Четко сформулированное в лесоведении правило, что рубка и возобновление леса — синонимы, становится особенно актуальным в условиях нарастания значимости лесов.
Вся совокупность объектов (наличных и тех, что появятся на лесных не покрытых лесом землях) подвергается искусственному или естественному лесовосстановлению и изменяется во времени и, следовательно, представляет собой обобщенную динамическую систему, в которой учитываются тенденции перехода от экстенсивных способов ведения хозяйства к интенсивным.
Огромная территория лесной и лесостепной зон европейской части страны характеризуется очень большим разнообразием климатических и почвенных условий, типов леса, интенсивности ведения хозяйства, способов рубки и лесовосстановления. Вполне очевидно, что по-разному проходят процессы формирования насаждений естественного происхождения, а значит, и способы искусственного выращивания леса на вырубках надо применять дифференцированно с учетом почвенно-климатических и экономических условий зон, регионов и областей.
В каждой почвенно-климатической зоне важно определить, в каких типах леса и в каких размерах происходит естественное возобновление основных лесообразующих пород, при каких способах рубок оно обеспечивается, что способствует успешному формированию ценных молодняков, какое именно соотношение естественного и искусственного лесовосстановления наиболее целесообразно с биологической, хозяйственной и экономической точек зрения. Данный комплекс задач можно успешно решить только при условии достаточного изучения местного опыта, проведения специальных исследований и обобщения результатов, раскрывающих сложные биологические процессы в лесных фитоценозах.
Таким образом, степень интенсивности ведения лесного хозяйства и лесовосстановления следует рассматривать в зональном разрезе. Однако принятое в настоящее время лесорастительное районирование не совпадает с экономическим. Между тем планирование работ по лесовосстановлению и отчетность осуществляются по экономическим районам. В этой связи в нашей работе использованы геоботанические придержки по лесорастительным районам со стремлением к совмещению границ экономических и лесорастительных районов, анализ же эффективности процессов естественного возобновления выполнен по агрегированным экономическим районам и областям, хотя некоторые области и могли быть отнесены к различным лесорастительным районам. При рассмотрении хода естественного возобновления детальный анализ проводили по типам и группам типов леса. Так, анализ данных о естественном возобновлении под пологом насаждений в таежной зоне показал, что в лишайниково-вересковых, брусничниковых, черничниковых, долгомошниковых и сфагновых группах типов сосновых лесов в основном имеется достаточное количество подроста для восстановления главной породы, а в кисличниковых и травяных — в большинстве случаев его недостаточно.
В деле повышения продуктивности лесов немалое значение имеет решение вопроса о разработке совершенных приемов управления этим комплексным процессом, наряду с лесоводственными и агротехническими приемами включающим методы организации и планирования. Выполнение данного требования становится возможным благодаря внедрению программированных принципов и системного анализа. Моделирование природных и производственных процессов позволяет решить задачи, стоящие перед разработчиками автоматизированных систем управления для плановых расчетов.
Важнейшей задачей при организации и планировании лесовосстановления следует считать максимальное использование потенциальных возможностей лесорастительных условий для выращивания самых высокопродуктивных насаждений ценных лесных пород с сохранением и улучшением биологической устойчивости, способности выполнять водоохранные и рекреационные функции.
Одним из основных теоретических положений, определяющих уровень практической деятельности по повышению продуктивности насаждений, следует считать те потенциальные возможности, которые таит в себе тот или иной вид растений как продукт естественного отбора в конкретных условиях. И здесь решающую роль играют семена. История лесокультурного производства в нашей стране и за рубежом свидетельствует прежде всего об исключительно большом значении происхождения семян в самом широком понимании. Но и до сих пор можно считать дискуссионным вопрос о наследственных особенностях относительно успешности роста растений из семян различной крупности и взятых в древостоях разных классов возраста и бонитета, типа леса.
Из исследований и обзорных сообщений А. П. Тольского известно, что древостой высших классов бонитета дают более тяжелые семена. У ели в молодом возрасте они нередко лучшего качества, чем в средневозрастных насаждениях, но в значительно меньшем количестве. Обильные урожаи семян и хорошего качества свойственны средневозрастным и приспевающим древостоям; взятые же от старых деревьев дают слабый посадочный материал. Из крупных семян получаются и крупные сеянцы, но из мелких — устойчивые против засух.
В 1949 г. под руководством В. М. Обновленского в Брянском учебно-опытном лесхозе был заложен опыт по изучению влияния на рост сосны крупности семян. Собранные в спелых насаждениях брусничникового, черничникового, молиниевого, зеленомошникового, сфагнового типов леса, они были разделены на три категории: мелкие (1,5—2 мм), средние (2,1—2,5 мм) и крупные (2,6—3 мм). Затем сеянцы высадили на невозобновившейся вырубке (сосняк брусничниковый) в площадки размером 2 X 1 м (по 50 шт.).
В возрасте 28 лет культуры обследовал В. И. Рубцов. Сравнение величин статистически обработанных признаков (диаметр, высота, длина крон и бессучковой зоны) показало, что существенные различия между ними в большинстве случаев отсутствуют. Более того, независимо от лесотипологического происхождения к 28 годам рост деревьев выравнивается.
Г. Р. Эйтинген, изучая рост дуба в возрасте 5 и 8 лет в зависимости от массы желудей, пришел к выводу, что в первые годы имеется очень тесная прямая связь между этими показателями, но в дальнейшем она ослабевает, особенно при переходе от средних по массе желудей к тяжелым.
Интересный опыт по влиянию массы семян на рост сосны и ели в первые годы проведен в теплице Сиверского лесхоза (Ленинградская обл.) путем высева ранжированных по фракциям от 5 до 12 мг. Выращенные в теплице однолетние сеянцы разделили на две партии: одни высадили в теплице, другие — в открытом грунте питомника. По результатам наблюдений сделаны следующие выводы: масса семян влияет на рост растений в течение первых двух лет; в дальнейшем в менее благоприятных условиях открытого грунта это влияние сохраняется несколько дольше, чем в оптимальных тепличных условиях; к концу третьего года оно отсутствует в обоих вариантах.
Весьма существенно с будущими наследственными качествами и продуктивностью насаждений в целом связаны факторы заготовки и переброски семян.. Данные о влиянии происхождения семян на рост и продуктивность географических культур, а также широкая производственная практика их переброски показали, что вне границы своих климатипов они не дают должного эффекта. Наилучшими оказываются насаждения сосны обыкновенной, ели, дуба при использовании семян местных и из близких по почвенно-климатическим условиям климатипов.
Из-за отсутствия соответствующих производительных средств механизации для массового сбора семян с растущих деревьев он производится со срубленных во время лесозаготовок. Сложившаяся практика деления лесосек на летние и зимние приводит к тому, что летом лесозаготовки проводят в лучших древостоях на дренированных почвах, а зимой — на временно переувлажненных и избыточно увлажненных, где, как правило, произрастают насаждения низких классов бонитета, и в них-то и заготавливают семена. К тому же в данных условиях (а это в основном северные районы) сосна и ель плодоносят редко, а потребность в семенах велика. Вот зимние лесосеки и остаются почти единственным источником их заготовки, что никак нельзя считать нормальным. Здесь необходимо выделять временные лесосеменные участки со строгим отводом их в рубку только в период плодоношения; больше внимания следует уделять также отбору плюсовых и лучших насаждений с четкой организацией их воспроизводства.
В настоящее время ни у кого не вызывает сомнения необходимость перехода от лесного семенного дела к лесному семеноводству, замены случайных семян сортовыми с высокими наследственными свойствами. Организация семеноводства на селекционной основе нуждается в тщательном изучении природы генетического потенциала исходного материала.
Проводимая в лесах нашей страны селекционная инвентаризация основных лесообразующих пород показала перспективы использования семян с плюсовых и лучших деревьев и насаждений, а также целесообразность организации сортового семеноводства. Организация постоянных корнесобственных и привитых семеноводческих плантаций позволит в будущем сохранить генофонд лучших по производительности насаждений.
Особое значение в системе работ по организации лесного семеноводства на селекционно-генетической основе имеет использование лесосек для сбора семян в наиболее ценных и высокопродуктивных древостоях, а также резервация в качестве семенной базы лучших высоко-бонитетных. Прежде чем переходить к современной синтетической селекции и другим подобным методам, следует в полной мере использовать имеющийся богатый генетический потенциал основных лесообразующих пород. Лучшие из них могут послужить не только как семенная база для лесовосстановления, но и для организации постоянных корнесобственных семенных плантаций. Получаемый здесь материал будет в неизмеримо большей мере способен давать высокопродуктивные леса, чем с семенных участков, организованных на базе лесных культур с неизвестным происхождением семян.
В лесовосстановлении не может быть «железных» и всеобъемлющих рецептов. Способы его диктуются самой природой, а действенное их осуществление — это результат грамотности специалиста лесного хозяйства. При решении вопросов лесовосстановления надо исходить прежде всего из биологических законов развития леса, что возможно только на основе комплексного подхода к изучению его как системы во взаимосвязи и взаимодействии с окружающей средой с учетом всех антропогенных воздействий. Немаловажное значение имеют и исторически сложившиеся предпосылки — особенности генезиса чистых и смешанных насаждений и типов леса в условиях той или иной климатической зоны.
Успешность естественного возобновления, роста и формирования насаждений, их продуктивность во многом зависят от почвенно-грунтовых условий. Так, на примере модельных популяций, представленных чистыми по составу культурами сосны и ели, установлена существенная зависимость их роста от характера почвообразующей породы. Однако даже на близких по составу и плодородию почвах в разных климатических зонах продуктивность лесов, характер и ход естественного возобновления под материнским пологом и на вырубках неодинаковы, о чем свидетельствуют исследования многих ученых.
Процесс лесовосстановления необходимо связывать с технологией и способами рубок, от которых зависит качественная сторона данного процесса. Отрицательное влияние продолжительности приисковых рубок с выборкой самых ценных быстрорастущих и высококачественных деревьев привело к изменению взгляда лесоводов на древостой как на совокупность наследственно однородных особей. Возникло мнение, что семенные деревья (так называемые семенники), оставляемые на сплошных вырубках, должны представлять собой лучшие экземпляры. Считалось, что это гарантирует и естественное возобновление лучших древостоев. Однако при длительном проведении приисковых и подневольно-выборочных рубок качество насаждений ухудшалось, практически велась отрицательная селекция. Свидетельством тому являются добровольно-выборочные рубки в некоторых искусственных сосняках Никольской дачи Щелковского учебно-опытного лесхоза.
Возросшая в последние полвека потребность в древесине приводила в ряде случаев к нарушению правил ведения лесного хозяйства, особенно на европейском Севере. Особенно эти нарушения стали ощутимыми, когда в лес пришла тяжелая агрегатная техника. Так, широкая сплошная вырубка, если не оставлены обмесенители (семенники или семенные куртины), не может полностью возобновиться от стен леса, поскольку максимально эффективное воздействие их 100—110 м. Если же не обеспечено естественное возобновление, значит, требуется закладка лесных культур.
Еще в 1971 г. при изучении культур в Ярославской обл. нами был зафиксирован, на первый взгляд, весьма парадоксальный факт: ель в возрасте до 10 лет на супесчаных почвах имела лучшие показатели роста, чем на суглинках. Разница эта, чуть заметная на 4-м году жизни (0,1 м), к 10 годам достигает 0,4 м (на супесях высота ели 1,8, на суглинках — 1,4 м). Все культуры были заложены посадочным материалом одного вида и возраста. Указанное явление станет понятным, если учесть, что как установлено А. И. Писаренко и А. Б. Баранником, одинаковые по размеру сеянцы ели европейской в различных экологических (эдафических) условиях растут неодинаково: то есть сеянцы и саженцы древесных пород способны адаптивно изменять уровень ростовых процессов, сохраняя соответствующую ему закономерность роста. Использование этой их способности позволяет намечать лесохозяйственные мероприятия дифференцированно по видам и размерам посадочного материала и, что не менее важно, определять их оптимальные размеры, соответствующие конкретным условиям произрастания будущих посадок.
При создании лесных культур необходимо подбирать не только древесную породу, но и наиболее приспособленный к конкретным условиям произрастания ее генотип. Это должно стать составной частью хозяйственного управления процессом выращивания культур. В природе не существует идентичных насаждений, а значит, не представляется возможным оценить через массу выращенной древесины за 80—100 лет то или иное хозяйственное мероприятие. Но результаты изучения 10-летних культур ели европейской в Московской обл. позволяют надеяться на возможность значительного повышения продуктивности культур методом подбора соответствующего генотипа. Более того, в теоретическом плане они позволяют сделать заключение о различных типах роста разного по размеру посадочного материала, в практическом — определить оптимальные размеры посадочного материала для создания культур в тех или иных лесорастительных условиях, наметить принципиальные пути его использования.
По высоте стволика посадочный материал можно разбить на группы, каждая из которых имеет присущий только ей характер роста. Использование для закладки культур такого материала даст возможность более точно выбрать размещение и густоту посадки, характер и продолжительность ухода, срок перевода в покрытые лесом земли, проведения лесохозяйственных мероприятий и др.
Зная оптимальные размеры посадочного материала, предприятия могут планировать выращивание его с необходимыми параметрами в нужном количестве исходя из условий произрастания, ибо каждому размеру, возрасту и виду свойственна своя закономерность роста, обусловленная своеобразным характером адаптации. Наконец, в случае применения посадочного материала оптимального размера наиболее полно реализуются плодородие почвы и свойства растений, что в конечном итоге способствует повышению продуктивности культур. Напротив, закладка их посадочным материалом иного размера ведет к снижению лесоводственной эффективности и, следовательно, повышению затрат на выращивание.
В РСФСР функционируют 3273 лесных питомника, в которых выращивается 4,2 млрд сеянцев и саженцев; средняя площадь одного — 9 га. Однако, чтобы решить проблему искусственного лесовосстановления на вырубках, необходима организация базисных питомников с набором машин, обеспечивающих выполнение всех операций — от обработки почвы до выкопки и выборки растений. Рассчитанная «Союзгипролесхозом» оптимальная производственная мощность такого питомника на перспективу варьирует от 3,4 до 11,4 млн шт. обезличенного посадочного материала, площадь — от 40 до 100 га.
Базисные питомники должны выращивать укрупненные сеянцы и саженцы с закрытой корневой системой. Это позволит ограничить интенсивность обработки почвы и сократить число агротехнических уходов, производить посадку в течение всего вегетационного периода, что очень важно для таежных районов с сырыми и заболоченными почвами, а в целом значительно повысить качество и приживаемость культур, не говоря уже об экономической стороне вопроса.
Характер и ход предварительного и последующего естественного возобновления изучали применительно к выделенным группам типов лесов. Возобновляемость основных лесообразующих пород определяли отдельно по каждой группе и как средневзвешенный процент в целом по областям и автономным республикам, а также по процентному отношению возобновления в каждой из групп и доли участия его в лесном фонде области или автономной республике. Использовали материалы массовых обследований вырубок последнего десятилетия (более 6 млн га), проведенных предприятиями Минлесхоза РСФСР по единой методике. Нами они были систематизированы, обобщены и детально проанализированы.
В 1971—1972 гг. по единой методике был проведен массовый единовременный учет лесокультурного фонда с одновременным обследованием характера возобновления вырубок, что позволило получить сравниваемые данные по различным районам. В 1968—1972 гг. «Союзгипролесхозом» в нескольких областях в порядке контроля проведен единовременный учет лесокультурного фонда ключевым методом с более детальным изучением хода и характера возобновления вырубок последнего десятилетия.
Для выявления динамики и закономерности возобновления по годам в зависимости от давности по систематизированным материалам обследования составлены сводные таблицы возобновляемости вырубок давностью от одного до 10 лет, с применением математико-статистического метода составлены эмпирические формулы функциональной зависимости.
Научно обоснованное решение задачи повышения эффективности воспроизводства лесных ресурсов (в том числе лесовосстановления) требует полного учета и правильной экономической оценки всех природных и производственных фондов, а также привлечения данных в широком диапазоне лесорастительных и экономических условий. Генерализация сведений до уровня лесорастительных зон и групп типов леса, то есть до уровня зонально-типологической основы, позволила вскрыть ряд закономерностей, что невозможно было бы сделать на низших иерархических уровнях анализа собранного материала.
На основе обобщения и анализа отечественного и зарубежного опыта дана оценка различных способов содействия естественному возобновлению и сохранности подроста: очистка мест рубок и минерализация почвы, использование внутрилесосечных обсеменителей и стен лес», сохранение и выживаемость подроста. Установлено, что минерализация напочвенного покрова является эффективной мерой содействия естественному возобновлению. Возобновление сосны и ели на минерализованной почве возрастает по мере перехода от влажных к свежим и суховатым лесорастительным условиям. Успешность появления самосева зависит от интенсивности минерализации и может увеличиваться в 5—8 раз.
Наиболее эффективный способ лесовосстановления на вырубках — сохранение подроста. Учитывали наличие предварительного возобновления по группам типов леса и применявшийся способ рубок, для проверки определяли фактически сохранившийся подрост по областям и автономным республикам. Оказалось, самая перспективная технология — разработка лесосек методом узких лент; лучшая сохранность обеспечивается при рубках в осенне-зимний период.
Подготовка вырубок к закультивированию должна включать сплошную либо широкоплосную раскорчевку, затем глубокую плужную вспашку либо рыхление. В сухих условиях обработка почвы должна обеспечивать сдирание верхнего напочвенного покрова и образование микропонижений (борозд), на временно переувлажненных почвах — образование микроповышений в виде пластов и гряд, на избыточно увлажненных — формирование более значительных микроповышений с одновременной простейшей мелиорацией.
Прием посадки сеянцев или саженцев в значительной мере определяется типом условий произрастания, осуществлять ее лучше в весенний период; удлинение срока возможно при использовании сеянцев с закрытой корневой системой.
На ранних циклах искусственного лесовосстановления (обработка почвы, посадка и агротехнические уходы) надо применять менее энергоемкую технику, поскольку давление тяжелых машин и орудий на верхние горизонты почвогрунта повышает его плотность. Корневая система только что высаженных и растущих растений должна находить в посадочном месте, а. также в осваиваемой ею эдафической среде близкие к оптимальным либо благоприятные экологические условия; период адаптации (приживания) должен быть минимальным.
Успешность выращивания лесных культур во многом зависит от своевременного проведения агротехнических и лесоводственных уходов, причем последним следует уделять особое внимание. Запоздание с рубками ухода приводит к потере прироста, обесцениванию насаждений и даже к их гибели. Наибольшими бывают потери в возрасте 6—10 лет, т. е., когда требуется осветление. Если в первые 2 года погибает не более 3% заложенных (по площади), с 3 до 5 лет — 6—8, то к 10 годам — уже 10—15%. Конечно, нельзя считать, что все они полностью погибли, во многих случаях их можно еще спасти, удалив вышедшие в первый ярус лиственные породы. При отсутствии ухода таксатор классифицирует эту площадь как вырубку с естественно возобновившимися лиственными.
Произведенное «Союзгипролесхозом» обследование в зоне смешанных лесов Ярославской обл. показало, что более чем на 20% площади хвойных культур нужны осветления. Потребность в них возникает через 4—5 лет с момента закладки. По мере увеличения давности мягколиственные сильнее разрастаются, что и приводит к значительной гибели сосны и ели.
Так, через год после производства культур сосны на 1 га количество высаженных растений составляет в среднем 3 тыс., тогда как естественно возобновившихся мягколиственных пород, которые по высоте в 2—3 раза выше сосны, — 3—4 тыс., в результате состав оказывается 4С4Б2Ос + Е. К 10 годам на супесчаных почвах число сосен на 1 га уменьшается до 1,8 тыс., на суглинках — до 1,2 тыс., средняя высота — соответственно 2,1 и 1,6 м; число мягколиственных достигает 7—10 тыс., средняя высота — 2,9 и 2,2 м: состав насаждения — 1С5Ос4Б, ед. Е.
По культурам ели получены следующие данные. Через год после закладки на супесях на 1 га насчитывалось в среднем 4,2 тыс. жизнеспособных елочек высотой 0,2 м, на суглинках — 3,3 тыс.; количество естественного возобновления мягколиственных высотой 0,8 м и более — 5—6 тыс. К 10 годам на 1 га было 1,4—1,8 тыс. жизнеспособных деревьев ели и 10—12 тыс. березы и осины, но ель ниже только в 2—2,5 раза, т. е. догоняет их по высоте. С учетом естественной примеси елового подроста состав стал 2Е5Б30с на супесях и 1Е6Ос3Б — на суглинках.
Таким образом, при создании в зоне смешанных лесов (Ярославская и сопредельные обл.) культур хвойных пород на вырубках необходимо своевременно проводить лесоводственный уход (в 4-летних сосновых и 5-летних еловых), в противном случае здесь сформируются мягколиственные насаждения.
На старых вырубках лесовосстановительные работы можно проводить в тех случаях, когда возобновившиеся мягколиственные не выше 2,5—3 м; потом уже их надо относить к подлежащим реконструкции. Вместе с тем надо иметь в виду, что более чем на половине площади вырубок, возобновившихся мягколитвенными породами, через некоторое время под их пологом поселяется самосев хвойных (главным образом ели), который может обеспечить их восстановление через кратковременную смену пород. В таких условиях сформировать хвойное насаждение, ориентируясь на ель, можно рубками ухода или применением химических средств избирательного действия, но при условии своевременного проведения этих мероприятий.
Расчет сравнительной экономической эффективности различных способов лесовосстановления показал, что самый высокий коэффициент принадлежит сохранению подроста, второй — содействию естественному возобновлению (оставление семенников при рубке), наименьший — созданию лесных культур.
В процессе исследований установлены наиболее важные черты и особенности естественного и искусственного лесовосстановления, нормативные соотношения двух способов.
По формулам функциональной зависимости, представляющим собой параболу второго порядка и полином третьей степени, можно определить динамику возобновления и вывести баланс площадей, подлежащих лесовосстановлению на любой период, а также потребность в лесокультурных работах с объемами в зависимости от основных фондов, капитальных вложений и операционных затрат. Тогда процесс лесовосстановления можно разделить на естественное возобновление с использованием предварительного и последующего, а также» с применением мер содействия; искусственное лесовосстановление, т. е. создание лесных культур (традиционный метод) по существующим технологическим схемам с ограниченной опекой (минимальный агротехнический уход и ограниченные рубки ухода) или лесных плантаций с редким размещением растений, интенсивным агротехническим и лесоводственным уходом. Практический опыт убедительно свидетельствует о том, что выбор способа должен осуществляться одновременно с подготовкой и отводом лесосечного фонда.
Если предпочтение отдано естественному возобновлению, необходимо решить в первую очередь следующие вопросы:
- установить, какие участки могут восстановиться за счет предварительного возобновления главных лесообразующих пород, имеющегося под материнским пологом; отобранные площади передать в рубку с указанием в лесорубочном билете о применении такой технологии, которая обеспечит сохранение подроста; определить площади, где требуется содействие естественному возобновлению и назначить соответствующие мероприятия;
- отобрать площади с гарантированным последующим естественным возобновлением главных лесообразующих пород в установленный срок и оставить их на естественное заращивание;
- выделить участки, где нельзя ожидать естественного возобновления главной породы, а значит, требуется искусственное лесовосстановление; в зависимости от степени увлажнения и количества пней наметить основные технологические приемы;
- на участках с сохраненным подростом по завершении стадии выживаемости повсеместно и своевременно провести рубки ухода для формирования насаждения желаемого состава.
Особое внимание должно уделяться качеству работ. Дальнейшее его повышение предусматривает улучшение породного состава, своевременное закультивирование вырубок хозяйственно ценными и высокопродуктивными древесными породами, биологически соответствующими данным условиям.
При анализе первоначальной густоты культур на их лесоводственную эффективность следует оценивать технологические факторы (частоту прокладки борозд или полос), учитывать закономерности формирования насаждений, особенно в условиях возможного естественного возобновления и смены пород. В частности, в брусничниковых и зеленомошниковых группах типов леса с учетом естественного возобновления « первоначальная густота должна гарантировать нормальный рост и развитие при преобладающем участии в составе главной породы.
Особо следует отметить, что вопрос качества касается всех фаз и стадий лесовосстановления — от сбора семян с лучших деревьев до лесоводственных приемов формирования насаждений. Главное внимание надо уделять фазе индивидуального роста культур, от которой зависит последующая их эффективность. Это период в развитии насаждения, когда рождаются основные структурные элементы, определяющие его организацию и будущую продуктивность.
Первоочередные объекты для лесовосстановления — свежие вырубки. На старых невозобновившихся или возобновившихся малоценными мягколиственными породами следует применять другие технологические приемы, поскольку разработанные для свежих здесь бывают неэффективны.
Все выделенные под заращивание площади по степени увлажнения разделены на четыре группы (сухие, дренированные, с временными переувлажнением и заболоченные), для каждой требуются определенные технологии, машины и механизмы.
При искусственном лесовосстановлении необходимо исходить из следующих принципиальных положений:
- применение дифференцированной технологии с учетом лесорастительных условий и состояния вырубок;
- преимущественное применение посадки перед посевом, так как она более эффективна и надежна;
- значительное увеличение удельного веса закладки культур крупномерным посадочным материалом, что позволяет сократить количество агротехнических уходов, а в ряде случаев и полностью отказаться от них;
- расширение выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой под полиэтиленовой пленкой дает возможность выполнять посадочные работы в течение всего вегетационного периода;
- подбор древесных пород в соответствии с условиями произрастания, переход на применение сортовых семян и выращенных из них сеянцев (саженцев) с высокими наследственными свойствами, а также быстрорастущих клонов.
Помимо генетических на результаты селекции влияют и агротехнические факторы, потому при использовании селекционно улучшенного посадочного материала необходим и высокий агрофон.
В лесостепной зоне основным методом воспроизводства лесных ресурсов уже давно стало искусственное лесовосстановление. Лесокультурный фонд здесь практически исчерпан, работы ведутся только на текущих вырубках, а также на малопродуцирующих землях, вышедших из-под сельскохозяйственного пользования. Дальнейшая интенсификация лесокультурного производства должна идти по пути наиболее полного использования почвенно-климатических условий с учетом биоэкологических возможностей культивируемых древесных пород. Правильный их подбор, введение в процессе реконструкции быстрорастущих видов взамен малоценных позволят улучшить качественный состав и поднять продуктивность лесов.
На повышение продуктивности лесов направлен в целом научно-технический прогресс в лесном хозяйстве. Можно предполагать, что максимальный эффект может быть достигнут за счет получения возможно более высоких деревьев с высоко поднятыми кронами и усиленным процессом фотосинтеза.
В широком лесоводственном и биоэкологическом смысле селекция направлена на выведение деревьев с интенсивным приростом в высоту, что закладывается при создании лесных культур. С их формированием и ростом деревьев в высоту связана в конечном счете и густота посадки. Достижение большей высоты компенсирует многие другие показатели, в том числе и диаметр: объем древесины от него зависит в меньшей степени, чем от высоты деревьев.
Все это очень важно при интенсификации лесохозяйственного производства и выращивании насаждений не традиционными методами (создание лесных культур), которые свойственны экстенсивному ведению хозяйства, а плантационным, что может коренным образом изменить сложившееся отношение как к создаваемым насаждениям, так и к условиям произрастания и почвам и, кроме того, потребовать совершенно другого подхода.
При экстенсивном ведении хозяйства используются в первую очередь плодородные почвы, бонитет насаждений устанавливается по естественным производительным сипам природы, т. е. практически он означает оценку плодородия почвы. При интенсивном же ведении хозяйства, возможно, целесообразнее будет использовать малопроизводительные лесные песчаные почвы. На них лучше развиваются микробиологические процессы, чем на тяжелых глинистых, где из-за большой влагоемкости воздух вытесняется водой. По-видимому, микробиология, которой в настоящее время не уделяется внимания, с интенсификацией лесохозяйственного производства займет ведущее место в лесокультурном производстве и сможет поставить на службу народному хозяйству малопроизводительные почвы. Если сейчас в целях повышения эффективности лесокультурного производства уже начинают использовать фотопериодизм и микотрофность, то следующая на очереди — микробиология. Использование микробиологических процессов в плантационном лесовыращивании означает привлечение с помощью техники сил природы в преобразованном виде, высший уровень ее использования для производства биомассы.
Современный уровень ведения лесного хозяйства и тенденции его развития в мире показывают, что плантационное ведение хозяйства прокладывает себе дорогу и в ряде условий становится высокорентабельным. Более того, например, ФАО ООН считает, что существующие леса естественного происхождения в будущем не смогут служить надежным источником древесного сырья из-за больших колебаний в размерах и качестве древесины, недостаточных ее запасов или недоступности их для эксплуатации.
Еще на VI Мировом лесном конгрессе в Мадриде директор отдела лесов и лесной продукции ФАО Н. А. Осара подчеркнул, что если посадить быстрорастущие породы только на 5 % пригодных для этого земель в Латинской Америке и Африке, это обеспечит насаждениями площадь в 150 млн. га, которые дадут в 10 раз больше древесины, чем все естественные лесные массивы Европы.
В перспективе большим спросом будет пользоваться древесина с однородными технологическими характеристиками, которая может выращиваться вблизи крупных перерабатывающих и потребляющих центров в виде целевых плантационных массивов.
При создании лесных культур почти всегда ставится задача воссоздать лучшие образцы естественных насаждений со свойственной им лесной средой, которые иногда принимают за эталонные насаждения. Так, в качестве эталона предложено считать насаждение, которое по составу, продуктивности и качеству наилучшим образом отвечает целям хозяйства, т. е. наиболее полно использует плодородие почвы, дает наивысший годичный прирост древесины в данных условиях произрастания, а в возрасте спелости потребные народному хозяйству сортименты эффективно выполняет водоохранные и водорегулирующие, почвозащитные и другие полезные функции, устойчиво против неблагоприятных условий среды и вредных биологических факторов.
Эталонные искусственные насаждения — это пример того, к чему должны стремиться работники лесного хозяйства, а также как прогнозировать наиболее эффективное использование условий внешней среды. Такими примерами являются культуры ели и сосны IV класса возраста с запасом стволовой древесины до 600 м3/га, которые по лесоводственной эффективности более чем на 25 % превосходят местные естественные древостой. В зоне смешанных лесов они есть в Волоколамском лесокомбинате, Щелковском лесхозе, Уваровском, Медынском и многих других леспромхозах.
При формировании эталонных искусственных насаждений можно получить рекомендации по необходимым лесохозяйственным методам их воспитания на протяжении всей жизни. При выделении в искусственных насаждениях эталонных участков не следует ограничиваться характеристикой их состояния на данный момент. Необходимо учитывать историю их создания и выращивания, обратив внимание на промежуточное пользование, агротехнику, схемы смешения. В противном случае такие участки не в полной мере выполнят свое назначение.
Лесные плантации целесообразно создавать в районах интенсивного ведения лесного хозяйства с расчетом на ускоренное выращивание заданных сортиментов древесины. Это может быть обеспечено за счет редкого размещения растений, чтобы длительное время исключились конкуренция и отпад, обеспечивалось максимальное накопление прироста.
Плантации должны создаваться селекционным посадочным материалом с последующим интенсивным агротехническим и лесоводственным уходом в течение длительного (может быть, и всего) периода выращивания, регулярной подкормкой минеральными удобрениями.
Для площадей лесокультурного фонда категории «а» степной зоны в свое время был предложен метод прямоугольной механизированной посадки леса по глубоким плантажным бороздам, теоретической предпосылкой которого были обеспечение равномерной площади питания, длительный механизированный уход в двух перпендикулярных направлениях, обеспечение за счет редкого размещения растений большего прироста у меньшего числа растений.
Равномерное размещение растений по площади и обеспечение им хорошим уходом имеют большое значение для роста и развития. Равномерное размещение способствует формированию хорошей кроны, а главное — корневой системы. В обычных рядовых посадках (особенно в загущенных) они развиваются однобоко, в сторону междурядий, в прямоугольных же — равномерно во все стороны (корневая система использует всю площадь питания, поскольку в степных условиях лимитирующим фактором роста и развития является влага).
В природных зонах естественного распространения лесных насаждений древесные породы в той или иной степени обеспечены влагой, потому основным фактором их роста и развития является световой режим. У сильно затененных растений нарушается обмен веществ, что приводит к заметному ослаблению организма, тогда как незатененные выходят в первый ярус. В дальнейшем отставшие в росте деревья, попав под еще большее затенение вследствие быстрого развития лучших, не получают даже минимально необходимого света, что вызывает расстройство функционирования активной надземной и подземной частей, прекращение обмена веществ и полное отмирание организма.
Следовательно, лесные плантации надо закладывать в лучших условиях, где рост и развитие будут обеспечены по высшему бонитету с исходной густотой, исключающей относительно длительное время конкуренцию между саженцами, равномерным размещением их, обеспечивающим проведение механизированного ухода и рубок промежуточного пользования во избежание нерационального отпада. Все это позволит значительно сократить сроки выращивания насаждений и получать древесину заданных сортиментов хорошего качества.
Прецеденты создания высокопродуктивных насаждений имеются во всех зонах. Например, в Ленинском лесничестве Элистинского мехлесхоза (Калмыцкая АССР) редкое размещение растений по площади и интенсивный систематический уход обеспечили годичный прирост в высоту вяза мелколистного и акации белой до 2 м, а дуб давал здесь до четырех приростов (побегов) за вегетационный период.
Высокопродуктивные культуры имеются в Хреновеком лесхозе-техникуме Воронежской обл., созданные в конце XIX в. лесничим Н. Д. Суходским на песчаных почвах, и культуры того же периода в Волинском лесхозе Пензенской обл., созданные лесничим П. К. Кнорре. В качестве примера высокой продуктивности можно назвать культуры К. Ф. Тюрмера в Поречье Московской обл. и Андреевском леспромхозе Владимирской обл. В таежных условиях широкую известность получили высокопродуктивные насаждения Ф. А. Теплоухова, которые при соответствующем уходе обеспечили значительно большую продуктивность по сравнению с естественными насаждениями. В Финляндии есть несколько участков высокопродуктивных культур сосны в районе Полярного круга. Один из них — недалеко от г. Рованиеми, где в 60 лет средний прирост сосны составил 5 м3/га. На другом участке текущий прирост сосны равен 9 м3/га, а на удобренной его части — 12 м3/га.
В последние годы, как уже указывалось выше, в зоне смешанных лесов сильно увеличилось поголовье лосей, которые настолько сильно повреждают сосну, что во многих случаях отказались от этой породы даже в благоприятных для нее условиях произрастания и стали высаживать ель. Однако такой отказ не может быть признан правильным, поскольку лось обдирает и обгрызает и ее ствол. Так, в Москорецком лесничестве Можайского леспромхоза им повреждено 50—60% стволов ели 20—50-летнего возраста. В таких местах они заселяются стволовыми вредителями. В результате обработки дятлами деревья сухобочат и подвергаются бурелому и снеголому. В конечном счете в полное расстройство приходят некогда очень хорошие культуры ели, причем в большей степени страдают сплошные, наиболее близкие к плантационным. Безусловно, требуется регулирование плотности лосей, доведение их до двух-трех голов на 1000 га.
Большое значение при выращивании плантационных культур имеет агротехнический уход в течение всего периода выращивания, при котором полностью уничтожаются травянистая растительность и появляющаяся поросль. Исключение конкуренции со стороны травянистой растительности способствует увеличению прироста. По утверждению Уайльда, изучавшего в США влияние конкуренции живого напочвенного покрова на продуктивность насаждений, систематическое его уничтожение обеспечило увеличение прироста древесины почти в 3 раза, а в 30-летнем древостое сосны смолистой запас составил 170 м3/га против 67 м3/га на контроле. Существенно снизить трудовые и денежные затраты можно за счет применения гербицидов.
Уничтожение живого напочвенного покрова имеет особо важное значение при внесении удобрений. Практика показала, что используют их в основном травянистые растения, благодаря чему обильно разрастаются. Древесным достается всего 20—25 % питательных веществ.
Интенсификация производства при плантационном лесовыращивании предусматривает комплексную механизацию всех процессов, разумное сочетание агротехнических приемов и химических средств (гербицидов и удобрений).
Практически плантационное хозяйство может быть во всех зонах и вестись как на хвойные, так и на лиственные породы. Например, назрела проблема создания сырьевой базы для Астраханского, Кзыл-Ордынского и Херсонского целлюлозных комбинатов, построенных в свое время в расчете на использование камыша. Сейчас сюда ввозят древесину лиственных пород, хотя вполне можно на плантациях выращивать с орошением гибридные тополя. Плантационные культуры древесных пород с древесиной определенного качества целесообразно создавать в районах расположения крупных целлюлозно-бумажных и деревообрабатывающих предприятий.
Эти теоретические обобщения позволяют сделать следующие выводы. С одной стороны, в деле лесовосстановления важное значение имеют Организационные формы управления воспроизводством, с другой — протекание его в природной обстановке заставляет нас постоянно считаться с региональными условиями в широком их понимании и толковании. Данное обстоятельство предопределяет необходимость изучения вопросов воспроизводства с учетом типологического аспекта группировки информационных данных. Экологические группировки создавались по группам типов леса, свойственных различным зонам.
Нельзя игнорировать и то, что возобновительный процесс протекает на определенном хозяйственном и экономическом фоне и сопровождается теми или иными затратами материальных ресурсов. Следовательно, экономические аспекты должны учитываться обязательно, а основу технологии и управления лесовозобновлением должно составлять умелое оперирование массовым материалом на громадных территориях.
Для повышения продуктивности выращиваемых насаждений существуют три направления или вида мероприятий. К первому относятся те из них, которыми регулируется рост продуктивности изнутри биоценоза: правильный подбор древесных пород соответственно условиям произрастания, использование отборного и селекционного посадочного материала, целенаправленное размещение на площади главных и сопутствующих пород. Такие лесные культуры отнесены к культурам естественного типа или ряда.
Второе направление составляют искусственные приемы, изменяющие коренные условия произрастания и направленные на повышение прироста насаждений: мелиорация, внесение удобрений, посевы различных трав.
Выращиваемые в этих условиях названы лесными культурами искусственного типа или ряда.
Третье направление, основанное на законах внутренней структуры насаждений, — различные виды рубок ухода, при выращивании культур всех видов как естественного, так искусственного ряда.
В заключение нам хотелось бы отметить, что в деле искусственного лесовосстановления и тем более для оценки и обоснования приемов выращивания лесных культур все более остро необходимым становится экологический выход. В этом отношении всегда нужно помнить, что экология древесных пород является биологической основой всей системы хозяйственных мероприятий по искусственному лесовозобновлению и выбора оптимальных условий лесоразведения, начиная с подбора пород и кончая рубками ухода. Поэтому в перспективе именно экологический как практический, так и научный подходы к лесокультурному делу должны стать основными в решении проблем лесовосстановления.