Микроструктурный анализ древостоев и модельные леса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирский государственный технологический университет, Красноярск, Россия

МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ДРЕВОСТОЕВ И МОДЕЛЬНЫЕ ЛЕСА

Вайс Андрей Андреевич доцент

В статье представлен современный взгляд на устойчивое лесопользование и лесоуправление. Автор предлагает использовать применительно к организации модельных лесов микроструктурный подход с таксационной точки зрения.

Ключевые слова: УСТОЙЧИВОЕ ЛЕСОПОЛЬЗОВАНИЕ, МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, ТАКСАЦИЯ ДРЕВОСТОЕВ, ТАКСАЦИЯ РАСТУЩЕГО ДЕРЕВА, ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ.

Вопросы современного ведения лесного хозяйства в России неразрывно связаны с мировыми процессами, и только в этом контексте можно найти эффективные шаги к организации устойчивого лесопользования.

Конкретная работа по созданию системы устойчивого лесопользования началась с разработки рамочных условий управления лесами. Основой системы являлись критерии и индикаторы, то есть объективно определяемые показатели [2]. Каждая страна имеет свои приоритеты в ведении лесного хозяйства. По степени значимости критерии соответствуют следующей последовательности [2] (Россия): поддержание и сохранение продуктивной способности леса; поддержание приемлемого санитарного состояния и жизнеспособности лесов; сохранение и поддержание защитных функций лесов; сохранение и поддержание биоразнообразия лесов и их вклад в глобальные экологические циклы; поддержание социально-экономических функций лесов; совершенствование существующих и разработка новых инструментов лесной политики для сохранения и устойчивого управления лесами. Для России характерен свой набор проблем [1], который в настоящее время решается.

Правовые проблемы

- Федеральная служба лесного хозяйства совмещает в себе функции управления и контроля (система лесного хозяйства передана на региональный уровень, функции контроля и управления разделены, упразднены лесхозы). лесопользование микроструктурный модельный лес

- Отсутствие актуальной нормативной базы лесного хозяйства и слабая законодательная база (принят новый Лесной кодекс, готовится блок из 52 нормативных документов).

- Обязательства России по устойчивому управлению лесами пока практически не получили развития (до настоящего времени эта проблема остается актуальной).

- У общественности отсутствует доступ к лесной информации (система лесной информатизации населения в России не создана).

Экономические проблемы

- Система планирования и управления лесным хозяйством централизована и мало приспособлена к условиям рынка (идет процесс децентрализации и адаптации лесного хозяйства к условиям рыночной экономики).

- Отсутствуют условия для долгосрочных инвестиций в лесное хозяйство, устройство дорог и инфраструктуру (новый Лесной кодекс предусматривает концессионные соглашения, при этом вопрос строительства дорог обсуждается на федеральном и региональном уровнях).

- Нормативные акты мало учитывают местные и региональные особенности, система контроля направлена на наказание, а не на воспитание (система нормативов пересматривается, а реальные условия требуют, скорее, ужесточения мер).

- Во многих регионах страны получили широкое развитие нелегальные рубки. В органах лесного хозяйства наблюдается коррупция (на уровне федеральных и региональных органов принимаются меры к предотвращению нелегальных рубок, коррупция остается проблемой для органов лесного хозяйства).

Экологические проблемы

- Низкое качество рубок и лесовосстановления (без инвестиций и внедрения новых лесозаготовительных технологий решение этой проблемы невозможно).

- Уничтожение крупных массивов девственных лесов (эти процессы активно контролируют неправительственные природоохранные организации, предлагается выделение мало нарушенных лесов).

- Катастрофические лесные пожары, поражения лесов вредителями (однозначное решение данной проблемы невозможно из-за площади лесов и влияния природных процессов, система дистанционного мониторинга позволит адекватно реагировать на эти решения).

- Отсутствие ландшафтного подхода при планировании и ведении лесного хозяйства (в настоящее время ландшафтный подход реализуется только в рамках модельных лесов).

- Снижение уровня государственной лесной охраны в связи с занятостью их на рубках ухода и отпуске древесины (функции охраны, управления и ведения лесного хозяйства отделены друг от друга).

- Повсеместное несоблюдение требований лесного хозяйства лесозаготовителями (остается острой проблемой в силу нацеленности предпринимателей только на получение максимальной прибыли от поставок древесины).

- Использование тяжелой техники и технологий, наносящих вред окружающей среде (эта проблема будет существовать еще долгие годы из-за наличия мелких арендаторов и недостатка средств в сельской местности).

- Загрязнение некоторых лесов промышленными отходами и радионуклидами (решение этой проблемы также носит долгосрочный характер, поскольку этот вопрос, как законодательного характера, так и предприятий, нацеленных на решение экологических задач).

Социальные проблемы

- Отсутствие прозрачной лесной политики и информации о лесном секторе (реформирование лесного хозяйства призвано решить эту проблему).

- Слабый механизм согласования лесоуправленческих решений с местным населением и экологическими организациями (проблема остается актуальной из-за высокой коррумпированности органов лесного хозяйства).

- Высокая доля теневой экономики в лесном секторе, отсутствие социальных гарантий (незаконные рубки на лесных территориях в ряде регионов получили широкое распространение).

- Тяжелая социальная ситуация в лесных поселках лесозаготовителей (отсутствие работы в сельской местности способствует развитию незаконных рубок).

Лесное хозяйство в настоящее время находится на стадии реформирования, что требует различных и взвешенных решений. По мнению А.З. Швиденко, С. Нильссона [5], критерии устойчивого лесоуправления разработаны в достаточной степени. Однако оценка индикаторов проработана слабо, и не достаточно информации для полноценного описания критерия. Не обоснован оптимальный (минимально приемлемый) размер территории. Авторы считают, что необходим административно-правовой механизм, определяющий выполнение или невыполнение норм устойчивого управления лесами. На территории России ведение лесного хозяйства передано на региональный уровень, что требует решения ряда задач [6]. Устойчивое лесопользование объединяет экологический и экономический аспекты управления лесами [4]. Практика устойчивого лесопользования увеличивает первичные затраты на 10-15 %, которые со временем уменьшаются.

В последние годы делают попытки создания интегрированной системы лесоуправления [11], которая может быть охарактеризована как система, ориентированная на управление процессами устойчивого лесоуправления и лесопользования по критерию качества при условии выполнения требований экологических, экономических и социальных нормативов и законодательств.

Апробацию методов, критериев и индикаторов в нашей стране производят на базе модельных лесных проектов, которые, согласно заявлению руководителей лесного хозяйства, будут созданы в каждом регионе на базе лесхозов-техникумов [12]. В настоящее время на территории РФ реализуются [1]: проект «Модельный лес «Прилузье», пилотный проект Всемирного банка, Демонстрационный проект, проект «Тайга - Модельный лес» и проект «Псковский модельный лес». Положительный опыт модельных лесов показывает, что переход от традиционных методов лесопользования к новой устойчивой модели снижает расходы, вовлекает в пользование дополнительные земли, местное население поддерживает выборочные рубки. Использование индивидуальной сортировки (без использования попенной платы) позволило повысить стоимость древесины на 40 %, способствовало созданию новых рабочих мест, обеспечило получение дополнительных средств от сопутствующих производств и строительства.

Опыт Латвии применительно к любой модельной структуре позволяет придерживаться следующей схемы устойчивого управления лесами [1]:

- экономически жизнеспособное (лесное хозяйство рентабельно, обеспечивает постоянство лесопользования, экономическая деятельность не наносит вред лесным экосистемам);

- экологически обоснованное (лесное хозяйство обеспечивает сохранение биологического разнообразия и экологических качеств среды);

- социально выгодное (лесное хозяйство выгодно как для самоуправления, так и для местного общества, обеспечивает социальные преимущества, лесопользование направлено на извлечение выгод в настоящее время и в перспективе).

Подробно особенности использования модельных лесов для организации устойчивого лесопользования были рассмотрены на примере «Псковского модельного леса». По мнению А.В. Птичникова, Б.Д. Романюка [13], основными параметрами интенсивной модели лесопользования являются:

- формирование требуемой для бизнеса структуры лесного фонда;

- за 100-летний цикл хозяйства выбирают весь прирост насаждений (объем заготовки древесины с 1 га увеличивается в два раза);

- за счет своевременных рубок ухода резко улучшается качество леса и возрастает его корневая стоимость.

Устойчивая модель для реализации характеризуется рядом требований [13]:

- Весь лесохозяйственный цикл находится в одних руках, что приводит к реальной заинтересованности бизнеса в том, чтобы инвестировать в лесное хозяйство.

- Инвестирование в лесное хозяйство и, прежде всего, в рубки ухода позволяет в несколько раз за лесохозяйственный цикл увеличить денежный оборот с 1 га. Рубки ухода обеспечивают улучшение и формирование необходимой породно-качественной структуры древостоев, увеличение объема ценных сортиментов, повышение дохода.

- Формируется требуемая для бизнеса структура насаждений - по возрасту, породному составу, сортиментам.

- Сортиментная технология заготовки древесины позволяет получить с 1 га больший доход, чем хлыстовая технология.

- Лесохозяйственные планы составляют с учетом затрат и предполагаемой прибыли, то есть экономически обоснованы.

- Система природоохранного планирования гарантирует высокий уровень сохранения биоразнообразия при лесопользовании.

- Интересы экологов, лесопромышленников и местного населения сбалансированы на основе специальных процедур принятия решений.

Главный природоохранный эффект от реализации такой системы лесоуправления состоит в том, что будет проводиться интенсификация лесопользования в уже освоенных лесах. В итоге площадь разрушительного для лесных экосистем коммерческого лесопользования может сократиться в России с существующих 100-130 млн га не менее, чем в 3-4 раза [13]. Опыт проекта WWF «Псковский модельный лес» подробно описан в брошюрном издании [14]. В начале 2002 г. специалистами проекта на основе новых нормативов и модели прогноза динамики лесного фонда, модели прироста и плана рубок был создан долговременный ландшафтно-экологический план для устойчивого ведения лесного хозяйства на модельной территории, который характеризуется рядом особенностей:

- применена новая процедура расчета пользования и определения расчетной лесосеки с помощью модели прогноза динамики лесного фонда на оборот рубки (100 лет);

- использованы новые нормативы при расчете плана. В качестве приоритета оценивали возможную прибыль (стоимость срубленного леса минус затраты на лесозаготовку и ведение лесного хозяйства);

- при выборе плана применена процедура оптимизации, выбран наилучший план, с точки зрения получаемой прибыли, с учетом экологических, лесоводственных, экономических и социальных требований. Рассчитаны разные сценарии ведения лесного хозяйства с учетом разных приоритетов;

- обсуждали новую процедуру выбора плана на общественных слушаниях. Создан компромиссный план, удовлетворяющий интересы основных групп общественности;

- созданы специальные нормативы для расчета пользования.

- составлен план рубок на 5 лет.

Для сохранения биоразнообразия и лесных территорий в методике природоохранного планирования представлены различные уровни: от ландшафта до уровня ключевых биотопов. Результатом проекта явились распространение и обучение принципам устойчивого управления лесами, которые включали в себя: создание нормативов для Псковской области, работу с компаниями (консультации, семинары), семинары для специалистов лесного хозяйства, публикации, Web-сайт, учебные фильмы. Социальное направление проекта включает в себя: разработку механизмов и процедур участия местного населения в планировании лесного хозяйства, организацию работы пресс-службы, работу с СМИ, ведение экологического просвещения. В России созданы все условия для активного внедрения системы устойчивого лесопользования: сформирована лесная политика, созданы критерии и индикаторы, для внедрения устойчивого лесоуправления предложена система добровольной лесной сертификации. Апробацию конкретных методик и технологий рекомендовано проводить с использованием модельных лесов.

В связи с переходом к концепции устойчивого управления лесами должны изменяться и теоретические подходы к структурной организации древостоя. На повестке дня актуальны задачи изучения структурных элементов древостоя, с точки зрения повышения устойчивости экосистем. К сожалению, в лесоводстве и таксации леса перечень показателей, характеризующих древостой, достаточно ограничен: форма (простая и сложная), состав (чистые и смешанные), возраст (одновозрастные, разновозрастные). Это можно объяснить, прежде всего, тем, что при вычленении древостоев исходят из принципа однородности, который сыграл положительную роль в лесном хозяйстве. На данном этапе развития учитывают принцип биологического разнообразия, в том числе и структурного. В последние годы при изучении мозаичности преобладает многоуровневый подход [15] с соблюдением принципа континуума, но выделением интервалов [16]. Растительное сообщество, с точки зрения мозаичности, на верхнем уровне можно разделить на гомогенное (однородное) и гетерогенное (неоднородное). В зависимости от типа мозаичности, выделяют основные и структурные промежуточные элементы. Если к основным структурным элементам на ценотическом уровне относят растущее дерево и древостой, то к промежуточным структурам - ценоячейки, биогруппы, ценомы, куртины, парцеллы и т.д.

Авторская точка зрения состоит в том, что в любом ценозе можно выделить промежуточные структуры, которые мы называем «социальные группы». Центром такого образования является произвольно растущее дерево и ближайшие по радиусу «соседи», то есть растения, с которыми дерево вступает в непосредственное взаимодействие. Данные промежуточные элементы, с одной стороны, являются искусственными, поскольку не обладают внешней физиономичностью, но, с другой - они естественны по причине того, что в наибольшей степени взаимодействие проявляется между ближайшими растениями. При этом сохраняется уровень индивидуума (дерева) и поддерживается принцип непрерывности (континиуума). На основе вышеназванных особенностей мозаики растительных сообществ была разработана схема организации древостоев с однородной и неоднородной структурой (рисунки 1, 2). Все элементы ценотической организации терминологически определены применительно к пространственной структуре [17].

Рисунок 1 Схема структурной организации однородного древостоя

Рисунок 2 Схема структурной организации неоднородного древостоя

Древостой - совокупность деревьев, произрастающих на однородном участке и характеризующихся множеством таксационных показателей [18].

Растущее дерево - это первичный элемент древостоя, который характеризуется совокупностью морфологических признаков, произрастает на единичной площади древостоя и взаимодействует с соседними деревьями.

Древостой и растущее дерево - это основные элементы структурной организации. Автор выделяет и промежуточные структурные единицы в зависимости от степени гомогенности древостоя.

Парцелла (по Н.В. Дылису [19]) - структурные части горизонтального расчленения биогеоценоза (древостоя), отличающиеся друг от друга составом, структурой и свойствами компонентов, спецификой их связей и материально-энергетического обмена. Необходимо отметить, что мы рассматриваем в качестве парцеллы только растительный компонент. Парцеллярная структура свойственна неоднородным древостоям смешанного и сложного состава. При этом, по мнению Н.В. Дылиса, парцелла - понятие типологическое.

Биогруппа - это образование, связанное с процессом формирования древостоя под воздействием внешних (лесные пожары, климатические условия) и внутренних (не социальных) факторов. Такие элементы могут быть выделены в любом древостое [20]. Сосновые древостои автор разделил на следующие структурные единицы: обособленные биогруппы, биогруппы-цепочки (1-2 дерева) и растущие деревья. Биогруппы характеризуются структурой, составом, происхождением и морфологией.

Социальная группа - это искусственное образование, выделяемое в древостоях любой структурной организации (однородные и неоднородные). Она включает в себя растущее (центральное) дерево и ближайшие по радиусу «соседние» деревья. Пространственная группа характеризуется средним расстоянием от центрального дерева до ближайших особей. При этом сохраняется уровень растущего дерева, а значит, основной характеристикой является морфология растения.

Предлагаемая схема структурной организации древостоев не нарушает парадигму континуума (непрерывности) растительного сообщества и соответствует современному взгляду на лес как на мозаично-ярусную структуру. Устойчивое развитие древостоев возможно только при структурной организации, соответствующей данным условиям среды и возрастной стадии сообщества.

Результаты микроструктурного анализа древостоев могут найти применение при интенсивном, устойчивом ведении лесного хозяйства. Проект модельного леса позволяет апробировать и внедрить результаты наших исследований. Схема организации модельного леса состоит из трех элементов: таксации древостоев, таксации растущих деревьев и лесохозяйственной деятельности (рисунок 3). Система не содержит экономических и социальных аспектов и основана только на двух составляющих: динамике естественных процессов роста и учете экологических факторов (сохранении биологического разнообразия, повышении устойчивости лесов). Поэтому с этой точки зрения, она отражает не все стороны устойчивого лесопользования (см. рисунок 3).

Блок 1. Таксация древостоев. Состоит из оценки древостоев методом многоугольной выборки [21, 22] (форма площадок соответствует естественному размещению деревьев) с получением полной таксационной характеристики лесного участка на выделе. Для моделирования процессов роста используют местные таблицы хода роста, разработанные на основе постоянных мониторинговых наблюдений. На уровне древостоя изучают структуру (возрастная и горизонтальная) и строение (по диаметру для планирования рубок ухода). Для актуализации и прогноза размерных показателей деревьев предлагают регрессионные модели с целью таксации растущих деревьев на морфологической основе.

Рисунок 3 Схема организации модельного леса и ведения лесного хозяйства на базе микроструктурного анализа древостоя

С целью вычисления запасов древостоев на пространственно- конкурентной базе предлагают сценарии роста с учетом густоты стояния деревьев и конкурентного давления. Новый метод таксации (инвентаризация), модели и нормативы в совокупности образуют таксационно-нормативную базу для устойчивого лесопользования.

Блок 2. Таксация растущего дерева. Выполняется на базе применения таксационно-дешифровочных пробных площадей с картированием деревьев. Выделяют естественные биогруппы и социальные группы с переходом к уровню растущего дерева. Оценочными показателями для растущего дерева являются: индекс конкуренции и среднее расстояние. Для выращивания деревьев с максимальным текущим приростом учитывают стадию развития деревьев и форму связи текущего прироста и среднего расстояния. Та или иная регрессионная линия взаимосвязи позволяет определить точку среднего расстояния растущего дерева, при которой прирост по диаметру, а значит - и по объему достигает своего максимума, что позволяет оптимизировать горизонтальную структуру в нужном направлении при использовании рубок ухода. Нормативы промежуточного пользования учитывают «природный отпад» и максимальный прирост при заданной густоте стояния деревьев (среднем расстоянии). С помощью методики диагностирования производят разделение деревьев на растущие и будущий отпад. При проведении рубок ухода предлагают классификацию деревьев с помощью интегрально-балльной оценки. При отборе предлагают оставлять «лучшие» и «селекционные» деревья, выборку осуществлять с учетом пространственных и размерных показателей растущих деревьев.

Блок 3. Лесохозяйственная деятельность. Эта основа устойчивого лесопользования. В предлагаемой системе модельного леса предполагается учитывать процессы естественного возобновления и с учетом установленных особенностей в размещении деревьев и подроста для светлохвойных и смешанных темнохвойных древостоев разрабатывать технологии содействия в случае необходимости. Рубки ухода предлагают проводить комбинированным методом с интенсивностью, не превышающей «природного отпада», а также с учетом размещения и прироста деревьев.

Актуализация морфологических признаков деревьев предполагает использование компьютерных моделей для определения размерных величин деревьев любого возраста и густоты стояния растущего дерева. Рубки главного пользования предлагают проводить только выборочные с учетом размещения, размеров деревьев и непрерывности процессов лесовозобновления (рост, отпад, врастание).

Реализация предлагаемой системы модельного леса требует адаптации и детализации с разработкой методик новых технологий. Тем не менее, использование микроструктурного анализа может явиться основой для организации устойчивого лесопользования на небольших арендных участках применительно к древесному пользованию.

Список литературы

1. Птичников А.В. Леса России: независимая сертификация и устойчивое управление. М., 2003. 160 c.

2. Страхов В.В. О лесной сертификации и ее использовании для содействия устойчивому управлению лесами. М., 2002. 22 с.

3. Филипчук А.Н. Международные аспекты лесного хозяйства России // Лесохозяйственная информация. 2003. № 9. С. 55-63.

4. Сохраняя леса и прибыль: экономика устойчивого лесопользования. М., 1999. 36 с.

5. Швиденко, А.З. Экологические проблемы перехода к устойчивому управлению лесами России / А.З. Швиденко, С. Нильссон // Устойчивое лесопользование. 2003. № 1. С. 6-9.

6. Сунгуров Р.В. Устойчивое управление лесами и лесная сертификация // Устойчивое лесопользование. 2003. № 1. С. 26-27.

7. Степанов С.В. Экологическая стратегия лесопромышленного предприятия // Устойчивое лесопользование. 2003. № 1. С. 20-25.

8. Порфирьев В. Норма устойчивого лесопользования // Дерево.RU. 2006. № 4. С. 39-40.

9. Поляков В.Л. Лесной профсоюз и устойчивое лесопользование // Устойчивое лесопользование. 2003. № 1. С. 10-11.

10. Солодова, Н.И. Основы устойчивого управления лесным хозяйством: Учеб. пособие / Н.И. Солодова, Л.Б. Христофорова, Н.И. Малахова. СПб., 2006. 111 с.

11. Катанаева, М.А. Организация добровольной лесной сертификации, гармонизированной с международными принципами / М.А. Катанаева, В.В. Левшина. Красноярск, 2004. 120 с.

12. Рощупкин В. Леса доверят регионам // Лесная Россия. 2006. № 12. С. 6-9.

13. Птичников А.В. Интенсивное лесопользование - опыт Псковского модельного леса WWF // Устойчивое лесопользование. 2003. № 1. С. 28-33.

14. Яблочкина, Е.М. Проект WWF «Псковский модельный лес» / Е.М. Яблочкина, Б.Д. Романюк, Е.А Черненькова. СПб., 2007. 20 с.

15. Маслов А.А. Количественный анализ горизонтальной структуры лесных сообществ. М., 1990. 157 с.

16. Wiens J.A. Overview: The importance of spatial and temporal scale in ecological investigations // Community ecology. N.Y.: Harper and Row. 1986. Р. 145-153.

17. Вайс А.А. Структурная организация древостоев // Лесные экосистемы Северо-Восточной Азии и их динамика: Мат. межд. конф. Владивосток, 2006. С. 35-37.

18. ОСТ 56-108-98. Лесоводство. Термины и определения. М., 1999. 56 с.

19. Дылис Н.В. Основы биогеоценологии: Учеб. пособие. М., 1978. 149 с.

20. Вайс А.А. Биогруппа - естественная структурная единица организации древостоя // Вестник СибГТУ. 2002. № 1. С. 31-35.

21. Хватов А.Г. Многоугольная выборка в лесной таксации // Лесное хозяйство. 1988. № 1. С. 37-39.

22. Вайс А.А. Таксация выделов методом многоугольной выборки // Лесное хозяйство. 2006. № 4. С. 46-47.

Размещено на Allbest.ru