Дубовые фитоценозы: 90 лет исследований

В.Ф. Решетников, к.с.-х. наук, заместитель директора по научной работе ГЛХУ «Жорновская ЭЛБ Института леса НАН Беларуси»;

К.М. Сторожишина, к.с.-х. наук, старший научный сотрудник ГЛХУ «Жорновская ЭЛБ Института леса НАН Беларуси»

Настоящая статья посвящена 90-летней истории со дня организации Жорновской экспериментальной лесной базы. Представленный материал позволяет оценить итоги почти векового опыта исследования фитоценозов дуба черешчатого, отличающихся сложностью своей структуры, ценностью древесины, богатством биологического разнообразия. Результатом многолетних наблюдений за особенностями роста и формирования смешанных насаждений дуба черешчатого следует считать разработанный нами способ создания смешанных лесных культур дуба на вырубках, согласно которого посадка дуба производится сближенными рядами (кулисами). Способ рекомендован для применения в государственных лесохозяйственных учреждения Республики Беларусь.

Неоценимым богатством Жорновской экспериментальной лесной базы являются ее смешанные дубовые фитоценозы, которые многие годы служили и служат основной базой и эталоном научных исследований. Сформированные в течение длительного времени дубовые леса выполняют важные водорегулирующие и защитные функции, обладают высокими санитарно-гигиеническими и эстетическими свойствами.

Однако, результаты исследований последнего десятилетия [1,2] показали, что состав и структура насаждений дуба черешчатого не отвечает его экологическим требованиям, что приводит к снижению хозяйственной и экономической ценности дубовой древесины. А создаваемые лесные культуры дуба черешчатого зачастую характеризуются неудовлетворительным состоянием из-за несовершенных способов их создания, проведения некачественных и несвоевременных лесокультурных и лесоводственных уходов. На сегодняшний день сотрудниками Жорновской экспериментальной лесной базы обобщен и систематизирован накопленный материал 90-летнего опыта выращивания и формирования устойчивых дубовых фитоценозов. Неотъемлемой частью его стали уникальные объекты, созданные лесничим Робертом Бруттеном (1908–1911 гг.) и научными сотрудниками Ф.И. Поляковым и Н.М. Яковлевым (1925–1929 гг.). Систематические наблюдения на объектах с периодической публикацией результатов исследований проводились академиком И.Д. Юркевич, д.с.-х.н. В.К. Поджаровым, кандитами с.-х. наук Б.П. Червяковым, А.П. Доценко, Н.И. Поляковым, А.П. Сушинским, В.Ф. Решетниковым, с.н.с. О.Ф. Сидоренко.

Первые культуры дуба на территории Жорновской экспериментальной лесной базе были созданы лесничим Робертом Бруттеном в 1911 году на нераскорчеванной вырубке по коридорному способу, предложенному А.П. Молчановым для Тульских засек. Расстояние между коридорами Р.Бруттен предложил увеличить с 4 м (согласно метода А.П. Молчанова) до 10 м, в прорубленных коридорах производилась рядовая посадка дуба на расстоянии 1 м. Периодические наблюдения за данным объектом показали, что выращивание культуры дуба коридорным способом возможно, но увеличивать расстояние до 10 м между коридорами нецелесообразно.

Экспериментальный объект, созданный посевом желудей дуба с акацией желтой в 1925 году Ф.И. Поляковым, характерен ранним угнетением и отпадом последней. В результате на объекте остались культуры дуба густотой посадки 20 тыс.шт./га. Наряду с ним были созданы культуры дуба густотой посадки 40 тыс.шт./га. К 83-летнему возрасту отмечен более успешный рост культур густотой посадки 20 тыс.шт./га (общий запас насаждения составляет 317 м³/га, в т.ч. дуба – 283 м³/га) по сравнению с перегущенными (40 тыс.шт./га) – различие по запасу дуба составляет 33,5 %.

В 1926 году Ф.И. Поляковым был заложен объект по изучению влияния рубок ухода на рост и сохранность культур дуба. На участке с проведением своевременных уходов к 80-летнему возрасту образовалось устойчивое смешанное насаждение составом 7Д2Е1Лп+Гр,ед.Б (общий запас насаждения составляет 324 м³/га, в т.ч. дуба – 212 м³/га). На второй секции, которая была оставлена без уходов (контроль), основная часть деревьев дуба отпала к 50-летнему возрасту, в результате культуры дуба погибли.

Влияние проведения систематических и своевременных уходов в культурах дуба изучалось на объекте, заложенном в 1929 году Н.М. Яковлевым. Участок с высеянными желудями густотой 8340 тыс.шт./га был поделен на две секции: А – с регулярным проведением уходов, В – с опозданием. Следует отметить, что на двух секциях к 80 годам сформировались смешанные насаждения дуба, но с различным составом и продуктивностью. На секции А произрастает насаждение составом 7Д3Е,ед.Гр,Кл с запасом древостоя дуба 305 м³/га, на секции В – 5Д3С2Е, ед.Гр,Лп,Кл (запас древостоя дуба составляет 226 м³/га). Проведение систематических и своевременных уходов способствует выращиванию высокопродуктивного смешанного фитоценоза.

Впервые в Беларуси опыт проведения постепенных рубок в дубравах был заложен в 1926 году сотрудниками Жорновской опытной станции. Результаты показали, что для создания смешанной дубравы наличие подроста дуба должно составлять не менее 2000 шт./га, не исключая наличия подгонных пород – клена, липы, граба. Снижать полноту менее 0,6 не рекомендуется [3].

В период 1926–1928 гг. научными сотрудниками были созданы варианты смешанных культур дуба: 1) с липой, чередование рядами; 2) с сосной, чередование рядами и 3) с сосной, чередование в рядах. Сохранились дубово-липовые культуры. Они отличаются устойчивостью и продуктивностью, их состав к 80-летнему возрасту – 7Д3Лп,ед.Е,С,Гр (общий запас насаждения – 398 м³/га, в т.ч. дуба – 280 м³/га).

Проводятся систематические наблюдения за опытными объектами, созданными в 1986 году к.б.н. И.А. Солоновичем. На первом варианте производилась механизированная посадка 4-летних неперешколеных сеянцев дуба, на втором – однолетних сеянцев дуба, на третьем – 4-летних сеянцев дуба и 2-летних сеянцев ели. Отмечено, что к 25-летнему возрасту как чистые, так и смешанные культуры дуба, созданные крупномерным посадочным материалом, отличаются наилучшими показателями роста.

В 80-х годах прошлого столетия, обобщив 60-летний опыт создания и выращивания лесных культур дуба черешчатого на территории Жорновской экспериментальной лесной базы, под руководством Решетникова В.Ф. заложена серия опытных объектов по созданию лесных культур дуба сближенными рядами (кулисами). В качестве подгонных пород дуба в состав смешанных культур одновременно или спустя 5-10 лет высаживалась липа, клен, ель или ясень.

Накопленный опыт ведения лесного хозяйства в дубравах экспериментальной лесной базы однозначно является очень ценным для принятия научно обоснованных методов решения проблем восстановления и выращивания дубрав Беларуси. Многолетние наблюдения исключили те модели создания и формирования смешанного фитоценоза дуба черешчатого, которые не отвечают биологическим особенностям данной породы, что в результате приводит к образованию насаждений нецелевого состава с заниженной фактической продуктивностью. Сложность выращивания устойчивых и ценных в хозяйственном отношении смешанных фитоценозов дуба черешчатого характеризуется как особенностями мероприятий по лесовосстановлению, так и особенностями формирования их состава и структуры на протяжении всего периода роста.

В последнее десятилетие появилось значительное число работ, посвященных изучению пространственной структуры экологических систем, и, в частности, горизонтальной структуры древостоя. Грабарник П.Я [4] отмечает, что сложность и многообразие факторов, влияющих на возобновление, рост и отпад деревьев приводит к специфической пространственной организации популяции растений, т.е. взаимному расположению растений в сообществе.

Комплекс исследований, направленных на изучение пространственной структуры приспевающих смешанных насаждений дуба черешчатого, позволил нам установить групповой характер произрастания деревьев дуба, что отвечает его физиологическим требованиям к природным условиям окружающей среды [8]. Полученные сведения стали основанием использования, так называемого, биогруппового метода посадки дуба, т.е. размещения его сближенными рядами или кулисами на лесокультурной площади. Собранный материал из литературных источников свидетельствует об апробации данного метода за рубежом [2]. Такие культуры авторы еще называют частично-сплошными или полосно-групповыми.

Исследования последних лет, проведенные нами в лесных культурах дуба различного состава, условий местопроизрастания и возраста, выявили тенденцию к формированию смешанных насаждений нецелевого состава, что в свою очередь неблагоприятно отражается на их продуктивности [1, 5, 6]. Одним из перспективных направлений в решении данной проблемы является создание и выращивание лесных культур дуба с участием хвойных пород, в частности ели европейской, определенное долевое участие которой может существенно повысить продуктивность древостоев без снижения выхода ценной дубовой древесины.

Применяемые в настоящее время в лесокультурной практике Беларуси схемы смешения древесных пород при создании дубово-еловых культур редко приводят к образованию устойчивых насаждений [5]. Выявлено следующее: в лесных культурах, созданных чередованием 1–3 рядов дуба с кулисами ели (до 7 рядов), участие дуба в древостое сокращается уже к концу возраста молодняков I класса; увеличение числа рядов дуба (до 6–7 рядов) не способствует формированию смешанного насаждения с преобладанием твердолиственной породы: в 20-летних культурах количество деревьев дуба сокращается более чем в 3 раза. Культуры дуба, созданные по схеме смешения 3р.Д1р.Е отличаются наилучшими показателями роста в условиях местопроизрастания С₂ (дубрава орляковая).

Немаловажное значение при формировании и выращивании устойчивых и продуктивных смешанных дубово-еловых насаждений занимают вопросы, связанные с изучением ценотического влияния древесных пород. Наши исследования показали, что успешность роста дубово-еловых лесных культур характеризуется особенностями межвидового влияния главных пород, а также конкурентоспособностью дуба в них [5, 6].

На основании анализа выше изложенного материала нами было выявлено, что в дубово-еловых насаждениях успешность роста и продуктивность дуба зависит от величины расстояния до наиболее близко произрастающей от него ели [7]. Дифференциация деревьев дуба по классам Крафта обусловлена их удаленностью от деревьев ели: чем выше класс Крафта дуба, тем дальше от него произрастает ель. В приспевающем смешанном насаждении деревья дуба I группы роста (I–III классы Крафта) произрастают на расстоянии 4,2–6,7 м от ближайших деревьев ели.

Доказательные аргументы дают основание выделить следующие аспекты, которые необходимо соблюдать при создании смешанных культур дуба черешчатого: 1) посадку дуба производить сближенными рядами с расстоянием между ними 1,8–2,0 м в кулисе; 2) расстояние между кулисами дуба и рядами ели должно быть не менее 4,0 м; 3) состав будущих лесных культур необходимо определять в соответствии с типом условий местопроизрастания (в условиях судубравы (С_2-3) целесообразно создавать дубово-еловые лесные культуры (рис. 1а); в условиях дубравы (Д_2-3) между кулисами дуба и рядами ели рекомендовано вводить ряды лиственной породы (липы, клена) (рис. 1б)).

Многолетние наблюдения за ростом смешанных насаждений дуба черешчатого, проведение комплексных исследований с анализом измеренных и рассчитанных показателей позволили обосновано подойти к предложению нового способа создания смешанных лесных культур дуба черешчатого (на основе размещения дуба на лесокультурной площади кулисами со сближенными рядами). Одним из важнейших результатов проведенной исследовательской работы явилось получение патента на изобретение «Способ создания устойчивого дубово-елового насаждения» (рис. 1а), [8]. Значимость разработки подтверждается ее использованием в отраслевом нормативном документе ТКП 047-2009 Наставление по лесовосстановлению и лесоразведению (рис.1б). Применение данного способа при создании смешанных культур дуба черешчатого рекомендовано для государственных лесохозяйственных учреждений Республики Беларусь.

а	б

Рис. 1. Способы создания дубово-еловых культур на вырубках

В настоящее время в лесном фонде Беларуси накопились значительные площади насаждений с долевым участием дуба 2-3 единицы, на которых проведение даже своевременных рубок ухода (до полноты 0,6) привело к переводу их в хозсекции мягколиственных пород. На сегодняшний день актуальность данной проблемы нашла отражение в направлении исследовательской деятельности сотрудников Жорновской экспериментальной базы. Здесь ведутся периодические наблюдения за опытными объектами, целью которых является перевод малоценных насаждений в дубравы путем проведения интенсивной рубки с последующим введением ели под полог. Из истории одного из объектов известно, что культуры дуба, созданные посевом желудей в 1925 году, в последующем подверглись угнетению из-за интенсивного роста древостоя березы и осины, что потребовало незамедлительного проведения реконструктивной рубки с удалением из верхнего полога мягколиственных пород. Под пологом разреженного 35-летнего древостоя дуба (полнота не превышала 0,3) была произведена посадка культур ели. В настоящее время (2014 год) на объекте произрастает высокополнотное (полнота – 0,9) смешанное дубово-еловое насаждение составом 8Д2Е+Кл,Гр,Лп,С (общий запас насаждения составляет 430 м³/га, в т.ч. дуба – 346 м³/га). На контроле (без подпологовых культур ели) насаждение дуба имеет более низкие показатели: общий запас насаждения составляет 360 м³/га, в т.ч. дуба – 260 м³/га, полнота – 0,7.

Продолжение изучения данной проблемы на имеющихся опытных объектах с определением особенностей роста подпологовых культур ели и сроков введения их под полог после проведения реконструктивных рубок в насаждениях мягколиственных пород (с участием дуба в составе 2-3 единицы) поможет обоснованно подойти к разработке метода реконструкции таких насаждений, что позволит увеличить площади дубрав и сократить территории березовых и осиновых насаждений.

Литература

1. Решетников, В.Ф. Состояние и рост дубово-еловых культур, созданных смешением главных пород в ряду и кулисами / В.Ф. Решетников, Е.Н. Лопес, К.М. Сторожишина // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. – Гомель, 2008. – Вып. 68: Проблемы лесоведения и лесоводства. – С. 282–290.

2. Решетников, В.Ф. Эффективность различных способов создания культур дуба черешчатого на вырубках / В.Ф. Решетников, Е.Н. Лопес, К.М. Сторожишина // Труды БГТУ. Сер I, Лесн. хоз-во. – 2009. – Вып. XVII. – С. 194–196.

3. Сушинский, А.П. Результаты опыта постепенной рубки 1926 года в елово-грабовых дубравах / Сушинский, А.П., В.Ф. Решетников // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. – Гомель, 1999. – Вып. 50: Проблемы лесоведения и лесоводства. – С. 95–99.

4. Грабарник, П.Я. Анализ горизонтальной структуры древостоя: модельный подход / П.Я. Грабарник // Лесоведение. – 2010. – № 2. – С. 77–85.

5. Сторожишина, К.М.О способах создания культур дуба черешчатого / К.М. Сторожишина // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. – Гомель, 2010. – Вып. 70: Проблемы лесоведения и лесоводства. – С. 299–309.

6. Решетников, В.Ф. Межвидовые взаимоотношения дуба и ели в насаждениях искусственного и естественного происхождения / В.Ф. Решетников, Е.Н. Лопес, К.М. Сторожишина // Сб. науч. тр. / Ин-т леса НАН Беларуси. – Гомель, 2009. – Вып. 69: Проблемы лесоведения и лесоводства. – С. 88–101.

7. Сторожишина, К.М. Выращивание смешанных культур дуба черешчатого на вырубках подзоны грабово-дубово-темнохвойных лесов Беларуси / Авт. дис. на соискание уч. степени к. с.-х. н. / К.М. Сторожишина. – Гомель, 2011. – 19 с.

8. Способ создания дубово-еловых культур на вырубках: заявл. о выдаче пат. РБ, МКП (2006) А 01 G 23/00 / В.Ф. Решетников, К.М. Сторожишина, Е.Н. Лопес; заявитель ИЛ НАН Беларуси – а 20081225; заявл. 09.29.08; опубл. 30.04.10 // Афіцыйны бюл. / Нац. Цэнтр інтэлектуал. уласнасці. – 2010. – № 2. – С.5.