Профилактика гибели хвойных защитных насаждений в сухостепной зоне Поволжья (стр. 1 )

На правах рукописи

ОБЕЛЬЦЕВ Сергей Владимирович

ПРОФИЛАКТИКА ГИБЕЛИ ХВОЙНЫХ ЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЕ ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.03.03. – Агролесомелиорация, защитное

лесоразведение, озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Волгоград 2011

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

кандидат сельскохозяйственных наук,

Ведущая организация: Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени »

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук г. Волгоград, Университетский пр., 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ.

Факс 8(84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно–исследовательского института агролесомелиорации и на сайте www. *****.

Автореферат разослан 25 ноября 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета …

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Повышение биологической и противопожарной устойчивости хвойных ЗЛН в степи приобрело особую актуальность в последние годы, особенно в 1г. г. В этот период отмечены гибель древостоев вследствие воздействия комплекса факторов: отсутствия должной интенсивности рубок ухода, противопожарного обустройства и эффективных мер профилактики лесных пожаров, распространение очагов первичных и вторичных вредителей леса.

Непреходящее социальное значение созданных хвойных ЗЛН требует разработки адекватных лесоводственных мер.

Цель исследований:

- выявление причин недостаточной биологической и противопожарной устойчивости хвойных ЗЛН и культур;

- выявление причин низкой эффективности принятых лесоводственных мер;

- разработка действенных мер профилактики негативных абиотических и биотических процессов.

Задачи исследований:

1.  Выявить причины недостаточной биологической и противопожарной устойчивости хвойных древостоев степи.

2.  Выявить причины низкой эффективности принятых мер ведения лесного хозяйства.

3.  Разработать физические критерии оценки успешности ведения лесоводственных приемов.

4.  Обосновать метод, интенсивность и сроки рубок ухода.

5.  Выявить особенности морфологического типа деревьев в зависимости от классов Крафта, естественных ступеней толщины, расположения в древостое.

6.  Выявить влияние состава схем смешения и размещения на морфологический тип и устойчивость главных пород в защитных насаждениях.

7.  Разработать инновационные приемы противопожарной профилактики.

Научная новизна работы:

Впервые для условий степного Поволжья выявлены основные причины низкой эффективности ряда лесоводственных приемов. Разработаны действенные меры профилактики массового усыхания хвойных ЗЛН вследствие биотических и абиотических факторов.

Выявлен эффект светового диффузора, подчеркивающий ведущую роль светового режима и количества ассимиляционной массы в устойчивости хвойных древостоев в степи.

Дана новая методика расчета проектной продуктивности создаваемых лесных насаждений по величине удельной поверхности древесины главной породы и почвы, что объясняет негативный дрейф классов бонитета в древостоях степи и дает

надежный прогноз потенциальной продуктивности создаваемых ЗЛН.

Разработаны действенные меры противопожарной профилактики в хвойных насаждениях, связанные с ведением интенсивных рубок ухода и мульчированием подстилки песком с помощью грунтометов.

Личный вклад. В период с 2008 по 2011 год НИР выполнялись по тематическому плану Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (номер Госрегистрации –01.2., автором разработана методика расчета проектной продуктивности создаваемых лесных насаждений по соотношению величины удельной поверхности древесины главной породы, мощности и удельной поверхности почвы под древостоем, выявлен эффект «светового диффузора», разработана программа, определены методы исследований. С 2008 по 2011 г. г. проведен сбор материала и опубликование результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- гидрофизическое обоснование приемов профилактики массового усыхания хвойных насаждений;

- меры повышения биологической устойчивости хвойных ЗЛН;

- выявление определяющей роли рубок ухода и светового режима в устойчивости хвойных древостоев;

- методика расчета проектной продуктивности создаваемых хвойных древостоев;

- действенные меры противопожарной профилактики.

Теоретическая и практическая значимость состоит в разработке и внедрении в производство действенных мер профилактики массового усыхания хвойных ЗЛН в степи. Выявлена ведущая роль светового режима, массы ассимиляционного аппарата в устойчивости и долговечности хвойных насаждений. Разработаны инновационные приемы профилактики лесных пожаров.

Обоснованность и достоверность выводов и предложений подтверждается многочисленными экспериментальными материалами, полученными во время полевых и камеральных работ, а также статистической обработкой данных НИР.

Апробация работы.

Основные результаты исследований были представлены на научно-практических конференциях и семинарах: «Инновационные технологии в обучении и производстве» Камышин, 2008, «Актуальные проблемы лесоуправления и кадрового обеспечения лесного сектора экономики стран Центральной Азии», Алматы, 2008, « Аридное землепользование – способы и технологии интенсификации», Соленое займище, 2008, «Современное состояние водных ресурсов Нижней Волги и проблемы их управления», Астрахань, 2009, «перспективы развития агролесомелиорации и защитного лесоразведения в адаптивно-ландшафтных системах земледелия», Волгоград, 2011.

Приемы обоснования новых подходов в ведении лесного хозяйства в искусственных насаждениях представлены в «Научном обосновании и рекомен-

дациях по повышению биологической устойчивости естественных – искусственных дубрав Волго-Ахтубинской поймы», Волгоград, 2009.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано12 научных статей, в том числе одна, входящая в перечень ВАК РФ, и одна монография. Объем работ, опубликованных в научных изданиях составляет – 30,0 п. л., в том числе личное участие соискателя – 9,8 п. л., что составляет 33%.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 189 стр. Состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству. Список использованной литературы состоит из 275 названий, в том числе 1 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.Аналитический обзор. В главе рассмотрены причины усыхания хвойных древостоев на песках, принятая методология адаптации главных пород в мелиоративных насаждениях, влияние ряда гидрофизических факторов, таких как комплексный оценочный показатель, объясняющий существенные гидрофизические, таксационные и физиологические различия хвойных древесных пород в различных типах древостоев. Рассмотрена роль динамики влажности древесины и метаболической влаги в жизни главных древесных пород в степи – по (1957), В. Желявски (1980), (1990) и (2002, 2011).

2.Программа и методика исследований.

Объем выполненных работ: количество взятых образцов для определения полной влагоемкости древесины ствола (80 шт.) и корня (20 шт.), хвои разных возрастов 200 навесок. Для измерения влажности заболони, ядра, корня, хвои отобрано более 1200 образцов. Также было заложено около 50 пробных площадей. Для выявления функциональной влажности ядра и заболони обработано 320 образцов. Расчет функциональной влажности древесины корня и ассимиляционного аппарата проводился по 320 образцам. Определение плотности древесины ствола – 20 измерений, древесины корня – 60.

Программой НИР предусматривалось выявление роли схем смешения и размещения, густоты лесных ЗЛН на состояние главных хвойных лесообразующих пород и разработка альтернативных приемов ведения лесного хозяйства в степных борах, а также разработка действенных приемов противопожарной профилактики.

Анализ состояния хвойных насаждений проведен с помощью закладки постоянных и временных пробных площадей, отборе и анализе хода роста модельных деревьев в зависимости от густоты древостоев, интенсивности рубок ухода, схем смешения и размещения. В этих целях отобрано 110 модельных деревьев.

Функциональную влажность определяли высушиванием до постоянного веса при температуре C термовесовым методом по ГОСТу .

В работе также использовались исследования (2002) в которых он выявил строгое однообразие морфологического типа средних деревьев

шести главных пород в нормальных древостоях каждого класса бонитета. Эффективность проведения лесоводственных приемов при формировании заведомо устойчивых древостоев, а также оценка влагосодержания в древесине стволов средних деревьев проводилась расчетным путем – по определению комплексного оценочного показателя (КОП) средних деревьев сравниваемых древостоев по формуле(1):

(1/см), (1)

где h – высота дерева, см; D – диаметр дерева на высоте 1,3 м, см; G1,3 – площадь поперечного сечения на высоте 1,3 м, 1/см.

3. Природные условия региона.

Исследовательские работы выполнялись в степных ландшафтах Волгоградской области. Особенностью климата является континентальность и засушливость, усиливающаяся с северо-запада на юго-восток. Среднегодовое количество осадков от 280-300 мм в южных районах области, до 400-500 мм в северных. Среднегодовая температура в среднем 7,8-9,9°С.

Общая лесная площадь Волгоградской области на 01.01.2005 г. составляет 591,7 тыс. га, в т. ч. покрытая лесом 498,4 тыс. га.

Все леса области отнесены к лесам I группы, в которых разрешается производить только санитарные, лесовосстановительные работы и рубки ухода. Основными лесообразующими породами являются: дуб, сосна, тополь, вяз, ясень, ивы, ольха, береза, клен, робиния.

4. Разработка альтернативных приемов ведения лесного хозяйства в степных борах Поволжья.

Подтверждена наиболее часто встречающаяся ошибка в оценке интенсивности лесоводственных уходов – во главу угла все еще ставится традиционный кубометрический подход, а вопросы повышения устойчивости и долговечности не рассматриваются. Так (2003), признав высокий положительный эффект высокоинтенсивной (47% от числа деревьев) рубки в 20-летних культурах сосны обыкновенной, не заметил, что лучшие деревья в 40 лет (800 шт./га) имеют практически один морфологический тип – одинаково этиолированы и потому равно неустойчивы на всех вариантах уходов. Рекомендуемая им густота (1,5 тыс. деревьев на 1 га 20-40 лет) втрое больше таковой заведомо устойчивых древостоев. Одним из критериев оценки интенсивности лесоводственных уходов является не то, сколько деревьев вырубили, а сколько оставили. Важно знать насколько морфологический тип среднего дерева (КОП) соответствует ожидаемому результату.

При сложившемся лесоводстве преследуются цели только общей продуктивности лесов. Поэтому выбирается только та часть древостоя, которая облигатно отомрет и будет потеряна для переработки в товар. Сравнение КОПа выбираемой части с таковым основной части древостоя показывает, что разница между ними составляет 2- 4 раза. Это и объясняет низкую эффективность принятых лесоводственных приемов – в основной части древостоев, КОП в свою очередь враз выше, чем в климаксовых ординарных.

Из приведенного следует, что определяющей причиной гибели хвойных насаждений аридной зоны является неправильное проведение лесоводственных мер или их отсутствие.

В таблице 1 показана возрастная динамика изменения коэффициента напряжения роста (рассчитан нами по данным , 1975) в хвойных молодняках в зависимости от густоты посадки.

Таблица 1 – Зависимость напряженности роста сосны от возраста и густоты молодняков

Возраст, лет	Коэффициент напряжения роста (см/см ) при густоте (тыс. шт./га)
5	10	15	20	30	40
6	8	10	14	15	17	23
10	21	28	36	40	50	60
15	13	20	27	32	38	45
18	13	20	27	40	40	46

Увеличение густоты в 8 раз (с 5 до 40 тыс. шт./га) увеличивает КОП в 3 раза (с 8 до 23 см/см2 в возрасте 6 лет и с 21 до 60 см/см в возрасте 10 лет). По всем группам густоты древостоев в период с 6 до 10 лет коэффициент стройности (коэффициент напряжения роста) увеличивается также в 3 раза, а в последующие 5 лет достигнув критического возраста – снижается в 1,5 раза, оставаясь на предельно высоком уровне – практически на порядок выше, чем в молодняках в парковых древостоях, бывших лесосеменных плантациях и опушках всех древостоев, при шахматном размещении посадочного материала в полосах и кулисах. Таким образом, под «критическим возрастом» мы понимаем возраст, наступивший сразу после полного смыкания крон, возраст дифференциации главной породы по форме, коэффициенту напряжения роста и состоянию (отпад увеличивает площадь питания и снижает напряженность роста и массу хвои главной породы). В любой год после 10-летнего возраста может произойти массовое усыхание сосны. Необходимым условием последнего является засуха, не заставляющая себя долго ждать в аридной зоне, где 3 года из 10 облигатно острозасушливые. Приведенные выше данные позволяют точно установить срок проведения интенсивных рубок в молодняках по принципу: «в 6 лет рано, в 10 – поздно, в 7-9 лет - необходимо».

Это указывает на крайнюю необходимость своевременного изреживания древостоев для формирования мощного ассимиляционного аппарата сосны и обеспечения крупных запасов катаболической влаги. Этот феномен полностью игнорируется в степном лесоводстве, что имеет следствием массовое усыхание и распад древостоев в возрасте взросления.

В условиях Камышинского лесничества было выявлено, что полное отсутствие лесоводственных уходов – причина угнетения роста и ухудшения состояния хвойных ЗЛН на песках.

Введение схематических рубок (удален каждый седьмой ряд) оказалось как высокоэффективным противопожарным средством (выгорел только один блок лесных насаждений – другие остались неповрежденными), так и средством улучшения светового и водного режима в новой опушке (табл. 2).

Таблица 2 – Зависимость среднего годового прироста по радиусу (мм) от размещения и размеров деревьев и классов Крафта в 40-летних ЗЛН

Периоды	Верхнелиповское лесничество, квартал 134, выд.8
Опушечные ряды	Внутренние ряды
I-II	III	IV-V	I-II	III	IV-V
	2,7	2	1,3	0,97	1,0	2,16
	3,16	2,62	2,74	1,12	0,62	-
	5,22	3,46	5,7	2,04	0,88	-
до 1981	4,5	4,88	-	5,16	2,9	-
КОП, см/см2	3,3	3,4	6,5	3,4	5,9	14,1
Чухонастовка, квартал 15, выд.13, 20
Периоды	Опушечные ряды	Внутренние ряды
I-II	III	IV-V	I-II	III	IV-V
	2,5	1,46	-	1,77	1,13	1,12
	4,36	3,08	-	3	2,86	2,6
	4,76	1,86	-	3,7	3,57	1,86
до 1981	3,7	4,46	-	2,87	-	-
КОП, см/см2	2,5	2,6	5,2	3,1	9,3	10,2

Причем крупные деревья (I-II класс Крафта) в опушках и внутренних рядах в 40-летних ЗЛН обладают одинаковым сбежистым морфологическим типом (КОП 3.3 и 3,4 см/см2), в то время как средние (III класса Крафта) и мелкие (IV-V класса Крафта) значительно (в 1,7-2,0 раза) более этиолированы.