Лес. Особенности лесных насаждений

Основные компоненты леса

Лес состоит из отдельных компонентов, к которым помимо древесного яруса относятся все другие ярусы лесной растительности, фауна, микроорганизмы, нижние слои атмосферы, почва и материнская горная порода. В составе леса выделяют надземную часть, или стромосферу, и подземную, или ризосферу. Элементами стромосферы являются: насаждение, древостой, подлесок, подрост, живой напочвенный покров, внеярусная растительность, лесная подстилка и др.

Насаждение – участок леса, однородный по древесной, кустарниковой растительности и живому напочвенному покрову. Это название, издавна укоренившееся обозначение леса как естественного, так искусственного происхождения.

Древостой – совокупность деревьев, являющихся основным компонентом насаждения. В составе древостоя выделяют: главную древесную породу, которая имеет большую хозяйственную ценность, второстепенные древесные породы, имеющие меньшую хозяйственную ценность по сравнению с главной породой; господствующую древесную породу, преобладающую в верхнем ярусе древостоя, но она может быть не главной, а второстепенной; сопутствующие древесные породы, благоприятно воздействующие на главную.

В составе насаждения, помимо древостоя, выделяют также подгон, подлесок, подрост, живой напочвенный покров, растительный опад, отпад, лесную подстилку, внеярусную растительность.

Подгон – древесная порода или кустарник, способствующие ускорению роста и улучшению формы ствола главной древесной породы. Он создает боковое отенение главной породы, предотвращает рост нижних ветвей и способствует очищению ствола от сучьев.

Подгоном могут быть древесные породы с густооблиственной кроной (берёза, вяз, клён, липа и др.), и кустарники (лещина, жимолость, крушина, бузина и др.). В подгоне особенно нуждаются медленнорастущие породы, в первую очередь дуб. Подгон появляется в результате естественного возобновления, но может вводится в насаждение искусственно.

Подлесок – кустарники, реже древесные породы, произрастающие под пологом леса и не способные образовать древостой в данных условиях местопризрастания, один из нижних ярусов насаждения. Подлесок способствует формированию стволов деревьев и очищению их от сучьев. Создавая тень, подлесок защищает почву от задернения травянистой растительностью, но в то же время препятствует возобновлению леса.

Распространёнными породами подлеска являются: кустарники – бузина, лещина обыкновенная, жимолость, смородина, крушина ломкая, малина, бересклет бородавчатый, ракитник, можжевельник, акация жёлтая; деревья – рябина обыкновенная, ива козья, черёмуха обыкновенная, ольха серая, липа мелколистная.

Подрост – молодое поколение древесных пород под пологом леса или на вырубках, гарях и других землях фонда лесовосстановления, способное сформировать древостой. Под этим названием обычно понимают совокупность молодых древесных растений в возрасте свыше 1 года, но ещё не достигших примерно половины высоты материнского древостоя. Более крупные молодые деревья обычно относят уже к основному древостою. Растения до 1 года называют всходами.

Рис. 5. Лиственный подлесок в сосновом насаждении

Общей характерной чертой подроста по Г.Ф. Морозову является его угнетённость. Угнетённость роста в высоту можно наглядно наблюдать на величине годичных побегов. Они тем меньше, чем больше угнетение и чем дольше живёт такой подрост под пологом леса. Вторая особенность подроста – это меньшее число и слабое развитие почек по сравнению с молодым поколением леса, выросшем на открытом месте. Третьей особенностью подроста является своеобразная форма кроны. Она характеризуется меньшими размерами и меньшей глубиной. Кроме того, медленный рост в высоту и по диаметру сказывается на объёме стволиков подроста: он меньше, чем объём молодых деревьев, выросших на свободе.

Подрост характеризуется большим разнообразием, классифицируется по различным признакам и их совокупностям (происхождение, возраст, высота, жизнеспособность и др.).

Живой напочвенный покров – совокупность мхов, лишайников, травянистых растений и полукустарников, покрывающих почву под пологом леса, на вырубках и гарях.

Рис. 6. Живой напочвенный покров в лиственном лесу

Живой напочвенный покров является важным фактором в жизни леса. Во-первых, он влияет на возобновление леса. Степень положительного или отрицательного действия покрова на процессы лесовозобновления зависит прежде всего от его состава и развития. Например, растения, появляющиеся в первый год пожаров и рубок леса (кипрей, бодяг, мелколепестник и др.), а также тенелюбивые широколистные растения (медуница, прострел, копытень и др.) частично укрывают древесные всходы от солнца, ветра, заморозков и не являются опасными конкурентами. Эти травянистые растения содействуют естественному возобновлению.

В то же время такие травянистые растения, как вейник, молиния, другие злаки и осоки, образуют мощную дернину и препятствуют естественному возобновлению леса. Большую роль (положительную – обогащает почву или отрицательную – лесные пожары) играет живой напочвенный покров и в дальнейшей жизни леса.

В.Г. Нестеров считает, что живой напочвенный покров является одновременно и составной частью леса и средой обитания древесных растений. Живой напочвенный покров служит показателем условий местопроизрастания леса, свойств самого леса, его состава, производительности, качества, биологической устойчивости.

Лесной опад – опавшие листья, хвоя, ветки, сучья, плоды и другие части лесной растительности. Опавшие части растений наиболее богаты зольными веществами и азотом. Опад является основой для образования лесной подстилки и гумуса. От состава опада, его количества и условий местопроизрастания зависит процесс формирования лесной почвы.

Основными факторами, определяющими величину лесного опада являются состав древостоя, сомкнутость полога, полнота, тип лесорастительных условий. Опад замедляется при избытке воды на заболоченных и болотных почвах. Величина опада в лесах умеренного климата составляет в среднем от 0,5 до 8,0 т на 1 га в год.

Рис. 7. Лесной опад в лиственном насаждении

Наименьшее количество опада наблюдается в хвойных лесах из сосны и ели, несколько большее – в мелколиственных лесах из берёзы и осины, наибольшее – в широколиственных лесах из дуба, клёна, липы и др. Самое большое количество лесного опада наблюдается в возрасте жердняка, особенно, если отсутствуют рубки ухода.

Отпад – отмирание деревьев в результате процесса естественного изреживания насаждений. Отпадом называют и сами отмершие деревья. В молодняках и в средневозрастных насаждениях отпад происходит , в основном, по причине конкурентных отношений между растениями за свет, влагу и минеральное питание.

Особенно интенсивно отпад идёт в загущенных естественных насаждениях и культурах, в которых своевременно не проводятся рубки ухода. В смешанных культурах отпад главной породы может быть следствием неудачной схемы смешения пород. В культурах степной зоны причиной преждевременного отпада могут быть почвенные условия – солонцеватость и содержание токсичных солей.

Рис. 8. Древесный отпад в лиственном насаждении

Во всех случаях отпад происходит, прежде всего, за счёт деревьев низших классов роста, а также больных и повреждённых. Сплошной отпад на значительной площади может возникнуть из-за массового поражения деревьев вредителями и болезнями, особенно если насаждения ранее были пройдены пожарами. Причиной отпада целых участков насаждений может быть длительное подтопление корнеобитаемой зоны почвы. В спелых и перестойных насаждениях отпад происходит в результате достижения насаждениями предельного возраста.

Проф. И.А. Алексеев [1] различает естественный, свежий, наличный, случайный, и патологический отпад. Естественный отпад характеризуется выпадением деревьев в насаждении вследствие угнетения. Свежий отпад – это стоящие на корню свежие буреломные, ветровальные (повисшие) стволы, сухостой, усыхающие и сильно ослабленные деревья, временно сохраняющие деловую часть. Наличный отпад – это свежий отпад и стоящие на корню остатки старого бурелома, старый сухостой обычно более 10 м³ на 1 га.

Случайный отпад характеризуется ухудшением состояния и выпадением деревьев вследствие разовых повреждений стихийными явлениями, экстремальными погодными условиями, животными и человеком. Патологический отпад – это ухудшение состояния и отпад деревьев вследствие многократного повреждения насекомыми, длительного поражения грибными, бактериальными, вирусными, нематодными и другими болезнями.

Лесная подстилка – растительный опад на поверхности почвы в разной степени разложения. Г.Ф. Морозов писал, что лесная подстилка «играет доминирующую роль в вопросе о влиянии леса на почву». Каждому типу лесной подстилки соответствует определённый характер строения перегноя.

Г.Ф. Морозов так объясняет это название: «Название подстилка объясняется тем, что она на самом деле в сельском хозяйстве служит подстилкою скоту в стойлах, заменяя собою солому; насыщенная выделениями животных, она поступает затем в виде удобрения в почву и потому играет большую роль в крестьянском хозяйстве».

Внеярусная растительность – совокупность растений разных систематических групп, размещающихся в разных ярусах древостоя (лианы, лишайники и др.).

В пределах лесных массивов выделяют также опушки и поляны, Опушки – части лесных массивов, граничащих с открытыми пространствами. Опушки бывают внешними и внутренними, открытыми и закрытыми, наветренными и заветренными. Внешние лесные опушки – это периферическая часть лесного массива, внутренние опушки обращены к полянам, расположенным среди лесных массивов. Открытые лесные опушки характеризуются отсутствием подгона и подлеска, закрытые опушки могут быть многоярусными, плотными и густыми. Наветренные опушки обращены против ветра, противоположные им называются заветренными. Опушки выполняют важные функции: сохраняют лесную обстановку внутри лесного массива, защищают его от суховеев и ветров, заноса семян сорных растений и других неблагоприятных явлений.

Ризосфера – корнеобитаемая толща почвы, которая может быть мельче почвы, когда идет формирование и начальное развитие растений, или глубже почвы, если корни проникают в материнскую горную породу.

Морфология древостоя

Древостои различаются по ряду морфологических признаков, из которых наиболее четко выражены: форма древостоя, его состав, происхождение, сомкнутость полога, возраст, полнота, густота, бонитет и товарность.

Форма древостоя. По форме различают простые (одноярусные) и сложные (многоярусные) древостой. В любом лесу деревья различаются по высоте. Даже в одновозрастном древостое высота деревьев колеблется в пределах от 10 до 25%.

Ярус древостоя – это та часть его, в которой формирующие полог деревья имеют высоту, не превышающую 30% средней высоты, т.е. ярус – это совокупность растений, занимающих определённое положение в вертикальной структуре насаждений (древостое).

Ярусность насаждений является следствием различия биологических свойств лесной растительности и условий окружающей среды. При учёте и оценке лесов особую ценность представляет древостой, который составляет верхнюю основную часть насаждения.

Поскольку в лесу помимо древостоя имеются другие ярусы растительности (подлесок, живой напочвенный покров и др.), которые входят в состав насаждения, то мы вправе говорить в таких случаях о сложных насаждениях. «Самым простым случаем сложного насаждения, – считает Г.Ф. Морозов, – будет насаждение с почвозащитным подлеском, т.е. таким нижним ярусом, который не в состоянии в данных условиях вырасти и сформироваться в высокоствольное насаждение».

Наиболее распространены у нас двух-, трехъярусные насаждения, снабженные еще и подлеском. «Наши дубравы, – пишет Г.Ф. Морозов, – обыкновенно представляют собой не только насаждения смешанные, но и сложные, где верхний ярус состоит из дуба, ясеня, клена, ильмовых, второй – из липы или полевого клена, третий – клена татарского и целого ряда кустарников». Для формирования сложных насаждений необходимо, чтобы древесные и кустарниковые породы, образующие разные ярусы, были бы разной теневыносливости.

Вертикальная структура древостоев особенно хорошо выражена в лесах умеренного климата при совместном произрастании светолюбивых и теневыносливых древесных пород. Однопородные, многоярусные древостои образуют теневыносливые породы, представленные несколькими возрастными поколениями.

Состав древостоя – это перечень древесных пород с указанием доли участия каждой из них в общем запасе древостоя. Смешение древесных пород в древостое определяется по относительному запасу (объему) в нем стволовой древесины, приходящейся на каждую древесную породу. Весь объем древесины принимается за 10 единиц, а участие каждой породы в составе древостоя определяется частью этого десятка. Породный состав древостоя обозначается формулой, в которой указывается доля участия каждой породы и начальные буквы её названия. По составу различают насаждения чистые, состоящие из одной породы (10С) и смешанные – из нескольких пород (4СЗБ30с). Состав разновозрастных древостоев устанавливается по возрастным поколениям, многоярусных насаждений – по ярусам. Если разновозрастные насаждения невозможно разделить по поколениям, то в формуле состава после буквенного обозначения породы в скобках указывается их возраст, например, 5С(100)4(70)1Б(50).

По Г.Ф. Морозову, чем благоприятнее почвенно-климатические условия для древесных пород, тем чаще отмечается преобладание смешанных насаждений над чистыми; наоборот, по мере приближения к верхнему пределу древесной растительности или к северу начинают преобладать чистые насаждения. Г.Р. Эйтинген рекомендует создавать чистые древостой лишь при особых почвенных условиях (пески, солонцы), а также при создании специальных культур.

В природе происходит медленный процесс превращения чистых древостоев в смешанные. Например, почва под чистыми сосновыми древостоями постепенно обогащается перегноем, в результате чего создаются благоприятные условия для поселения под сосняками ели. Со временем ель выходит во второй ярус древостоя, затем и в первый» образуя смешанные сосново-еловые древостои.

В лесу происходят и обратные явления, когда смешанные древостой превращаются в чистые, что связано с неодинаковой долговечностью древесных пород. Так, поселяющаяся под пологом сосны и березы ель постепенно выходит в первый ярус, вытесняя сосну и березу, которые постепенно дряхлеют и отмирают. В результате формируется чистый еловый древостой.

Рис. 9. Чистое сосновое насаждение

Образование простых и сложных древостоев подчинено в основном тем же закономерностям, которые присущи чистым и смешанным древостоям. Оно определяется биоэкологическими особенностями древесных пород, условиями окружающей среды, антропогенными и техногенными воздействиями. Простые древостои бывают чистыми и смешанными, сложные древостои обычно являются смешанными.

В практике лесного хозяйства состав древостоя определяется глазомерно или при помощи специальных таксационных измерений и вычислений.

Происхождение леса. По характеру происхождения насаждения подразделяются на естественные и искусственные. В свою очередь естественные – на семенные и вегетативные, искусственные – на созданные посевом или сеянцами, саженцами, черенками, кольями. Семенными называются насаждения, которые произошли из семян. Вегетативными являются насаждения, образовавшиеся за счёт поросли от пней, корневых отпрысков и отводков, которые образуются из укоренившихся ветвей деревьев при их низком расположении и соприкосновении с почвой.

Образование насаждений из семян и поросли – это обычное явление в лесу. Образование же насаждений из корневых отпрысков и отводков встречается реже. Например, широко размножается корневыми отпрысками осина и др. тополя, отводками ветвей размножается липа.

Семенные насаждения иначе называют высокоствольными, а порослевые – низкоствольными. Это объясняется тем, что семенные насаждения чаще образуют высокоствольные древостои, а порослевые насаждения чаще имеют небольшую высоту. Хотя и те и другие могут достигать одинаково больших высот. Семенные насаждения более устойчивы против неблагоприятных воздействий окружающей среды по сравнению с порослевыми насаждениями.

Насаждения, состоящие из смеси семенных и порослевых деревьев, при разных сроках их выращивания, принято называть средним лесом [2].

Происхождение насаждений имеет большое лесохозяйственное значение, поскольку лес семенного происхождения является более ценным по сравнению с порослевым лесом.

Сомкнутость полога древостоя – это отношение суммы проекций крон деревьев древостоя к его площади. Она определяется глазомерно и измеряется в долях единицы от 0,1 до 1,0.

В пологе древостоя различают прогалины и окна. Прогалина – это участок лесной площади, лишенный деревьев, но сохранивший элементы лесной растительности. Окно полога – это прогалина, равная среднему диаметру горизонтальной проекции кроны господствующих деревьев, но не превышающей половины высоты древостоя. Прогалины образуются после вырубки или естественного отмирания групп деревьев, а окна – одиночных деревьев.

Полнота древостоя представляет собой плотность стоящих деревьев в относительных единицах. Она характеризует степень использования деревьями занимаемого пространства. Полнота измеряется, как и сомкнутость полога, в долях единицы. Полноты 0,9- 1,0 считаются высокими, 0,7-0,8 – средними, 0,5-0,6 – слабыми, 0,3-0,4 – ничтожными. При полноте 0,1-0,2 деревья образуют редины.

Различают полноту таксационную и лесоводственную. Таксационная полнота определяется отношением суммы площадей поперечных сечений стволов на высоте 1.3 м данного насаждения к сумме площадей сечений стволов, определенной по таблицам хода роста. Лесоводственная полнота определяется по степени сомкнутости древесного полога.

Соотношение между ними не постоянно и меняется в зависимости от породы, возраста, состояния насаждений и лесорастительных условий. Например, в густых молодняках очень большая сомкнутость полога, и лесоводственная полнота близка к 1,0, тогда как таксационная полнота, вследствие небольших диаметров деревьев может быть значительно ниже.

Полнота является одним из важнейших таксационных показателей древостоя, который используется для оценки состояния древостоев, определения их запасов, проектирования рубок ухода за лесом, санитарных рубок, допустимой степени изреживания древостоев при постепенных и выборочных рубках.

Густота древостоя – это количество деревьев определенного возраста на 1 га лесной площади.

Бонитет – показатель продуктивности насаждений определенной породы. Бонитет тем выше, чем лучше почвенно-климатические условия. Г.Р. Эйтинген отмечает, что бонитет насаждения выражает условия его местопроизрастания, которые оцениваются по количеству выращиваемой на почвах древесины.

В России используется единая шкала распределения насаждений по бонитетам, разработанная в 1911 г. проф. М.М. Орловым. Выделены пять классов бонитета, обозначаемые римскими цифрами. I класс бонитета характеризует лучшие почвы с высокопроизводительными древостоями. V класс бонитета указывает на бедные почвы с низкотоварным древостоем. Для крайних случаев в общей шкале выделяются бонитеты Iа и Vа, показывающие наивысшую или крайне низкую продуктивность насаждений.

По Г.Р. Эйтингену ступень бонитета выражается разницей в средней высоте насаждения до 3 м.

Класс бонитета определяется по специальным таблицам М.М. Орлова с учетом возраста и средней высоты древостоя.

Таблица 4. Распределение высот по классам бонитета

Для порослевых насаждений М.М. Орлов составил отдельную таблицу распределения древостоев по классам бонитета.

Возраст древостоя. Важное биологическое и хозяйственное значение имеет возраст древостоя, который отражает его онтогенез. Различают одновозрастные и разновозрастные древостои.

Одновозрастными называют древостои, все деревья, которых имеют один возраст. Древостои, в которых различия в возрасте деревьев не превышают класс возраста, называют условно-одновозрастными. Древостои, в которых разность возраста деревьев превышает один класс возраста, называются разновозрастными.

В лесном хозяйстве принято делить древостои на классы возраста. Классом возраста называется возрастной интервал (число лет), в пределах которого лес является хозяйственно однородным. Принято следующее деление древостоев на классы возраста: 20-летние – для хвойных и твердолиственных древесных пород семенного происхождения; 10-летние – для мягколиственных пород и дуба вегетативного происхождения; 5-летние – для гибридных быстрорастущих пород (тополь).

Лесоводы различают также естественные возрастные ступени древостоев: молодняки, жердняки, средневозрастные, приспевающие, спелые и перестойные.

Молодняк – молодое поколение леса, включающее самосев, подрост, поросль и при смыкании образующее чащу. В практике лесного хозяйства молодняками обычно называют древостои I класса возраста. Молодняки II класса возраста обычно называют жердняками.

Жердняк – поколение леса в стадии чащи, характеризуется быстрым ростом в высоту, резкой дифференциацией деревьев по размерам ствола и кроны, интенсивным отпадом деревьев.

Средневозрастный – древостой с признаками некоторого снижения прироста в высоту и увеличения прироста по диаметру, наступления возраста возмужалости (начало плодоношения). Практически это древостои III класса возраста.

Приспевающий – древостой с четко выраженной возмужалостью, продолжающий увеличение прироста по диаметру и наращивание запаса древесины на единице площади. Обычно это древостои IV класса возраста.

Спелый – древостой с замедленным ростом, особенно в высоту, дающий наибольший запас древесины. В практике лесного хозяйства к спелым древостоям относят древостои V и VI классов возраста.

Перестойный – древостой, характеризующийся высоким возрастом, почти полным прекращением прироста по высоте и диаметру, значительным отпадом деревьев. Это древостои выше VI класса возраста.

И.С. Мелехов отмечает, что возрастная структура древостоя связана с его происхождением и формированием. Абсолютно одновозрастные древостои обычно формируются при искусственном лесовозобновлении, хотя они встречаются и при естественном возобновлении сразу после пожаров или сплошной рубки в семенные годы.

Деление древостоев на возрастные ступени имеет условный характер и видоизменяется в зависимости, как от особенностей леса, так и от экономических условий.

Товарность – экономическая категория качества древостоя, определяемая выходом деловой древесины. Товарная ценность деревьев, а, следовательно, и выход деловой древесины, определяется геометрической формой ствола, характером очищения ствола от сучьев, фаутностью и т.д. Выход деловой древесины зависит от вида древесной породы, её возраста и бонитета.

В таксационной практике до 1933 г. качественное состояние лесов характеризовалось добротностью насаждений. Было установлено 5 классов добротности: к 1 классу добротности относились насаждения с полнотой 1,0 и 0,9; ко 2 – 0,8 и 0,7; к 3 – 0,6 и 0,5, к 4 – 0,4 и 0,3 и к 5 – 0,2 и 0,1.

Но класс добротности не отражал качественного состояния насаждений. Поэтому классификация насаждений по классам добротности была заменена классификацией по качеству. Основой деления насаждений на классы качества (товарности) стал служить процент фаутности деревьев в насаждении.

Однако изучение пороков древесины показало, что они оказывают разное влияние на общий выход и качество сортиментов. Поэтому было предложено делить насаждения на классы товарности в зависимости от выхода деловой древесины.

При натурной таксации леса качество, или товарность, определяется глазомерно по шкале классов товарности (качества) в каждом таксационном выделе приспевающих, спелых и перестойных насаждений. Она оценивается для каждой породы по проценту деловых деревьев в древостое или доле деловой древесины в общем запасе.

По данным Н.П. Анучина и др., процент выхода деловой древесины у здоровых деревьев некоторых хвойных и лиственных пород в возрасте спелости следующий:

Таблица 5. Выход деловой древесины, %

По бонитетам процент деловой древесины падает по каждой древесной породе от I к V примерно на 20-30%.

Выделены 3 класса товарности, обозначаемые арабскими цифрами.

Таблица 6. Шкала товарности древостоев

Пользуясь приведённой шкалой можно определить класс товарности любого насаждения, предварительно оценив глазомерно или на основе таксационных измерений выход деловой древесины.

Наиболее высокой товарностью характеризуются высокобонитетные хвойные насаждения, низкой – мягколиственные насаждения, особенно осинники, березняки, и порослевые дубовые насаждения.

Список литературы:

1. Алексеев И.А., Гусева О.Н., Курненкова И.П., Чешуин Е.Н. Интегрированная система защиты леса. Йошкар-Ола, 2013.
2. Морозов Г.Ф. Избранные труды. Т.1. М.: Изд-во «Лесная пром-сть», 1970.