации растений.- Наука, М., 1971. С. 71-72

11. Бейдеман И.К. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Наука, Новосибирск, 1974

12. Бельков В. П. Особенности главнейших видов травяного покрова вырубок в кисличниках и черничниках. JL, 1957. 35 с.

13. Бельков В. П., Семенова А. К. Влияние травяного покрова на рост продуктивность лесных насаждений. Обзор. ЦБНТИлесхоз, 1973. 23 с.

14. Боровиков В. П., Боровиков И. П. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М., 1997. 608 с.

15. Бородин А. М. Культуры ели в повышении производительности лесов, М. изд-во «Лесная промышленность», 1972 г., 144 с.

16. Бредихин М. А. Динамическая модель роста древостоя// Математическое моделирование в биогеоценологии. Петрозаводск, 1985. С. 36.

17. Бузыкин А. И., Пшеничникова Л. С. Формирование сосново-лиственных молодняков. Наука. Новосибирск, 1980. 176 с.

18. Булыгин Н. Е. Фенологические наблюдения над древесными растениями. Л., ЛТА, 1979.- 96 с.

19. Ваганова E.H., Пак В.К. Динамика сезонного роста годичных колец сосен густоцветной (Pinus densifloria sieb, et Zuss.) и жесткой (Pinus rígida Mill.) на Корейском полуострове // Лесоведение. 1996, №1. с. 41-53

20. Валяев В. Н. Возрастная структура сосновых лесов Карелии// Лесоведение. 1968. №6. С. 36-41.

21. Валяев В. Н. Лесное хозяйство Карелии и его развитие// Лес, окружающая среда и новые технологии в Северной Европе: Докл. Межднар. Конф. Петрозаводск, сент. 1993 г. Йоэнсуу, 1994. С. 214-216.

22. Валяев В. Н. Смена сосны елью и ее проблемы// Лесоведение. 1971. №8. С. 48-50.

23. Валяев В. Н. Хозяйственная оценка состава насаждений в Карелии// Лесное хозяйство, 1973. №8. С. 48-50.

24. Василевич В. И. Статистические методы в геоботанике. Л.,1969

25. Васильев Н. Д. Зависимость роста сеянцев сосны от свойств дерново-подзолистой почвы // 2 Всесоюзная научно-техническая конференция «Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов» Тезисы докладов. М., 1991. С. 198-199

26. Вильданова К.Д., Штонда Н.И. Особенности роста побегов видов роа Pinus. Сообщение 2 // Интродукция и акклиматизация растений Ташкент,1996. №27. С. 145-151, 174

27. Внедрение лиственницы в лесные культуры. Минлесхоз РСФСР, М., изд-во «Лесная промышленность, 1968 г., 120 с.

28. Волков А. Д. Влияние густоты на строение и рост приспевающих насаждений сосняка брусничного южной Карелии // Формирование и продуктивность сосновых насаждений Карельской АССР и Мурманской области. Петрозаводск, 1978, С. 79-94.

29. Волков А. Д., Громцев А. Н., Саковец В. И. Коренные леса северо-запада таежной зоны России: природные особенности, современное состояние и проблемы сохранения. Петрозаводск, 1997. 34 с.

30. Воронков П. Т., Воронков А. П., Афонин Ю. И. Адаптационная модель динамики таксационных показателей древостоев// Лесное хозяйство. 1990. №6. С. 38^0.

31. Воронов А. Г. Геоботаника. Высшая школа. М.,1973. 384 с.

32. Воронова В. С. К вопросу о классификации растительности вырубок Карелии // Возобновление леса на вырубках и выращивание сеянцев в питомниках. Петрозаводск, 1964. С. 22-32.

33. Воронова В. С. О типах вырубок Карелии // Вопросы лесоведения и лесной энтомологии в Карелии. Л., 1962. С. 5-21.

34. Восстановление леса на северо-западе РСФСР. Сборник научных трудов. ЛенНИИЛХ, 1978 г.

35. Выращивание и использование крупномерного посадочного материала хвойных пород в условиях Карелии: Методические рекомендации. Петрозаводск, 2002. 44 с.

36. Вярбила В. В., Шлейнис Р. И. Сезонный рост сосны и его изменение под влиянием минеральных удобрений // Лесоведение, 1981. №2. С. 12-18

37. Габукова В. В., Успенская Л. Н., Шредере С. М. Влияние экологических факторов на физиолого-биохимическое состояние сосны // 2-ой съезд Всероссийского о-ва физиологов растений. Тезисы докладов. М.Д992.С. 47

38. Габукова В.В. Фосфорный обмен у сосны на Севере. Петрозаводск, Кар. фил. АНСССР, 1989. 152 с.

39. Гаврилов В. Н. К вопросу облесения осушенных аапа болот// Исследования осушенных лесоболотных биоценозов Карелии. Петрозаводск, 1989. С. 15-23.

40. Гаврилова О .И Особенности выращивания сеянцев лиственницы и сосны сибирской кедровой в условиях юга Карелии/ Тез. к докл. Международного совещания "Проблемы озеленения северных городов ". Петрозаводск, 30 июня-5 июля 1997г, С 35.

41. Гаврилова О. И Перспективы искусственного восстановления хвойных лесов в Республике Карелия//Совершенствование техники, технологии и организации промышленных производств. Научно-практическая конф., поев, юбилею ПетрГУ. Петрозаводск, 2000 С. 15-16.

42. Гаврилова О. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели, лиственницы и кедра в условиях Петрозаводского лесопитомника// Тез. докл. XV науч.- техн. конф.,БИИ,- Братск, 1994. С. 170.

43. Гаврилова О. И. Редько Г.И.Биоэкологические основы выращивания сеянцев лиственницы и кедра в условиях Петрозаводского питомни-ка/Тез.к докл. на Всероссийской научно-практической конференции"

44. Интенсификация выращивания посадочного материала ",Йошкар-Ола, 1996г

45. Гаврилова О. И. Рост культур ели в условиях свежих боров/ Межд. Конф., поев. 50-летию лесоинженерного факультета «Новые технологии и устойчивое управление в лесах северной Европы» 01-04 октября, Изд.ПетрГУ. Петрозаводск, 2001.

46. Гаврилова О. И. Рост лесных культур в брусничных типах леса, /"Экологические основы рационального лесопользования в Среднем По-волжье"/Йошкар Ола, 2001. С. 24-26.

47. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биология роста лиственницы в условиях южной Карелии/Сб. ЛТА,1999 г

48. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биология роста сосны сибирской кедровой/ Сб. ЛТА, 1999 г

49. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели в условиях южной Карелии/ Труды лесоинженерного факультета. Вып.2 Изд. ПетрГУ. Петрозаводск, 1999. С. 19-23.

50. Гаврилова О. И., Редько Г. И. Биоэкологические основы выращивания сеянцев ели, кедра и лиственницы в условиях Петрозаводского питомника / Лесное хозяйство и многообразие природы, Изд. универитета Йоэнсуу, №17, 1994. С 17-19.

51. География лесных ресурсов земного шара под ред. Васильева П.В. и Виппера П.Б., Иностранная литература. МД960, 668 стр.

52. Герасимов Ю. Ю., Хлюстов В. К. Математические методы и модели в расчетах на ЭВМ. М., 2001. 260 с.55.