Мартынов А.Н., Беляева Н.В., Григорьева О.И. Современные проблемы лесовыращивания. Химический и комплексный уход за лесом: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

2.11.3. Лесоводственная эффективность химического ухода за лесом

Уже на второй-третий год после химической обработки отмершие

кроны деревьев лиственных пород начинают разрушаться. Значительного

захламления территории в молодняках I класса возраста при этом не про-

исходит, так как опавшие части крон распределяются на большой площади

и быстро перегнивают. В пожарном отношении они не представляют су-

щественной опасности. Однако косвенным образом химическая обработка

увеличивает возможность возникновения пожаров, особенно в весеннее

время, так как под изреженным древесным пологом усиливается рост трав.

В жердняках после проведения инъекции гербицидов в стволы де-

ревьев процесс разрушения сухостоя происходит в течение нескольких лет

и значительного повышения захламленности и пожарной опасности не вы-

зывает. Деревья лиственных пород после инъекции, как правило, не уби-

рают. В США этого не делают и в древостоях более старшего возраста.

Подрост и культуры хвойных пород на обработанных гербицидами

площадях не поражаются опенком и другими грибами, чему, вероятно,

препятствует общее улучшение их состояния.

Состав насекомых-фитофагов в обработанных гербицидами молод-

няках изменяется довольно резко, но число вредных насекомых здесь су-

щественно не увеличивается.

Заселение вторичными вредителями хвойных пород, подвергнутых

инъекции гербицидами, имеет место, но не до уровня, опасного для окру-

жающих здоровых деревьев. При инъекции гербицидов желательно, чтобы

деревья отмирали достаточно быстро. Это достигается правильным подбо-

ром гербицида и его дозы, а также времени проведения химической обра-

ботки. Если существует опасность возникновения очагов повреждения де-

ревьев вторичными вредителями, инъекцию гербицидов целесообразно

проводить не ранее чем через две недели после лета насекомых (для усло-

вий Северо-Запада – в конце июля-августа). При наличии повышенной

численности наиболее опасных стволовых вредителей следует сочетать

работу по химическому уходу с лесозащитными мероприятиями, исполь-

зуя обработанные деревья в качестве ловчих.

В течение двух-трех лет после применения гербицидов отмершие де-

ревья осины, березы, ольхи сохраняют облик, который они имели во вне-

вегетационный период (рис.14). В этот отрезок времени в молодняках

складываются своеобразные условия среды, которые можно оценить как

промежуточные между условиями древостоя и невозобновившейся выруб-

ки. В жердняках после инъекции гербицидов в стволы деревьев листвен-

ных пород условия среды изменяются примерно так же, как при рубках

ухода соответствующей интенсивности. Более того, в результате посте-

пенного отмирания крон эти изменения менее выражены.

После отмирания крон деревьев лиственных пород значительно уве-

личивается доступ к хвойным породам солнечной радиации. Однако от-

мершие деревья и в безлистном состоянии оказывают некоторое отеняю-

щее действие. В зависимости от высоты и густоты молодняков сухостой

задерживает от 5 до 20% солнечной радиации. Увеличение освещенности

сопровождается изменением температурного режима воздуха и почвы.

Увеличиваются максимальные значения температуры и уменьшаются ми-

нимальные, возрастает амплитуда колебаний температуры. Это имеет зна-

чение для ели, которая чувствительна к поздним весенним заморозкам.

Сроки восстановления светового режима в обработанных гербицидами мо-

лодняках в значительной степени зависят от размещения подроста по пло-

щади. В формирующихся древостоях при встречаемости хвойных пород на

площадках по 4 м

более 80% снижение освещенности на высоте 1,3 м до

первоначального уровня (до ухода) происходит в течение 10-15 лет. При

встречаемости подроста менее 60% этот период растягивается на 20 лет и

более.

На участках с разной густотой и встречаемостью подроста хвойных

пород различия в сомкнутости крон со временем сглаживаются. Наиболь-

ший прирост проекций крон достигается при малой густоте подроста.

Максимально возможная сомкнутость полога является довольно постоян-

ной величиной, малозависимой от возраста древостоев. В ельниках она

равна 0,80-0,86, т.е. 14-20% составляет площадь неизбежных просветов,

свойственных каждому ценозу. С учетом этого можно считать, что сомк-

нутость хвойных древостоев через 15-20 лет после применения гербицидов

приближается к максимально возможной при встречаемости подроста 70%

и более.

Отмирание крон деревьев лиственных пород в молодняках и жердня-

ках вызывает изменение условий, определяющих водный режим почвы. С

одной стороны, на таких участках увеличивается поступление осадков в

почву и резко снижается расход влаги на транспирацию древесными рас-

тениями, что ведет к увеличению влажности почвы. С другой стороны,

вследствие увеличения освещенности и лучшего проветривания, усилива-

ется физическое испарение и увеличивается расход влаги на транспирацию

хвойными породами и растениями живого напочвенного покрова.

На дренированных площадях влажность почвы изменяется незначи-

тельно. В дальнейшем, по мере формирования высокополнотных древо-

стоев, она несколько увеличивается. В среднеполнотных древостоях влаж-

ность почвы остается ниже, чем в молодняках до ухода. Последнее связано

с потреблением большого количества влаги на физическое испарение и

транспирацию развитым покровом из злаков. На почвах с плохим дрена-

жом, подстилаемых тяжелыми по механическому составу породами, влаж-

ность верхних горизонтов и особенно подстилки повышается в 2-6 раз. Это

может инициировать процесс заболачивания. Здесь нужно ориентировать-

ся на выборочное применение гербицидов или на рубки ухода.

После применения гербицидов в молодняках наблюдается быстрое

развитие светолюбивых растений живого напочвенного покрова, особенно

злаков. Это обусловлено наличием их особей, хотя бы и в угнетенном со-

стоянии, под пологом древостоя. Интенсивное разрастание злаков начина-

ется уже на следующий год после химической обработки. Формирование

покрова из злаков идет тем быстрее, чем меньше была сомкнутость древо-

стоя, и чем больше знаков было под его пологом. Вейник наземный и по-

левицы распространяются по площади при помощи ползучих корневищ,

вейник тростниковый и луговики – за счет увеличения числа побегов во-

круг имеющихся особей с образованием новых пучков. При большом ко-

личестве злаков в исходном древостое почти сплошное задернение почвы

наступает уже на второй-третий год, а иногда, на богатых почвах, и на сле-

дующий год после опрыскивания молодняков гербицидами.

Усиленное разрастание травянистых растений и особенно злаков яв-

ляется отрицательным моментом химического ухода за лесом. Конкури-

рующее влияние злаков особенно опасно в первые годы жизни хвойных

пород. Поэтому, если их высота не превышает 0,5 м, с проведением хими-

ческой обработки спешить не следует, поскольку влияние лиственных по-

род в этом случае может оказаться для хвойных менее опасным, чем кон-

куренция живого напочвенного покрова. При использовании глифосата эта

опасность снижается, и химическая обработка возможна на ранних стадиях

формирования молодняков.

Отрицательное влияние злаков заключается и в том, что они препят-

ствуют возобновлению хвойных пород. Поэтому при назначении химиче-

ского ухода способом сплошного опрыскивания молодняков следует брать

в расчет только имеющееся количество подроста хвойных пород и не пола-

гаться на последующее возобновление.

По мере формирования древостоя развитие живого напочвенного по-

крова ослабляется, и в его составе появляются типично лесные теневынос-

ливые виды растений. Однако в целом после обработки гербицидами, как и

после сплошной рубки, живой напочвенный покров еще долго сохраняет

черты олуговения. Темпы снижения проективного покрытия почвы травя-

ной растительностью выше в более густых древостоях. На участках с пло-

хим дренажом по мере смыкания крон деревьев хвойных пород масса вла-

голюбивых трав и мхов заметно уменьшается. Но и через 20 лет после хи-

мической обработки в прогалинах между куртинами деревьев преобладали

кукушкин лен и сфагнум.

В первые годы после опрыскивания молодняков гербицидами, как и

при рубках ухода, усиливаются процессы минерализации растительных

остатков в почве, в результате чего повышается ее эффективное плодоро-

дие. Спустя 10-15 лет почвенные процессы еще не стабилизируются, соот-

ветствуя особенностям формирующихся древостоев. В высокополнотных

древостоях происходит постепенное накопление в почве органических ве-

ществ и ослабление процессов минерализации, вымывания и потребления

подвижных элементов живым напочвенным покровом. Для редкостойных

древостоев характерно снижение эффективного плодородия почвы и ее

биологической активности. Удельная и объемная плотность почвы не-

сколько увеличиваются, а ее порозность снижается. При обработке герби-

цидами больших площадей в первые годы возможно обеднение почвы пи-

тательными веществами вследствие увеличения водного стока, ускорения

процессов минерализации и сокращения числа корней деревьев, погло-

щающих эти вещества из промывных вод. Подобный эффект отмечался в

США, где обработка гербицидами вырубок на водосборах привела к поте-

ре лесными почвами 9% основных питательных элементов.

В целом лесорастительные свойства почвы на объектах применения

гербицидов изменяются примерно так же, как при рубках ухода высокой

интенсивности или при сплошных рубках. Следовательно, можно считать,

что влияние химической обработки носит в основном косвенный характер

и проявляется, как и при рубке, вследствие размыкания древесного полога

и удаления деревьев лиственных пород.

Интенсивное изреживание лиственного полога в молодняках не вы-

зывает у хвойных пород заметных болезненных явлений, как это имеет ме-

сто у старого угнетенного подроста после рубки спелых древостоев. Уве-

личение доступа света и тепла к почве после осветления способствует раз-

ложению лесной подстилки и быстрой реализации содержащихся в ней за-

пасов питательных веществ. Как и при рубках ухода, эффективное плодо-

родие почвы повышается, в результате чего улучшаются условия мине-

рального питания хвойных пород.

Увеличение освещенности влияет также на синтез хлорофилла в

хвое. Интенсивность фотосинтеза ели и сосны значительно повышается.

Улучшение условий питания способствует накоплению углеводов в хвое и

лучшему оттоку их в корни. Размеры и масса хвоинок и общая масса хвои

увеличиваются. Все это способствует увеличению прироста хвойных по-

род по диаметру и высоте.

В первый год после химической обработки прирост сосны и ели, в

отличие от прироста по диаметру, увеличивается незначительно или даже

уменьшается. Это связано с перестройкой ассимиляционного аппарата и

расходованием части пластических веществ на развитие корневых систем.

Спустя 2-3 года после опрыскивания молодняков гербицидами средняя ве-

личина текущего прироста по высоте у сосны и ели увеличивается в 2-4

раза (рис.15).

Рис.14. Лиственно-еловый молодняк

через 2 года

после опрыскивания гербицидами

Рис.15. Березово-еловый молодняк

II класса возраста через 6 лет

после авиаопрыскивания гербицидами

Чем лучше условия местопроизрастания, тем сильнее реагируют

хвойные породы на осветление. В пределах одного и того же участка мо-

лодняка абсолютная величина прироста сосны и ели по высоте, как прави-

ло, выше у наиболее крупных деревьев. Если же прирост выразить в про-

центах от прироста в год химической обработки, то эта относительная ве-

личина обычно выше у мелких экземпляров подроста, которые обладают

большими потенциальными возможностями роста по высоте. Кроме того,

хорошо развитые деревья хвойных пород находятся в благоприятных ус-

ловиях роста, и условия среды для них изменяются менее резко, чем для

отставших в росте экземпляров. Улучшение роста сосны и ели после хи-

мической обработки обусловлено увеличением, как продолжительности,

так и темпов роста деревьев, причем ведущая роль принадлежит второму

фактору.

Отрицательным моментом химического ухода является то, что куль-

туры и подрост ели на обработанных площадях часто повреждаются позд-

ними весенними заморозками. Влияние заморозков в благоприятных для

роста ели условиях местопроизрастания обычно перекрывается положи-

тельным эффектом от устранения конкуренции лиственных пород. В итоге

ель хотя и повреждается заморозками, но все же выходит в I ярус древо-

стоя. Замена погибшего центрального побега боковыми у ели не сопрово-

ждается заметным искривлением ствола и в большинстве случаев едва за-

метна. Однако после неоднократных заморозков появляются экземпляры с

двойной или тройной вершиной и кустистой формой кроны. Поэтому в се-

верной части ареала ели и в условиях, где ель растет медленно, а также в

особо морозобойных местах ее осветление путем единовременного удале-

ния полога лиственных пород не может быть рекомендовано. Здесь надо

применять иные технологии химической обработки или проводить рубки

ухода невысокой интенсивности.

Проведение химического ухода не означает, что на обработанных

гербицидами участках будут сформированы чистые хвойные древостои.

Часть деревьев лиственных пород сохраняет жизнеспособность, появляет-

ся семенное поколение березы. Следовательно, процесс реабилитации под-

роста (культур) хвойных пород (т.е. восстановление их роли в составе дре-

востоя и усиление роста) сопровождается параллельным процессом возоб-

новления лиственных пород. Однако состав древостоя коренным образом

изменяется в пользу хвойных пород.

Производительность и качество древостоев, которые формируются

на объектах применения гербицидов, и в целом лесоводственная эффек-

тивность химического ухода за лесом во многом зависят от густоты и раз-

мещения хвойных пород по площади. В лесных культурах высокие показа-

тели производительности и качества на достаточно плодородных почвах

обеспечиваются при исходной площади питания саженцев ели около 4 м

сосны – 3,3 м

(что соответствует густоте посадки соответственно не менее

2,5 и 3 тыс. экз. на 1 га), а в рядовых посадках – при ширине междурядий

не более 4 м. В таких культурах даже при полном удалении лиственных

пород почвенная толща и надземная сфера будут полностью использованы

древостоем.

Определить допустимую неравномерность размещения хвойных по-

род в древостоях естественного происхождения значительно сложнее. Для

этого может быть использована связь запаса и полноты формирующихся

древостоев с исходной встречаемостью подроста. Как показали исследова-

ния ЛенНИИЛХа на постоянных пробных площадях, заложенных 20-25

лет назад в обработанных гербицидами молодняках, формирование про-

дуктивных древостоев обеспечивается при исходной встречаемости ели и

сосны не менее 50%, что соответствует численности подроста не менее 2-3

тыс. экз. на 1 га. Если хвойные размещены по площади менее равномерно,

возможно образование среднеполнотных и даже низкополнотных древо-

стоев.

В редкостойных древостоях может иметь место снижение качества

древесины. Оно проявляется в увеличении толщины сучьев и протяженно-

сти живой кроны, в меньшей степени в ослаблении процесса очищения

стволов от сучьев. Кроме того, на качество древесины влияет ширина го-

дичного кольца и ее плотность. На обработанных гербицидами участках

размеры сучьев и ширина годичного кольца у сосны отчетливо зависела от

плотности стояния деревьев. Через 15 лет после химической обработки при

исходной густоте подроста сосны 5,3 тыс. экз./га число деревьев, имеющих

максимальный диаметр сучьев более 30 мм и ширину годичного кольца

более 5 мм, составило около 5%, при густоте 2,1 тыс. экз./га – более 20%. В

редкостойных сосняках резко ухудшается также форма ствола, снижается

его полнодревесность. Это связано с интенсивным ростом деревьев по

диаметру.

Отмеченные изменения менее выражены у ели. Однако и у нее после

размыкания древесного полога заметно увеличиваются диаметр кроны,

протяженность ствола с живыми сучьями и диаметр живых сучьев, а про-

тяженность ствола без сучьев и с мертвыми сучьями уменьшается. Одно-

временно увеличивается относительный диаметр ствола. Плотность древе-

сины сосны и ели на обработанных гербицидами участках изменяется не-

значительно.

Все вышеизложенное касается только чистых по составу древостоев.

Примесь лиственных пород в ельнике или сосняке увеличивает общую

густоту и сомкнутость древостоя, что не может не оказать влияния на раз-

мер и качество формируемого древесного запаса. Поэтому, в силу указан-

ных и иных причин, при планировании химического ухода за молодняками

следует ориентироваться на формирование еловых и сосновых древостоев

с большей или меньшей примесью лиственных пород.

2.12. Проблемы современной практики применения

химического метода в лесном хозяйстве

Главная проблема, связанная с реализацией химического метода в

лесном хозяйстве, состоит в преодолении противоречия между высокой

производительностью труда, позволяющей осуществлять лесовосстанови-

тельные мероприятия на больших площадях, и распространенным мнением

о неизбежном отрицательном действии гербицидов на окружающую среду,

что приводит к ограничению или даже запрещению применения гербици-

дов.

Как отмечает лауреат Нобелевской премии Н.Э. Борлоуг (1972), ес-

тественное развитие лесных экосистем и отношений между его компонен-

тами далеко не всегда имеет характер устойчивого равновесия, к которому

можно было бы стремиться, как к идеалу, при реализации программ хозяй-

ственной деятельности и охраны природы. Неконтролируемое течение ука-

занных процессов в лесу включает в себя и заглушение более ценных, с

нашей точки зрения, деревьев менее ценными древесными породами, кус-

тарниками и травами, и массовые вспышки вредных насекомых, и лесные

пожары.

По существу все или почти все лесохозяйственные мероприятия, ко-

торые можно отождествлять с мерами по охране природы, имеют своей

целью трансформацию естественных процессов в лесу, чтобы придать ему

желаемое направление. В этих целях используются многообразные дости-

жения современной науки и техники. Однако, применяя их в практических

целях, люди должны поставить дело так, чтобы получаемый сегодня поло-

жительный эффект не был перечеркнут впоследствии непредвиденными

отрицательными результатами. Это требование в полной мере относится и

к химическим средствам, используемым в качестве удобрений, для регули-

рования состава растительных ассоциаций, защиты урожая от вредителей и

в иных целях.

В первые годы широкого применения гербицидов для борьбы с сор-

ной и нежелательной растительностью основное внимание уделялось раз-

работке технологии обработки без учета возможных отрицательных по-

следствий экологического плана. Впервые предположение о том, что при-

менение химических средств в растениеводстве может привести к гибели

птиц и других представителей фауны, было высказано американской писа-

тельницей Р. Карсон в книге «Silent Spring» (1962). В этой книге она обра-

щала внимание на ошибки, допущенные в первые годы применения в

США хлорорганических инсектицидов – ДДТ и других.

Надо отметить, что фермеры США тогда не были предупреждены об

опасности и не приняли необходимых мер предосторожности. Автор книги

безальтернативно поставила вопрос о полном запрете применения пести-

цидов в сельском и лесном хозяйстве, санитарной медицине и других от-

раслях. Это мнение впоследствии было повторено в ряде других публика-

ций, в которых давалась критическая оценка пестицидов (главным обра-

зом инсектицидов), накапливающихся в экологических цепях. На основе

такой оценки делался вывод о необходимости отказаться от применения

всех химических средств, независимо от их стойкости и токсичности.

В качестве гербицидов используются различные вещества, между

которыми никак нельзя поставить знака равенства по их токсичности и

стойкости в разных компонентах лесной экосистемы. При оценке степени

опасности применения того или иного препарата большое значение прида-

ется показателям, характеризующим его острую токсичность. Наиболее

распространенным показателем является ЛД

, то есть доза, вызывающая

гибель 50% подопытных животных. Однако одной ЛД

недостаточно для

того, чтобы судить о токсичности пестицидов. Важными характеристиками

являются хроническая токсичность (т.е. воздействие препаратов на челове-

ка и животных при поступлении в организм в течение длительного време-

ни), концерогенность, мутагенность, тератогенность и другие побочные

эффекты. Для их изучения необходимы сложные трудоемкие методы. На

первых этапах развития химического метода они еще не были разработа-

ны. По мере их разработки токсикологическая оценка некоторых пестици-

дов стала меняться.

Характерным примером является 2,4,5-Т. В конце 60-х годов у про-

изводных 2,4,5-Т была обнаружена примесь диоксина, вызывающая у че-

ловека тератогенный эффект (врожденные уродства). Между тем 2,4,5-Т в

виде «оранжевой смеси» широко применялась армией США в Южном

Вьетнаме для дефолиации джунглей. Кроме того, препаратам 2,4,5-Т как

более эффективным по сравнению с 2,4-Д отдавалось предпочтение при

борьбе с сорной и нежелательной растительностью в сельском и лесном

хозяйстве и на индустриальных объектах. Эфиры 2,4,5-Т применялись и в

России при уходе за молодняками. В связи с наличием примеси диоксина

широкое применение препаратов 2,4,5-Т в качестве гербицидов во многих

странах было приостановлено. Таким образом, низкая токсичность пести-

цидов еще не свидетельствует об их безопасности для человека, животных

и окружающей среды.

Оценивая экологическую безопасность химического метода, следует

упомянуть о том, что абсолютно безвредных химических веществ нет. Да-

же пищевые продукты безопасны лишь в определенных дозах. Например,

ЛД

для крыс (мг/кг): аспирин 1000, витамин A – 2000. Для сравнения

ЛД

бикарбонат натрия – 3500, соль – 3000, сахар – 29700, алкоголь –

14000, кофеин – 192, никотин – 53, ДДТ – 113, препарат Vision – 5400

мг/кг. Таким образом, Vision менее токсичен для крыс, чем бикарбонат на-

трия, соль, витамин A и аспирин, т.е. вещества, широко используемые в

быту (не говоря уже о кофеине, ДДТ и никотине). И хотя сведения о при-

менении пестицидов в лесном хозяйстве нередко искажаются средствами

массовой информации. С другой стороны нельзя сбрасывать со счетов и

то, что фирмы – изготовители пестицидов не заинтересованы в распро-

странении негативной информации о своей продукции. Поэтому большое

значение имеют материалы из независимых источников.

В отношении глифосата следует сказать, что ему и коммерческим

препаратам на его основе посвящены тысячи публикаций во многих стра-

нах. Особую ценность представляют комплексные исследования на ста-

ционарных объектах. В 1983 г. Норвежским институтом лесных исследо-

ваний совместно с другими учреждениями была начата работа по изуче-

нию влияния глифосата на растительность, диких животных, качество во-

ды и химию почвы (Norsk Skogbruk, 1987, №4). Комплексные экологиче-

ские исследования проводились в штате Орегон (США) в молодняках,

подвергнутых авиаопрыскиванию этим гербицидом (Ogner, 1987). Деталь-

ная оценка влияния глифосата и коммерческого препарата Vision на ком-

поненты лесной экосистемы в сравнении с другими способами ухода за

культурами ели дана в Канаде в рамках экосистемного проекта, начатого в

1993 г. (Forestery Сhronicle, 1997, №1). Основной вывод этих и других ис-

следований заключается в том, что раундап и другие аналоги глифосата в

рекомендованных дозах не оказывают существенного отрицательного воз-

действия на животных и окружающую среду. Негативные явления имели

место в основном в лабораторных условиях, весьма далеких от реальных.

Действие препаратов на диких животных в лесу носит в основном косвен-

ный характер и проявляется вследствие изменения условий их обитания

(фитоценоза). Эти изменения кратковременны, и после восстановления

фитоценоза видовой состав животных соответствует его исходному со-

стоянию или даже обогащается новыми видами.

Вышесказанное не означает, что при использовании новейших высо-

коточных методов исследований в будущем не будут обнаружены какие-

либо негативные моменты, касающиеся последействия пестицидов. Об

этом свидетельствует опыт применения 2,4,5-Т. С другой стороны, запрет

на применение того или иного технического новшества, если на данный

момент времени для этого нет оснований, неправомерен. В противном

случае не было бы технического прогресса, и мы находились бы в камен-

ном веке. И даже при наличии каких-либо негативных последствий в ряде

случаев мы не можем отказаться от реализации новых достижений науки и

техники. Речи не идет и о запрещении применения пестицидов в сельском

хозяйстве, поскольку это привело бы к снижению продукции растениевод-

ства и животноводства примерно на 30% и повышению розничных цен на

продукты питания на 50-70% (Голышин, 1996).

В случае с применением гербицидов это не столь очевидно, посколь-

ку существуют альтернативные способы ухода за лесом, хотя их реализа-

ция в полной мере, к сожалению, пока невозможна. Но в любом случае на-

до соизмерять баланс положительных и отрицательных последствий вне-

дрения того или иного новшества. Особенно это касается биологически-

активных веществ. Нельзя допустить загрязнения среды, ущерба для здо-

ровья человека, гибели диких животных и снижения биологического раз-

нообразия. Имеющиеся сведения о свойствах глифосата не дают оснований

для запрета на его применение в лесу.