ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРОВ ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИИ
Горяева Е.В., Болотов О.В. (ЛфСибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
The process of regeneration is influenced by different conditions of forest exploitation both natural and anthropological ones. The investigations carried out let us establish the level of natural regeneration in relation to some factors of forest exploitation.
Большинство лесозаготовительных предприятий основано на принципе временного пользования лесом. Процесс лесозаготовок ориентирован на получение сиюминутной прибыли и использование техники и технологий, обеспечивающих максимальный объем рубок. При этом не достаточно учитывается восстановительная способность лесных экосистем. Такой техногенный подход приводит к истощению лесных ресурсов на эксплуатируемых лесосырьевых базах за 30-50 лет деятельности лесозаготовительного предприятия и к не полному и некачественному естественному возобновлению вырубок. Ситуация усугубляется существующей практикой расчета главного пользования лесом без достаточного учета естественного возобновления леса [1]. В Лесном кодексе Российской Федерации закреплен принцип непрерывности и неистощительности лесопользования. Расчетная лесосека должна рассчитываться так, чтобы обеспечить выполнение этого принципа. Соблюдение принципа неистощительности лесопользования невозможно без обеспечения своевременного возобновления вырубленных площадей[2]. Поэтому при определении размеров главного пользования лесом необходимо учитывать динамику лесного фонда в связи с рубками леса. Лесовозобновительные процессы после рубок занимают довольно продолжительный период времени, и как показывает практика, лесовосстановление после рубок не оказывает влияние на величину расчетной лесосеки на протяжении одного оборота рубки. Однако при расчете размеров главного пользования на два оборота рубки и более уровень лесовосстановления значительно влияет на величину главных рубок. Следовательно, расчет главного пользования должен проводится на долгосрочную перспективу, т.е. на срок не менее одного оборота рубки и обязательно с учетом динамики лесного фонда.
Изменения состояния
лесного фонда в связи с рубками леса можно учесть, если ввести в методику
расчета главного пользования лесом коэффициента лесовосстановления. Такая
методика создана в ЛфСибГТУ. В состав разработанной в филиале математической
модели входит коэффициент лесовосстановления
[1].Этот коэффициент может быть
рассчитан для любого участка лесного фонда (отдельной лесосеки, арендного участка,
лесосырьевой базы, лесничества, лесхоза и т.д.) и показывает, на скольких
процентах вырубленной площади будет присутствовать спелый древостой к моменту
наступления второго оборота рубки.
Многие исследователи вопросов естественного возобновления леса отмечают, что процесс лесозаготовок оказывает огромное влияние на возобновительную способность лесных экосистем. В процессе рубки создаются благоприятные, либо неблагоприятные условия для возобновления вырубки естественным путем[3,4]. Нами так же неоднократно отмечалось, что на лесовозобновительные процессы оказывают влияние факторы лесоэксплуатации, Лесоэксплуатационные факторы (природного или антропогенного характера) разнообразны и влияние их на лесовосстановительные процессы неоднозначно[5,6]. От того какая техника и технология использовались в процессе рубки, каким способом проводилась рубка и очищалась лесосека, в какое время года проводились работы и т.д. зависит период возобновления вырубки и по какому сценарию будут протекать лесовозобновительные процессы. Следовательно можно сказать, что коэффициент естественного лесовосстановления является комплексным коэффициентом и его можно определить как некоторую функцию от всех факторов лесоэксплуатации[7].
Факторы
лесоэксплуатации, кроме фактора времени, влияют на сохранность подроста сразу
после рубки. То есть они обеспечивают некоторую сохранность подроста сразу
после рубки, далее начинает действовать фактор времени, поэтому коэффициент
естественного лесовосстановления 
можно записать следующим образом:
,
(1)
где 
и 
– коэффициенты, учитывающие фактор времени;
- коэффициент естественного
лесовосстановления сразу после рубки, который является некоторой функцией от
лесоэксплуатационных факторов.
Коэффициент
естественного лесовосстановления можно определить двумя способами: по подросту
и по площади. При определении по подросту используется
количество подроста до рубки и количество сохраненного подроста после рубки.
При определении по
площади используется площадь лесосеки и площадь с сохраненным подростом после
рубки.
Коэффициент , вычисленный по
площади, показывает на какой части площади вырубки, будет присутствовать спелый
древостой к моменту наступления второго оборота рубки.
Для определения
коэффициента естественного лесовосстановления сразу после рубки 
, нами были введены
коэффициенты, учитывающие различные факторы лесоэксплуатации. Начиная с 1997
года, нами проведились исследования с целью определения значений коэффициентов
естественного лесовосстановления, а так же вида зависимости коэффициента от
лесоэксплуатационных факторов[5,6]. Между коэффициентом и факторами лесоэксплуатации
существует некоторая связь, но не вполне определенная, так как одним и тем же
значениям коэффициентов, учитывающих факторы лесоэксплуатации, могут
соответствовать различные значения коэффициента , и наоборот. Таким образом, искомая
нами зависимость является регрессионной, которая характеризуется случайными
связями. Подбор модели, описывающей влияние факторов лесоэксплуатации на
лесовозобновительные процессы после рубок, проводился с использованием методов
корреляционно-регресстонного анализа[8] и пакета статистических программ.
Для исследования были выбраны три фактора лесоэксплуатации: используемая техника и применяемая технология, площадь лесосеки и способ очистки. Выбор только этих трех факторов объясняется тем, что изучая документацию Енисейского лесхоза мы смогли определить значения коэффициентов, учитывающих только эти три фактора. Исходя из этого нами были подобраны трехфакторные зависимости для пород сосна и ель(пихта). Подобранные зависимости имеют вид:
- для породы сосна
(2)
где 
- коэффициент естественного
лесовосстановления, учитывающий
используемую технику и применяемую технологию;
-
коэффициент естественного лесовосстановления, учитывающий
способ очистки лесосеки;
- коэффициент естественного
лесовосстановления, учитывающий
площадь лесосеки.
- для породы ель(пихта):
(3)
Коэффициент множественной корреляции для породы сосна составляет 0.96, а для породы ель(пихта) – 0.89. Просчеты по полученным уравнениям регрессии дали хорошие результаты. Отклонения значений, просчитанных по подобранным зависимостям от реальных значений этих коэффициентов составляют для породы сосна – 0.001-16%, для породы ель(пихта) – 0.113-21.1%.
С помощью полученных зависимостей и зная площадь лесосек, какая техника и технология будет применяться в процессе рубки, каким способом будет проводится очистка можно спрогнозировать сколько процентов вырубленной площади будет сохранено в процессе рубки. Далее с течением времени сохраненная площадь либо уменьшится (в течение первых трех лет после рубки часть сохраненного подроста погибает), либо увеличится за счет появления самосева, то есть начнет действовать фактор времени.
Анализ литературных источников показал,
что с течением времени происходят значительные изменения на вырубке. При
определении комплексного коэффициента лесовосстановления β необходимо
учитывать этот фактор. Учесть фактор времени при определении β можно с
помощью двух коэффициентов: коэффициента лесовосстановления (Pt),
учитывающего период возобновления вырубки и коэффициента лесовосстановления (
), учитывающего
сохранность подроста и появление самосева после рубки. При определении β
по площади коэффициент 
показывает, на сколько изменится
площадь с присутствием всходов хвойных пород к моменту наступления второго
оборота рубки.
Изучая документацию Енисейского лесхоза нами было установлено, что вырубки этого лесхоза восстанавливаются в течении пяти лет после рубки, поэтому будем считать, что именно этот древостой, сформировавшийся в течении пятилетнего периода поступит в рубку через 100-120 лет. Следовательно, комплексный коэффициент b можно считать равным коэффициенту b через пять лет. Поэтому нами были произведены расчеты коэффициентов b* и b через пять лет после рубки по лесничествам и в среднем по лесхозу.
При определении
коэффициента b (1) значение
коэффициента 
должно
показывать во сколько раз необходимо изменить значение коэффициента b* сразу после рубки, чтобы учесть
увеличение или уменьшение площади с сохраненным подростом и появившимся
самосевом. Если коэффициент сразу после рубки b*=0.6
для ели-пихты, а через пять лет b=0.67,
следовательно, для породы ель-пихта =1.12. Для породы сосна коэффициент
сразу после рубки b*=0.5, а
через пять лет b=0.6, следовательно,
для породы сосна =1.2.
Коэффициент Рt не зависит от породного состава древостоя, а зависит только от того, через, сколько лет вырубка возобновилась. Коэффициент лесовосстановления, учитывающий период возобновления вырубки Рt=0, если вырубка не возобновилась в течении оборота рубки хозяйственно ценной породой. Если вырубка возобновилась в течение допустимого периода возобновления, то Рt=1.
Для условий Енисейского лесхоза Рt можно принять равным единице, т.к. вырубки этого лесхоза восстанавливаются в течение допустимого периода равного пяти годам.
Определив вид
зависимости и значения коэффициентов учитывающих факторы лесоэксплуатации и
времени нами были произведены расчеты комплексных коэффициентов естественного
лесовосстановления после сплошнолесосечных рубок, которые составили для породы
сосна 
=0.245,
а для породы ель(пихта) =0.93.
Полученные коэффициенты показывают, что через оборот рубки на 93-х процентах елово-пихтовых вырубок Енисейского лесхоза будет присутствовать спелый древостой, тогда как для сосновых вырубок этот показатель составляет лишь 24.5%.
Подводя итог проведенным нами исследованиям, отметим, что полученные коэффициенты естественного лесовосстановления можно использовать при определении расчетной лесосеки по площади. Коэффициенты лесовосстановления отражают реальную картину происходящих на вырубках процессов и в соответствии с ними корректируют размеры расчетной лесосеки, следовательно, предотвращает возможные перерывы в лесопользовании, которые могут возникнуть в будущем вследствие неполного возобновления вырубок. Необходимо так же заметить, что полученные коэффициенты справедливы только для вырубок, на которых присутствовал подрост под пологом, и какая-то часть его была сохранена в процессе рубки.
Литература:
1 Ельдештейн Ю.М., Болотов О.В., Болотова А.С., Горяева Е.В. Оптимизация лесопользования с учетом динамики лесного фонда. «Лесной комплекс – проблемы и решения» Сборник докладов всероссийской науч.-практич. конф., Красноярск, СибГТУ, 1999.- с.22-25;
2 Морозов Г.Ф.Избранные труды. Учение о лесе.Т.1.М.:Лесная пом-сть. 1970.- с.27-560;
3 Мелехов И.С. Лесоводство. - М.: Агропромиздат. 1989.- 302с.: ил. - (Учебники и учебные пособия для студентов высш. учеб. Заведений);
4 Анучин Н.П. Проблемы лесопользования. - М.: Лесная пром-сть, 1986. - 264с.;
5 Горяева Е.В., Болотов О.В, Панов А.В., Козловский Е.Н. Исследование сохранности подроста после рубок главного пользования. Лесоэксплуатация. Выпуск 4: Межвузовский сборник трудов// Под редакцией проф. В.П. Корпачева. Красноярск: СибГТУ, 2002, с.97-99;
6 Горяева Е.В. Тип леса как фактор лесоэксплуатации. «Химико-лесной комплекс – проблемы и решения» сб. статей студентов и молодых ученых науч.-практич. конф., Красноярск, СибГТУ, 2001. -с.172-174
7 Горяева Е.В. Лесовосстановительные процессы и моделирование лесных экосистем Сборник материалов. Международная научно-техническая конференция «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (частьII). Пенза, 2001., с. 163-164;
8 Методы и техника обработки лесоводственной информации. Никитин К. Е., Швиденко А. З. - М.: Лесная пром-сть, 1978. – 272 с.;
Работа выполнена при поддержке Красноярского краевого фонда науки