Теоретическая модель оптимального леса

Категория:
Лесоустройство


Теоретическая модель оптимального леса

В задачу лесного хозяйства входит вырастить лес, наиболее полно удовлетворяющий хозяйственным целям. Главнейшая из них — обеспечение постоянного пользования лесом, регулярно удовлетворяющего потребности народного хозяйства в продуктах леса. В связи с этим при устройстве лесов имеется в виду регулированием размера ежегодной рубки и проведением комплекса лесохозяйственных мероприятий создать лес, обеспечивающий извлечение из него наибольшего постоянного пользования при наименьших затратах труда. Это лесохозяйственное требование может удовлетворить лес, имеющий при данных условиях местопроизрастания наивысший прирост и наиболее совершенные древостой.

В лесу, обеспечивающим постоянное пользование им, всегда определенная часть древостоев должна быть спелой, пригодной для рубки. При этом непрерывность в лесопользовании может быть достигнута в том случае, когда в лесу представлены соответствующим количеством древостой всех возрастов, начиная с первого года и кончая возрастом спелости леса, применительно к которому установлен оборот или возраст рубки.

Рис. 1. Схема закладки сечей:
а — полная сечь; б, в, г — неполная сечь. Римскими цифрами обозначены бонитеты древесных пород

Таким образом, лес, в котором гарантирована непрерывность пользования, в пределах оборота рубки должен иметь равномерное распределение по возрасту, т. е. в этом лесу каждый класс возраста будет иметь одинаковую площадь. Чтобы можно было обеспечить наибольшее пользование лесом, древостой всех возрастов должны быть предельно полными.

Остающиеся на корню древостой, после вырубки смежного с ними спелого леса, не должны повреждаться ветром, вредными насекомыми и другими неблагоприятными факторами. Поэтому в задачу лесного хозяйства входит рубку леса вести с таким расчетом, чтобы древостой имели такое размещение в пространстве, при котором устранялись бы повреждения остающегося на корню леса и создавались бы наиболее благоприятные условия для успешного восстановления леса на вырубках. Пространственное размещение древостоев, отвечающее этим условиям, называется нормальным распределением. Примеры такого распределения даны на схеме.

Ряд древостоев, расположенных в пространстве в такой последовательности, при которой рубку спелого леса можно вести в требуемом направлении, не повреждая остающихся на корню древостоев и добиваясь на вырубленных лесосеках наилучших условий для лесовосстановления, называется нормальной сечей.

Сечь, в которой имеются древостой всех классов возраста, в результате чего в ней возможна непрерывная рубка в течение всего оборота, называется полной. Сечи, состоящие из древостоев не всех классов возраста, именуются неполными.

Стремясь получить наибольшее пользование лесом, вместе с тем нельзя игнорировать качество древесины и возможность получения при рубке леса сортиментов нужных размеров. Соответственно этим требованиям в задачу хозяйства должно быть поставлено выращивание леса, имеющего наивысшее качество и размеры деревьев, наиболее полно удовлетворяющие требованиям, предъявляемым народным хозяйством к заготовляемым сортиментам.

В качестве теоретической расчетной модели может служить эталон леса, состояние которого полностью соответствует всем рассмотренным выше условиям.

Одной из современных задач всех отраслей народного хозяйства является оптимизация производственных процессов. Путем последовательного осуществления комплекса лесохозяйственных мероприятий и оптимизации производственных процессов необходимо создавать леса, имеющие общие черты с указанной теоретической его моделью.

Первым признаком такого леса служит наивысший, нормальный прирост. Нормальным считают прирост, имеющий наивысший размер при данных условиях местопроизрастания, данном составе, возрасте и происхождении насаждений. Величину нормального прироста обычно принято определять по таблицам хода роста насаждений, составленным для полных нормальных насаждений. Нормальный прирост в соответствующем возрасте древостоев достигается при нормальной полноте, принимаемой за единицу.

Если древостой, входящие в состав данного хозяйства, имеют наибольшую полноту, наивысший прирост и равномерное распределение по возрасту, то, как следствие, перечисленных условий в таком лесу имеется оптимальный запас. Таким запасом является сумма запасов древостоев, каждый класс возраста которых представлен одинаковой площадью, причем все древостой имеют наивысший прирост и наибольшую полноту.

При выводе формулы запаса теоретической модели леса сделано допущение, что средний прирост в древостоях всех возрастов одинаков и приравнен к среднему приросту в возрасте спелости леса. В действительности средний годичный прирост с возрастом изменяется. До наступления количественной спелости он все время увеличивается, а в последующий период уменьшается. Число лет в обороте рубки U обычно принимается больше возраста количественной спелости. В связи с этим средний годичный прирост в возрасте U в той или иной мере, но приближается к среднему значению. Степень этого приближения зависит от длительности оборота рубки. При высоких оборотах рубки прирост в возрасте U близок к среднему годичному приросту для всех древостоев, образующих теоретическую модель леса.

Установленный для нее запас служит мерой сравнения для характеристики запасов действительного леса. По степени сходства и различия действительного с теоретическим запасом можно судить, в какой мере действительный лес приближается к его теоретической модели.

В действительном лесу могут преобладать приспевающие и спелые древостой. Поэтому их общий запас может быть близким к запасу теоретической модели леса. Вместе с тем полнота преобладающих в лесу приспевающих и спелых древостоев довольно часто далека от наибольшей полноты, принимаемой за единицу. Следовательно, запас теоретической модели леса может служить критерием для суждения о величине действительных запасов лишь с учетом сходства и различий в среднем возрасте действительного и оптимального леса.

Оптимальный лес теоретически возможен при условии, что в этом лесу проводится оптимальное пользование. Оптимальным следует считать из года в год повторяющееся постоянное равномерное пользование, равное величине среднего годичного прироста в оптимальном лесу.

Рис. 2. Схема распределения нормального запаса по классам возраста

Сопоставляя этот запас с величиной прироста в оптимальном лесу, видим, что они равны между собой.

Таким образом, в оптимальном лесу в течение оборота рубки вырубается запас древесины, в два раза превышающий запас оптимального леса.

Наряду с постоянной вырубкой части запаса в оптимальном лесу непрерывно происходит восстановительный процесс, полностью компенсирующий вырубленный запас. В результате этого непрерывного восстановительного процесса за период, равный обороту рубки, будет получен суммарный прирост древесины, равный UZU. Величина этого прироста совпадает с размером пользования в оптимальном лесу за период времени, равный числу лет в обороте рубки.

Ежегодное оптимальное пользование лесом может быть выражено в процентах от оптимального запаса:

Эта простейшая формула показывает, что в оптимальном лесу ежегодный размер рубки, выраженный в процентах от запаса, равняется 200, деленным на число лет в обороте рубки U.

На основании этой простой формулы можно судить о соотношении прироста и ежегодного пользования лесом с общим запасом древесины в хозяйстве при разных оборотах рубки.

Допустим, что в разных хозяйствах обороты рубки приняты в 50, 60, 80, 100 и 120 лет. Соответственно этим оборотам рубки ежегодный прирост, а отсюда и ежегодное пользование лесом от наличного древесного запаса будет составлять,%

Приведенные цифры наглядно показывают связь длительного оборота рубки с размером ежегодного пользования лесом.

Чтобы пользование лесом было непрерывным, неистощи-тельным, все древостой, имеющиеся в хозяйстве в данный момент, могут быть вырублены в период, равный числу лет в обороте рубки. За этот срок в хозяйстве будет выращена новая генерация древостоев и наиболее старый из них достигнет возраста, равного числу лет в обороте рубки.

В аналогичной по конструкции формуле, выражающей размеры пользования лесом в процентах от площади хозяйства, числитель формулы оказался равным 100, т. е. в два раза меньшим.

Следовательно, процент пользования по массе (по запасу) в два раза больше процента пользования по площади.

Такое соотношение процентов ежегодного пользования лесом, исчисленных от общего запаса и общей площади, объясняется тем, что площадь хозяйства является величиной постоянной и не зависимой от времени. Что касается запаса, то он является производной от времени. Запас ежегодно увеличивается на величину годичного прироста. За время оборота рубки ([/) наращивание запаса достигает величины UZU. Она в два раза больше общего запаса математической модели леса, взятой нами в качестве оптимальной. Сущность этих элементарных сопоставлений довольно часто упускается в практике лесного хозяйства.

Наличные древесные запасы рассматриваются ь статическом положении подобно площади хозяйства или недрам земли в виде руды, угля, нефти, газа и т.д., лишенных свойства прирастать в своих размерах. Характерной чертой теоретической модели леса является то, что в нем всегда имеется определенная часть спелых древостоев, годных для эксплуатации,

Чтобы в оптимальном лесу не нарушить равномерного возрастного распределения древостоев, следует ежегодно вырубать часть их, достигшую возраста, равного числу лет в обороте вырубки. Если мы не будем проводить этой строго обязательной ежегодной рубки, равномерное возрастное распределение древостоев будет немедленно утрачено, поскольку невырубленные спелые древостой перейдут в категорию перестойных, превышающих по возрасту оптимальный оборот рубки.

Из предыдущего изложения нам известно, что ежегодные систематические потребности народного хозяйства наиболее полно удовлетворяются лесом, имеющим равномерное возрастное распределение. Следовательно, сохранение такого возрастного распределения — важнейшее лесохозяйственное требование.

Таким образом, в оптимальном лесу ежегодная рубка не только допустима, но и строго обязательна, она вытекает из соблюдения интересов собственно лесного хозяйства. Отказ от ежегодной рубки ведет к нарушению оптимального возрастного строения леса, обеспечивающего его наивысшую продуктивность.

Этот вывод имеет большое практическое значение. Он свидетельствует о том, что рубка леса в научно обоснованных размерах не является действием, разрушающим лес. Она должна производиться не только для получения древесины, но и в интересах непрерывного обновления леса, дальнейшего успешного его роста и соответственно сохранения самого леса.

Такую рубку леса надо рассматривать как уборку созревшего урожая в поле.

Если своевременная жатва созревшей пшеницы является действием в хозяйственном отношении необходимым и строго обязательным, то по аналогии с этим лес, достигший спелости также подлежит своевременной уборке, или рубке. Оставление его на корню хотя и не грозит гибелью в ближайшие годы, однако прирост в спелом лесу в последующие годы будет постепенно снижаться, что в конечном итоге приведет к падению общей производительности леса.

Оптимальный лес служит мерой измерения степени совершенства реального или действительного леса.

Согласно современной науке о лесе, его строении и продуктивности оптимальный лес является своеобразной математической моделью леса, которой следует руководствоваться при организации лесного хозяйства. Лучшим лесом, в котором хозяйство поставлено на более высокий уровень, является тот, который близок к оптимальному. Поскольку для оптимального леса ежегодная рубка, обеспеченная наличием спелого леса, строго обязательна, то и для любого леса, имеющего то или иное сходство с оптимальным, она также необходима.

Если в лесном массиве не ведется ежегодная рубка леса, то этот массив не является объектом правильного лесного хозяйства. В нем отсутствуют транспортные пути или имеются другие, крайне неблагоприятные экономические условия. Но бывает и иначе.

Длительное время в том или ином лесном массиве велась неограниченная рубка леса. В результате весь лес, годный для потребления, вырублен, и в данный момент вся лесная площадь массива оказалась занятой молодняками и средневозрастными древостоями. Не осталось древостоев, пригодных для эксплуатации. В этом случае ежегодная рубка на определенный период неизбежно прекращается. Отсутствие рубки — показатель отнюдь не сохранения леса и бережного к нему отношения, а, напротив, бесхозяйственности, расточительности в ближайшем прошлом. Следовательно, эта лесная территория не являлась объектом правильного лесного хозяйства, и прекращение рубки в данном случае является вынужденной мерой.

На основании приведенных примеров следует заключить, что рубка леса, нормируемая величиной прироста, не противоречит идее сохранения и бережного отношения к лесу. Надлежащего порядка в лесу нельзя установить, не прибегая к его рубке.

Лесному хозяйству, обеспечивающему равномерность в пользовании лесом, все же свойственны существенные недостатки.

В современных условиях нельзя согласиться с требованием абсолютной равномерности в пользовании лесом на многие десятилетия как принципиальной основой построения лесного хозяйства. В результате совершенствования методов выращивания леса и развития лесохозяйственной техники ежегодный прирост древесины в хозяйстве обязательно будет возрастать и соответственно этому постепенно увеличивается пользование лесом. В силу этих причин будет нарушена абсолютная равномерность в пользовании лесом. Пользование окажется постепенно возрастающим, но отнюдь не одинаковым.

Наблюдения показывают, что в результате лесохозяйствен-ных мероприятий (уход за лесом, осушение леса, внесение удобрений, своевременное закультивирование всех вырубок, пустырей и т. д.) средний годичный прирост древесины хотя и увеличивается, но все же в замедленном темпе. Поэтому на таких коротких отрезках времени для жизни леса, как 5—10 лет, разница в величине среднего годичного прироста окажется относительно небольшой. Соответственно этому пользование лесом в течение 5—10 лет может остаться на одном и том же уровне, то есть быть равномерным. В следующем периоде прирост возрастет и соответственно может быть увеличено пользование лесом.

Имея в виду изложенные обстоятельства, в качестве принципиальной основы рационального лесного хозяйства должно быть относительно равномерное пользование лесом с тенденцией постепенного его увеличения.

В теории оптимального леса доказательства равномерности пользования лесом основываются на предположении, что вся площадь хозяйства состоит из полных древостоев с равномерным распределением по возрасту. В действительности этого мы не имеем. В любом лесу той или иной части древостоев полнота, как правило, бывает меньше единицы. Кроме того, имеются отклонения древостоев по возрасту от равномерного распределения леса. Однако в итоге осуществления хозяйственных мероприятий будет уменьшаться степень отличия действительного леса от оптимального и увеличиваться прирост древесины. Следовательно, создадутся условия для роста лесопользования. При этих предпосылках по мере улучшения приемов ведения лесного хозяйства пользование лесом будет непрерывным и постепенно увеличивающимся.

В итоге рассмотрения строения теоретической модели леса можно заключить, что она далеко от действительного леса. В самом лучшем лесу обычно не все древостой имеют наивысший прирост. Их полнота не всегда оказывается наибольшей, равной единице. В распределении по возрасту обычно не наблюдается абсолютной равномерности. Древостой размещаются в пространстве разнообразно. Далеко не все они имеют наивысшее качество древесины.

В связи с этим напрашивается вывод, что рассматриваемая теория, ориентирующая на создание леса, которого нет в природе, является абстрактной, оторванной от живой действительности. Поскольку эта теория имеет отрыв от практики, то, казалось бы, от нее следует отказаться. Такая оценка теории оптимального леса все же ошибочна. Отдельные звенья этой теории базируются на передовом опыте и практике лесного хозяйства. Они отвечают тем целям, которые ставит перед собой лесовод, организующий рациональное лесное хозяйство.

В широкой практике лесного хозяйства трудно выполнить полный комплекс условий, которым должен отвечать оптимальный лес. Рассматривая отдельные требования, предъявляемые к оптимальному лесу, следует сказать, что лесное хозяйство располагает соответствующими методами лесохозяйственной техники, применение которых позволяет создать более полные древостой, приближающиеся к оптимальным. Систематический уход за лесом и проведение мелиоративных мероприятий обеспечивают наибольший прирост древостоев. Своевременное удаление рубками ухода фаутных деревьев позволяет поднять качество выращиваемого леса. Регулирование размера пользования лесом создает предпосылки к постепенному выравниванию распределения древостоев по возрасту. Систематическим соблюдением направления рубки можно улучшить пространственное размещение древостоев.

Таким образом, любое отдельно взятое требование, предъявляемое к оптимальному лесу, может быть выполнено в определенный период путем соответствующих лесохозяйственных мероприятий и действий. Однако за длительный период роста и развития древостой попадают под воздействие самых разнообразных климатических явлений и стихийных бедствий, как-то: пожар, массовое размножение насекомых и т. д. Вследствие этих воздействий часть их погибает, хозяйственно ценные породы сменяются менее ценными, древостой изреживаются или снижают прирост. Однако неблагоприятные влияния на рост и развитие леса не исключают необходимости заниматься его выращиванием и стремиться к созданию более полных и совершенных древостоев.

При решении ряда вопросов в лесном хозяйстве теоретическая схема, характеризующая оптимальный лес, являющийся математической моделью более совершенного леса, служит нормативной придержкой и своего рода эталоном наиболее продуктивного леса. Так, например, о недостатке или избытке спелого леса в данном хозяйстве можно судить лишь путем сопоставления фактического распределения древостоев но возрасту с равномерным распределением. О полноте древостоев мы судим также на основании сравнения полноты действительного древостоя и нормального. К аналогичным сопоставлениям прибегаем при характеристике прироста и запаса древостоев.

Во многих естественных и технических науках, чтобы получить представление о свойствах предметов и явлений, их сопоставляют с идеальными. Например, в технике считается идеальной машина, имеющая коэффициент полезного действия, равный единице. В действительности нет машин с таким коэффициентом полезного действия, но тем не менее не отказываются от сопоставления машин, реально существующих с идеальной. Аналогичное положение наблюдается при измерении теплопроводности, звукопроводности и т.д.

Для измерения полезных свойств леса в качестве норматива взяты теоретически возможные наивысшие свойства оптимального леса, которого не существует в природе.

Если в том или ином лесном хозяйстве соответствующими мероприятиями без существенного ущерба удовлетворению потребностей народного хозяйства в лесных продуктах можно поднять полезные свойства леса, приблизить действительный лес к оптимальному, то от этого лишь выиграет данное хозяйство.

Следовательно, при решении основных организационных вопросов лесного хозяйства, как-то: установление оборота рубки, размера главного пользования лесом, составление плана главных рубок, определение размера рубок ухода за лесом и плана лесовозобновления, следует основываться на действительном состоянии леса. Но вместе с этим надо руководствоваться характерными чертами теоретической модели оптимального леса и стремиться к улучшению леса в будущем, поднимая его прирост, увеличивая полноты древостоев, повышая их качество и регулируя возрастное распределение древостоев.

Примером хозяйства, в значительной мере приближающегося к теоретической модели леса, могут являться леса Бэренфельдского лесничества (ГДР). Лесная площадь этого лесничества на протяжении столетия имела следующее распределение по классам возраста.

Приведенные цифры показывают, что в течение почти целого столетия ставилась задача путем регулирования рубки постепенно достигнуть равномерного распределения древостоев по классам возраста.

В итоге последовательных лесохозяйственных мероприятий оказалось, что наивысший возраст древостоев не превышает V класса. В среднем на каждый класс приходится по 20% лесо-покрытой площади. Отклонения от этой средней нормы в отдельных классах возраста не превышают 2% всей лесопокрытой площади. В IV и V классах возраста до средней нормы недостает 1—2% потому, что в течение 100 лет оборот, или возраст рубки, несколько раз менялся. В отдельные периоды он принимался равным 100, 90 и 80 годам.

В связи с проведением последовательных мероприятий, направленных на достижение равномерного возрастного распределения, возникает вопрос, как эти меропрйятия отразились на изменении размера ежегодной рубки леса.

Среднее пользование лесом для столетия равняется 7,1 м3 с 1 га, что составляет 3% среднего запаса на такой же площади.

С увеличением среднего запаса соответственно возросло пользование лесом.

Перед хозяйством хотя и ставилась задача достигнуть равномерности пользования лесом, однако решить ее полностью не удалось. Размер пользования лесом изменился от 4,35 до 8,23 м /га, т. е. почти в два раза. От среднего пользования за 100-летие были отклонения в сторону увеличения до 16% и уменьшения на 39%.

Случайное (внеплановое) пользование лесом в среднем составляло 23%, или округленно 1/4 всего лесопользования. После 1925 г. при переходе на выборочную форму хозяйства случайное лесопользование отдельно не учитывалось. Рубки ухода за лесом велись в ограниченных размерах. Однако за рассматриваемый период одни и те же древостой подверглись трехкратному уходу. При рубках ухода применялся низовой способ. В последний период в хозяйстве велись выборочные рубки, являющиеся одновременно и рубками ухода.

На основании приведенных выше данных можно видеть, что при ведении хозяйства в Бэренфельдском лесничестве стремились выполнить расчеты и проекты, принятые лесоустройством. Однако лесоустройство не может заранее предвидеть все обстоятельства, обусловливающие необходимость рубки леса. Судя по Бэренфельдскому хозяйству, план рубок, разработанный лесоустройством, выполнялся на 77% . В остальных случаях (23%) рубка леса была внеплановой, обусловленной обстоятельствами, не предвиденными лесоустройством. Следовательно, нельзя переоценивать роль лесоустройства в предвидении всех мероприятий, которые будут в последующем осуществляться в лесу.

Вне зависимости от лесоустроительных проектов меняются экономические условия ведения лесного хозяйства. Независимо от возрастного распределения древостоев в силу каких-либо повреждений (ветровал, лесные пожары, массовые повреждения насекомыми и т.д.) может возникнуть потребность во внеочередной рубке отдельных лесных участков. Вместе с тем появляется необходимость передать те или иные участки из лесного фонда в другие виды земельного пользования. Все это и ведет к тому, что даже в условиях опытного хозяйства прославленной Тарандской лесной академии лесоустроительные проекты в части размера пользования лесом выполнялись лишь на 77% и в 23 случаях из 100 имели место отступления от них. Такая степень выполнения лесоустроительных предначертаний отнюдь не означает, что надо вообще отказаться от лесоустроительных проектов и прогнозов на будущее. Лесоустроительные расчеты и проекты, намечающие план ведения хозяйства на ближайшее 10-летие, являются обязательными. Однако следует иметь в виду, что степень нашего предвидения ограничена и лесоустроительным расчетам и проектам нельзя предъявлять повышенную точность. Лесоустройство способно дать на ближайшее 10-летие основное направление для развития хозяйства. В процессе выполнения лесоустроительного плана неизбежны уточнения.

Опыт Бэренфельдского лесничества, охватывающий длительный период времени, в этом плане весьма поучителен.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум