Оценка состояния и устойчивости насаждений

Оценку устойчивости лесных насаждений проводят с помощью характеристики или оценки их состояния в конкретных обстоятельствах, месте и времени. Оценка состояния при этом рассматривается как мгновенная фиксация положения насаждения на кривой перехода системы от устойчивого равновесия к утрате устойчивости и потере присущих этой системе свойств. По аналогии с известной схемой изменения устойчивости дерева А. С. Исаева и Г. И. Гире можно говорить о периодах обратимых и необратимых изменений в лесных биогеоценозах и на лесных территориях разного ранга. Очевидно, что форма кривых изменения устойчивости лесных насаждений, испытывающих воздействие факторов разной природы и продолжительности, в различных ситуациях и на разных этапах роста и развития будет индивидуальной. Однако в пределах любой из них можно выделить типологически однородные зоны, вхождение в которые означает определенный уровень и характер изменения свойств экосистемы и влечет за собой разные последствия.

На кривой можно выделить зоны устойчивого равновесия (1), зоны нарушенной устойчивости (2) с обратимыми (2.1) и необратимыми изменениями свойств (2.2) и зоны утраченной устойчивости (3), соответствующей гибели насаждений. По комплексу показателей каждую из этих зон можно разделить на дополнительные участки, подзоны, отличающиеся по скорости н темпам динамических процессов, например процессам усыхания древостоя. Для каждого отрезка кривой можно выделить значения пороговых и предпороговых показателей состояния насаждений, определив с их помощью зоны риска.

При оценке состояния насаждений их разделяют на три категории: 1 -устойчивые; II - с нарушенной устойчивостью и III - утратившие устойчивость. Это разделение соответствует одному из трех возможных состояний лесных биогеоценозов: устойчивого равновесия, неустойчивого равновесия и дигрессии.

Каждому из трех категорий состояния (устойчивости) насаждений свойствен комплекс показателей. Об устойчивости судят по:

величине текущего отпада и его характеру, о котором свидетельствуют размеры и положение в древостое отмирающих деревьев;

суммарной доле сухостойных, ветровальных, буреломных деревьев, образовавшихся на последнем временном этапе жизни насаждения;

степени ослабления живой части древостоя, выражающейся в охвоенности, облиственности или степени усыхания кроны;

поврежденности деревьев патогенами и насекомыми; нарушенности или сохранности лесной обстановки, о которой свидетельствует снижение данных породы, возраста насаждений и условий местопроизрастания, полноты.

В качестве интегрального показателя можно использовать индекс состояния насаждения (ИС), с помощью которого удобно оценивать не только статику, но и динамику ослабления и потери устойчивости насаждений. Индекс состояния учитывает структуру древостоя, степень его ослабления, усыхания и поврежденности, сохранность лесной среды на основе данных традиционного перечета деревьев по категориям состояния и ступеням толщины с оценкой поврежденности или пораженности их насекомыми, грибами и другими факторами неблагоприятного воздействия.

По данным перечета распределяют деревья по категориям состояния—сначала по количеству деревьев (Л^, шт., или %), затем по сумме площадей поперечного сечения их стволов (Qi). Далее 2Q/ приравнивают к 10 и для доли деревьев каждой категории подсчитывают их участие (Q/ как часть от 10). Далее оцениваем охвоенность (облиственность) или густоту кроны как меру устойчивости и свидетельство степени нормального функционирования у наиболее жизнеспособных деревьев первой категории (/i) баллом, равным единице (fi=l). Тогда густота менее жизнеспособных и устойчивых деревьев других категорий может быть обозначена как доля от единицы, например для деревьев соответственно второй, третьей и четвертой категорий (ослабленных, сильно ослабленных и усыхающих) ^2==0,8, /з=0,6 и ^4==0,2. Очевидно, что ^иб==0. Подставляя эти значения в формулу, где перемножаются Q/ и fi, определяем средневзвешенную охвоенность (облиственность) древостоя (Гд) как ^д= Q ^ fi +0272 +0^3 +0474. При этом из суммы площадей поперечного сечения всех деревьев на пробной площади автоматически выпадает доля деревьев двух последних категорий состояния (Qs' и Qe). Очевидно, что средневзвешенная условная охвоенность древостоя будет тем выше, чем лучше его состояние.

Значения коэффициентов fi для ослабленных и усыхающих деревьев разных пород в неодинаковых условиях местопроизрастания и степени ослабления могут сильно варьировать. Необходимо эмпирически установить относительно достоверные значения этих коэффициентов для различных ситуаций. Например, значения этих коэффициентов для северных сосновых молодняков в зоне техногенного воздействия составили: ^=0,8; ^з== 0,39; f4==0,16, тогда как у сосновых культур в лесостепной зоне (Воронежская область) они были равны /2==0,81; fs == 0,43; ^4-0,21.

Кроме средневзвешенной степени охвоенности (облиственности) и одновременно степени жизнеспособности самого древостоя (с учетом доли погибших деревьев) необходимо учитывать как один из показателей устойчивости всей лесной экосистемы сохранность лесной обстановки. Ее можно охарактеризовать показателем сомкнутости крон или полноты древостоя (п). Для каждого типа насаждений определенного возраста и в определенных условиях местопроизрастания можно выделить нормальную, свойственную данным обстоятельствам полноту (Пнорм), которая в общем случае равна 0,7. Тогда средняя полнота может быть охарактеризована как пс==0,6—0,5, а низкая Пн==0,4—0,3. Обозначим их соответствующими баллами: п/==1, П2=0,8 и Пз=0,55 и используем эти значения для оценки сохранности лесной среды (степени использования древостоем площади биотопа).

Теперь можно определить индекс состояния насаждений, включающий сведения о жизнеспособности древостоя и сохранности лесной среды:

ИС-Гд.Пд.

Таким образом, ИС учитывает структуру состояния древостоя, размер и характер отпада деревьев и степень сохранности лесной среды.

В дополнение в формулу расчета ИС можно включить ряд коэффициентов, учитывающих следующие обстоятельства: наличие активных патогенов (/(п), поврежденность (заселенность) насекомыми {Кн), продолжающееся воздействие неблагоприятных факторов среды. (Ki), придав этим коэффициентам соответствующие значения, что позволит учесть их влияние. Индексы состояния насаждений, изменяющиеся в диапазоне от О до 10, и их ранжировка значительно расширяют возможности интегральной оценки состояния насаждений и позволяют дифференцированно подойти к назначению лесозащитных мероприятий.

В качестве примера приведем значения ИС для северных сосновых насаждений, подвергающихся действию промышленных выбросов металлургического производства в течение нескольких десятилетий (табл. 24).

Данные постоянных пробных площадей с использованием ИС в этих условиях позволяют определить темпы изменения этого показателя за годы наблюдений в различных зонах, характеризующихся разной интенсивностью воздействия промышленных выбросов. Так, в зоне слабого воздействия в течение года индекс состояния практически не изменялся или изменялся незначительно, так же как и в контроле. В зоне среднего воздействия происходило его изменение в пределах 0,1—0,2, а в зоне сильного воздействия ежегодное изменение индекса максимально достигало 0,5.

Используя эти данные, можно составить прогноз состояния насаждений. Например, в зоне сильного воздействия полного усыхания древостоя и разрушения лесных экосистем можно ожидать в ближайшие 8—12 лет, если интенсивность вредного воздействия не изменится, тогда как в зоне среднего воздействия деградация насаждений проходит в 4—5 раз медленнее. Темпы снижения значения ИС различны в насаждениях разного породного состава, возраста, при различной пораженности вредителями, болезнями и другими факторами.

Одной из главных задач науки является нахождение значений коэффициентов воздействия разных факторов { Ki) на динамику состояния насаждений. Очевидно, что важнейшими из них будут факторы, характеризующие природные особенности района, где произрастают леса. Известно, что все процессы в условиях более теплого климата протекают значительно быстрее, чем в условиях северных регионов страны.

Описанный способ оценки состояния насаждений с помощью ИС особенно пригоден для одновозрастных чистых простых по строению и структуре насаждений. При усложнении состава и структуры насаждений его можно либо дифференцировать по отдельным элементам структуры, либо ввести в него дополнительные коэффициенты, учитывающие разный возраст и устойчивость (возраст спелости) пород (например, в сложных елово-осиновых насаждениях осина раньше выпадает из состава, чем ель).

В дальнейшем индексу состояния насаждений можно придать денежный эквивалент, принимая за максимальную стоимость 1 га леса с наибольшим для данных условий значением ИС с учетом ценности главной и преобладающей породы, возраста, класса товарности, желательно и с оценкой выполняемых в данном районе природоохранных (средообразующих и средозащитных) и других полезных функций.

Применение ИС позволит проводить сравнительную характеристику состояния разных насаждений, наглядно оценивать изменение этого состояния и, более того, использовать его как пороговый критерий при выборе и назначении санитарно-оздоровительных и других лесохозяйственных мероприятий.