Для создания целевых лесопромышленных плантаций перспективны молодняки с участием кедра более 5% по запасу или более 10% по числу стволов. Уходы заключаются в формировании состава и постепенном переводе насаждения в кедровое хозяйство, регулировании густоты и формы древостоя. К числу лучших, кроме кедра, могут относиться деревья сосны, а при наличии проточного увлажнения - ели сибирской. Полнота насаждения в процессе рубок не должна снижаться ниже 0,7. К возрасту спелости формируются сомкнутые высокопродуктивные насаждения кедра.
При начале рубок формирования в средневозрастных и более старых древостоях участие кедра в основном и подчиненных ярусах должно составлять не менее двух единиц состава. При куртинно-групповом размещении деревьев кедра проводятся куртинные рубки. В куртинах и вокруг них убираются все деревья сопутствующих пород. В насаждениях с преобладанием кедра применяется активный низовой метод ухода. В разновозрастных древостоях сочетаются низовой и верховой уходы.
Высокосмолопродуктивные кедровники формируются в молодняках, средневозрастных и приспевающих древостоях [22]. При начале уходов в молодом возрасте смолопродуктивные насаждения до возраста проходных рубок формируются по рекомендациям, предложенным для промышленных кедровников. При этом основное внимание уделяется получению крупных, свободных от пороков стволов, компактных и хорошо развитых крон, В старшем возрасте, когда появляется возможность селекционного отбора, уходы направлены на улучшение роста деревьев по диаметру и повышение выхода живицы.
В особо ценных лесных массивах уход проводится с целью сохранения и улучшения их основных качеств: уникальной продуктивности, высоких генетических и санитарно-гигиенических свойств, редкого состава. В городских лесах и лесопарках формирование насаждений направлено на улучшение санитарного состояния, создание устойчивых высокодекоративных ландшафтов, что достигается отбором ценных форм, групповым или куртинным размещением деревьев, введением декоративных и плодово-ягодных кустарников и другими приемами согласно рекомендациям зеленого строительства [22].
Повышение водоохранных функций кедровых лесов достигается созданием смешанных разновозрастных многоярусных насаждений из долговечных и ветроустойчивых пород. При уходах в первую очередь, убираются не устойчивые против ветра экземпляры пихты, ели и осины, а также наклоненные, поврежденные вредителями, суховершинные и усыхающие деревья других пород. Периодически омолаживается подлесок.
В защитных полосах уход направляется на повышение устойчивости защитных лесов, проводится во всех частях полога насаждения. Рубками формируются сложные по возрастной структуре и строению древостои из ветроустойчивых древесных пород. Интенсивность уходов должна постоянно обеспечивать сомкнутость близкую 0,7. В случаях, когда защитные леса граничат с открытыми пространствами, рубками формируются плотные ветроустойчивые опушки. Интенсивность рубок устанавливается с учетом полноты, состава, возраста, строения и состояния насаждения, а также целевых установок ухода. Эффективность рубок определяется правильным выбором перспективных площадей, системой и технологией выполненных работ.
1.2 Биология и экология сосны сибирской
Сосна сибирская (кедр сибирский) – PinussibiricaL. относится к отделу Голосеменные – Pinophita, семейству Сосновые – PinaceaeLindl.
Климатический характер северной границы кедра наиболее отчетливо проявляется в Западной Сибири, поэтому о лимитирующих факторах определяющих распространение кедра сибирского лучше всего судить по этому району.
При недостатке тепла у пределов произрастания, особенно на вертикальном пределе в горах, наблюдается разреженность древостоев кедра. Это связано с ухудшением условий роста. Точно так же реагирует кедр в худших условиях произрастания в более южных районах с лучшим климатом, например в сфагновых, травяно-болотных и долгомошниковых типах леса. Причем на севере и у вертикального предела в лучших местопроизрастаниях морфологический облик кедровников и деревьев кедра приобретает сходство с более южными кедровниками и деревьями. Крылов Г.В. [10] объясняет разреженность древостоев близ верхней границы леса не большим светолюбием кедра, а недостатком почвенного плодородия, из-за чего площади распространения корней кедра в тех условиях сильно расширяются. С изменением возраста от 1-2 до 15 лет, потребность в освещенности у кедра увеличивается почти в 15 раз. Аналогичное явление свойственно и другим темнохвойным породам, например пихте сибирской. В целом же кедр считается породой теневыносливой, и по этому признаку его ставят сразу же за пихтой и елью. Теневыносливость проявляется в способности его молодых поколений длительное время довольствоваться незначительной освещенностью под пологом верхних ярусов и образовывать сильно сомкнутые древостои с примесью пихты и ели.
По отношению к влаге кедр считается требовательной породой, в особенности к влажности воздуха [24]. По наблюдениям в Западной Сибири кедр не встречается в районах, где среднегодовая относительная влажность воздуха в 13 ч составляет менее 60%, а наименее влажного месяца – 50%. Наиболее крупные его массивы приурочены к хорошо дренированным, свежим, периодически влажным почвам близ рек и озер, по окраинам болот. Под действием лесных пожаров кедр постоянно вытесняется из экологически оптимальных дренированных условий произрастания. Поэтому около 50% кедровников размещается в заболоченных районах [32].
Кедровники в большинстве своем являются смешанными многовидовыми лесами. Сопутствующие породы – ель, сосна, береза, в меньших количествах – пихта, осина. Эдификаторную роль кедр начинает играть тогда, когда жизненный цикл лиственных и хвойных сопутствующих лесообразующих пород заканчивается и начинается их отпад в древостое.
Площадь района экологического оптимума по сравнению с площадью ареала невелика, а его расположение отчетливо сдвинуто к юго-западному краю ареала [10].
Несмотря на самые благоприятные для роста кедра гидротермические условия, в районе экологического оптимума в настоящее время нет преобладания кедровников в лесной растительности. Причина снижения господствующей позиции кедра в районе его экологического оптимума заключается в его меньшей конкурентной силе по сравнению с пихтой, которая находит здесь так же, как и кедр, оптимальные условия для роста по теплу, влаге и плодородию почв. В лесоводственном отношении важно знать, что площади, занятые в настоящее время пихтой, вполне пригодны для выращивания кедра. Многие из них могут и должны стать участками наивысшей продуктивности кедра [10].
Кедр размножается семенным путем. В естественных сомкнутых таежных лесах кедр начинает плодоносить в 40–50 лет, при разреженном состоянии, на опушках и в культурах – в 13–15 лет [31]. Мужские (пыльниковые) колоски красного цвета собраны мутовками в основании побегов, формируются в течение 2 лет. Женские шишечки фиолетовые, расположены на концах верхних побегов дерева по 2-5 возле вершинной почки. От момента заложения шишечек до их созревания проходит 3 года. Спелые шишки 5-8 см длиной и 3-6 см шириной созревают в августе-сентябре.
Возобновление кедровников. Специфическая особенность возобновления кедра – его зоохорность. Распространяет семена кедра на значительные расстояния исключительно кедровка, поэтому все участки, которые эта птица избегает, характеризуются неудовлетворительным возобновлением кедра. Очевидно, к таковым следует отнести кедровники травяно-болотные.
По данным Поварницына В.А. [15], Реймерса Н.Ф. [17], Чижова Б.Е. [31], кедровка разносит семена более 10 км, а число семян, заносимых ею в отдельные местообитания, достигает 30 тыс. шт/га. Свои «кладовые», состоящие из 20–50, а иногда и более орешков, кедровка предпочитает делать на вырубках, гарях, рединах, а так же в сосновых и березовых насаждениях без густого подлеска и даже высокогорной тундре. Семена таких захоронений, не найденные кедровкой и не обнаруженные другими животными, после перезимовки прорастают и дают начало новым поколениям кедра.
Под пологом кедровых насаждений семена помимо кедровки распространяют почти все остальные их потребители, делая свои запасы или теряя их при добыче, перетаскивании и т. д. Немало всходов возникает и из семян опавших шишек. Встречались всходы, а также молодые двух- и трехлетние кедры с не полностью сгнившими стержнями и остатками семенных чешуй шишек между ними [13].
Отмечается высокая корреляция лесовозобновительных процессов с лесорастительными условиями. Наиболее успешно возобновляются кедровники свежих типов условий местопроизрастания. Зеленые мхи – самый благоприятный субстрат для прорастания семян кедра. Слой мха имеет постоянную влажность (40-80%), а также увеличивает количество подвижных питательных соединений в верхнем слое почвы.
Кроме того, развитый покров из зеленых мхов снижает конкуренцию среди всходов различных пород благодаря тому, что проростки березы, ели и пихты часто зависают в толстом слое мхов, не достигая корнями минерального субстрата и, таким образом, быстро отмирают. Появлению корневых отпрысков осины препятствует недостаточная аэрированность почвы под слоем мха [6].
Подрост под пологом кедровых насаждений свежих типов условий местопроизрастания начинает появляться по достижении ими возраста 40-50 лет (52,3% всех кедровых молодняков имеют хвойный подрост), причем в подросте явно доминирует кедр. Средневозрастные насаждения уже на 87,3% площади имеют достаточное количество подроста, при этом в составе подроста главная роль принадлежит кедру и значительная – пихте. При достижении кедровниками свежих типов условий местопроизрастания возраста спелости (241 год) они практически полностью (на 89,0% площади) обеспечены подростом из темнохвойных пород, либо вторым ярусом – это начало смены поколений [15].