Лесоводство — это практика контроля роста, состава/структуры, а также качества лесов для удовлетворения их ценностей и потребностей, в частности, производства древесины .
Название происходит от латинского silvi- (лес) и culture (растущий). Наука о лесах и древесине называется сильвологией . Лесоводство также фокусируется на том, чтобы убедиться, что обработка(и) лесных насаждений используются для сохранения и повышения их производительности. [1]
В целом, лесоводство — это наука и искусство выращивания и возделывания лесных [культур], основанные на знании лесоводства. Изучение жизненного цикла и общих характеристик лесных деревьев и насаждений с особым упором на местные/региональные факторы. [2] Основное внимание в лесоводстве уделяется контролю, созданию и управлению лесными насаждениями. Различие между лесоводством и лесоводством заключается в том, что лесоводство применяется на уровне насаждения , в то время как лесоводство является более широкой концепцией. Адаптивное управление распространено в лесоводстве, в то время как лесоводство может включать естественные/сохраняемые земли без управления на уровне насаждения и применения обработок.
Происхождение лесного хозяйства в немецкоязычной Европе определило лесоводческие системы в широком смысле как высокий лес ( Hochwald ), перелесок со стандартами ( Mittelwald ) и сложный перелесок, перелесок с коротким оборотом рубки и перелесок ( Niederwald ). Существуют и другие системы. Эти разнообразные лесоводческие системы включают несколько методов заготовки, которые часто ошибочно называют лесоводческими системами, но также могут называться омолаживающими или восстанавливающими методами в зависимости от цели.
Система высокогорных лесов далее подразделяется на немецком языке: [3]
Эти названия создают впечатление, что это четко определенные системы, но на практике существуют вариации в этих методах заготовки в соответствии с местной экологией и условиями участка. Хотя местоположение архетипической формы техники заготовки может быть определено (все они возникли где-то у конкретного лесника и были описаны в научной литературе), и могут быть сделаны широкие обобщения, это всего лишь правила большого пальца, а не строгие чертежи того, как могут применяться методы. [ необходима цитата ] Это недоразумение означало, что многие старые английские учебники не охватывали истинную сложность лесоводства, как оно практиковалось там, где оно возникло в Mitteleuropa . [ необходима цитата ]
Это лесоводство было культурно основано на производстве древесины в умеренном и бореальном климате и не имело отношения к тропическому лесоводству [ требуется ссылка ] . Неправильное применение этой философии к этим тропическим лесам было проблематичным [ по мнению кого? ] . Существует также альтернативная лесоводческая традиция, которая развилась в Японии и таким образом создала другой биокультурный ландшафт, называемый сатояма .
После сбора урожая наступает регенерация, которая может быть разделена на естественную и искусственную (см. ниже), и уход, который включает в себя обработку по освобождению, обрезку , прореживание и промежуточные обработки. [4] Вполне возможно, что любая из этих трех фаз ( сбор урожая , регенерация и уход) может происходить одновременно в пределах насаждения, в зависимости от цели для этого конкретного насаждения.
Регенерация является основой для продолжения лесных массивов, а также для облесения безлесных земель. Регенерация может происходить посредством самосева семян («естественная регенерация»), искусственно посеянных семян или посаженных саженцев . В любом случае эффективность регенерации зависит от потенциала роста и степени, в которой окружающая среда позволяет этому потенциалу проявиться. [5] Семена, конечно, необходимы для всех режимов регенерации, как для естественного или искусственного посева , так и для выращивания посадочного материала в питомнике .
Процесс естественного возобновления включает в себя возобновление лесов посредством самосева семян, корневых отпрысков или порослевого выращивания. В естественных лесах хвойные деревья почти полностью полагаются на возобновление посредством семян. Однако большинство широколиственных деревьев способны восстанавливаться посредством появления побегов из пней (порослевого выращивания) и сломанных стволов. [6] [ необходима полная цитата ]
Любое семя, самосевное или искусственно внесенное, требует посевного ложа, подходящего для обеспечения прорастания .
Для прорастания семенам требуются подходящие условия температуры, влажности и аэрации . Для семян многих видов свет также необходим и облегчает прорастание семян других видов, [7] но ели не требовательны к свету и прорастают без света. Семена белой ели прорастали при 35 °F (1,7 °C) и 40 °F (4,4 °C) после непрерывной стратификации в течение одного года или дольше и развивали корешки длиной менее 6 см (2,4 дюйма) в холодной комнате. [8] При воздействии света эти проростки развивали хлорофилл и были обычно фототропными с постоянным удлинением.
Для выживания в краткосрочной и среднесрочной перспективе проростку необходимо: постоянное снабжение влагой; свобода от летальной температуры; достаточно света для генерации достаточного количества фотосинтеза для поддержания дыхания и роста, но недостаточного для создания летального стресса у проростка; свобода от пожирателей , вытаптывателей и патогенов ; и стабильная корневая система. Тень очень важна для выживания молодых проростков. [9] [10] В долгосрочной перспективе должно быть достаточное снабжение необходимыми питательными веществами и отсутствие удушения.
В нетронутом лесу сгнившая ветровалом древесина обеспечивает наиболее благоприятное семенное ложе для прорастания и выживания. Сеянцы, растущие на таких участках, с меньшей вероятностью будут погребены под накопившимся снежным покровом и опавшими листьями, а также с меньшей вероятностью будут подвержены затоплению . Преимущества, предоставляемые этими микроучастками, включают: больше света, более высокие температуры в корневой зоне и лучшее развитие микоризы . [11] [12] [13] Согласно исследованию 1940 года в Поркьюпайн-Хиллз в Манитобе , примерно 90% саженцев ели прорастали из этого субстрата. [13] [14]
Минеральные почвенные грядки более восприимчивы, чем нетронутая лесная подстилка, [15] и, как правило, более влажные и легче смачиваются, чем органическая лесная подстилка. Однако открытая минеральная почва, в гораздо большей степени, чем органическая, подвержена морозному пучению и усадке во время засухи . Силы, возникающие в почве из-за мороза или засухи, вполне достаточны, чтобы сломать корни. [16]
Диапазон микросайтов, встречающихся на лесной подстилке, может быть расширен, а их частота и распределение зависят от подготовки участка. Каждый микросайт имеет свой собственный микроклимат . Микроклиматы у земли лучше характеризуются дефицитом давления пара и чистой падающей радиацией, а не стандартными измерениями температуры воздуха , осадков и ветрового режима. [10]
Аспект является важным компонентом микроклимата, особенно в отношении температурного и влажностного режимов. Прорастание и укоренение сеянцев ели Энгельмана были намного лучше на грядках с северной, чем с южной экспозицией в экспериментальном лесу Фрейзера , штат Колорадо; соотношение семян к 5-летним сеянцам было определено как 32:1, 76:1 и 72:1 на грядках с северной экспозицией с затененными, незатененными и нетронутыми затененными лезвиями соответственно. [17] Можно было бы ожидать, что вырубки площадью от 1,2 до 2,0 гектаров (от 3,0 до 4,9 акров), прилегающие к достаточному источнику семян и шириной не более 6 высот деревьев, обеспечат приемлемое возобновление (4900 пятилетних деревьев на гектар), тогда как на нетронутых и незатененных северных экспозициях и при всех испытанных обработках семенных лож на южных экспозициях соотношение семян и саженцев было настолько высоким, что возобновление посадки на любых вырубках было бы сомнительным.
На прорастание семян могут влиять по меньшей мере семь переменных факторов: характеристики семян, свет, кислород, реакция почвы ( pH ), температура, влажность и враги семян. [18] Влажность и температура являются наиболее влиятельными, и на них обоих влияет экспозиция. Трудность обеспечения естественного возобновления ели норвежской и сосны обыкновенной в Северной Европе привела к принятию различных форм размножения черенками, которые обеспечивали частичную тень или защиту сеянцев от жаркого солнца и ветра. [19] Основная цель эшелонированных полос или краевых черенков с северо-восточной экспозицией состояла в том, чтобы защитить возобновление от перегрева, и они были созданы в Германии и успешно применены А. Алариком в 1925 году и другими в Швеции. [20] На южной и западной экспозиции прямая инсоляция и тепло, отраженное от стволов деревьев, часто приводят к температурам, смертельным для молодых сеянцев, [21] а также к высыханию поверхностного слоя почвы, что подавляет прорастание. Солнце менее вредно на восточной экспозиции из-за более низкой температуры ранним утром, связанной с более высокой влажностью и наличием росы .
В 1993 году Генри Болдуин, отметив, что летние температуры в Северной Америке часто выше, чем в местах, где рубки по краям оказались полезными, сообщил о результатах исследования регенерации в насаждении красной ели и разбросанной белой ели , которые были изолированы сплошной рубкой со всех сторон, что предоставило возможность наблюдать регенерацию на разных экспозициях в этом старом полевом насаждении в Даммере, Нью-Гемпшир . [19] Регенерация включала удивительно большое количество сеянцев бальзамической пихты из 5% компонента насаждения этого вида. Максимальная плотность регенерации ели, определенная на 4 прута (20 м) внутри от края насаждения на северной экспозиции 20°E, составила 600 000/га, с почти 100 000 сеянцев бальзамической пихты.
Подготовленное семенное ложе остается восприимчивым в течение относительно короткого периода, редко до 5 лет, иногда всего лишь до 3 лет. Восприимчивость семенного ложа на влажных, плодородных участках снижается с особой скоростью, и особенно на таких участках подготовка семенного ложа должна быть запланирована так, чтобы воспользоваться преимуществами хороших посевных лет . В плохие посевные годы подготовка участка может проводиться на мезиальных и более сухих участках с большей вероятностью успеха из-за, как правило, более длительной восприимчивости семенных лож там, чем на более влажных участках. [22] Хотя индифферентный посевной год может быть достаточным, если распределение семян хорошее, а условия окружающей среды благоприятны для прорастания и выживания сеянцев, [23] небольшое количество семян особенно уязвимо для хищничества мелких млекопитающих. [24] Возможна значительная гибкость в выборе времени подготовки участка, чтобы совпасть с посевами шишек. Обработка может применяться либо до начала любой вырубки леса, либо между частичными рубками, либо после вырубки леса. [25] В полосах среза и оставления подготовка семенного ложа может быть выполнена как одна операция, предварительная скарификация полос листьев и последующая скарификация полос среза. [25]
Широкополосное сжигание не рекомендуется в качестве метода подготовки участков для естественного возобновления, поскольку оно редко обнажает достаточно минеральной почвы, чтобы быть достаточно восприимчивым, а обугленные органические поверхности являются плохим семенным ложем для ели . [26] [27] [28] [29] Обугленная поверхность может стать слишком горячей для хорошего прорастания и может задержать прорастание до осени с последующей гибелью незакаленных саженцев зимой. [30] Однако, складирование и сжигание порубочных остатков может оставить подходящие обнажения минеральной почвы. [25]
С целью сокращения времени, необходимого для производства посадочного материала, были проведены эксперименты с белой елью и тремя другими хвойными породами из семян Висконсина в более продолжительный безморозный вегетационный период во Флориде , 125 против 265 дней в центральном Висконсине и северной Флориде соответственно. [31] Поскольку изучаемые виды адаптированы к длинным фотопериодам , во Флориде применялись удлиненные световые дни в 20 часов. Другие саженцы выращивались при удлиненном световом дне в Висконсине и при естественной световой длине в обоих регионах. После двух вегетационных сезонов белая ель при длинных световых днях во Флориде была примерно такой же, как и в Висконсине, но в два раза выше растений при естественных световых днях Висконсина. При естественных световых днях во Флориде с коротким местным фотопериодом белая ель была сильно карликовой и имела низкий уровень выживаемости. Черная ель отреагировала аналогичным образом. После двух вегетационных сезонов растения длинного дня всех 4 видов во Флориде были хорошо сбалансированы, с хорошим развитием как корней, так и побегов, что соответствовало или превосходило минимальные стандарты для 2+1 и 2+2 пересаживаемых запасов видов Lake States. Их выживаемость при выкапывании в феврале и пересаживании в Висконсине была равна выживаемости саженцев, выращенных в Висконсине по схеме 2+2. Искусственное продление фотопериода в северных районах Lake States значительно увеличило прирост высоты белых и черных елей во втором вегетационном сезоне.
Оптимальные условия для роста саженцев были определены для производства контейнерного посадочного материала. [32] Чередование дневных/ночных температур было обнаружено более подходящим, чем постоянная температура; при режиме освещения 400 люмен/м 2 для белой ели были рекомендованы дневные/ночные температуры 28 °C/20 °C. [32] [33] Однако температурные оптимумы не обязательно одинаковы для разных возрастов и размеров. [32] В 1984 году Р. Тинус исследовал влияние сочетания дневной и ночной температуры на высоту, толщину и сухой вес 4 источников семян ели Энгельмана. 4 источника семян, по-видимому, имели очень похожие температурные требования, причем ночной оптимум был примерно таким же или немного ниже дневного оптимума. [34]
Происхождение деревьев важно для искусственной регенерации. Хорошее происхождение учитывает подходящую генетику деревьев и хорошее экологическое соответствие для посаженных/посеянных деревьев в лесном массиве. Неправильный генотип может привести к неудачной регенерации или плохим деревьям, которые подвержены патогенам и нежелательным результатам.
Искусственная регенерация была более распространенным методом, включающим посадку, поскольку она более надежна, чем естественная регенерация. Посадка может включать использование саженцев (из питомника), (не)укорененных черенков или семян. [35]
Какой бы метод ни был выбран, ему могут способствовать методы ухода, также известные как промежуточные обработки насаждений.
Фундаментальным генетическим соображением при искусственном возобновлении является то, что семена и посадочный материал должны быть адаптированы к среде посадки. Чаще всего метод управления размещением семян и посадочного материала заключается в системе определенных зон посадки, в пределах которых семена и посадочный материал могут перемещаться без риска климатической дезадаптации. [36] Онтарио приняло систему зон посадки в 1970-х годах на основе регионов посадки GA Hills 1952 [37] и границ провинциальных ресурсных округов, но теперь зоны посадки Онтарио основаны на однородных климатических регионах, разработанных с помощью климатической модели Онтарио. [38] [36] Правила предусматривают, что исходно-определенные участки посадки могут быть либо общей коллекцией, когда известна только зона происхождения семян, либо коллекцией насаждений с определенной широты и долготы. Перемещение семян и посадочного материала общей коллекции через границы зоны посадки запрещено, но использование семян и посадочного материала из другой зоны посадки допустимо, когда климатическая модель Онтарио показывает, что место посадки и место происхождения семян климатически схожи. 12 семенных зон для белой ели в Квебеке в основном основаны на экологических регионах с некоторыми изменениями для административного удобства. [39]
Качество семян зависит от источника. Семенные плантации производят семена самого высокого качества, затем, в порядке убывания качества производимых семян, следуют районы производства семян и районы сбора семян, контролируемые общие коллекции и неконтролируемые общие коллекции производят наименее охарактеризованные семена.
Когда семена впервые отделяются от шишек, они смешиваются с посторонними веществами, часто в 2–5 раз превышающими объем семян. Более или менее прочно прикрепленные перепончатые крылья на семенах должны быть отделены, прежде чем они будут очищены от посторонних веществ. [40] Во время процесса роспуска семян не должно быть повреждено оболочку. Использовались два метода: сухой и влажный. Сухие семена можно осторожно протереть через сито с ячейками, через которые могут пройти только семена без крыльев. Большие количества семян можно обрабатывать в машинах для роспуска, которые используют цилиндры из тяжелой проволочной сетки и быстро вращающиеся жесткие щетки внутри для удаления крыльев. Во влажном процессе семена с прикрепленными крыльями раскладываются на глубину от 10 до 15 см на плотном полу и слегка смачиваются по всей поверхности; для освобождения семян от крыльев используются легкие кожаные цепы. В 1973 году Б. Ван описал уникальную процедуру мокрого роспуска с использованием бетономешалки , [ 41] используемой на предприятии по переработке семян деревьев Петавава. Крылышки семян белой и норвежской ели можно удалить, слегка увлажнив семена перед тем, как в последний раз пропустить их через веялку . [40] Любые увлажненные семена необходимо высушить до того, как начнется ферментация или плесень .
Биохимический тест жизнеспособности с использованием флуоресцеин диацетата (FDA) для нескольких видов семян хвойных , включая белую ель, оценивает долю живых семян (жизнеспособность) в партии семян и, следовательно, процент всхожести партии семян. Точность прогнозирования процента всхожести была в пределах +/- 5 для большинства партий семян. [42] Семена белой ели можно проверить на жизнеспособность косвенным методом, таким как тест с использованием флуоресцеин диацетата (FDA) [42] или «ультразвук»; [25] или методом прямого роста «всхожести». Образцы семян белой ели, проверенные в 1928 году, имели жизнеспособность от 50% до 100%, но в среднем составляли 93%. [43] Проверка 1915 года показала 97% жизнеспособности семян белой ели. [40]
Результаты теста на всхожесть обычно выражаются как всхожесть или процент всхожести , который представляет собой процент семян, прорастающих в течение периода времени, заканчивающегося, когда прорастание практически завершено. Во время экстракции и обработки семена белой ели постепенно теряли влагу, и общая всхожесть увеличивалась. Миттал и др. (1987) [44] сообщили, что семена белой ели из Алгонкин-Парка, Онтарио, получили максимальную скорость (94% за 6 дней) и 99% общей всхожести за 21 день после 14-недельного предварительного охлаждения. Предварительная обработка 1% гипохлоритом натрия увеличила всхожесть.
Воодушевленный успехами России в использовании ультразвуковых волн для повышения энергии прорастания и процента всхожести семян сельскохозяйственных культур, Тимонин (1966) [45] продемонстрировал преимущества для прорастания семян белой ели после воздействия на семена ультразвука в течение 1, 2 или 4 минут, генерируемого ультразвуковым дезинтегратором MSE с потребляемой мощностью 280 ВА и ударной мощностью 1,35 ампер. [45] : Таблицы 3.18 и 3.19 Однако ни одно из семян не проросло после 6 минут воздействия ультразвука.
Покой семян — это сложное явление, которое не всегда последовательно в пределах вида. [46] Холодная стратификация семян белой ели для прерывания покоя была указана как требование, [47] [48] [49] [50] но Хейт (1961) [51] и Хеллум (1968) [52] считали стратификацию ненужной. Условия обработки и хранения шишек влияют на покой, так как холодное влажное хранение (5 °C, относительная влажность 75–95%) шишек перед извлечением, по-видимому, устраняло покой, преодолевая необходимость в стратификации. [46] Периоды холодной, влажной погоды в период хранения шишек могут обеспечить естественную холодовую (стратификационную) обработку. После того, как покой был удален при хранении шишек, последующая сушка в печи и хранение семян не активировали покой.
Хэддон и Уинстон (1982) [46] обнаружили снижение жизнеспособности стратифицированных семян после 2 лет хранения и предположили, что стресс мог быть вызван стратификацией, например, изменениями в биохимии семян, снижением энергии зародыша, старением семян или фактическим повреждением зародыша. Они также подвергли сомнению качество 2-летних семян, хотя высокая всхожесть наблюдалась в образцах, которые не были стратифицированы.
Холодная стратификация — это термин, применяемый к хранению семян во влажной среде (и, строго говоря, слоями с), часто в торфе или песке, с целью поддержания жизнеспособности и преодоления покоя. Холодная стратификация — это термин, применяемый к хранению при температурах, близких к температуре замерзания, даже если не используется среда. Распространенный метод холодной стратификации — замачивание семян в водопроводной воде на срок до 24 часов, их поверхностное высушивание, а затем хранение во влажном состоянии в течение нескольких недель или даже месяцев при температуре чуть выше точки замерзания. [53] [54] [55] Хотя Хеллум (1968) [52] обнаружил, что холодная стратификация семян из Альберты привела к нерегулярному прорастанию, со снижением всхожести с увеличением продолжительности периода стратификации, парный тест Хокинга (1972) [56] со стратифицированными и нестратифицированными семенами из Альберты из нескольких источников не выявил никаких тенденций в ответ на стратификацию. Хокинг предположил, что зрелость семян, обработка и хранение должны контролироваться до того, как можно будет определить необходимость стратификации. Позднее Уинстон и Хэддон (1981) [57] обнаружили, что хранение шишек белой ели в течение 4 недель при температуре 5 °C перед экстракцией устраняет необходимость стратификации.
Зрелость семян невозможно точно предсказать по флотации шишек, содержанию влаги в шишках, удельному весу шишек; но в провинции Британская Колумбия было обнаружено, что зародыш, занимающий 90% и более полости коррозии, и мегагаметофит, будучи твердым и беловатым по цвету, являются лучшими предикторами для белой ели в Британской Колумбии, [58] а Квебек может предсказать зрелость семян за несколько недель вперед, отслеживая развитие семян по отношению к тепловым суммам и фенологическому прогрессированию соцветия кипрея узколистного ( Epilobium angustifolium L.), связанного вида растений. [59] Сбор шишек ранее, чем за одну неделю до созревания семян, снизит всхожесть семян и их жизнеспособность во время хранения. [59] Были определены четыре стадии созревания путем мониторинга углеводов, полиолов, органических кислот, дыхания и метаболической активности. Семенам белой ели требуется 6-недельный период созревания в шишках после сбора урожая для достижения максимальной всхожести [60], однако, основываясь на совокупном показателе градусо-дней, семена с тех же деревьев и насаждений показали, что 2-недельного хранения шишек было достаточно. [61]
Плантации могут считаться успешными, если производительность высадки удовлетворяет определенным критериям. Термин «свободный рост» применяется в некоторых юрисдикциях. Эквивалент «свободного роста» (FTG) в Онтарио относится к лесному насаждению, которое соответствует минимальным стандартам запаса и требованиям высоты и по существу не имеет конкуренции со стороны окружающей растительности, которая может препятствовать росту. [62] Концепция FTG была введена с появлением программы Соглашения об управлении лесами в Онтарио в 1980 году и стала применяться ко всем единицам управления в 1986 году. Политика, процедуры и методологии, легко применимые менеджерами единиц лесного хозяйства для оценки эффективности программ регенерации, все еще находились в стадии разработки во время слушаний по оценке воздействия на окружающую среду.
В Британской Колумбии критерии эффективности определяются Кодексом лесной практики (1995) [63] . Чтобы минимизировать субъективность оценки конкуренции лиственных пород относительно того, установлена ли плантация или нет, в Британской Колумбии были указаны минимальные характеристики количества, здоровья, высоты и конкуренции. Однако минимальные характеристики все еще устанавливаются субъективно и могут потребовать точной настройки, чтобы избежать неоправданной задержки в предоставлении установленного статуса плантации. Например, сильная белая ель с сильным, многопунцовым ведущим побегом и ее кроной, полностью открытой свету с трех сторон, не будет считаться свободнорастущей в текущем Кодексе Британской Колумбии, но вряд ли будет соответствовать описанию как неустановленная.
Конкуренция возникает, когда отдельные организмы находятся достаточно близко друг к другу, чтобы столкнуться с ограничением роста из-за взаимного изменения местной среды. [64] Растения могут конкурировать за свет, влагу и питательные вещества, но редко за пространство как таковое . Управление растительностью направляет большую часть ресурсов участка в пригодные для использования лесные продукты, а не просто устраняет все конкурирующие растения. [65] В идеале подготовка участка смягчает конкуренцию до уровней, которые освобождают пересаженные растения от ограничений, достаточно серьезных, чтобы вызвать длительную задержку.
Разнообразие бореальных и суббореальных смешанных древесных насаждений широколиственных и хвойных пород, обычно называемых «смешанными лесами», в значительной степени исключает полезность обобщений и требует разработки методов управления, включающих большую присущую сложность смесей широколиственных и хвойных пород по сравнению с одновидовыми или смешанными хвойными лесами. [66] После вырубки или других нарушений смешанные древесные насаждения обычно вступают в длительный период, в течение которого лиственные породы преобладают над хвойным компонентом, подвергая их интенсивной конкуренции в подлеске. Хорошо известно, что регенерация и потенциал роста хвойных пород подлеска в смешанных древесных насаждениях коррелируют с плотностью конкурирующих лиственных пород. [67] Чтобы помочь применить правила «свободного роста» в Британской Колумбии и Альберте, были разработаны руководящие принципы управления, основанные на отношениях, зависящих от расстояния, в пределах ограниченного радиуса деревьев сельскохозяйственных культур, но Лифферс и др. (2002) [68] обнаружили, что стандарты посадки свободно растущих деревьев неадекватно характеризуют легкую конкуренцию между широколиственными и хвойными компонентами в смешанных лесах бореальной зоны, и далее отметили, что адекватный отбор проб с использованием текущих подходов будет невозможен с точки зрения эксплуатации.
Многие перспективные плантации потерпели неудачу из-за отсутствия ухода. Молодые деревья часто плохо подготовлены к борьбе с конкуренцией, которая возрождается после первоначальной подготовки участка и посадки.
Возможно, наиболее прямая оценка влияния конкуренции на создание плантаций обеспечивается эффективной обработкой гербицидами , при условии, что она выполняется правильно и без загрязнения вод штата. Тот факт, что обработка гербицидами не всегда дает положительные результаты, не должен заслонять продемонстрированный потенциал гербицидов для значительного содействия созданию плантаций. Факторы, которые могут исказить эффективность обработки гербицидами, включают: погоду, особенно температуру, до и во время применения; погоду, особенно ветер, во время применения; погоду, особенно осадки, в течение 12–24 часов после применения; характеристики растительности, включая вид, размер, форму, фенологическую стадию, силу роста и распространение сорняков; характеристики сельскохозяйственных культур, включая вид, фенологию и состояние; эффекты других обработок, таких как предварительное срезание, сжигание или другая предписанная или случайная подготовка участка; и используемый гербицид, включая дозировку, формулу, носитель, разбрасыватель и способ применения. Многое может пойти не так, но обработка гербицидами может быть такой же хорошей или лучше, чем любой другой метод подготовки участка.
Изучение динамики конкуренции требует как измерения уровня конкуренции, так и измерения реакции урожая. Были разработаны различные индексы конкуренции, например, Беллой (1971) [69] и Хеги (1974) [70] на основе диаметра ствола, Арни (1972), [71] Эком и Монсерудом (1974), [72] и Говардом и Ньютоном (1984) [73] на основе развития полога, а также Дэниелсом (1976), [74] Вагнером (1982), [75] и Вайнером (1984) [76] с моделями, основанными на близости. Исследования обычно рассматривали реакцию дерева на конкуренцию с точки зрения абсолютной высоты или площади основания, но Зедакер (1982) [77] и Бранд (1986) [78] стремились количественно оценить размер дерева урожая и влияние окружающей среды, используя относительные показатели роста.
Tending — это термин, применяемый к предуборочной лесоводческой обработке деревьев лесных культур на любой стадии после первоначальной посадки или посева. Обработка может быть как самой культуры (например, интервалы, обрезка, прореживание и улучшение рубки), так и конкурирующей растительности (например, прополка, очистка). [2]
Сколько деревьев на единицу площади (расстояние) следует высаживать, на вопрос ответить непросто. Цели плотности посадки или стандарты регенерации обычно основывались на традиционной практике с неявной целью быстрого перевода насаждения в стадию свободного роста. [79] Деньги тратятся впустую, если высаживается больше деревьев, чем необходимо для достижения желаемых показателей плотности посадки, а шансы на создание других насаждений пропорционально уменьшаются. Ингресс (естественное возобновление) на участке трудно предсказать, и часто он становится на удивление очевидным только через несколько лет после посадки. Раннее развитие насаждения после уборки урожая или другого нарушения, несомненно, сильно различается на разных участках, каждый из которых имеет свои особые характеристики.
Для всех практических целей общий объем, производимый насаждением на данном участке, является постоянным и оптимальным для широкого диапазона плотности или залегания. Его можно уменьшить, но не увеличить, изменяя количество растущего запаса до уровней за пределами этого диапазона. [80] Первоначальная плотность влияет на развитие насаждения, так как близкое расположение приводит к полному использованию участка быстрее, чем более широкое расположение. [81] Экономическая эффективность может быть повышена за счет широкого расположения, даже если общее производство меньше, чем в близко расположенных насаждениях.
За пределами стадии установления очень важна взаимосвязь среднего размера дерева и плотности насаждения. [79] Были разработаны различные диаграммы управления плотностью, концептуализирующие динамику насаждения, обусловленную плотностью. [82] [83] Диаграмма Смита и Брэнда (1988) [84] имеет средний объем дерева на вертикальной оси и количество деревьев/га на горизонтальной оси: насаждение может иметь либо много маленьких деревьев, либо несколько больших. Линия самоистончения показывает наибольшее количество деревьев данного размера/га, которое может быть вынесено в любой момент времени. Однако Уиллкокс и Белл (1995) [79] предостерегают от использования таких диаграмм, если не известны конкретные знания о траектории насаждения.
В Озёрных штатах плантации были сделаны с расстоянием между деревьями от 3 на 3 до 10 на 10 футов (от 0,9 м на 0,9 м до 3,0 м на 3,0 м). [85] Киттредж рекомендовал, чтобы на ранней стадии жизни плантации присутствовало не менее 600 укоренившихся деревьев на акр (1483/га). Чтобы гарантировать это, следует высаживать не менее 800 деревьев на акр (1077/га), если можно ожидать 85% выживаемости, и не менее 1200/акр (2970/га), если можно ожидать, что выживет только половина из них. [86] Это означает рекомендуемые расстояния от 5 на 5 до 8 на 8 футов (от 1,5 м на 1,5 м до 2,4 м на 2,4 м) для посадок хвойных деревьев, включая белую ель в Озёрных штатах.
Стратегия повышения экономической ценности естественных лесов заключается в увеличении концентрации в них экономически важных местных видов деревьев путем посадки семян или саженцев для будущего урожая, что может быть достигнуто с помощью обогащения посадок (EP). [87] [88]
Слишком тесное возобновление имеет тенденцию к застою. Проблема усугубляется у видов, которые имеют низкую способность к самообрезке, таких как белая ель . Промежуток — это прореживание (естественного возобновления), при котором все деревья, кроме тех, которые выбраны для сохранения через фиксированные интервалы, вырубаются. Термин «ювенильный интервал» используется, когда большинство или все вырубленные деревья не являются товарными. [90] Промежуток может использоваться для достижения любой из широкого спектра целей лесоуправления, но он особенно применяется для снижения плотности и контроля заполнения молодых насаждений и предотвращения застоя, а также для сокращения ротации, т. е. для ускорения производства деревьев заданного размера. Увеличиваются объемный рост отдельных деревьев и товарный рост насаждений. [91] Основным обоснованием для прореживания является то, что прореживание — это прогнозируемое снижение максимально допустимой вырубки. [92] А поскольку древесина будет концентрироваться на меньшем количестве, более крупных и однородных стволах, эксплуатационные и фрезерные расходы будут сведены к минимуму.
Методы распределения могут быть: ручные, с использованием различных инструментов, включая электропилы, кусторезы и секаторы; механические, с использованием измельчителей и мульчеров; химические; или комбинации нескольких методов. Одна обработка имела заметный успех в распределении массивно перенаселенных (<100 000 стволов/га) естественных возобновлений ели и пихты в штате Мэн. Установленная на вертолете, штанга Thru-Valve распыляет капли гербицида диаметром от 1000 мкм до 2000 мкм [93] при очень низком давлении. Просечки шириной 1,2 м и полосы листьев шириной 2,4 м были получены с точностью «лезвия ножа», когда гербицид наносился с вертолета, летящего на высоте 21 м со скоростью 40–48 км/ч. Кажется вероятным, что никакой другой метод не может быть столь же экономически эффективным.
Через двадцать лет после посадки с шагом 2,5 × 2,5 м 30-летние смешанные насаждения бальзамической пихты и белой ели в водоразделе реки Грин-Ривер, Нью-Брансуик, в среднем давали 156,9 м 3 /га. [94]
Исследование расстояний между тремя хвойными (ель белая, сосна красная и сосна Джека ) было проведено в Муди, Манитоба, на плоских, песчаных, бедных питательными веществами почвах с режимом свежей влаги. [95] Через двадцать лет после посадки у сосны красной был самый большой средний dbh, на 15% больше, чем у сосны Джека , в то время как dbh у ели белой был меньше половины, чем у сосен. Ширина кроны постепенно увеличивалась с расстоянием для всех трех хвойных. Результаты на сегодняшний день предполагали оптимальные расстояния от 1,8 м до 2,4 м для обеих сосен; ель белая не рекомендовалась для посадки на таких участках.
Сопоставимые данные получены в ходе испытаний по расстановке деревьев, в которых деревья высаживаются с различной плотностью. В испытании 1922 года в Петававе, Онтарио, использовались расстояния 1,25 м, 1,50 м, 1,75 м, 2,00 м, 2,50 м и 3,00 м на 4 участках. На первых 34 старых полевых плантациях белой ели, используемых для исследования развития насаждения в отношении расстановки в Петававе, Онтарио, регулярные ряды были высажены со средними расстояниями от 4 × 4 до 7 × 7 футов (от 1,22 м × 1,22 м до 2,13 м × 2,13 м). [96] Расстояния до 10 × 10 футов (3,05 м × 3,03 м) были впоследствии включены в исследование. Таблицы урожайности, основанные на данных за 50 лет, показали:
Меньшее испытание по расстановке деревьев, начатое в 1951 году недалеко от Тандер-Бей, Онтарио, включало посадку белой ели на расстоянии 1,8 м, 2,7 м и 3,6 м. [97] При самом близком расстоянии гибель деревьев началась в возрасте 37 лет, но не при более широких расстояниях.
Самый старый опыт по внутреннему расселению ели в Британской Колумбии был начат в 1959 году недалеко от Хьюстона в лесном регионе Принс-Руперт. [98] Использовались расстояния 1,2 м, 2,7 м, 3,7 м и 4,9 м, а деревья измерялись через 6, 12, 16, 26 и 30 лет после посадки. При широком расселении деревья развивали больший диаметр, кроны и ветви, но (в 30 лет) площадь основания и общий объем/га были наибольшими при самом тесном расселении (таблица 6.38). В более поздних испытаниях в регионе Принс-Джордж Британской Колумбии (таблица 6.39) и в Манитобе [99] плотность посадки белой ели не оказывала никакого влияния на рост после 16 вегетационных сезонов, даже при расстояниях всего 1,2 м. Медленность роста молодых побегов и смыкания кроны задерживают реакцию на внутриклеточную конкуренцию. Первоначально близкое расположение может даже оказывать положительный сестринской эффект, компенсируя любую негативную реакцию на конкуренцию.
Смотреть Прореживание
Прореживание — это операция, которая искусственно уменьшает количество деревьев, растущих в насаждении, с целью ускорения развития оставшихся. [100] Цель прореживания — контролировать количество и распределение доступного пространства для роста. Изменяя плотность насаждения , лесоводы могут влиять на рост, качество и здоровье остаточных деревьев . Это также дает возможность фиксировать смертность и выбраковывать коммерчески менее желательные, обычно более мелкие и деформированные деревья. В отличие от методов регенерации, прореживание не предназначено для создания новой культуры деревьев или создания постоянных отверстий в пологе.
Прореживание значительно влияет на экологию и микрометеорологию насаждения, снижая конкуренцию между деревьями за воду. Удаление любого дерева из насаждения имеет последствия для оставшихся деревьев как над землей, так и под ней. Лесоводственное прореживание является мощным инструментом, который можно использовать для влияния на развитие насаждения, его устойчивость и характеристики заготавливаемой продукции.
Режимы ухода и прореживания, а также повреждения от ветра и снега тесно связаны при рассмотрении интенсивных хвойных насаждений, рассчитанных на максимальную производительность. [101]
Предыдущие исследования показали, что повторные прореживания в течение оборота леса увеличивают запасы углерода по сравнению с насаждениями, которые подвергаются сплошной рубке при коротких оборотах, и что выгоды от углерода различаются в зависимости от метода прореживания (например, прореживание сверху по сравнению с прореживанием снизу). [102]
На раннем этапе развития лесного насаждения плотность деревьев остается высокой, и между деревьями существует конкуренция за питательные вещества. Когда естественное возобновление или искусственное засевание приводит к образованию плотных, перенаселенных молодых насаждений, естественное прореживание в большинстве случаев в конечном итоге сократит поголовье до более желательного с точки зрения лесоводства уровня. Но к тому времени, когда некоторые деревья достигнут товарного размера, другие будут перезрелыми и дефектными, а третьи все еще будут непригодными для продажи. Чтобы уменьшить этот дисбаланс и получить большую экономическую отдачу, на ранней стадии проводится один вид очистки, который известен как предкоммерческое прореживание. Как правило, проводится одно- или двухкратное предкоммерческое прореживание для облегчения роста дерева. Выход товарной древесины может быть значительно увеличен, а ротация сокращена с помощью предкоммерческого прореживания. [103] Применялись механические и химические методы, но их дороговизна препятствует их быстрому принятию.
Обрезка , как лесоводческая практика, относится к удалению нижних ветвей молодых деревьев (также придающих форму дереву), так что чистая древесина без сучков может впоследствии расти поверх пеньков ветвей. Чистая древесина без сучков имеет более высокую ценность. Обрезка широко проводилась на плантациях сосны лучистой в Новой Зеландии и Чили ; однако, развитие технологии соединения на пальцах в производстве пиломатериалов и молдингов привело к тому, что многие лесозаготовительные компании пересмотрели свои методы обрезки. Брашинг — это альтернативное название того же процесса. [104] Обрезку можно проводить на всех деревьях или, что более экономически эффективно, на ограниченном количестве деревьев. Существует два типа обрезки: естественная или самообрезка и искусственная обрезка. Большинство случаев самообрезки происходит, когда ветви не получают достаточно солнечного света и погибают. Ветер также может участвовать в естественной обрезке, что может сломать ветви. [105] Искусственная обрезка — это когда людям платят за то, чтобы они приходили и обрезали ветви. Или это может быть естественно, когда деревья высаживаются достаточно близко друг к другу, что приводит к самообрезке нижних ветвей, поскольку энергия направляется на рост из-за света, а не ветвистости.
Термин «преобразование насаждений» относится к изменению одной лесоводческой системы на другую и включает преобразование видов , т. е. изменение одного вида (или набора видов) на другой. [2] Такое изменение может быть осуществлено намеренно различными лесоводческими средствами или случайно по умолчанию, например, когда высокосортная рубка удалила хвойное содержимое из смешанного насаждения , которое затем становится исключительно самовоспроизводящейся осиной . В целом, такие участки, как эти, с наибольшей вероятностью будут рассматриваться для преобразования.
При обсуждении урожайности, которую можно было бы ожидать от канадских еловых лесов, Хэддок (1961) [106] отметил, что цитата Райта (1959) [107] об урожайности ели на Британских островах в 220 кубических футов с акра (15,4 м 3 /га) в год и в Германии в 175 кубических футов с акра (12,25 м 3 /га) в год была вводящей в заблуждение, по крайней мере, если она подразумевала, что такая урожайность может быть достигнута в районе бореальных лесов Канады. Хэддок считал, что предложение Райта о 20-40 (в среднем 30) кубических футов с акра (1,4 м 3 /га - 2,8 м 3 /га (в среднем 2,1 м 3 /га) в год было более разумным, но все же несколько оптимистичным.
Основным способом, которым управляющие лесными ресурсами влияют на рост и урожайность, является манипулирование сочетанием видов, а также количеством (плотностью) и распределением (запасом) особей, формирующих полог насаждения. [108] [109] Видовой состав большей части бореальных лесов Северной Америки уже сильно отличается от состояния до начала эксплуатации. В лесах вторичного прироста меньше ели и больше лиственных пород , чем в исходном лесу; Хернден и др. (1996) [110] подсчитали, что тип елового покрова сократился с 18% до всего лишь 4% от общей лесной площади в Онтарио. Смешанный лес занимает большую долю в лесах вторичного прироста Онтарио (41%), чем в исходном (36%), но его компонент белой ели, безусловно, значительно уменьшился.
На производительность роста, безусловно, влияют условия участка и, следовательно, вид и степень подготовки участка по отношению к характеру участка. Важно избегать предположения, что подготовка участка определенного назначения будет иметь определенный лесоводческий результат. Например, скарификация не только охватывает широкий спектр операций, которые скарифицируют, но и любой данный способ скарификации может иметь существенно разные результаты в зависимости от условий участка во время обработки. По сути, этот термин часто применяется неправильно. Скарификация определяется [2] как «разрыхление верхнего слоя почвы открытых участков или разрушение лесной подстилки в целях подготовки к регенерации путем прямого посева или естественного выпадения семян», но этот термин часто неправильно применяется к практикам, которые включают скальпирование, скребкование и лезвие, которые срезают низкую и поверхностную растительность вместе с большей частью ее корней, чтобы обнажить поверхность, свободную от сорняков, как правило, в целях подготовки к посеву или посадке на ней.
Таким образом, неудивительно, что литературные данные можно использовать для подтверждения мнения о том, что рост саженцев на скарифицированных участках намного превосходит рост на аналогичных участках, которые не были скарифицированы, [111] [112] [113], в то время как другие данные подтверждают противоположное мнение о том, что скарификация может замедлить рост. [114] [115] [116] Отрицательных результатов можно ожидать от скарификации, которая обедняет корневую зону или усугубляет эдафические или климатические ограничения.
Подготовка места сжигания усилила рост саженцев ели, [112] , но следует предположить, что сжигание может быть пагубным, если питательный капитал значительно истощен. Очевидным фактором, сильно влияющим на регенерацию, является конкуренция со стороны другой растительности. Например, в чистом насаждении норвежской ели Руссель (1948) [117] обнаружил следующие соотношения:
Фактором, имеющим некоторое значение в отношениях солнечной радиации и воспроизводства, является избыточный нагрев поверхности почвы радиацией. [118] Это особенно важно для сеянцев, таких как ель , чьи первые листья не затеняют основание стебля на поверхности почвы. Поверхностные температуры в песчаных почвах иногда достигают летальных температур от 50 °C до 60 °C.
Методы лесоводческой регенерации объединяют как заготовку древесины на древостое, так и восстановление леса. Правильная практика устойчивого лесного хозяйства [119] должна смягчать потенциальные негативные воздействия, но все методы лесозаготовок будут иметь некоторое воздействие на землю и остаточный древостой. [120] Практика устойчивого лесного хозяйства ограничивает воздействие таким образом, что ценность леса сохраняется вечно. Лесоводственные предписания представляют собой конкретные решения для определенного набора обстоятельств и целей управления. [121] Ниже приведены некоторые общие методы:
Традиционная сплошная рубка относительно проста: все деревья на блоке рубки срубаются и связываются в пучки, выровненные по направлению трелевки, а затем трелевочный трактор перетаскивает пучки на ближайший склад бревен. [122] Операторы валочно-пакетирующей машины концентрируются на ширине вырубаемой полосы, количестве деревьев в пучке и выравнивании пучка. При условии, что периметральная граница рубится в дневное время, операции в ночную смену могут продолжаться без опасности проникновения за пределы блока. Производительность оборудования максимизируется, поскольку устройства могут работать независимо друг от друга.
Метод регенерации по одному возрасту , который может использовать как естественное, так и искусственное восстановление. Он включает в себя полное удаление лесного насаждения за один раз. [123] Сплошная вырубка может быть биологически целесообразной для видов, которые обычно восстанавливаются из лесов, заменяющих пожары или другие серьезные нарушения , например, сосна скрученная широкохвойная ( Pinus contorta ). В качестве альтернативы, сплошная вырубка может изменить доминирующий вид в насаждении с введением неместных и инвазивных видов, как было показано на исследовательской станции леса Блоджетт недалеко от Джорджтауна, Калифорния . Кроме того, сплошная вырубка может продлить разложение порубочных остатков, подвергнуть почву эрозии, повлиять на визуальную привлекательность ландшафта и удалить необходимую среду обитания диких животных. Это особенно полезно для регенерации таких видов деревьев, как пихта Дугласа ( Pseudotsuga menziesii ), которая не переносит тени . [ требуется проверка ] . Кроме того, неприязнь широкой общественности к лесоводству с равномерным возрастом, особенно к сплошной вырубке, вероятно, приведет к большей роли неравномерного управления на государственных землях. [124] По всей Европе и в некоторых частях Северной Америки равномерные, ориентированные на производство и интенсивно управляемые плантации начинают рассматриваться так же, как старые промышленные комплексы: то, что нужно упразднить или преобразовать во что-то другое. [125]
Сплошная вырубка повлияет на многие факторы участка, важные с точки зрения их влияния на регенерацию, включая температуру воздуха и почвы . Кубин и Кемппайнен (1991), [126] , например, измеряли температуру в северной Финляндии с 1974 по 1985 год на трех сплошных вырубках и в трех соседних лесных массивах, где преобладает норвежская ель . Сплошная вырубка не оказала существенного влияния на температуру воздуха на высоте 2 м над поверхностью земли, но дневные максимумы температуры воздуха на высоте 10 см были выше на сплошной вырубке, чем в невырубленном лесу, в то время как дневные минимумы на высоте 10 см были ниже. Ночные заморозки были более распространены на сплошной вырубке. Ежедневная температура почвы на глубине 5 см была на 2 °C-3 °C выше на сплошной вырубке, чем в невырубленном лесу, а температура на глубине 50 см и 100 см была на 3 °C-5 °C выше. Различия между площадями сплошных и невырубленных лесов не уменьшились в течение 12 лет после рубки.
Метод регенерации, который зависит от прорастания срубленных деревьев. Большинство лиственных пород, прибрежная секвойя и некоторые сосны естественным образом прорастают из пней и могут управляться посредством порослевого вырубки. Порослевое вырубка обычно используется для производства топливной древесины, балансовой древесины и других продуктов, зависящих от небольших деревьев. Близким родственником порослевого вырубки является поллардинг . [127] Обычно признаются три системы управления порослевым лесом: простая поросль, поросль со стандартами и система отбора порослевых лесов. [128]
Прохнау (1963) [129] через четыре года после посева обнаружил, что 14% жизнеспособных семян белой ели, посеянных на минеральной почве , дали выжившие сеянцы при соотношении семян и сеянцев 7,1: 1. С елью Энгельмана Смит и Кларк (1960) [130] получили средние соотношения семян и сеянцев на седьмой год 21: 1 на скарифицированных грядках на сухих участках, 38: 1 на влажных участках и 111: 1 на грядках с подстилкой.
Метод группового отбора — это метод неравномерного по возрасту восстановления, который можно использовать, когда желательно восстановление среднеустойчивых видов. Метод группового отбора все еще может привести к остаточному повреждению насаждений в плотных насаждениях, однако направленная вырубка может минимизировать ущерб. Кроме того, лесоводы могут выбирать по всему диапазону классов диаметров в насаждении и поддерживать мозаику классов возраста и диаметра.
Классическое европейское лесоводство достигло впечатляющих результатов с помощью таких систем, как метод контроля Анри Биолея в Швейцарии, в котором количество и размер заготовленных деревьев определялись на основе данных, собранных с каждого дерева в каждом насаждении, измеряемых каждые семь лет. [131]
Хотя метод контроля не предназначен для применения в смешанных бореальных лесах, он кратко описан здесь, чтобы проиллюстрировать степень сложности, применяемую некоторыми европейскими лесоводами для управления своими лесами. Разработка методов управления, которые позволяли контролировать развитие насаждений и направлять их в устойчивые пути, была отчасти ответом на прошлый опыт, особенно в странах Центральной Европы, негативного воздействия чистых, однородных насаждений с видами, часто не подходящими для этого места, что значительно увеличивало риск деградации почвы и биотических заболеваний. Повышенная смертность и снижение прироста вызвали широко распространенную обеспокоенность, особенно после усиления другими экологическими стрессами.
С другой стороны, более или менее разновозрастные смешанные леса с преобладанием местных пород, обработанные в соответствии с естественными принципами, оказались более здоровыми и более устойчивыми к любым внешним опасностям; в долгосрочной перспективе такие насаждения более продуктивны и их легче защищать.
Однако нерегулярные насаждения такого типа, безусловно, сложнее в управлении — пришлось искать новые методы и приемы, особенно для создания запасов, а также контроля прироста и регулирования урожайности. В Германии, например, с начала девятнадцатого века под влиянием Г. Л. Хартига (1764–1837) регулирование урожайности осуществлялось почти исключительно с помощью методов распределения или формул, основанных на концепции однородного нормального леса с регулярной последовательностью вырубок.
Во Франции, с другой стороны, были предприняты попытки применить другой вид управления лесами, который был направлен на то, чтобы привести все части леса в состояние наивысшей производительности на постоянной основе. В 1878 году французский лесничий А. Гурно (1825–1898) опубликовал описание метода контроля для определения прироста и урожайности. Метод основывался на том факте, что посредством тщательной выборочной заготовки можно улучшить производительность остаточного насаждения, поскольку древесина удаляется как культурная операция. В этом методе прирост насаждений точно определяется периодически с целью постепенного перевода леса посредством выборочного управления и постоянного экспериментирования в состояние равновесия при максимальной производительности.
Анри Биолле (1858–1939) был первым, кто применил вдохновенные идеи Гурно в практическом лесном хозяйстве. С 1890 года он управлял лесами своего швейцарского округа в соответствии с этими принципами, посвятив почти 50 лет изучению прироста и обработки насаждений, направленных на максимальную производительность, и доказав осуществимость метода контроля. В 1920 году он опубликовал это исследование, в котором дал теоретическую основу управления лесами методом контроля, описав процедуры, которые следует применять на практике (которые он частично разработал и упростил), и дал оценку результатам.
Новаторская работа Биолли легла в основу, на которой позднее развивались большинство швейцарских методов управления лесами, и его идеи получили всеобщее признание. Сегодня, с тенденцией интенсификации управления лесами и производительности в большинстве стран, идеи и применение тщательной, непрерывной обработки насаждений с помощью метода проверки объема вызывают все больший интерес. В Великобритании и Ирландии, например, все чаще применяются принципы непрерывного лесного покрова для создания постоянно нерегулярных структур во многих лесных массивах. [132]
Точечные и рядовые сеялки используют меньше семян, чем разбросной посев или посев в воздухе, но могут вызывать комкование. Рядовой и точечный посев обеспечивают большую возможность контролировать размещение семян, чем разбросной посев. Кроме того, необходимо обрабатывать лишь небольшой процент от общей площади.
В осиновом типе региона Великих озер прямой посев семян хвойных деревьев обычно не удавался. [133] Однако Гарднер (1980) [134] после испытаний в Юконе, которые включали разбросной посев семян белой ели в количестве 2,24 кг/га, обеспечивший 66,5% залегания при обработке Scarified Spring Broadcast через три года после посева, пришел к выводу, что этот метод имеет «значительные перспективы».
Метод одновозрастной регенерации, при котором оставляются широко расставленные остаточные деревья для обеспечения равномерного распространения семян по убранной площади. При методе семенных деревьев оставляют 2-12 семенных деревьев на акр (5-30/га) для регенерации леса. Они будут сохраняться до тех пор, пока не установится регенерация, после чего их можно будет удалить. Не всегда может быть экономически выгодно или биологически желательно повторно заходить в насаждение для удаления оставшихся семенных деревьев. Рубки семенных деревьев также можно рассматривать как сплошную рубку с естественным возобновлением, и они также могут иметь все проблемы, связанные со сплошной рубкой. Этот метод больше всего подходит для видов с небольшим количеством семян и тех, которые не склонны к ветровому выносу .
Системы отбора подходят там, где желательна неравномерная структура насаждения, особенно там, где необходимость сохранения непрерывного покровного леса по эстетическим или экологическим причинам перевешивает другие соображения управления. Было высказано предположение, что выборочная рубка более полезна, чем системы защитных лесов, при восстановлении старых насаждений ели Энгельмана субальпийской пихты (ESSF) на юге Британской Колумбии. [135] В большинстве районов выборочная рубка благоприятствует восстановлению пихты больше, чем более требовательной к свету ели. [136] [25] [137] В некоторых районах можно ожидать, что выборочная рубка будет благоприятствовать ели по сравнению с менее выносливыми лиственными породами (Zasada 1972) [138] или сосной скрученной широкохвойной. [25]
Использование укрытий для улучшения прорастания и выживаемости при точечном посеве направлено на то, чтобы использовать преимущества тепличной культуры, хотя и миниатюрной. Например, укрытие для семян Hakmet представляет собой полупрозрачный пластиковый конус высотой 8 см с отверстиями диаметром 7 см в основании диаметром 7,5 см и диаметром 17 мм в верхней части диаметром 24 мм. [139] Эта миниатюрная теплица увеличивает влажность воздуха, уменьшает высыхание почвы и повышает температуру воздуха и почвы до уровней, более благоприятных для прорастания и роста рассады , чем те, которые предлагаются в незащищенных условиях. Укрытие спроектировано так, чтобы разрушаться после нескольких лет воздействия ультрафиолетового излучения.
Укрытия семян и весенний посев значительно улучшили заселение по сравнению с посевом на голых участках, но укрытие не значительно улучшило рост. Заселение на голых участках было крайне низким, возможно, из-за заглушения сеянцев обильным широколиственным и травянистым опадом, особенно осиновым и малиновым, и усугублено сильной конкуренцией со стороны злаков и малины.
Конусные укрытия (Cerkon™) обычно обеспечивали большую выживаемость, чем незащищенный посев на скарифицированных посевных местах в испытаниях методов прямого посева во внутренней части Аляски, а воронкообразные укрытия (Cerbel™) обычно обеспечивали большую выживаемость, чем незащищенный посев на не скарифицированных посевных местах. [140] Оба типа укрытий производятся компанией AB Cerbo в Тролльхеттане, Швеция. Оба сделаны из легкоразлагаемого, белого, непрозрачного пластика и имеют высоту 8 см после установки.
Семена белой ели были посеяны на Аляске на выжженном участке летом 1984 года и защищены белыми пластиковыми конусами на небольших участках, скарифицированных вручную, или белыми воронками, помещенными непосредственно в остаточный пепел и органический материал. [141] Группа из шести воронов ( Corvus corax ) была замечена в этом районе примерно через неделю после завершения посева в середине июня. Средний ущерб составил 68% от шишек и 50% от воронок на возвышенной территории и 26% от воронок на пойменной территории. Ущерб от воронов составил всего 0,13% на несгоревших, но в остальном похожих территориях.
В ходе испытаний по посеву в Манитобе между 1960 и 1966 годами, направленных на преобразование осиновых насаждений в смешанные елово-осиновые леса, скарификация 1961 года в провинциальном лесу Дак-Маунтин оставалась восприимчивой к естественному посеву в течение многих лет. [142]
В общих чертах система защитных лесов представляет собой серию частичных рубок, которая удаляет деревья существующего насаждения в течение нескольких лет и в конечном итоге завершается окончательной рубкой, которая создает новый одновозрастный насаждение. [143] Это метод одновозрастной регенерации, который удаляет деревья в серии из трех сборов: 1) подготовительная рубка; 2) рубка установления; и 3) рубка удаления. Успех практики системы защитных лесов тесно связан с: 1. продолжительностью периода восстановления, т. е. временем от рубки защитных лесов до даты, когда было установлено новое поколение деревьев; 2. качеством нового древостоя с точки зрения плотности и роста древостоя; и 3. приростом стоимости защитных деревьев. Информация о создании, выживании и росте саженцев, находящихся под влиянием покрова защитных деревьев, а также о росте этих деревьев, необходима в качестве основы для моделирования экономической отдачи от практики системы защитных лесов. [144] Цель метода — установить новое лесное воспроизводство под защитой сохраненных деревьев. В отличие от метода семенных деревьев, остаточные деревья изменяют условия окружающей среды подлеска (т. е. солнечный свет, температуру и влажность), которые влияют на рост саженцев деревьев. Этот метод также может найти золотую середину со световой средой, имея меньше света, доступного для конкурентов, но при этом обеспечивая достаточно света для регенерации деревьев. [145] Следовательно, методы защитных лесов чаще всего выбирают для типов участков, характеризующихся экстремальными условиями, чтобы создать новое поколение деревьев в течение разумного периода времени. Эти условия действительны прежде всего на ровных участках, которые либо сухие и бедные, либо влажные и плодородные. [146]
Системы защитных лесов включают две, три или, в исключительных случаях, больше частичных рубок. Окончательная рубка производится после того, как будет достигнуто адекватное естественное возобновление . Система защитных лесов чаще всего применяется как двухрезная однородная защитная рубка, первая — начальная регенерационная (семенная) рубка, вторая — окончательная рубка. В насаждениях возрастом менее 100 лет может быть полезна легкая подготовительная рубка. [138] Для интенсивно управляемых насаждений рекомендуется серия промежуточных рубок с интервалом в 10–20 лет. [136]
Однако с эксплуатационной или экономической точки зрения у системы защитной древесины есть недостатки: затраты на заготовку выше; деревья, оставленные для отложенной вырубки, могут быть повреждены во время рубки восстановления или связанных с ней операций по вырубке; повышенный риск выветривания угрожает источнику семян; ущерб от короедов, вероятно, увеличится; регенерация может быть повреждена во время окончательной рубки и связанных с ней операций по вырубке; сложность любой подготовки участка увеличится; и любые операции по подготовке участка могут нанести случайный ущерб регенерации. [17] [114] [138] [147] [148]
Метод выбора отдельного дерева — это метод неравномерного по возрасту восстановления, наиболее подходящий, когда желательно восстановление теневыносливых видов. Обычно старые и больные деревья удаляются, что приводит к прореживанию насаждения и позволяет расти молодым здоровым деревьям. Выбор отдельного дерева может быть очень сложным для реализации в густых или чувствительных насаждениях, и может произойти остаточное повреждение насаждения. Этот метод также меньше всего нарушает полог леса из всех других методов. [149]
Точечный посев оказался наиболее экономичным и надежным методом прямого посева для преобразования осины и бумажной березы в ель и сосну . [150] В Национальном лесу Чиппева (Лейк-Стейтс) точечный посев по 10 семян белой ели и белой сосны под 40-летней осиной после различной степени вырубки дал результаты второго сезона, четко указывающие на необходимость удаления или нарушения лесной подстилки для получения всходов семян белой ели и белой сосны. [133]
Точечный посев семян хвойных пород , включая ель белую, имел случайный успех, но несколько сдерживающих факторов обычно ограничивают успешность прорастания : высыхание лесной подстилки до того, как корни прорастающих растений достигнут нижних запасов влаги; и, особенно под лиственными породами, удушение мелких сеянцев опавшими листьями, спрессованными снегом, и более слабой растительностью. Киттредж и Герворкианц (1929) [133] определили, что удаление осиновой подстилки увеличило процент прорастания после второго сезона в семенных пятнах как сосны белой, так и ели белой на четырех участках с 2,5% до 5%, с 8% до 22%, с 1% до 9,5% и с 0% до 15%.
Точечный посев требует меньше семян, чем разбросной посев, и имеет тенденцию достигать более равномерного расстояния, хотя иногда и с комкованием. Устройства, используемые в Онтарио для ручного точечного посева, — это сеялка «масляная банка», посевные палочки и шейкеры. [151] Масляная банка — это контейнер, снабженный длинным носиком, через который с каждым щелчком сеялки выбрасывается заданное количество семян.
Вырубка участков леса, когда удаляется только часть деревьев, сильно отличается от сплошной вырубки. [122] Во-первых, необходимо проложить тропы, обеспечивающие доступ для оборудования для валки леса и трелевки/перевозки. Эти тропы необходимо тщательно прокладывать, чтобы оставшиеся деревья соответствовали желаемым критериям качества и плотности посадки. Во-вторых, оборудование не должно повреждать остаточный древостой. Дальнейшие требования изложены в работе Sauder (1995). [122]
Нехватка семян и недостаток восприимчивых семенных лож были признаны основными причинами отсутствия успеха сплошной вырубки. Одним из средств, предпринятых в Британской Колумбии и Альберте, была попеременная полосная вырубка. [152] Больший источник семян от невырубленных деревьев между полосами вырубки и нарушение лесной подстилки в пределах полос вырубки, как можно было ожидать, увеличат объем естественного возобновления. Деревья были вырублены до предела диаметра в полосах вырубки, но большие деревья в полосах листьев часто оказывались слишком большим искушением и также были вырублены, [25] таким образом удаляя те деревья, которые в противном случае были бы основным источником семян.
Неприятным последствием прореживания полос стало наращивание популяции елового лубоеда. Затененный срез от первоначального среза, вместе с увеличением количества поваленных ветром деревьев в полосах листьев, создали условия, идеально подходящие для жука. [153]
ДеЛонг и др. (1991) [154] предложили подсаживать 30-40-летние осиновые насаждения, основываясь на успешности естественной ели в регенерации под такими насаждениями: «Посадкой можно контролировать расстояние, что позволяет легче защитить ель во время входа в насаждение для заготовки верхнего яруса осины».
Метод заготовки и восстановления, который является относительно новой лесоводческой системой, сохраняющей структурные элементы леса (пни, бревна, коряги, деревья, виды подлеска и нетронутые слои лесной подстилки) по крайней мере в течение одного оборота с целью сохранения экологических ценностей, связанных со структурно сложными лесами. [155]
«Неравномерновозрастные и равномерновозрастные методы различаются по масштабу и интенсивности нарушения. Неравномерновозрастные методы поддерживают смесь размеров или возрастов деревьев в пределах участка среды обитания путем периодической вырубки отдельных деревьев или небольших групп деревьев. Равномерновозрастные методы вырубают большую часть или весь верхний ярус и создают довольно однородный участок среды обитания, в котором преобладают деревья одного возраста». [156] Равномерновозрастные системы управления были основными методами, используемыми при изучении воздействия на птиц. [157]
Исследование, проведенное в 1955–56 годах с целью определения выживаемости, развития и причин успеха или неудачи плантаций хвойных балансов (в основном белой ели) в Онтарио и Квебеке в возрасте до 32 лет, показало, что основная часть гибели произошла в течение первых четырех лет посадки, причем основными причинами неудач были неблагоприятные место и климат . [158]
Естественно восстановленные деревья в подлеске до рубки леса представляют собой классический случай хороших и плохих новостей. Подлесок белой ели имеет особое значение в смешанных лесах, где преобладает осина , как в секциях B15, B18a и B19a Манитобы [159] и в других местах. До второй половины прошлого века подлесок белой ели в основном рассматривался как деньги в банке на долгосрочном низкопроцентном депозите, с окончательным доходом, который должен был быть получен после медленной естественной сукцессии [160] , но ресурс стал все больше подвергаться угрозе из-за интенсификации рубки леса осины. Плантации белой ели на участках смешанного леса оказались дорогими, рискованными и, как правило, безуспешными. [160] Это побудило усилия посмотреть, что можно сделать с выращиванием осины и белой ели на одной и той же земельной базе, защищая существующий авансовый рост белой ели, оставляя ряд жизнеспособных деревьев для урожая во время первой рубки, а затем заготавливая как лиственные породы , так и ель в последней рубке. Информация о компоненте подлеска имеет решающее значение для планирования управления елью. Способность тогдашних технологий лесозаготовок и бригад, задействованных для обеспечения адекватной защиты подлеска белой ели, была подвергнута сомнению Брейсом и Беллой. Для разработки процедур, которые дадут степень защиты, необходимую для того, чтобы система была осуществимой, может потребоваться специализированное оборудование и обучение, возможно, с финансовыми стимулами. Эффективное планирование управления подлеском требует большего, чем улучшенный смешанный инвентарь древесины.
Избежание повреждения подлеска всегда будет желательным. Статья Саудера (1990) [161] о заготовке смешанной древесины описывает исследования, разработанные для оценки методов сокращения нетривиального повреждения остатков подлеска, которое может поставить под угрозу их шансы стать будущим деревом урожая. Саудер пришел к выводу, что: (1) оперативные меры, которые защищают остаточные стволы, не могут чрезмерно увеличивать затраты, (2) вся вырубка, хвойных и лиственных пород, должна выполняться за одну операцию, чтобы свести к минимуму попадание валочно-пакетирующей машины в остаточный лес, (3) несколько оперативных процедур могут уменьшить повреждение подлеска, некоторые из них без дополнительных затрат, и (4) успешная заготовка блоков обработки зависит в первую очередь от разумного расположения трелевочных волоков и площадок. Подводя итог, можно сказать, что ключом к защите подлеска белой ели без ущерба для эффективности лесозаготовок является сочетание хорошего планирования, хорошего надзора, использования соответствующего оборудования и наличия добросовестных, хорошо обученных операторов. Даже самый лучший план не уменьшит ущерб подлеску, если его реализация не будет контролироваться. [162]
Необходимо создать новые насаждения для обеспечения будущих поставок коммерческой белой ели со 150 000 га бореальных смешанных лесов в четырех региональных лесных секциях Роу (1972) [159], охватывающих Альберту, Саскачеван и Манитобу, примерно от Пис-Ривер, AB до Брэндон, MB. [163] В 1980-х годах, когда лесозаготовки велись с использованием обычного оборудования и процедур, резкое увеличение спроса на осину создало серьезную проблему для соответствующего подлеска ели. Раньше белая ель в подлеске достигала коммерческих размеров посредством естественной сукцессии под защитой лиственных пород. Брейс выразил широко распространенную обеспокоенность: «Необходимость защиты ели как компонента смешанных бореальных лесов выходит за рамки беспокойства о будущих коммерческих поставках хвойной древесины. Беспокойство также касается рыболовства и среды обитания диких животных, эстетики и отдыха, общей неудовлетворенности сплошной вырубкой смешанных лесов и сильного интереса к сохранению смешанных лесов, как было недавно выражено на 41 публичном собрании по развитию лесного хозяйства в северной Альберте...» [163]
На основе испытаний трех систем лесозаготовок в Альберте Брейс (1990) [164] подтвердил, что значительные объемы подлеска могут быть сохранены с использованием любой из этих систем при условии, что достаточные усилия будут направлены на защиту. Потенциальные выгоды будут включать увеличение краткосрочных поставок хвойной древесины, улучшение среды обитания диких животных и эстетики вырубок, а также снижение общественной критики предыдущих методов лесозаготовок. Стюарт и др. (2001) [165] разработали статистические модели для прогнозирования естественного установления и роста высоты подлеска белой ели в бореальном смешанном лесу в Альберте, используя данные со 148 постоянных пробных площадей и дополнительную информацию о росте высоты регенерации белой ели и количестве и типе доступного субстрата. Дискриминантная модель правильно классифицировала 73% участков по наличию или отсутствию подлеска белой ели на основе площади основания ели, гнилой древесины, экологического режима питания, доли ила в почве и высоты, хотя она объяснила только 30% вариации данных. На участках с подлеском белой ели регрессионная модель связывала обилие регенерации с покрытием гнилой древесиной, площадью основания ели, площадью основания сосны, долей ила в почве и травяным покровом (R² = 0,36). Около половины обследованных саженцев росли на гнилой древесине и только 3% на минеральной почве, и саженцы в десять раз чаще приживались на этих субстратах, чем на подстилке. Открытая минеральная почва покрывала только 0,3% наблюдаемой площади трансекты.
Управление опережающим ростом , т. е. использование подавленных деревьев подлеска, может сократить затраты на лесовосстановление, сократить ротации, избежать оголения участка деревьев, а также уменьшить неблагоприятное воздействие на эстетические, дикие и водораздельные ценности. [166] [167] Чтобы представлять ценность, опережающий рост должен иметь приемлемый видовой состав и распределение, иметь потенциал для роста после высвобождения и не быть уязвимым к чрезмерному ущербу от вырубки леса.
Возраст опережающего роста трудно оценить по его размеру, [168] поскольку белый, который кажется двух-трехлетним, может быть старше двадцати лет. [169] Однако возраст, по-видимому, не определяет способность опережающего роста ели реагировать на высвобождение, [166] [167] [170] и деревья старше 100 лет показали быстрые темпы роста после высвобождения. Также нет четкой связи между размером опережающего роста и его скоростью роста после высвобождения.
Если в прогрессивном росте участвуют как ель , так и пихта , последняя склонна реагировать на высвобождение быстрее, чем первая, тогда как ель реагирует. [171] [172] Однако, если соотношение пихты и ели велико, большая восприимчивость пихты к высвобождению может подвергнуть ель конкуренции, достаточно серьезной, чтобы свести на нет большую часть эффекта обработки высвобождением. Даже временное облегчение от конкуренции кустарников увеличило темпы роста высоты белой ели на северо-западе Нью-Брансуика, что позволило ели превзойти кустарники. [173]
Подготовка участка представляет собой любую из различных обработок, применяемых к участку для его подготовки к посеву или посадке. Цель состоит в том, чтобы облегчить регенерацию этого участка выбранным методом. Подготовка участка может быть разработана для достижения, по отдельности или в любой комбинации: улучшенного доступа, путем сокращения или перераспределения подрезов, и улучшения неблагоприятных лесных подстилок, почвы, растительности или других биотических факторов. Подготовка участка проводится для устранения одного или нескольких ограничений, которые в противном случае могли бы помешать целям управления. Ценная библиография о влиянии температуры почвы и подготовки участка на субальпийские и бореальные виды деревьев была подготовлена МакКинноном и др. (2002). [174]
Подготовка участка — это работа, которая выполняется перед восстановлением лесной территории. Некоторые виды подготовки участка — это выжигание.
Широкополосное сжигание обычно используется для подготовки мест сплошной вырубки к посадке, например, в центральной части Британской Колумбии [175] и в умеренном регионе Северной Америки в целом. [176]
Предписанное выжигание проводится в первую очередь для снижения опасности порубочных остатков и улучшения условий на участке для восстановления; могут быть получены все или некоторые из следующих преимуществ:
Предписанное сжигание для подготовки участков для прямого посева было опробовано несколько раз в Онтарио, но ни один из сжиганий не был достаточно горячим, чтобы создать семенное ложе, которое было бы адекватным без дополнительной механической подготовки участка. [151]
Изменения химических свойств почвы, связанные с горением, включают значительное повышение pH, которое Macadam (1987) [175] обнаружил в суббореальной еловой зоне центральной Британской Колумбии, сохраняющееся более года после пожара. Средний расход топлива составил от 20 до 24 т/га, а глубина лесной подстилки сократилась на 28–36%. Увеличение хорошо коррелировало с количеством потребленной порубочной массы (как общей, так и диаметром ≥7 см). Изменение pH зависит от серьезности ожога и потребленного количества; увеличение может достигать двух единиц, что является стократным изменением. [177] Дефицит меди и железа в листве белой ели на выжженных вырубках в центральной Британской Колумбии может быть обусловлен повышенным уровнем pH. [178]
Даже широкомасштабный подсечный пожар на сплошной вырубке не дает равномерного выгорания по всей площади. Например, Таррант (1954), [179] обнаружил, что только 4% из 140 га подсечного пожара сгорели сильно, 47% сгорели слабо, а 49% не сгорели. Выжигание после валкования, очевидно, подчеркивает последующую неоднородность.
Заметное увеличение обменного кальция также коррелировало с количеством потребляемой подрезки диаметром не менее 7 см. [175] Доступность фосфора также увеличилась как в лесной подстилке, так и в минеральном слое почвы толщиной от 0 см до 15 см, и увеличение все еще было очевидным, хотя и несколько уменьшенным, через 21 месяц после сжигания. Однако в другом исследовании [180] в той же суббореальной еловой зоне было обнаружено, что, хотя оно увеличилось сразу после сжигания, доступность фосфора упала до уровня ниже уровня до сжигания в течение девяти месяцев.
Азот будет потерян с участка в результате сжигания, [175] [180] [181], хотя концентрации в оставшейся лесной подстилке, как обнаружил Макадам (1987) [175], увеличились на двух из шести участков, а на других показали снижение. Потери питательных веществ могут быть перевешены, по крайней мере в краткосрочной перспективе, улучшением почвенного микроклимата за счет уменьшения толщины лесной подстилки, где низкие температуры почвы являются ограничивающим фактором.
Леса Picea/Abies предгорий Альберты часто характеризуются глубокими накоплениями органического вещества на поверхности почвы и низкими температурами почвы, что затрудняет лесовосстановление и приводит к общему ухудшению производительности участка; Эндин и Джонстон (1974) [182] описывают эксперименты по проверке предписанного выжигания как средства подготовки семенного ложа и улучшения участка на репрезентативных вырубленных участках Picea/Abies . Результаты показали, что в целом предписанное выжигание не привело к удовлетворительному уменьшению органических слоев и не повысило температуру почвы на протестированных участках. Увеличение укоренения, выживаемости и роста саженцев на выжженных участках, вероятно, было результатом небольшого уменьшения глубины органического слоя, незначительного повышения температуры почвы и заметного улучшения эффективности работы бригад по посадке. Результаты также показали, что процесс ухудшения участка не был обращен вспять применяемыми методами выжигания.
Вес порубочных остатков (вес всей кроны и части ствола < 4 дюймов в диаметре) и распределение размеров являются основными факторами, влияющими на опасность лесных пожаров на вырубленных участках. [183] Лесоустроителям, заинтересованным в применении предписанного выжигания для снижения опасности и лесоводства, был показан метод количественной оценки нагрузки порубочных остатков Килом (1968). [184] В западно-центральной части Альберты он срубил, измерил и взвесил 60 белых елей, построил график (a) веса порубочных остатков на единицу товарного объема в зависимости от диаметра на высоте груди (dbh) и (b) веса мелких порубочных остатков (<1,27 см) также в зависимости от dbh, и составил таблицу распределения веса и размеров порубочных остатков на одном акре гипотетического насаждения белой ели. Если распределение диаметров насаждения неизвестно, оценку веса и распределения размеров порубочных остатков можно получить из среднего диаметра насаждения, количества деревьев на единицу площади и товарного объема кубических футов. Образцы деревьев в исследовании Киля имели полностью симметричные кроны. Плотно растущие деревья с короткими и часто нерегулярными кронами, вероятно, будут переоценены; редко растущие деревья с длинными кронами, вероятно, будут недооценены.
Необходимость обеспечения тени для молодых посадок ели Энгельмана в высоких Скалистых горах подчеркивается Лесной службой США. Приемлемые места посадки определяются как микроучастки на северной и восточной сторонах упавших бревен, пней или порубочных остатков, а также лежащие в тени, отбрасываемой таким материалом. [185] В тех случаях, когда цели управления предусматривают более равномерное размещение или более высокую плотность, чем можно получить при существующем распределении затеняющего материала, было предпринято перераспределение или импорт такого материала.
Подготовка участка на некоторых участках может осуществляться просто для облегчения доступа сажалкам или для улучшения доступа и увеличения количества или распределения микроучастков, подходящих для посадки или посева.
Ван и др. (2000) [186] определили полевые характеристики белой и черной ели через восемь и девять лет после пересадки на смешанных участках бореального леса после подготовки участка (дисковая траншея Донарена против отсутствия траншеи) на двух типах плантаций (открытых против защищенных) в юго-восточной Манитобе. Траншея Донарена немного снизила смертность черной ели, но значительно увеличила смертность белой ели. Значительная разница в высоте была обнаружена между открытыми и защищенными плантациями для черной ели, но не для белой ели, а диаметр корневой шейки в защищенных плантациях был значительно больше, чем в открытых плантациях для черной ели, но не для белой ели. Открытая плантация черной ели имела значительно меньший объем (97 см 3 ) по сравнению с защищенными плантациями черной ели (210 см 3 ), а также открытыми (175 см 3 ) и защищенными (229 см 3 ) плантациями белой ели. Открытые плантации белой ели также имели меньший объем, чем защищенные плантации белой ели. Для посадочного материала полосовые плантации имели значительно больший объем (329 см 3 ), чем открытые плантации (204 см 3 ). Ван и др. (2000) [186] рекомендовали использовать защищенную подготовку места для плантации.
До 1970 года в Онтарио не было введено в эксплуатацию «сложного» оборудования для подготовки площадки, [187] но потребность в более эффективном и универсальном оборудовании становилась все более очевидной. К этому времени вносились усовершенствования в оборудование, изначально разработанное полевым персоналом, и увеличивалось количество полевых испытаний оборудования из других источников.
Согласно Дж. Холлу (1970), [187] по крайней мере в Онтарио наиболее широко используемой техникой подготовки участка была послеуборочная механическая скарификация оборудованием, установленным спереди на бульдозере (лезвие, грабли, V-образный плуг или зубья), или волочащимся за трактором (скарификатор Imsett или SFI, или катящийся измельчитель). Устройства волочащегося типа, разработанные и изготовленные Департаментом земель и лесов Онтарио, использовали якорные цепи или тракторные накладки по отдельности или в комбинации, или представляли собой ребристые стальные барабаны или бочки различных размеров и использовались в наборах отдельно или в сочетании с тракторными накладками или якорными цепями.
В отчете Дж. Холла (1970) [187] о состоянии подготовки участка в Онтарио отмечено, что лезвия и грабли оказались хорошо подходящими для скарификации после рубки в толерантных лиственных насаждениях для естественного возобновления желтой березы . Плуги были наиболее эффективны для обработки густого кустарника перед посадкой, часто в сочетании с посадочной машиной. Скарифицирующие зубья, например, зубы Юнга, иногда использовались для подготовки участков для посадки, но было обнаружено, что их наиболее эффективное использование - подготовка участков для посева, особенно на участках с редкими кустарниками и густой травянистой растительностью. Катящиеся измельчители нашли применение для обработки густого кустарника, но их можно было использовать только на почвах без камней. Ребристые барабаны обычно использовались на рубках сосны и ели на свежих кустарниковых участках с глубоким слоем опада и толстым слоем подреза, и их нужно было объединить с тракторным блоком для обеспечения хорошего распределения подреза. Скарификатор SFI после укрепления был «весьма успешным» в течение двух лет, проводились многообещающие испытания конусного скарификатора и бочкообразного кольцевого скарификатора, а также началась разработка нового цепового скарификатора для использования на участках с неглубокой каменистой почвой. Осознание необходимости стать более эффективным и действенным в подготовке участка привело к тому, что Департамент земель и лесов Онтарио принял политику поиска и получения для полевых испытаний нового оборудования из Скандинавии и других мест, которое, казалось, было перспективным для условий Онтарио, в первую очередь на севере. Так, были начаты испытания Brackekultivator из Швеции и роторного бороздника Vako-Visko из Финляндии.
По мнению Дж. Чартона и А. Петерсона [188] , моторно-ручная скарификация лучше всего подходит для небольших проектов по восстановлению (менее 25 000 деревьев) или в экологически уязвимых районах, таких как прибрежные зоны или районы, подверженные эрозии.
Согласно J. Charton, [189] интенсивность скарификации может влиять на смертность и рост саженцев первого года. Скарификация должна правильно применяться в различных условиях участка, чтобы гарантировать, что она будет работать положительно для посаженных саженцев. Поскольку и кипрей, и голубая трава были показаны как замедлители влажности почвы, снижение интенсивности скарификации может быть полезным для посаженных саженцев в более влажных районах, обнаруженных на полуострове Кенай. Однако следует учитывать и другие факторы, такие как поощрение естественной регенерации для содействия составу видов до появления жуков . Менеджеры по лесовосстановлению должны сбалансировать реакцию на скарификацию во влажных районах, чтобы достичь надлежащего баланса между выживанием и ростом посаженных саженцев и достижением желаемого уровня естественной регенерации.
Обработка участка, которая создает приподнятые места для посадки, обычно улучшает производительность высаженных растений на участках, подверженных низкой температуре почвы и избыточной влажности почвы. Насыпь, безусловно, может иметь большое влияние на температуру почвы. Например, Дрейпер и др. (1985), [190] задокументировали это, а также его влияние на рост корней высаженных растений (таблица 30).
Быстрее всего прогревались курганы, и на глубине почвы 0,5 см и 10 см в среднем на 10 и 7 °C выше, чем в контроле. В солнечные дни дневные максимальные температуры поверхности на кургане и органическом мате достигали 25 °C - 60 °C в зависимости от влажности почвы и затенения. Курганы достигли средней температуры почвы 10 °C на глубине 10 см через пять дней после посадки, но контроль достиг этой температуры только через пятьдесят восемь дней после посадки. В течение первого вегетационного периода курганы имели в три раза больше дней со средней температурой почвы выше 10 °C, чем контрольные микроучастки.
Draper et al. (1985) [190] курганы получили в пять раз больше фотосинтетически активной радиации (ФАР), суммированной по всем отобранным микросайтам в течение первого сезона роста; контрольная обработка постоянно получала около 14% суточной фоновой ФАР, в то время как курганы получали более 70%. К ноябрю осенние заморозки уменьшили затенение, устранив разницу. Помимо своего влияния на температуру, падающее излучение также важно для фотосинтеза. Средний контрольный микросайт подвергался воздействию уровня света выше точки компенсации всего три часа, т. е. четверть дневного светового периода, тогда как курганы получали свет выше точки компенсации в течение одиннадцати часов, т. е. 86% того же дневного периода. Предполагая, что падающий свет в диапазоне интенсивности 100-600 мкЭ/м 2 /с является наиболее важным для фотосинтеза , курганы получили более чем в четыре раза больше общей дневной световой энергии, которая достигла контрольных микросайтов.
При линейной подготовке участка ориентация иногда диктуется топографией или другими соображениями, но там, где ориентация может быть выбрана, она может иметь существенное значение. Эксперимент с дисковыми траншеями в суббореальной еловой зоне во внутренней части Британской Колумбии исследовал влияние на рост молодых посадок ( сосна скрученная широкохвойная ) в 13 позициях посадки микроучастков: берма, шарнир и траншея; на северной, южной, восточной и западной сторонах, а также в необработанных местах между бороздами. [191] Объемы стволов деревьев десятилетнего возраста на микроучастках, обращенных на юг, восток и запад, были значительно больше, чем у деревьев на микроучастках, обращенных на север, и необработанных микроучастках. Однако выбор места посадки оказался в целом более важным, чем ориентация траншеи.
В исследовании Миннесоты полосы с севера на юг накапливали больше снега, но снег таял быстрее, чем полосы с востока на запад в первый год после рубки. [192] Таяние снега происходило быстрее на полосах вблизи центра вырубленной полосы, чем на пограничных полосах, примыкающих к нетронутому насаждению. Полосы шириной 50 футов (15,24 м), чередующиеся с невырубленными полосами шириной 16 футов (4,88 м), были вырублены в насаждении Pinus resinosa возрастом от 90 до 100 лет.
