Влияние рубок на лесные сообщества

Министерство образования и науки РФ

Государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Северный Арктический  Федеральный Университет Имени  М.В. Ломоносова

Институт естественных наук и биомедицины

Курсовая работа

ВЛИЯНИЕ РУБОК  НА ЛЕСНЫЕ СООБЩЕСТВА

Архангельск

2012 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Глава 1. ОБЩИЕ  ПОНЯТИЯ И ЗАДАЧИ РУБОК 4

1.1. Понятия  о рубках 4

1.2. Задачи  рубок 5

Глава 2. КЛАССИФИКАЦИЯ  РУБОК ЛЕСА 7

2.1.Рубки главного  пользования 7

2.2.Рубки ухода  за лесом 12

2.3.Комплексные  рубки 13

2.4.Санитарные  рубки 14

2.5. Типология  вырубок по И.С. Мелехову 15

Глава 3. ИЗМЕНЕНИЕ  ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОСЛЕ  РУБОК 19

3.1. Влияние  рубок и их последствия 19

3.2. Смена  пород в результате вырубки 23

Глава 4. СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ В ХОДЕ РУБОК 25

Заключение 29

Список литературы 30

ВВЕДЕНИЕ

Рубка леса чаще всего связана  с заготовкой древесины. Объектом рубки  являются отдельные деревья и  целые древостои.

 В результате рубки  резко изменяются экологические  условия на вырубке, в связи  с частичным или полным удалением  материнского полога. Происходит  увеличение притока солнечной  радиации, соответственно, увеличивается  освещенность, изменяются температурные  режимы воздуха и почвы, отмечаются  значительные перепады температур, изменяется минералогический состав  почв, гидрологический состав, увеличивается  скорость ветра на месте рубки, изменяется накопление, и разложение лесной подстилки, а также значительно меняется видовой состав сообществ, происходит смена биоценозов.

В разных условиях, различных  по составу и возрасту насаждениях  эти изменения неодинаковы. Изменение  экологических условий в большей  степени зависит от интенсивности  и вида рубки, которые обладают высоким  разнообразием.

Цель данной работы заключалась  в изучении влияния рубок на лесные сообщества и способах сохранения биоразнообразия в ходе лесозаготовки.

Для выполнения поставленной цели были определены следующие задачи:

1. познакомиться с классификациями вырубок, рассмотреть задачи рубок;
2. изучить изменение экологических условий в ходе рубок;
3. рассмотреть пути сохранение биоразнообразия в ходе рубок.

Глава 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАДАЧИ РУБОК

1.1. Понятия о рубках

Рубка леса – процесс удаления отдельных деревьев, совокупности их или древостоя в целом на участках различного размера и конфигурации, форма активного воздействия на лес, которое может быть позитивным и негативным (Поморская энциклопедия, 2007).

Вырубка - лесная площадь, на которой древостой вырублен, а  молодое поколение древесных  пород не сомкнулось кронами. Условия  освещенности и водный режим на вырубках приближены к условиям открытого  пространства, что резко меняет характер оставшейся после рубки растительности (Большая Российская энциклопедия, 2006).

Вырубка леса - одно из самых  сильных воздействий человека на лесные растительные сообщества. Эта  форма человеческой деятельности достаточно давняя: лес рубили уже на протяжении многих веков. Конечно, масштабы рубок  прежде были не такими большими, как  теперь. Со временем объем лесозаготовок  все время увеличивался.

Стволы вырубленных деревьев не оставляют лежать на месте, а обычно сразу же убирают с территории. Процесс удаления стволов с вырубленной  площади получил особое название - трелевка. Для трелевки используют обычно трактора или специальные  машины. Уничтожается много растений живого напочвенного покрова, кустарников, подроста древесных пород, сильно сдирается  лесная подстилка, на большой площади  обнажается почва. По пути движения стволов  образуются довольно широкие полосы голой почвы - волоки. Вырубка и  вывозка деревьев причиняют большие  повреждения растениям нижних ярусов леса и лесной подстилке (Петров, 1985).

Ежегодно в таежной  зоне вырубается около 1 млн. га леса, при  этом происходит формирование вырубок. По сравнению с насаждениями они  являются менее стабильными биологическими системами. Лесообразовательные процессы на них подвержены более резким колебаниям и изменениям и находятся в постоянном развитии.

Различают четыре вида рубок: главного пользования, ухода за лесом (промежуточного пользования), комплексные  и санитарные.

Рубки спелого древостоя  для использования леса и его восстановления называют рубками главного пользования. Одновременно с ними проводят мероприятия по лесовосстановлению. Рубки главного пользования выполняют на больших площадях в спелых перестойных насаждениях.

Рубки промежуточных пользований  проводятся в течение всей жизни насаждений или древостоев, начиная с момента возникновения молодняка и кончая моментом, предшествующим главной рубке. Назначение промежуточных рубок состоит в том, чтобы систематически создавать благоприятные условия для лучших деревьев насаждения (Ткаченко, 1952).

По А.В. Побединскому (1980), рубки главного пользования подразделяются на сплошнолесосечные (узколесосечные и концентрированные), постепенные (равномерно-постепенные группово-выборочные), выборочные (добровольно-выборочные, подневольно-выборочные и приисковые). В разновозрастных и сложных многоярусных древостоях нередко одновременно проводят главные рубки (в верхнем ярусе) и рубки ухода (в нижних ярусах); такие рубки, по предложению И.С. Мелехова (1980), стали называться комплексными или комбинированными.

1.2. Задачи рубок

Каждый из видов рубок несет  ряд задач, которые связанны с  лесовостановлением. Рубки главного пользования направлены на эффективную и рациональную эксплуатацию древостоев с целью заготовки древесины, своевременное возобновление леса хозяйственно ценными древесными породами, сохранение и восстановление средообразующих функций этих лесов.

Наибольшее значение для древостоя  имеют рубки ухода и санитарные рубки (Никонов, 2010).

Задачи этих рубок заключаются  в следующем:

• улучшение состава древостоев, предотвращение нежелательной смены породы;
• улучшение товарной структуры древостоев за счет увеличения доли крупной древесины в итоговом запасе и большей однородности этого запаса по размеру деревьев;
• уменьшение времени лесовыращивания или возраста технической спелости за счет улучшения товарной структуры (уменьшение приблизительно равно одной десятой оборота рубки: 10 годам при 100-летнем обороте; сочетание рубок с внесением удобрений может дать сокращение порядка 20 лет);
• увеличение размера пользования древесиной с единицы площади (примерно в 1,5 раза);
• улучшение санитарного состояния древостоя;
• повышение устойчивости насаждений против их повреждения ветром и снегом;
• улучшение качества (сортности) древесины;
• усиление биосферных функций и социальной роли леса;
• селекционный эффект;
• скорейшее полноценное облесение вырубок (Мелехов, 1996).

Глава 2. КЛАССИФИКАЦИЯ РУБОК ЛЕСА

2.1.Рубки главного пользования

И.С. Мелихов (1980) считал, что способ рубки главного пользования должен определяться лесорастительными условиями, породным составом, строением и возрастной структурой.

 Сплошные лесосечные  рубки. Сплошными называются рубки, при которых весь древостой на лесосеке вырубают в один прием (в течение срока действия декларации или договора купли-продажи лесных насаждений).

Сплошные рубки рассчитаны главным образом на последующее лесовозобновление (естественное или искусственное), реже на предварительное путем сохранения достаточного количества подроста главной породы.

Сплошные рубки применяют  в эксплуатационных лесах. Они направлены на эффективную и рациональную их эксплуатацию с целью заготовки  древесины при своевременном  возобновлении леса хозяйственно ценными  породами, сохранении и восстановлении средообразующих функций этих лесов.

В защитных лесах сплошные рубки проводят там, где другие способы  рубок не обеспечивают замену насаждений, теряющих защитные функции, на высокопроизводительные насаждения главных (целевых) пород.

Выделяют следующие виды сплошных рубок:

      1) узколесосечная  рубка – сплошная рубка, проводится лесосеками небольшой площади и ширины, оказывающая минимальное для главных рубок влияние на экологическую остановку и обеспечивающая достаточно благоприятные условия для лесовозобновления. К узколесосечным относятся рубки главного пользования, при которых ширина лесосеки не превышает 100 м;

      2) среднелесосечная рубка – сплошная рубка, проводится лесосеками шириной 101-250 м;

      3) широколесосечная  рубка – сплошная рубка, проводится лесосеками шириной 251-500 м;

      4) концентрированная  рубка (в настоящее время запрещена)  – сплошная рубка главного  пользования, проводимая на большой  площади, сильно влияющая на  экологическую обстановку. К концентрированным  относятся сплошные рубки, проводимые  лесосеками площадью 50 га и более;

      5) условно-сплошная  рубка (запрещена) – рубка,  при которой остается 10-40% запаса древесины, главным образом лиственных пород, дровяной (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

Сплошные рубки имеют  ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества сплошных рубок  заключаются в следующем:

1) концентрация производства, высокая производительность труда  и минимальная себестоимость древесины;

2) упрощение технологии  рубки, возможность использования  более

 простых машин и менее квалифицированного персонала;

3) упрощение подготовительных  работ, отсутствие трудоемкой  и сложной операции клеймения деревьев, назначенных в рубку;

4) возможная механизация  лесокультурных работ;

5) при последующем возобновлении  формируются одновозрастные древостои, которые отличаются хорошим качеством древесины.

Недостатки сплошных рубок  проявляются в большей степени  при увеличении площади и ширины лесосек. Кроме того, недостатки усугубляются при оставлении недорубов как при условно-сплошных рубках. В этом случае увеличивается захламленность лесосек, ухудшается санитарное состояние, увеличивается пожарная опасность, ухудшаются генофонд и состояние будущего поколения леса, стимулируется смена хвойных пород лиственными (Калинин, Моисеев, Логвинов, 1985).

Постепенные рубки. При постепенных рубках спелый древостой вырубают в несколько приемов в течение одного или двух классов возраста (Никонов, 2010).

При постепенных рубках древостой  может вырубаться с равномерной  по площади выборкой деревьев, тогда  это равномерно-постепенные рубки, и с неравномерной выборкой (группами), тогда это группово-выборочные. Равномерно-постепенными рубками древостой вырубается в  два-четыре приема, последовательным равномерным его изреживанием в течение одного класса возраста (Калинин, Моисеев, Логвинов, 1985).

Постепенные рубки рассчитаны главным образом на предварительное лесовозобновление. Дают наилучший результат тогда, когда под пологом спелого древостоя имеется подрост главной породы. Если подроста нет, то первый прием рассчитан на содействие его появлению.

Все виды постепенных рубок  проводятся при условии обеспечения  устойчивости разреживаемых древостоев в группах типов леса сосняки  лишайниковые и брусничные, сосняки  и ельники кисличные, сложные  и черничные (свежие), а также в  производных от них группах типов леса.

Рубку нужно проводить  таким образом, чтобы оставленный  древостой был в состоянии  успешно обсеменить лесосеку, защитить молодое поколение от колебаний  температуры, предупредить задернение почвы и не препятствовать росту  самосева. После окончательного удаления остатков старого древостоя остается молодняк с преобладанием главной  породы. При удачном выполнении рубки сокращается время лесовыращивания, исключается необходимость трудоемких лесовосстановительных работ и сложного ухода за составом молодняка. Не будет перерыва в осуществлении защитных и водоохранных функций леса (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

Выделяются следующие  виды постепенных рубок: равномерно-постепенные, группово-постепенные и длительно-постепенные.

Равномерно-постепенная  рубка – это постепенная рубка, при которой древостой вырубают в 2-4 приема в течение одного класса возраста.

Равномерно-постепенные  рубки проектируются в одновозрастных древостоях со вторым ярусом и подростом  ценных пород, а также в насаждениях тех групп типов леса, где в процессе равномерной рубки обеспечивается предварительное лесовозобновление.

Классическая равномерно-постепенная  рубка включает 4 приема:

      1) подготовительный (интенсивностью 20-25% с целью усиления плодоношения и подготовки почвы к восприятию семян);

      2) обсеменительный (через 3-5 лет в семенной год с примерно такой же интенсивностью);

      3) осветлительный (большой интенсивности, когда подрост достигнет примерно 0,5 м высоты);

     4) окончательный,  или очистной, при высоте подроста 1-2 м.

Разновидностью равномерно-постепенной рубки является чересполосная постепенная рубка, которую проводят полосами, а не по всей площади лесосеки. Ширина полосы примерно равна высоте древостоя.

Один из видов постепенных рубок, рекомендуемый современными Правилами рубок главного пользования (1994) – это длительно-постепенная рубка, т.е. рубка, проводимая в разновозрастных древостоях в два приема с оставлением на второй прием деревьев, не достигших возраста спелости, которые вырубают после достижения ими эксплуатационных размеров. Второй прием рубки проводят через 30-40 лет. Непременным условием для проведения такой рубки является достаточное количество деревьев молодого поколения (не менее 400-600 экз. на 1 га) (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

Выборочные рубки. Выборочная рубка – рубка главного пользования, при которой периодически вырубают часть деревьев определенного возраста, размеров, качества и состояния (Мелехов,1966).

Среди  выборочных рубок  известны приисковые, подневольно-выборочные и существуют добровольно-выборочные рубки.

Приисковая рубка –  это рубка единичных деревьев интенсивностью не более 10% запаса для  заготовки специальных сортиментов, то есть лесоматериалов особого качества.

Периодическое удаление лучших деревьев приводило к отрицательной  селекции.

Подневольно-выборочная рубка  – рубка только деловых стволов  ценных древесных пород с определенного  диаметра интенсивностью от 10 до 60% запаса (при превышении интенсивности 60% такая  рубка становится условно-сплошной). Повторяемость рубки через 30-40 лет, и даже 60, с учетом времени достижения максимального отпускного диаметра благодаря увеличению прироста в  толщину оставленных деревьев.

Правилами рубок главного пользования (1994) приисковые и подневольно-выборочные рубки не предусматриваются. Единственным видом выборочных рубок по современным Правилам являются добровольно выборочные рубки.

Добровольно-выборочная рубка  – выборочная рубка, при которой вырубают, в первую очередь, фаутные, перестойные, спелые с замедленным ростом деревья для своевременного использования древесины и сохранения защитных и средообразующих свойств леса.

Добровольно-выборочные рубки  соответствуют природе разновозрастных  насаждений, в которых в каждую рубку производится изъятие спелых деревьев старшего поколения при сохранении разновозрастной структуры и устойчивости, в результате чего обеспечивается постоянство пользования лесом, как основного принципа лесоводства (Ковязин, Мартынов, Мельников,2010).

Площадь лесосек выборочных рубок устанавливается по видам рубок с учетом особенностей природных условий лесохозяйственных округов и целевого назначения лесов – не более 50 га в защитных лесах и 100 га в эксплуатационных лесах (Калинин, Моисеев, Логвинов, 1985).

Интенсивность добровольно-выборочных рубок составляет 15-35%, иногда до 40% по запасу, повторяемость не менее 8-15 лет, в хвойных насаждениях лесохозяйственных округов 1-3 – до 30-40 лет.

Чаще всего для разновозрастных  сосняков на сравнительно хороших почвах рекомендуют рубку интенсивностью 25-30% с повторяемостью 20-30 лет, а для  разновозрастных ельников – 20-25% при  повторяемости 10-20 лет. При выборочной рубке доля сохраненного подроста должна быть 80% (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

2.2.Рубки ухода за лесом

Рубками ухода называется уход за лесом, осуществляемый путем  уничтожения или ослабления нежелательных  в насаждении растений и создания благоприятных условий для роста  лучших деревьев главных пород, направленный на формирование и сохранение высокопродуктивных качественных насаждений и своевременное использование древесины деревьев, подлежащих удалению из насаждения (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

В течение всей жизни древостой  естественно изреживается. Количество древесины, которая отмирает и отпадает с момента возникновения древостоя  и до его главной рубки в  возрасте спелости, может составлять до 50% общей производительности насаждения.

В зависимости от возраста древостоя различают следующие  виды рубок ухода за лесом: осветления, прочистки, прореживания и проходные.

Осветление проводят в сомкнувшемся молодом древостое для регулирования состава и улучшения роста деревьев главной породы.

Прочистка выполняет те же задачи что и осветление, и проводится в 10-20-летних древостоях. Одновременно при прочистках регулируется количественное соотношение пород, составляющих древостой, т.е. преследуется цель формирования состава будущего древостоя (Никонов, 2010).

В лесоводственной практике применяют следующие методы осветлений и прочисток: сплошной, полосный и куртинный.

При сплошном методе осветлений и прочисток, деревья вырубают равномерно по всей площади участка. Одновременно избавляются от больных, безвершинных или сильно искривленных деревьев главной породы. В том случае, когда площади молодняков большие, уход проводят не по всей площади, а полосами (коридорами). В этих полосах, ширина которых колеблется от 2 до 5 метров, а расстояние между ними 5-10 метров, вырубают все второстепенные породы. Если главная порода распределена по площади насаждения группами или куртинами, то можно проводить вырубки в пределах этих групп.

Прореживание проводят в  средневозрастном древостое с целью  создания благоприятных условий  для правильного формирования ствола и кроны деревьев. При предварительном разреживании древостоя ослабляется конкуренция в древостое, активизируются восстановительные процессы, улучшается состав и качественные показатели древостоя (Никонов, 2010).

Проходные рубки проводят в приспевающем древостоях с целью создания благоприятных условий для увеличения прироста лучших деревьев.

При прореживании и проходных  рубках вырубку деревьев производят по всей площади участка низовым  или верховым методами. Если в древостое вырубают деревья преимущественно из нижней части полога (отмирающие, отставшие в росте), то это низовой метод. Если вырубают второстепенные породы и деревья главной породы-больные поврежденные, с плохой формой кроны, то это верховой метод.

При рубках ухода допускается  одновременная рубка деревьев из любой части полога, включая среднюю, такой метод является комбинированным.

Проведение рубок ухода наиболее необходимо в смешанных древостоях в тех случаях, когда ценная порода угнетается малоценной. В результате удаления малоценной породы формируется нужный состав древостоя (Калинин, Моисеев, Логвинов,1985).

2.3.Комплексные рубки

Комплексной называется рубка  в разновозрастных и сложных  древостоях, сочетающая рубку главного пользования с рубками ухода, проводимыми на одном и том  же участке.

Иногда, комплексные рубки  относят к проходным или постепенным рубкам, которые отличаются повышенной интенсивностью. Эти рубки могут быть одноприемными, в результате которой территория не переходит в непокрытую лесом площадь (Никонов, 2010).

Интервалы между рубками  зависят от возрастных особенностей ярусов, типа леса, количества самосева и подроста, их возраста и размещения.

Объектом комплексных  рубок могут быть не только двухъярусные древостои, но и смешанные более сложного возрастного и морфологического строения.

Комплексные рубки направлены в сторону лучшего использования защитных свойств леса, повышения его экологической роли. Применяются при разработке рубок ландшафтного назначения, а так же других целей, связанных с рекреационным назначением лесов (Калинин, Моисеев, Логвинов, 1985).

2.4.Санитарные рубки

Проведение санитарных рубок  связано с неблагоприятным санитарным состоянием насаждений. Различают выборочные и сплошные санитарные рубки. Выборочные санитарные рубки заключаются в удалении сухостоя, больных и ослабленных деревьев с целью оздоровления древостоя и поддержания его в удовлетворительном санитарном состоянии. Санитарная рубка считается сплошной, если вырубается весь древостой на площади 0,1 га и более (Никонов, 2010).

Санитарные рубки проводят в насаждениях при наличии ветровала, бурелома, снеголома, снеговала, пораженными болезнями и заселенных стволовыми вредителями деревьев (Ковязин, Мартынов, Мельников, 2010).

Сплошные санитарные рубки проводятся в насаждениях, утративших биологическую устойчивость, и назначаются независимо от возраста насаждений в тех случаях, когда выборочные санитарные рубки уже не могут оздоровить насаждения или приводят к снижению их полноты ниже допустимой, при которой возможно обеспечить сохранение жизнеспособности насаждений и выполнение ими их целевых функций. При этом учитывается величина степень пораженности стволовыми вредителями и болезнями, а также прогноз изменения состояния насаждения и численности стволовых вредителей в ближайшие годы.

 Санитарные рубки не должны приводить к развитию процессов ослабления насаждений и нарушению целевых функций лесов (Ковязин, Мартынов, Мельников,2010).

2.5. Типология вырубок по И.С. Мелехову

Основная категория лесокультурных площадей в таежной зоне - вырубки, значительный интерес представляет разработанная И.С. Мелеховым в 1953-1977 гг. типология вырубок.

Характер растительности напочвенного покрова определяется лесорастительными условиями, от которых  зависит процесс лесовозобновления. В связи с этим площади, освобожденные  из-под леса, принято подразделять на участки по однородности растительного  покрова, почвенно-гидрологических  и других условий. Такие участки И.С. Мелехов (1989) назвал типами вырубок, и впервые дал им следующее определение: тип вырубки является элементарной единицей лесорастительных условий, сосредотачивающей все основные элементы, определяющие в совокупности лесорастительную среду – взаимосвязь климата, почвы, растительного и животного мира (Концентрированные рубки в лесах Севера, 1954).

Таблица 1

Типология вырубок по И.С. Мелехову

Названия типам вырубок  даются по наиболее распространенному  представителю напочвенного покрова: вейниковые, долгомошниковые, луговиковые и др., при этом учитываются географические условия.

Отличительной особенностью вересковых вырубок является приуроченность их к возвышенным местоположениям с сухими бедными песчаными и песчано-каменистыми, реже супесчаными почвами. Вересковый тип вырубки возникает на местах, бывших под сосняками вересковыми. Живой покров развит, состоит из вереска, брусники и лишайников. С увеличением возраста видовой состав растений почти не изменяется. При наличии обсеменителей естественное возобновление происходит сравнительно успешно и без смены состава насаждений (Концентрированные рубки в лесах Севера, 1954).