Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СПЛОШНОЛЕСОСЕЧНЫХ РУБОК В ЕЛЬНИКАХ

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при проведении сплошнолесосечных рубок в ельниках европейской части РФ, Урала и Сибири.

Известен способ сплошнолесосечной рубки в ельниках, предполагающий вырубку всех деревьев на лесосеке за один прием (Правила заготовки древесины, 2011 - (1)).

Недостатком является то, что при проведении сплошнолесосечных рубок в ельниках не обеспечивается последующее лесовосстановление коренной породой и наблюдаются такие отрицательные явления, как ветровал и усыхание деревьев в прилегающих к вырубке полосах древостоя. Данный процесс распространяется на глубину до 20 м от стены леса. При этом доля усохших деревьев достигает 95-100%, а доля ветровала составляет, как правило, 45-50%. Первоочередными объектами усыхания ветровала являются наиболее крупные деревья со значительной массой ассимиляционного аппарата и кроны в целом. Основная причина усыхания деревьев ели - воздействие прямой солнечной радиации на стволы деревьев, вызывающее гибель камбиальных клеток, разрыв тонких корней при раскачивании деревьев ветром. Причина ветровала - усиление ветра на открытом пространстве вырубки, поверхностная корневая система и большая парусность крон у деревьев ели. Сложность последующего лесовосстановления елью объясняется невозможностью налета семян от стены леса на всю территорию вырубки. Интенсивность указанных негативных явлений возрастает по мере увеличения ширины лесосеки.

Оставление единичных и биогрупповых обсеменителей на вырубках проблематично, по причине их низкой устойчивости к ветровым нагрузкам, а также сложности их уборки после накопления подроста и формирования молодняка. Причина ветровала и усыхания, как обсеменителей, так и деревьев, примыкающих к вырубке, объясняется резким изменением условий произрастания после удаления древостоя и, прежде всего, усилением ветра на вырубке.

В 1975 г. на севере Пермского края шквальный ветер вывалил 20 млн. м³ древесины на площади 260 тыс. га (Рожков, Козак, 1989). На Среднем Урале массивные ветровалы наблюдались (Турков, 1979) в 1799, 1859, 1892 гг. Скорости ветра достигали 35-40 м/с (126-144 км/ч). Ветры меньших скоростей (20-24 м/с или 72-86 км/ч) на Среднем Урале повторяются каждые 5-10 лет, также вызывая ветровал и бурелом, в основном, в темно-хвойных лесах.

Общая схема влияния леса на ветер такова (Молчанов, 1961; Основы …, 1964; Протопопов, 1975; Белов, 1976; Мелехов, 1980; Молчанов, Губарева, 1980; Алексеев, 1982; и др.): при подходе воздушной массы к насаждению (опушке леса) она раздваивается - часть воздушного потока, ускоряясь, устремляется вверх до 1 км и более, другая часть, продолжая движение, проникает в насаждение. Раздвоение воздушной массы на два потока начинается перед насаждением на расстоянии 60-100 м, а иногда и до 10-12 высот древостоев (Белов, 1976). Поток, который устремляется в лес, за 10-30 м до стены леса начинает уплотняться и терять скорость и в лесу уже на расстоянии 120-150 м не превышает 6-7% от первоначальной скорости открытого пространства, а на расстоянии до 250 м его скорость ничтожна.

Особенно активно на торможение скорости ветра в лесу влияет еловый элемент древостоя. Чем более шероховатый полог, тем более высокими темпами падает скорость ветра. Полог елового леса более шероховатый в верхней части по сравнению с сосновыми насаждениями, поэтому над еловым лесом скорость ветра падает быстрее. За пределами леса в заветренной стороне на расстоянии до 10 высот древостоев воздушные массы с небольшими скоростями опускаются к земле, и их скорость восстанавливается вновь в пределах до 100-кратной высоты древостоев (Луганский, 2010).

Известен способ естественного возобновления леса на вырубках после завершения лесосечных работ с использованием машиной заготовки древесины (патент на изобретение РФ №2294092, 2007), при котором после сплошнолесосечной рубки с использованием машинной заготовки древесины на вырубке остаются семенные полосы. Указанные полосы оставляют поперек вырубки сначала с одной стороны лесовозного уса, а затем с другой стороны - через 150 м от первой полосы и таким образом осуществляют разработку всей лесосеки. Полосы оставляют шириной равной средней высоте древостоя. Этот способ позволяет улучшить лесорастительные условия на вырубке и способствует последующему естественному лесовозобновлению.

Недостатком разработки лесосек с оставлением семенных полос является то, что его нельзя применить в ельниках, поскольку они наиболее подвержены ветровалам из-за поверхностной корневой системы и усыханию в связи с резкими изменениями условий освещенности. Кроме того, указанный способ оставления семенных полос равномерно по всей лесосеке приводит к потере прироста древесины, поскольку спелые и перестойные деревья, даже при условии сохранения жизнеспособности снижают своей прирост в семенных полосах из-за резкого изменения экологических условий.

Технический результат - снижение потерь товарной древесины от усыхания и ветровала в примыкающей к вырубке полосе древостоя и обеспечение последующего лесовосстановления после сплошнолесосечной рубки в ельниках.

Техническая задача - изменение направления и скорости ветра вблизи стены леса и уменьшение ветровой нагрузки за счет плавного изменения высоты оставляемых деревьев и формирования ступенчатого полога.

На Фиг. 1 показана известная лесосека после вырубки, где поз. 1, стена леса, поз. 2 направление господствующих ветров, на Фиг. 2 показано формирование ступенчатого полога ветроупорной опушки.

Способ сплошнолесосечных рубок в ельниках включает сплошную рубку спелых и перестойных еловых насаждений на лесосеке, при этом оставляют по границам лесосеки шириной до 250 м часть молодых тонкомерных деревьев в полосах шириной 10-12 м (полупасека). Размер оставляемых деревьев при этом увеличивается по мере удаления от трелевочного волока, достигая максимальной величины (средней высоты древостоя до рубки) на границе ветроупорной опушки, примыкающей к вырубке (фиг. 2, поз. 3). Таким образом, формируется ступенчатый полог из молодняка.

После примыкания к вырубке очередной лесосеки также оставляется полоса тонкомера шириной 10-12 м, которая предназначена для смягчения вредного действия ветра и бокового освещения на защищаемые участки леса.

В результате оставления на вырубках указанных полос из молодых тонкомерных деревьев обеспечивается снижение скорости ветра, равномерное распределение снега по вырубке, меньшее промерзание почвы и последующее обсеменение елью. После рубки сохраненный тонкомер резко увеличивает свой прирост и семеношение, что позволяет обеспечить вырубку семенами, а после формирования на вырубке елового молодняка вырубить оставленные полосы и получить товарную древесину. Уборка оставляемых полос, после формирования молодняка технологически не составляет сложности, поскольку по середине полосы можно проложить трелевочный волок, осуществляя валку деревьев с двух сторон от него.

В прямой зависимости от освещенности в насаждениях находится процесс появления и роста самосева, а затем и подроста. Наилучшие световые условия для темнохвойных (ель, пихта, кедр) - при относительной полноте 0,6-0,7 (Чмар, 1977). По данным А.А. Молчанова (1978), высокая интенсивность света способствует усилению развития корней деревьев.

Уровень урожайности генеративных органов растений в лесных насаждениях во многом зависит от условий освещенности (наряду, конечно, с другими экологическими факторами). В расчете на одно дерево плодоношение тем выше, чем реже древостой. По данным С.Н. Санникова и С.С. Санниковой (1985) в Припышминских борах в 175-летнем сосняке на Урале, с уменьшением полноты от 1,3 до 0,5 плодоношение увеличилось в 5 раз.

Данные пробных площадей, заложенных в полосе древостоя ельника зеленомошного, примыкающего к вырубке шириной 300 м, показали (табл. 2), что отпад в контрольном варианте составил 83% по запасу, в то время как при оставлении вдоль границы вырубки полосы из тонкомера шириной 10 м отпад не превышал 0,7% спустя 4 года после рубки.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет снизить потери товарной древесины от усыхания и ветровала в примыкающей к вырубке полосе древостоя и обеспечение последующего лесовосстановления после сплошнолесосечной рубки в ельниках.

Литература

1. Правила заготовки древесины: утвержд. Приказом Федерального агентства лесного хозяйства (Рослесхоз) от 1 августа 2011 г. №337.

2. Способ естественного возобновления леса на вырубках после лесосечных работ с использованием машинной заготовки леса: пат. №1194092 Рос. Федерация. №2005218328/12; заявл. 14.06.2005; опубл. 27.02.2007. 3 с.