УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ ПОДХОДОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ПОГОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСОВ К ВЕТРОВАЛАМ В БЕЛАРУСИ КОМПОНЕНТ 2: ПОДДЕРЖАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ В ЛЕСНОМ СЕКТОРЕ Вадим Носников Барри Гардинер Яанис Донис Лев Федорович Минск, 2018 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ ПОДХОДОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ПОГОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УВЕЛИЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕСОВ К ВЕТРОВАЛАМ В БЕЛАРУСИ Компонент 2: Поддержание устойчивости и восстановления в лесном секторе Минск, 2018 Идеи и толкования, содержащиеся в данной публикации, являются авторскими и не могут быть приписаны Глобальному фонду по снижению опасности стихийных бедствий и восстановлению (GFDRR) и Всемирному банку. Они не отражают выражение мнения относительно правового статуса какой-либо страны, территории, города или региона, в которых расположены руководящие органы данных организаций, либо относительно определения их границ, либо поддержки какой-либо продукции. Границы, цвета, обозначения и иная информация, указанная в данной работе на картах, не отражает мнения Группы Всемирного банка, Глобального фонда по снижению опасности стихийных бедствий и восстановлению (GFDRR) относительно правового статуса какой-либо территории либо принятия таких границ. Права и полномочия Данная публикация не может быть использована с целью продажи либо в иных коммерческих целях без письменного разрешения Секретариата Глобального фонда по снижению опасности стихийных бедствий и восстановлению (GFDRR), Всемирного банка. Все изображения принадлежат исключительно авторам данной публикации и не могут быть использованы в любых иных целях без письменного разрешения авторов. Авторы Вадим Носников1, Барри Гардинер2, Яанис Донис3, Лев Федорович4 1. Белорусский государственный технологический университет, Минск, Республика Беларусь. 2. Европейский лесной институт, 33612 Цестас, Франция. 3. Латвийский государственный лесной исследовательский институт, Саласпилс, LV-2169, Латвия. 4. Национальный представитель-Координатор проектов FSC в Беларуси, Минск, Республика Беларусь. Фотографии Страница 13: Сазонов A. A., Звягинцев В. Б. Страница 16, 17: Белгидромет, Камлюк Г.Г. Страница 46: Белорусская лесная газета. Предлагаемая цитата Носников, Гардинер, Донис, Федорович. Обзор существующих лесоводственных подходов под влиянием неблагоприятных погодных явлений и рекомендации по увеличению устойчивости лесов к ветровалам в Беларуси. © The World Bank, The World Bank Group, 2018 1818 H Street NW, Washington, DC 20433 Телефон: 202-473-1000; Веб-сайт: www.worldbank.org Публикация: alexpublishers.ru 3 Содержание Перечень основных сокращений, единиц измерений, терминов и определений ................. 5 Аннотация ..................................................................................................................................... 6 1. Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси и их влияние на лесовосстановительные процессы. ........................ 9 2. Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений, наиболее подверженных ветровалам в будущем ............. 14 3. Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата (ветровалов, снеголомов, облединений, лесных пожаров и т.д.).......... 24 4. Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC .............................................................................................................................. 32 5. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев .............................................. 36 6. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси...................................................... 49 7. Рекомендации по восстановлению участков ветровалов с учетом международного опыта ............................................................................................................... 59 8. Ссылки на использованную литературу ................................................................................. 62 Приложение .................................................................................................................................. 63 Перечень таблиц Таблица 1. Распределение площадей и объемов древесины, поврежденных неблагоприятными погодными явлениями ............................................................................... 9 Таблица 2. Общая площадь ветровалов и сплошных санитарных рубок по годам, га ........... 19 Таблица 3. Рейтинг уязвимости основных пород европейских лесов к повреждению ветром (Mason and Valinger, 2013). Адаптировано на основании таблицы 13.4 из (Colin et al., 2009) ........................................................................... 55 Перечень рисунков Рисунок 1. Усыхающие деревья на краю сплошной вырубки ветровального участка............ 10 Рисунок 2. Сохранившиеся после ветровала 2016 года деревья в Смолевичском лесхозе... 10 Рисунок 3. Распределение лесохозяйственных учреждений Беларуси по объемам древесины усыхающих сосновых насаждений в 2017 году (Сазонов А.А., Звягинцев В.Б.), тыс. м3........................................................................................ 11 Рисунок 4. Количество пожаров в лесном фонде Республики Беларусь ................................. 12 Рисунок 5. Средние скорости ветра (по данным Белгидромета) ............................................. 14 Рисунок 6. Отклонение средних скоростей ветра (по Камлюку Г.Г.) ........................................ 14 Рисунок 7. Распределение неблагоприятных погодных явлений (по данным Белгидромет) ............................................................................................................ 15 Рисунок 8. Распределение случаев возникновения сильных ветров (N) и их максимальная скорость (Vmax)............................................................................................ 15 Рисунок 9. Карта ветровых районов Беларуси, места регистрации и направления сильных ветров ............................................................................................................................. 16 Рисунок 10. Распределение участков ветровала в процентах: а – по общей площади; б – по площади сплошных санитарных рубок. .......................................................................... 17 Рисунок 11. Распределение участков ветровала 2016 года в процентах: а – по общей площади; б – по площади сплошных санитарных рубок. ......................................................... 18 Рисунок 12. Усредненное ежегодное распределение общей площади ветровалов и сплошных санитарных рубок в пересчете на тысячу гектар покрытой лесом площади ........ 20 4 Рисунок 13. Распределение лесхозов с наибольшими площадями ветровалов ..................... 22 Рисунок 14. Распределение места регистрации сильных ветров, лесхозов с наибольшими площадями ветровалов и с наибольшими площадями сплошных санитарных рубок: – места регистрации сильных ветров; – лесхозы с наибольшими площадями ветровалов; – лесхозы с наибольшими площадями сплошных санитарных рубок ................ 23 Рисунок 15. Соотношение методов лесовосстановления ......................................................... 24 Рисунок 16. Распределение выращиваемых в лесных питомниках пород .............................. 26 Рисунок 17. Доля участия создаваемых смешанных лесных культур ........................................ 26 Рисунок 18. Участок полосно-постепенной рубки, сохранившийся во время ветровала в Березино в 2012 году (стрелкой указано направление ветровала) ...................................... 28 Рисунок 19. Лесные культуры на бывшем сельскохозяйственном пользовании: а – заглушение травянистой растительностью; б – деформация корневой системы сосны обыкновенной ................................................................................................................... 29 Рисунок 20. Направление движения ветра и рельеф местности при ветровале 2016 года: 1 – Минский лесхоз; 2 – Боровлянский спецлесхоз; 3 – Смолевичский лесхоз; 4 – Червенский лесхоз ................................................................................................................. 36 Рисунок 21. Расположение поврежденных насаждений относительно сторон света и экспозиции склона: красная линия – основное направление ветровала ............................ 37 Рисунок 22. Распределение поврежденных насаждений по преобладающим породам: а – Червенский лесхоз; б – Смолевичский лесхоз..................................................................... 37 Рисунок 23. Распределение поврежденных насаждений по доле участия главной породы в составе для Червенского и Смолевичского лесхозов: а – ель европейская; б – сосна обыкновенная; в – береза повислая .......................................................................... 38 Рисунок 24. Участие в акции «Восстановим леса вместе» (по материалам Белорусской лесной газеты) ........................................................................................................ 40 Рисунок 25. Направление валов порубочных остатков и рядов лесных культур на участках ветровала 2016 года................................................................................................. 41 Рисунок 26. Посев сосны обыкновенной в Смолевичском лесхозе ......................................... 43 Рисунок 27. Посев сосны обыкновенной в Червенском лесхозе .............................................. 43 Рисунок 28. Культуры сосны обыкновенной, созданные сеянцами с закрытой корневой системой ...................................................................................................................... 43 Рисунок 29. Валы высохших порубочных остатков (справа) ..................................................... 44 Рисунок 30. Схема расположения полос лиственных пород .................................................... 45 Рисунок 31. Сохранившиеся деревья дуба черешчатого в Боровлянском спецлесхозе ........ 45 Рисунок 32. Сплошное естественное возобновление березы повислой ................................ 47 Рисунок 33. Лесные культуры ели европейской под пологом нежелательной растительности ............................................................................................................................. 47 Рисунок 34. Орудие для ухода за лесными культурами вал Краковского (фото www.innovatech.by) ............................................................................................................ 47 Рисунок 35. Общие объемы повреждений в Европейских лесах (млн. м3) в следствие различных причин. Категория «другие факторы» включает антропогенное воздействие, неустановленные причины и смешанные факторы. .......................................... 49 Рисунок 36. Цикл управления риском и цикл смягчения риска ............................................... 50 Рисунок 37. Адаптивное управление лесными рисками ........................................................... 51 Рисунок 38. Компьютерная механистическая модель оценки риска повреждения ветром ForestGALES ...................................................................................................................... 53 Рисунок 39. Компоненты стабильности деревьев ..................................................................... 55 Рисунок 40. Изменение критической скорости ветра для ели европейской (NS), высаженной по схеме 1,5 м на 2,0 м, и сосны обыкновенной (SP), высаженной по схеме 1,4 м на 2,0 м с умеренным режимом рубок ухода. Минеральные почвы с мелким корнеобитаемым слоем............................................................................................... 57 Figure 41. Карта риска для приморской сосны в Аквитании с использованием FG_R и QGIS ... 60 5 Перечень основных сокращений, единиц измерений, терминов и определений Береза повислая Betula pendula; Дуб черешчатый Quercus robur; Липа мелколистная Tilia cordata; Ольха черная Alnus glutinosa; Осина Populus tremula; Сосна обыкновенная Pinus sylvestris; °C градус Цельсия; % процент; га гектар; м3 метр кубический; БГТУ Белорусский государственный технологический университет; Белгидромет Государственное учреждение “Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды”; Беллесозащита Государственное учреждение по защите и мониторингу леса; Белгослес Лесоустроительное республиканское унитарное предприятие; ветролом деревья или древостои, сломанные ветром; ветровал деревья или древостои, поваленные ветром; выборочные санитарные рубки рубки на территории менее 0,1 га. Удаляются деревья поврежденные неблагоприятными погодными условиями, пожарами, вредителями и болезнями; ГПЛХО Государственное производственное лесохозяйственное объединение; лесной фонд земли, предназначенные для ведения лесного хозяйства; лесные земли земли, относящиеся к лесному фонду и выделенные для лесовыращивания; сплошные санитарные рубки сплошные рубки, проводимые в насаждениях, которые из-за воздействия неблагоприятных погодных условий, пожаров, вредителей или болезней полностью потеряли свою биологическую устойчивость или погибли; уборка захламленности удаление единичных поврежденных или погибших из-за неблагоприятных погодных условий, пожаров, вредителей или болезней деревьев; частичные лесные культуры лесные культуры, размещенные на площади в местах, лишенных подроста главной породы, для увеличения полноты или улучшения породного состава насаждения; FSC Лесной попечительский совет. 6 Аннотация Главной целью работы является изучение опыта лесовосстановления ветровалов 2016 года и разработка на основе международного опыта рекомендаций по совершенствованию проведения работ и повышению устойчивости насаждений к ветровалам. Методы Оценка распространенности и вредоносности наблагоприятных погодных явлений проводилась на основании статистических материалов, представленных Министерством лесного хозяйства. Изучение особенностей ветрового режима выполнялось с использованием ежемесячных и ежегодных материалов по климатическим характеристикам Республики Беларусь, составляемым Белгидромет. Распределение случаев возникновения ветров со скоростью более 20 м/с и их направлений составлялось на основании ежегодной информации о возникновении неблагоприятных погодных явлений и ежемесячных отчетов Белгидромет за период с 2003 по 2017 года. Распределение площадей ветровалов и сплошных санитарных рубок было составлено по материалам ежегодных отчетов организации «Беллесозащита» за период 2013–2017 года. Анализ существующих лесохозяйственных подходов в лесном управлении в условиях изменения климата производился путем оценки рисков формирования насаждений в Республике Беларусь и проблемных вопросов, подымаемых специалистами лесного хозяйства при проведении научно-практических семинаров. Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC были изложены на основании встречи с национальным представителем-координатором проектов FSC в Беларуси Львом Федоровичем. Экологическая оценка участков ветровалов и оценка методов их восстановления проходила на основании обследования территории наиболее поврежденных участков леса в Смолевичском (C 53°52ʹ21ʺ; В 28°07ʹ20ʺ), Червенском (C 53°53ʹ35ʺ; В 28°19ʹ01ʺ) лесхозах и Боровлянском спецлесхозе (C 53°47ʹ52ʺ; В 27°27ʹ55ʺ). Для выявления проблемных вопросов и оценки особенностей лесовосстановления ветровалов 2016 года были проведены встречи с начальником управления лесного хозяйства Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь Николаем Юревичем, главным лесничим Минского ГПЛХО Леонидом Шахлевичем, начальником отдела лесного хозяйства и лесовосстановления Минского ГПЛХО Михаилом Доропеем, бывшим главным лесничим Смолевичского лесхоза Николаем Юшко, лесничим Драчковского лесничества Смолевичского лесхоза Алексеем Раковским, главным лесничим Червенского лесхоза Виктором Казаковым, главным лесничим Березинского лесхоза Андреем Жигаром, главным лесничим Боровлянского спецлесхоза Максимом Мигуном, лесничим Ратомского лесничества Боровлянского спецлесхоза Александром Булаком. Вопросы предоставления метеорологической информации обсуждались с начальником отдела изучения изменения климата Белгидромет Натальей Клевец. Для пространственной оценки расположения ветровальных участков использовали возможности программы «Google Earth Pro». Анализ международного опыта и оценка возможности его использования на территории республики Беларусь выполнялась при непосредственном участии международных экспертов: доктора Барри Гардинера (Европейкий институт леса), Яаниса Дониса (Латвийский государственный исследовательский лесной институт «Силава»). Аннотация 7 Рекомендации по восстановлению участков ветровалов проводились на основании полученных в процессе выполнения работы данных, а также по результатам рабочей встречи с международными экспертами, проведенной в Минске в рамках семинара «Оценка текущих потерь и улучшение экономического анализа затрат на происходящие в настоящее время катастрофические события в лесном секторе, связанные с климатом, основанные на международном опыте», организованного Белорусским государственным технологическим университетом и Министерством лесного хозяйства республики Беларусь при поддержке Глобального фонда по уменьшению опасности стихийных бедствий и восстановлению (GFDRR) и Всемирного банка. В Беларуси основной причиной гибели лесов являются ветровалы и понижение уровня грунтовых вод. Ветровалы наблюдаются ежегодно и по всей площади республики. На долю ветровалов приходится более 64% от поврежденной территории лесов и почти 52% от объема поврежденной древесины. Однако в большинстве случаев они носят локальный характер и не вызывают сплошную гибель насаждений на значительных территориях. Исключения составляют года, как, например, 2016, когда поврежденными оказались десятки тысяч гектар, преимущественно в центральной части Беларуси. Усыханию по причине понижения грунтовых вод и последующего заселения деревьев вредителями подвержены хвойные насаждения. В последнее время наиболее подверженной усыханию оказалась сосна обыкновенная, объемы гибели насаждений которой превысили 120 тыс. га. Площади пожаров из года в год уменьшаются за счет развития системы управления охраной лесов от пожаров. Основную проблему вызывают трансграничные пожары, приходящие со стороны Украины. Переувлажнение лесных насаждений, как и снеголомы, имеет очень ограниченное распространение. На территории республики преобладают западные ветра, однако четкой закономерности в возникновении сильных ветров и ветровалов не наблюдается. Средняя скорость ветра в республике редко превышает 4 м/с. В год обычно фиксируется от 1 до 2 случаев скорости ветра, превышающей 20 м/с, от юго-западного до северо-западного направлений. В ряде случаев в различные года фиксировались ветра, вызывавшие ветровал, противоположных направлений, что делает невозможным разработку глобальных рекомендаций по пространственному размещению ветроустойчивых насаждений. Существуют свои региональные особенности возникновения ветровалов, которые следует учитывать при проектировании насаждений. В наибольшей степени ветром повреждается территория Минского ГПЛХО, где наблюдается не только максимальная площадь ветровалов, но и максимальная площадь сплошных санитарных рубок. В Витебском ГПЛХО наблюдаются значительные площади ветровалов при минимальных объемах сплошных санитарных рубок, что говорит о несколько другом характере повреждения деревьев сильными ветрами. Кроме того, в каждом областном объединении есть наиболее и наименее повреждаемые лесхозы. Необходим детальный анализ причин возникновения ветровалов в зависимости от региона расположения насаждения и его характеристик. В настоящий момент в Беларуси данные по ветроустойчивости насаждений с различными характеристиками отсутствуют. Для их проведения необходимо выполнить компьютерное моделирование воздействия ветра на насаждения с различными характеристиками с учетом особенностей белорусских лесов. Формирование устойчивых к негативному изменению климата насаждений может проводиться на различных этапах жизни леса, однако наиболее легко и эффективно это можно сделать на начальном этапе, когда создается или восстанавливается новый лес. В Беларуси при производстве семян нужно уделять больше внимания плюсовым насаждениям, как наиболее продуктивным и устойчивым насаждениям региона их произрастания. Аннотация 8 Необходимо увеличить долю участия естественного возобновления при лесовосстановлении, в том числе за счет совместного использования с лесными культурами. Для искусственного воспроизводства хвойных насаждений следует расширить практику применения посева. С целью облегчения появления естественного возобновления и повышения ветроустойчивости насаждений следует провести работу по оптимизации максимальных площадей сплошных рубок леса. Ветровалы, прошедшие на значительных территориях, и методы их восстановления могут вызывать определенные сложности при проведении аудита представителями систем международной лесной сертификации. Необходимо стремиться воссоздавать поврежденные участки, максимально используя местные виды и их естественное возобновление. Однако и сама система сертификации должна учитывать специфику крупномасштабных ветровалов и реальные возможности лесной отрасли. При восстановлении ветровалов 2016 года использовалось преимущественно создание лесных культур, смешанных по составу, с преобладанием хвойных пород. Мероприятия освещались в средствах массовой информации и привлекли тысячи людей и сотни организаций. Значительные площади поврежденных насаждений сделали необходимым привлечение для работ по созданию лесных культур также лесохозяйственных учреждений со всей республики. Впервые, после долгого перерыва, на значительных площадях был применен посев сосны обыкновенной, показавший хороший результат. Естественное возобновление применялось ограничено, однако его использование возможно только вблизи сохранившихся насаждений. Использование хвойных пород для создания лесных культур создает проблему повышенной пожарной опасности участков, которую необходимо будет решать. В Беларуси есть рекомендации по лесовосстановлению ветровальных участков, разработанные в Институте леса НАН Беларуси, однако для точного их применения и разработки детальных рекомендаций по повышению ветроустойчивости насаждений необходима работа по моделированию воздействия ветра на насаждения различного породного состава, созданных по различным схемам смешения и посадки, а также с различным уровнем интенсивности ведения лесного хозяйства. На основании опыта лесовосстановления ветровала 2016 года в Беларуси необходима разработка плана по управлению кризисными явлениями, связанными с ветром, а также адаптация существующих моделей риска повреждения насаждений ветром для условий Беларуси для разработки мероприятий по повышению ветроустойчивости лесов. Ветровал 2016 года показал достаточно высокую эффективность проводимых мероприятий по преодолению последствий ураганных ветров. Полученный опыт необходимо представить в виде плана управления кризисными явлениями, связанными с ветром, а также практического руководства, которое будет содержать возможные варианты проведения работ с оценкой их эффективности и условий применения. Адаптация модели повреждения насаждений ветром ForestGALES позволит определить наименее устойчивые к ветровалу насаждения и оценить влияние различных лесохозяйственных мероприятий на ветроустойчивость леса. Совместное использование результатов моделирования и карт ветровой опасности, которые могут быть совмещены с цифровыми картами насаждений, позволят работникам лесного хозяйства эффективно влиять на ветроустойчивость существующих и будущих насаждений. 9 1. Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси и их влияние на лесовосстановительные процессы. В Беларуси в течение последних нескольких десятилетий наблюдаются явления, связанные с глобальным изменением климата, в том числе постоянный рост среднегодовых температур. Увеличивается число жарких дней. При этом сокращается количество дней с осадками. Негативное воздействие оказывается и на гидрологический режим рек, выражающийся в общем снижении уровня грунтовых вод. Лесное хозяйство относится к одной из наиболее уязвимых к изменению климата отраслей. Древесные растения реагируют на изменение параметров среды обитания повышением продуктивности, энергии роста или, наоборот, ослаблением ростовых процессов, снижением устойчивости к неблагоприятным погодным условиям, воздействию патогенных организмов. По данным Министерства лесного хозяйства Республики Беларусь наибольшие площади лесов повреждаются ветровалами и усыхают по причине понижения уровня грунтовых вод (таблица 1). Таблица 1. Распределение площадей и объемов древесины, поврежденных неблагоприятными погодными явлениями Наименование неблагоприятного по- Поврежденная площадь Поврежденная древесина годного явления га % т. м3 % Ветровал 37677,3 64,3 1064,0 51,9 Переувлажнение 281,0 0,5 16,8 0,8 Снеголом 99,4 0,2 2,1 0,1 Пожары 639,0 1,1 122,8 6,0 Понижение уровня грунтовых вод 19896,8 34,0 844,4 41,2 Итого: 58593,5 100,0 2050,1 100,0 На долю ветровалов и усыхания приходится более 98% поврежденных площадей и более 92% поврежденной древесины. При этом именно ветровалы являются наиболее частой причиной повреждения лесов. Неблагоприятные погодные явления оказывают значительное негативное воздействие на лесные насаждения с лесоводственной точки зрения. Ветровалы в Республике Беларусь наблюдаются постоянно и на всей ее территории. Причем воздействие сильных ветров может носить как локальный характер, при котором повреждаются отдельные деревья или древостои на незначительной площади, так и глобальный, при котором гибель насаждений наблюдается на территории в тысячи гектар. В первом случае проводится удаление поврежденных деревьев из насаждения, расчистка площадей, где произошла сплошная гибель древесных растений. Лесовосстановление может проводиться в рамках плановых годовых работ с использованием естественного возобновления и создания лесных культур. Однако в поврежденных насаждениях или по периметру сплошных вырубок резко возрастает риск заселения стволовыми вредителями ослабленных ветровалом деревьев (рисунок 1). Такие участки должны стать первоочередными объектами лесопатологического мониторинга. Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси 10 Рисунок 1. Усыхающие деревья на краю сплошной вырубки ветровального участка Рисунок 2. Оставшиеся деревья после ветровала 2016 года в Смолевичском лесхозе Глобальные ветровалы приводят к проведению сплошных санитарных вырубок на значительных площадях, что помимо высоких финансовых и трудовых затрат вызывает серьезные проблемы лесоводственного характера. Во-первых, наличие больших открытых территорий существенно ограничивает возможность применения естественного возобновления для восстановления поврежденных древостоев из-за отсутствия источников семян. Сохранение неповрежденных деревьев может несколько исправить ситуацию (рисунок 2), однако эти деревья обладают низкой ветроустойчивостью и могут быть повалены ветром. Кроме того, они в некоторой степени уже повреждены ветром и могут погибнуть из- за заселения вредителями. Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси 11 Интенсивное развитие естественного возобновления мягколиственных пород, таких как береза повислая или осина, могут привести к нежелательной смене пород. Особенно высока вероятность этого на богатых почвах, где осина, например, может за год достигать высоты 1,5-2 м. В этом случае процесс естественного возобновления хвойных насаждений может затягиваться на десятилетия. При проведении создания лесных культур интенсивное развитие возобновления березы или осины приводит к необходимости проведения многократных уходов. Искусственное восстановление крупномасштабных ветровалов позволяет воссоздать и поддерживать тот состав древостоя, который был на этом участке до повреждения. При этом при создании лесных культур, особенно содержащих одну породу, на ветровальных участках естественных насаждений может наблюдаться некоторое противоречие с требованиями стандартов сертификации, в частности FSС, которые предусматривают сохранение биоразнообразия и генетического разнообразия, преобладание методов естественного возобновления. Однако следует учитывать, что на значительных по площади участках ветровалов происходит сильная трансформация не только древесной растительности, но и напочвенного покрова, при этом большинство характеристик леса теряется, и на этот процесс хозяйственная деятельность человека оказать влияние не способна. Формально происходит трансформация естественного леса в плантации, что несет в себе проблемы с получением сертификата лесохозяйственным учреждением. Необходимость искусственного восстановления на больших площадях требует значительного количества посадочного материала, многократно превышающего возможности отдельного лесохозяйственного предприятия. Использование посадочного материала с других регионов, особенно из других лесосеменных районов, влечет за собой изменение генетической структуры будущих насаждений, что может негативно сказаться на их устойчивости к изменению климата. Поэтому необходимо для восстановления поврежденных насаждений максимально использовать местные генетические ресурсы, активно используя естественное возобновление и посев семян. Усыхание насаждений по причине понижения уровня грунтовых вод и массового заселения их короедами является второй по значимости причиной гибели насаждений. В наибольшей степени подвергаются усыханию хвойные насаждения. В Беларуси наблюдалось несколько волн усыхания ели европейской. В прошлом году объемы усыхания данной породы составили практически 14 тыс. га. Начиная с 2017 года происходит усыхание сосны обыкновенной, площадь которого в прошлом году превысила 120 тыс. га. Усыхание сосны затронуло прежде всего юг Беларуси (рисунок 3). Рисунок 3. Распределение лесохозяйственных учреждений Беларуси по объемам древесины усыхающих сосновых насаждений в 2017 году (Сазонов А.А., Звягинцев В.Б.) До Более чем Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси 12 В 2018 году ситуация усугубилась. За девять месяцев этого года площадь усыхания сосновых насаждений уже превысила объемы 2017 года. На первое октября объемы только сплошных санитарных рубок почти достигли 30 тыс. га. по сосновым насаждениям и 6,2 тыс. га по еловым (в 2017 году площади сплошных санитарных рубок составляли 25,3 и 5,5 тыс. га соответственно). Лесоводственные проблемы, вызванные массовым усыханием насаждений во многом схожи с проблемами ветровалов. Однако очаговый характер возникновения усыхания позволяет более полно использовать потенциал естественного возобновления, как самостоятельно, так и в составе частичных лесных культур. Основной проблемой восстановления вырубок из-под усыхающих хвойных насаждений является формирование смешанных хвойно-лиственных культур. Если при создании смешанных насаждений на месте сосновых древостоев можно делать упор на естественное возобновление березы повислой, то при восстановлении ельников успешно смешанное насаждение можно создать только при использовании посадочного материала таких пород как дуб, липа, клен, ясень и вяз. На вероятность возникновения пожаров напрямую влияют климатические факторы, такие как повышение температуры, снижение количества осадков и повышение продолжительности засушливого периода. При неблагоприятной тенденции в изменении данных показателей Беларусь характеризуется невысоким уровнем горимости лесов и постоянным снижением их количества (рисунок 4). Рисунок 4. Количество пожаров в лесном фонде Республики Беларусь Количество случаев Годы В 2017 году в лесном фонде был зарегистрирован 121 пожар с общей площадью 72 га. Причем 78% от количества пожаров – это пожары с площадью до 0,1 га. Такие показатели удалось достичь благодаря развитой государственной системе управления охраной лесов от пожаров. В настоящее время завершается формирование сети дистанционного мониторинга с использованием систем видеонаблюдения. Для обеспечения оперативного тушения лесных пожаров в республике ежегодно создается не менее 100 км лесохозяйственных дорог. Одной из основных проблем являются трансграничные пожары, приходящие на территорию Республики Беларусь со стороны Украины. В 2015 году со стороны Украины пришел пожар, площадь которого составила 2,4 тыс. га. В 2016 году 81,9% от площади пожаров приходилось на Полесский и Лельчицкий лесхозы, непосредственно граничащие с территорией Украины. Лесоводственная характеристика неблагоприятных погодных явлений, особенно ветровалов, в Беларуси 13 В 2017 году 86,2% территории, пройденной пожаром, приходилось на приграничные Полесский и Милошевичский лесхозы. Для оперативного контроля за пожарной ситуацией в 2018 году была внедрена система автоматизированного слежения и раннего обнаружения лесных пожаров дистанционными методами с использованием средств видеонаблюдения в ГЛХУ «Полесский лесхоз» и ГЛХУ «Милошевичский лесхоз». Лесовосстановление территорий, пройденных пожаром, ввиду их незначительных площадей трудностей не вызывает. Используется искусственное или естественное возобновление. Лесные культуры создаются на 2-3 год после пожара для минимизации риска повреждения культур сосновым долгоносиком. Основной причиной переувлажнения является неправильная работа осушительных систем, расположенных на территории лесного фонда, а также негативное действие польдерных систем и повторного заболачивания выработанных и осушенных торфяников без учета особенностей рельефа. В результате меняется тип водного режима территории, а лесные насаждения оказываются в зоне подтопления и затопления. Происходит смена типа условий мест произрастания в сторону болотных типов, что приводит к угнетению и гибели древесных растений. Площадь ежегодной гибели насаждений по причине переувлажнения колеблется в пределах 200-300 га. Однако площадь насаждений, находящихся в зоне неблагоприятного изменения водного режима, исчисляется тысячами гектар. Традиционным в Беларуси методом восстановления погибших насаждений на переувлажненных территориях является естественное возобновление без мер содействия. Это в большинстве случаев приводит к формированию насаждений из пород, имеющих низкую хозяйственную ценность, со значительной долей порослевых растений. Технологии, позволяющие успешно использовать искусственное лесовосстановление в этих условиях, в республике практически не развиваются. Так же отсутствует соответствующая техника для обработки почвы и посадки. Развитие методов и технологий создания лесных культур в переувлажненных условиях позволит формировать высокопродуктивные насаждения ольхи черной и березы повислой семенного происхождения. Снеголомы в республике являются достаточно редким явлением. Ежегодная площадь повреждения колеблется около 100-150 га. При этом характерно повреждение отдельных деревьев в древостое, что требует выборочной санитарной рубки. Оставшиеся в насаждении деревья могут находиться в ослабленном состоянии и, соответственно, могут стать объектами заселения вредителями, что приведет к их усыханию. В то же время в 2016 году наблюдались сильные снегопады, которые привели к снеголому на территории 12811 га с общим объемом поврежденной древесины 266,54 тыс. м3. Сплошные санитарные рубки (ССР) пришлось проводить на 252 га. В наибольшей степени оказались поврежденными леса Могилевской области (91,9% по площади и 96,6% по объему поврежденной древесины). В Осиповичском лесхозе поврежденными оказались леса на площади 4221,9 га, в Глусском лесхозе – на площади 3213,6 га. При этом площадь сплошных санитарных рубок в Глусском лесхозе составила 181,9 га, в то время как в Осиповичском – только 41,5 га. . 14 2. Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений, наиболее подверженных ветровалам в будущем. Беларусь относится к регионам с относительно спокойным ветровым режимом. Средняя скорость ветра на большей части территории редко превышает значение в 4,0 м/с (рисунок 5). Максимальные скорости наблюдаются в основном на возвышенностях с высотой более 250 м, где средние скорости ветра могут колебаться от 5 до 8 м/с. Рисунок 5. Средние скорости ветра (по данным Белгидромета) Рисунок 6. Отклонение средних скоростей ветра (по Камлюку Г.Г.) м/с Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 15 При этом в Беларуси, начиная с 70-х годов прошлого века, наблюдается устойчивая тенденция по снижению средней скорости ветра (рисунок 6). Распределение неблагоприятных погодных явлений, сделанное Республиканским центром по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды (Белгидромет), показало (рисунок 7), что сильные ветра занимают заметную долю в общем количестве неблагоприятных явлений. Максимальное количество явлений приходилось на конец 90-х. В интервале 1996-2000 гг. наблюдалось 32 шторма. В то же время по данным инструментальных наблюдений за промежуток 1966-1970 гг. наблюдалось 52 шторма, а в следующей пятилетке – 20. Распределение случаев возникновения ветров со скоростью ветра более 20 м/с представлено на рисунке 8. В 2014 и 2015 годах таких случаев не наблюдалось, а в 2016 году произошел один из сильнейших ветровалов в республике. Рисунок 7. Распределение неблагоприятных погодных явлений (по данным Белгидромет) Рисунок 8 – Распределение случаев возникновения сильных ветров (N) и их максимальная скорость (Vmax) Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 16 2016 год не отличался максимальным количеством случаев. В этот год была зафиксирована максимальная скорость ветра 35 м/с на территории Березинского заповедника. Однако на территории аэропорта Минск-2, расположенного рядом с наиболее поврежденным Смолевичским лесхозом, максимальная скорость ветра была 25 м/с, что соответствует максимальным скоростям других лет. Таким образом, закономерностей в возникновении сильных ветров и ветровалов в Беларуси не наблюдается, что делает практически невозможным прогнозирование возникновения данного неблагоприятного погодного явления на перспективу. Ветровалы в Беларуси случаются на всей территории страны. Однако они имеют различную интенсивность и площадь. Поэтому важно определить наиболее опасные регионы, для которых в первую очередь необходимы мероприятия, направленные на повышение устойчивости лесных насаждений. Для проектирования ветровых нагрузок при строительстве в Беларуси используется карта ветровых районов, отражающая максимальные скорости ветров (рисунок 9). Рисунок 9. Карта ветровых районов Беларуси, места регистрации и направления сильных ветров Фактически существует две вытянутые зоны с повышенной ветровой опасностью. Одна располагается практически в середине Витебской области и вытянута с запада на восток. Вторая располагается с запада на восток по центру территории республики и имеет два ответвления, одно из которых характерно для Днепровской низменности. Второе расположено в долинах верхнего течения реки Припять и Горынь. На карту были нанесены места фиксации сильных ветров и их направления. В пределах зеленой зоны лежит 52% случаев возникновения сильных ветров, что говорит о нецелесообразности использования данной карты для проектирования ветрозащитных мероприятий в лесах. Сильные ветра в Беларуси имеют преимущественно западное направление, однако оно может изменяться от юго-западного до северо-западного, т. е отличаться на 90°. Более того, в одном и том же месте могут наблюдаться ветра противоположной направленности. Так, Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 17 например, по свидетельству очевидцев в 2016 году в Смолевичском лесхозе ветровальный ветер проходил примерно с запада на восток, в 2010 году – с востока на запад, а в 1997 году с юга на север. Таким образом, разнообразие в направлении сильных ветров, в том числе вызывающих ветровал, не позволяет разработать глобальные рекомендации по пространственному расположению насаждений с повышенной ветроустойчивостью. Существуют региональные особенности возникновения сильных ветров на тех или иных территориях, которые следует учитывать при планировании мероприятий по повышению устойчивости лесных насаждений. Для этого необходим глубокий анализ многолетних данных по скоростям и направлениям ветров в различных регионах Беларуси, который можно выполнить только при сотрудничестве с Белгидромет. Однако для успешной работы необходимо знание критических скоростей ветра, при которых для древостоя определенного породного состава, высоты, густоты и произрастающего в определенных почвенных условиях будет наблюдаться ветровал и бурелом. Такие данные для Беларуси отсутствуют, и получить их можно с помощью программ компьютерного моделирования воздействия ветра на лесное насаждение. После получения необходимых данных и анализа характеристик лесных насаждений для того или иного региона можно провести анализ направлений ветров выше установленной критической скорости и определить преобладающие направления ветров, которые могут вызвать ветровал. Однако, как указывалось выше, закономерности в направлении ветра для конкретного региона может не получиться, и тогда придется подходить индивидуально для каждого насаждения или группы насаждений при планировании мероприятий по повышению их ветроустойчивости. Ветровалы являются основным последствием прохождения сильных ветров над лесными насаждениями. Однако не всегда сильный ветер вызывает ветровалы на значительных территориях. Более того, ветровалы могут наблюдаться и в тех регионах, где сильные ветра и шторма зафиксированы не были. С этой точки зрения интерес представляет анализ встречаемости ветровалов по территории республики. Распределение за 2013–2017 гг. площадей ветровалов и сплошных санитарных рубок, проведенных на этих участках, в разрезе Государственных производственных лесохозяйственных объединений представлено на рисунке 10. При составлении распределения 2016 год не учитывался, поскольку он не был типичным по объемам и степени повреждения леса. Рисунок 10. Распределение участков ветровала в процентах: а – по общей площади; б – по площади сплошных санитарных рубок. Наибольшие площади ветровалов и сплошных санитарных рубок наблюдаются на территории Минского ГПЛХО, что говорит о высокой частоте и степени повреждения древостоев ветровалами. В то же время Витебское ГПЛХО, имеющее следующий Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 18 после Минска результат по общей площади ветровалов, характеризуется наименьшим объемом сплошных санитарных рубок. Такое распределение говорит о низкой степени повреждаемости насаждений ветром, но о значительном охвате территории. Напротив, Гомельское и Могилевское ГПЛХО, имеющие наименьшие площади ветровалов, отличаются значительными объемами сплошных санитарных рубок. В целом, если составлять список по убыванию площади повреждений, ГПЛХО можно расположить в следующем порядке: Минское, Витебское, Брестское, Гродненское, Могилевское и Гомельское. По площади сплошных санитарных рубок распределение будет выглядеть следующим образом: Минское, Гомельское, Могилевское, Гродненское, Брестское и Витебское. Распределение площадей ветровалов и сплошных санитарных рубок, составленное по итогам 2016 года представлено на рисунке 11. Более половины площадей ветровалов и почти 80% от площади сплошных санитарных рубок наблюдается в Минском ГПЛХО. Далее по степени убывания площадей ветровалов находятся Могилевское, Витебское, Гомельское, Гродненское и Брестское ГПЛХО. Рисунок 11. Распределение участков ветровала 2016 года в процентах: а – по общей площади; б – по площади сплошных санитарных рубок. По площади сплошных санитарных рубок распределение следующее: Минское, Гомельское, Могилевское, Витебское, Гродненское и Брестское. Если по общей площади наблюдается значительное различие в распределении, то по площади сплошных санитарных рубок отличия практически не наблюдается. На основании данных распределений можно сказать, что наиболее опасными с точки зрения ветровалов являются Минское, Могилевское и Гомельское ГПЛХО, причем последние отличаются именно высокой степенью повреждаемости древостоев. В Гомельском ГПЛХО на долю сплошных санитарных рубок приходится 11,6%, в Могилевском – 8,8%, а в Минском – только 6,1%. Менее проблемными являются Гродненское, Брестское и Витебское ГПЛХО, где на долю сплошных санитарных рубок приходится 3,5, 2,6 и 1,6% соответственно. Сравнение общей площади ветровалов и площади сплошных санитарных рубок представлено в таблице 2. На основании приведенных данных видно, что ветровой режим в 2016 году привел к существенному увеличению площадей ветровалов в Минском, Могилевском и Гомельском ГПЛХО, при этом не оказав существенного воздействия на ветровальную ситуацию в других регионах. Несмотря на то, что метеостанциями в 2015 году не регистрировались сильные ветра, площади ветровалов по республике были значительными и составляли более 50% Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 19 от площадей ветровала 2016 года, однако площадь санитарных рубок была почти в 6 раз меньше. 2017 год характеризовался падением почти в два раза площадей ветровалов, хотя объемы сплошных санитарных рубок были на уровне 2015 года. В целом сложно выделить наименее опасный с точки зрения возникновения ветровалов регион. Например, в Брестском ГПЛХО в 2015 году наблюдались значительные площади ветровалов при самых малых объемах сплошных санитарных рубок. В 2017 году площадь ветровалов упала практически в 3 раза, однако площадь сплошных санитарных рубок во столько же раз возросла. В Могилевском ГПЛХО при примерно равных площадях ветровалов санитарные рубки в 2015 году были проведены на территории в 5,5 раз больше по сравнению с 2017 годом. Такая тенденция прослеживается во времени. Все это говорит о нерегулярном режиме возникновения ветровалов в разрезе территорий ГПЛХО, однако наиболее подверженной ветровалам является территория Минского ГПЛХО. На втором месте по общей площади ветровалов находится Витебское ГПЛХО, однако площадь сплошных санитарных рубок одна из наименьших. Могилевское и Гомельское ГПЛХО, напротив, по годам характеризуется одной из наибольших площадей сплошных санитарных рубок при меньших значениях общих площадей ветровалов. Следовательно, характер ветровалов в различных ГПЛХО различный. Таблица 2. Общая площадь ветровалов и сплошных санитарных рубок по годам, га ГПЛХО 2017 2016 2015 2014 2013 общая пло- общая пло- общая пло- общая пло- общая пло- пло- щадь площадь щадь пло- щадь пло- щадь площадь щадь щадь ССР ССР щадь ССР щадь ССР ССР Брестское 3194,9 233,3 6178,5 204,0 8019,4 205,1 8834,7 75,9 7692,1 95,6 Витебское 7852,7 130,4 12598,2 546,3 12527,5 101,8 12037,2 189,4 9849,7 118,5 Гомельское 3400,3 252,6 10134,4 1360,8 5844,1 452,1 5792,3 815,6 3324,8 149,7 Гродненское 4461,8 205,9 7936,9 400,9 7429,8 181,2 9093,0 274,4 4520,9 230,8 Минское 13057,2 1448,0 60899,4 12925,3 23929,9 430 20702,8 615,6 9970,5 261,3 Могилев- 5710,4 159,5 12937,4 1148,9 8364,5 439,5 6147,5 878,8 4666,29 112 ское Всего по 37677,3 2429,7 110684,8 16586,2 66115,2 1809,7 62607,5 2849,7 40024,26 967,87 министер- ству лесного хозяйства Примечание: красным шрифтом выделены ГПЛХО с наибольшими объемами ветровалов и сплошных санитарных рубок, зеленым – с наименьшими. Такая неоднозначная ситуация с интенсивностью и характером ветровалов требует разработки дифференцированных рекомендаций, как минимум по территориям ГПЛХО. Следует также учесть, что покрытая лесом площадь у различных ГПЛХО различная, соответственно следует сравнить объемы ветровалов и площади сплошных санитарных рубок в перерасчете на одну тысячу гектар покрытой лесом площади в год. Усредненное распределение общей площади ветровалов и сплошных санитарных рубок представлено на рисунке 12. Сплошными линиями показано среднее по Министерству лесного хозяйства значение, которое для общей площади ветровалов составляет 7,01, а для площади сплошных санитарных рубок 0,27 га на 1000 га покрытой лесом площади в год. 2016 год в расчет также не принимался. Данное распределение однозначно показало, что наибольшей опасности воздействия сильных ветров подвергаются леса Минского ГПЛХО, где наблюдается максимальное значение как общей площади ветровалов, так и площади санитарных рубок. Также опасная ситуация есть в лесах Могилевского и Гродненского ГПЛХО, где вместе с высокой площадью ветровалов наблюдаются и высокие объемы сплошных санитарных рубок. В тоже время Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 20 Рисунок 12. Усредненное ежегодное распределение общей площади ветровалов и сплошных санитарных рубок в пересчете на тысячу гектар покрытой лесом площади лесные насаждения в Гомельском ГПЛХО повреждаются в наименьшей степени, однако имеют площадь сплошных санитарных рубок, сопоставимую со средней площадью по Министерству лесного хозяйства в целом. Площади ветровалов по Брестскому и Витебскому ГПЛХО близки к общему значению, однако площади сплошных санитарных рубок там наименьшие. Такой характер распределения определяет возможные подходы к проектированию мероприятий по повышению ветроустойчивости лесных насаждений, при которых для одних регионов они могут иметь достаточно общий характер. Для других должна быть детальная проработка рекомендаций, основанная на изучении локальных особенностей формирования ветровалов и повышения ветроустойчивости для как минимум групп лесов, сходных по условиям произрастания и характеристикам насаждений. Для выбора подходов к формированию ветроустойчивых насаждений необходим анализ особенностей возникновения ветровалов по лесхозам. В Брестском ГПЛХО наибольшую площадь повреждения лесов за период 2013-2017 года имели в порядке убывания следующие лесхозы: Барановичский, Лунинецкий, Пружанский, Пинский и Брестский. В первых трех лесхозах ветровалы на значительных площадях наблюдались практически каждый год, однако только Барановичский и Пружанский имели также максимальные площади сплошных санитарных рубок. Площади сплошных санитарных рубок, которые в основном находились в пределе 50 га для лесхоза. Наименее повреждаются ветром леса Малоритского и Дрогиченского лесхозов. На территории Витебского ГПЛХО наиболее поврежденными оказались Полоцкий, Россонский, Верхнедвинский, Дисненский и Поставский лесхозы. Ежегодно ветровалы наблюдались в этих лесхозах на площади от 800 до 2,8 тыс. га. Однако площади ежегодных сплошных санитарных рубок для любого лесхоза редко превышали 35 га. Меньше всего ветровалов происходит в Дретуньском лесхозе, где площадь ветровалов не превышала 100 га и полностью отсутствовали сплошные санитарные рубки. В Гомельском ГПЛХО максимальная площадь поврежденных ветром лесов приходилась на Будо-Кошелевский, Гомельский, Петриковский, Мозырьский и Хойникский лесхозы. В отличие от предыдущих ГПЛХО в Гомельском регионе практически не наблюдается закономерность в объемах ветровалов по годам. Например, в Будо-Кошелевском лесхозе при относительно небольшой площади ветровалов в 2015–2017 годах произошел ветровал на площади 974 га в 2013 г. В тоже время в Гомельском лесхозе при площади ветровала в 2017 году 89,1 га в 2014 году произошло повреждение деревьев ветром на площади более 1100 га с объемом сплошных санитарных рубок более 620 га. По другим лесхозам наблюдается схожая тенденция, которая фактически не позволяет выявить наиболее опасные лесхозы в регионе. Похожая ситуация наблюдается и с наименее повреждаемыми лесхозами. Менее всего повреждаются леса Чечерского лесхоза, однако практически на всех площадях ветровалов необходимо было проводить сплошные санитарные рубки. Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 21 В Гродненском ГПЛХО наибольшие повреждения ветром были отмечены в Щучинском, Новогрудском, Ивьевском, Сморгонском и Лидском лесхозах. Постоянно ветровалы на площадях от 500 до 2600 га наблюдались в Щучинском, Ивьевском и Сморгонском лесхозах. В Новогрудском лесхозе интенсивные ветровалы наблюдались в 2013–2015 годах, в то время как 2016–2017 года характеризовались минимальными значениями поврежденных лесов. Наименьшие повреждения на территории Гродненского ГПЛХО отмечались в Волковысском лесхозе. Похожая ситуация была характерна для Гродненского и Островецкого лесхозов. Однако в Гродненском лесхозе в 2016 году произошел ветровал на площади 974 га, что в десятки раз превышало обычные площади ветровалов в этом лесхозе. В Островецком лесхозе за период 2013–2016 год максимальная площадь 31 га наблюдалась в 2016 году (в другие года площади ветровалов не достигали и 10 га), однако в 2017 году произошел ветровал на площади более 1800 га. Без учета ветровалов 2016 года на территории Минского ГПЛХО максимальная площадь ветровалов наблюдалась в Борисовском, Минском, Смолевичском, Молодеченском и Крупском лесхозах. Наибольший ущерб ветровалы наносят в Борисовском лесхозе, где площади ветровальных участков колеблются от 2 до 4,4 тыс. га в год. Ежегодно значительные площади ветровалов происходят и на территории Смолевичского и Минского лесхозов, которые колеблются от 900 до 3,2 тыс. га. Ветровал 2016 года в наибольшей степени повредил лесные насаждения на территории Червенского (11 955 га), Смолевичского (8 796 га) лесхозов и Боровлянского спецлесхоза (5866 га). Боровлянский спецлесхоз граничит непосредственно с Минским лесхозом, однако лесные насаждения последнего были повреждены в меньшей степени (1 796 га). Значительные площади были повреждены в Молодеченском (3 508 га) и Борисовском (3 369 га) лесхозах. Как видно, ветровал 2016 года затронул те же лесхозы, где происходит повреждение ветром лесов ежегодно. Причем в Смолевичском и Червенском лесхозах в 2017 году ветровал также повредил лес на площади 1 663 и 1 337 га соответственно, из которых на 359 и 607 га были проведены сплошные санитарные рубки. В наименьшей степени ветровалы на территории Минского ГПЛХО наблюдаются в Клецком, Пуховичском и Столбцовском лесхозах, хотя в 1998 году в Столбцах произошел ураган, повредивший значительные площади лесных насаждений. На территории Могилевского ГПЛХО наиболее сильными ветрами повреждаются насаждения в Чаусском, Быховском, Белыничском, Бобруйском и Климовичском лесхозах. Ежегодно ветровалы на значительных площадях наблюдаются в Чаусском, Белыничском и Бобруйском лесхозах. В Быховском лесхозе ветровалы на значительной площади происходили в 2014 (1 212 га) и 2015 (1 679 га) годах, при этом площади сплошных санитарных рубок составляли 306 и 119 га соответственно. Распределение лесхозов с наибольшими площадями ветровалов представлено на рисунке 13. На основании данного распределения можно сделать предварительный вывод от том, что ветровальные ветра проходят преимущественно с юго-запада на северо-восток. Однако учитывая направления сильных ветров, представленное на рисунке 9, данный вывод можно рассматривать как рабочую гипотезу, для подтверждения которой необходима работа с ветровальными участками и людьми, принимавшими участие в их разработке, на уровне лесхоза. Целесообразно нанести все места возникновения ветровалов в указанных на рисунке 12 лесхозах и примыкающих к ним для получения точной картины прохождения ветровальных ветров по территории Беларуси. Одновременно необходимо вести работу по изучению характеристик насаждений, поврежденных ветром, для того что бы определить параметры, влияющие на их устойчивость. Анализ данных по общей площади ветровалов и площади сплошных санитарных рубок показал, что не всегда присутствует прямая зависимость меду ними. Как уже отмечалось, площади сплошных санитарных рубок показывают разрушительную силу урагана, поскольку насаждение, в котором проводят такую рубку полностью или практически полностью Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 22 Рисунок 13. Распределение лесхозов с наибольшими площадями ветровалов погибло. Если какой-либо лесхоз характеризуется постоянно большими площадями таких рубок, то это означает, что ветра над этой территорией отличаются значительной силой. В то же время наличие значительных площадей ветровалов при небольшой площади сплошных санитарных рубок могут показывать, с одной стороны, что интенсивность ветров над территорией недостаточна для нанесения существенного ущерба или, с другой стороны, насаждения недостаточно ветроустойчивы. Следует учитывать, что ветроустойчивость насаждения во многом зависит от почвенных условий, уровня увлажнения территории, состава древостоя, его высоты и густоты. В настоящий момент данные по ветроустойчивости насаждений с различными характеристиками в Беларуси отсутствуют. Получить их можно путем обследования ветровальных участков или с использованием программ компьютерного моделирования. В последнем случае наличие данных обследования ветровальных насаждений также необходимо для проверки работы моделей, однако объем обследований насаждений будет значительно меньше по сравнению с первым вариантом. На рисунке 14 представлены места регистрации сильных ветров, лесхозов с наибольшими площадями ветровалов и с наибольшими площадями сплошных санитарных рубок, которые были проведены на ветровальных площадях. Из рисунка 14 следует, что в большинстве своем желтые и зеленые точки совпадают или находятся достаточно близко, однако интенсивные ветровалы наблюдались и на территориях, на которых за последние 15 лет сильные ветра не регистрировались. В то же время лесхозы с максимальными площадями ветровалов и сплошных санитарных рубок во многих случаях не совпадают, что говорит об отсутствии взаимосвязи между этими значениями. Таким образом существуют локальные особенности для отдельных лесохозяйственных предприятий, вызванные определенным ветровым режимом, рельефом местности и особенностями возникновения ветровалов. Необходимы детальные исследования взаимодействия ветровых потоков с лесными насаждениями для различных лесохозяйственных учреждений. Для этого необходим доступ к многолетним данным по скоростям ветра по метеостанциям, а также моделям направлений движения ветра, которые позволят определить его скорости в зонах отсутствия метеостанций и создать карту скоростей ветра. Причем желательно определить вероятности возникновения скоростей определенного значения, что позволит в дальнейшем спрогнозировать вероятность повреждения насаждений ветрами различной силы. Такую работу можно сделать только при тесном взаимодействии со специалистами Белгидромета. Распространенность ветровалов в лесном фонде Беларуси и перечень лесохозяйственных учреждений 23 Рисунок 14. Распределение места регистрации сильных ветров, лесхозов с наибольшими площадями ветровалов и с наибольшими площадями сплошных санитарных рубок: На основании данных о вероятности возникновения определенных скоростей ветра и результатов обследования ветровальных участков можно разработать карты ветровой опасности для всей территории или конкретного региона, которые определили бы потенциально опасные места и позволили бы специалистам лесного хозяйства корректировать мероприятия по созданию и уходу за насаждениями. 24 3. Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата (ветровалов, снеголомов, облединений, лесных пожаров и т.д.). Формирование устойчивых к негативному изменению климата насаждений может проводиться на различных этапах жизни леса, однако наиболее легко и эффективно это можно сделать на начальном этапе, когда создается или восстанавливается новый лес. В Беларуси для лесовосстановления используется несколько методов: искусственное восстановление, содействие естественному возобновлению, а также естественное возобновление без мер содействия. В среднем на долю искусственного лесовосстановления приходится 50–55% от общего объема восстановления лесов (рисунок 15). Рисунок 15. Соотношение методов лесовосстановления Крупномасштабные ветровалы, подобные ветровалу 2016 года, или массовые усыхания, которые наблюдались в 2017 году и происходят сейчас в Беларуси, привели к увеличению доли создания лесных культур более чем на 10%. Именно искусственное лесовосстановление рассматривается как быстрый и надежный метод восстановления поврежденных насаждений. Однако существенную роль в увеличении доли искусственного восстановления играют также сжатые сроки, которые правительство Республики Беларусь отвело для ликвидации последствий урагана 2016 года. Доступные участки должны были быть разработаны до 1 ноября 2016 года, труднодоступные – до 1 марта 2017 года. Практически одновременно проводились работы по обработке почвы под создание лесных культур. Работы по искусственному восстановлению поврежденных участков начались с августа. В целом работа по созданию лесных культур планировалась таким образом, чтобы максимально использовать для посадки растений осень и весну. Основой создания устойчивых и высокопродуктивных насаждений искусственного происхождения является селекционная работа. В Беларуси она велась преимущественно по плантационному пути. При этом выделялись плюсовые деревья и специальными методами создавались лесосеменные плантации первого и второго поколения. В настоящий момент в республике насчитывается более 1000 га лесосеменных плантаций первого поколения и почти 800 га второго. Плантационный путь развития направлен прежде всего на повышения продуктивности лесных насаждений. Однако процессы изменения климата выдвигают повышенные требования к устойчивости создаваемых насаждений, что делает важным развитие популяционного направления. В Беларуси выделено более 1100 га плюсовых Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 25 насаждений, которые являются наиболее продуктивными и устойчивыми лесами своего региона произрастания. Эти насаждения, за исключением дуба черешчатого, практически не используются для заготовки семян, прежде всего по причине сложности заготовки. Поэтому необходимо внедрение технологий создания лесосеменных плантаций на основе местных плюсовых насаждений. Это позволит более широко использовать уникальный генофонд плюсовых насаждений и повысить как устойчивость, так и продуктивность создаваемых лесов. Для создания лесных культур используется посадка или посев. Для посадки используется посадочный материал, который выращивают на 77 специализированных лесных питомниках общей площадью 1342 гектара. Ежегодно выращивается около 400 млн. шт. лесного посадочного материала как с открытой, так и с закрытой корневой системой. Около 25 % от выращенных растений является запасом, который может идти для реализации потребителям, однако он же является резервом, который можно использовать при необходимости для создания лесных культур на значительных территория. Благодаря наличию такого запаса было возможно в 2016 году значительно увеличить объемы искусственного лесовосстановления на ветровальных участках и создавать культуры на участках массовых усыханий в 2017 и в текущем году. Активное развитие в Беларуси технологий получения лесного посадочного материала в теплицах и с закрытой корневой системой также дает возможность увеличить количество выращиваемых растений для лесовосстановления значительных нарушенных территорий. Эти обе технологии позволяют получать сеянцы необходимых размеров за один год и дают возможность быстро изменить ориентацию на другую породу в зависимости от потребностей лесовосстановления. Кроме того, посадочный материал с закрытой корневой системой можно использовать практически в течение всего вегетационного периода, что позволяет снизить концентрацию трудовых ресурсов при восстановлении поврежденных насаждений. В 2017 году было выращено 14,1 млн. шт. посадочного материала с закрытой корневой системой или 3,5% от общего объема посадочного материала. Запуск новых центров в 2018 году в Ивацевичах и Глубоком, а также планируемое открытие в Могилеве и Минске позволят увеличить этот процент. К сожалению, отказ Министерства лесного хозяйства от строительства двух центров в Гродненской и Гомельской области приведет к неравномерному распределению центров по республике и проблемам в логистике доставки посадочного материала с закрытой корневой системой в лесохозяйственные учреждения этих областей. Кроме того, центр, который должен был строиться в Гомельской области, был ориентирован на выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой дуба черешчатого. И на данный момент перераспределения объемов выращивания данной породы на другие центры не произошло. Следует учитывать, что только такой посадочный материал дуба черешчатого позволяет в дальнейшем сформировать стержневую корневую систему, что крайне важно для создания как ветроустойчивых, так и устойчивых к изменению климата насаждений. Однако серьезной проблемой в питомническом хозяйстве республики является дисбаланс между хвойными и лиственными видами (рисунок 16). На долю хвойных пород приходится 96% от общего объема выращенных сеянцев и саженцев. Эта ситуация является наследством того периода, когда создавались преимущественно чистые хвойные насаждения. Однако сейчас при лесовосстановлении преимущество отдается смешанным насаждениям (рисунок 17). Лесные культуры с участием лиственных пород необходимо также создавать при восстановлении ветровальных участков и территорий массового усыхания сосны и ели с целью повышения их устойчивости. Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 26 Рисунок 16. Распределение выращиваемых в лесных питомниках пород Рисунок 17. Доля участия создаваемых смешанных лесных культур Годы И если при лесовосстановлении сосновых насаждений можно рассчитывать на появление естественного возобновления березы, то при восстановлении участков, расположенных в богатых условиях произрастания, создать смешанные культуры из пород, представляющих экологическую и хозяйственную ценность, можно только с использованием посадочного материала. Другой проблемой является отсутствие в лесохозяйственных предприятиях машин для посадки сеянцев и саженцев. Практически полностью лесовосстановление в Беларуси осуществляется ручным способом. Применение лесопосадочных машин позволяет увеличить скорость посадки и увеличить качество работ, так как позволяет исключить человеческий фактор, оказывающий сильное влияние на приживаемость растений, особенно в условиях жесткого лимита времени, который наблюдается при создании лесных культур на значительных площадях ветровалов и массовых усыханий. Посев, как метод лесовосстановления, в последнее время в Беларуси практически не использовался. И только необходимость проведения лесовосстановления на значительных площадях после ветровала 2016 года заставила вернуться к посеву. Этот метод при сопоставимых со стоимостью посадочного материала затратах на семена обладал значительно более высокой производительностью. Однако на настоящий момент отсутствует опыт создания лесных культур посевом в различных условиях, что приводило в ряде случаев к неудовлетворительному результату. Для посева используется устаревшее оборудование, в результате чего происходит перерасход семян с одной стороны, а с другой создаются очень густые лесные культуры, которые требуют интенсивного изреживания. Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 27 Естественное возобновление имеет ограниченное применение и создается преимущественно в процессе проведения работ по содействию. К ним в первую очередь относится минерализация почвы. Может также выполняться дополнительная посадка растений или посев семян. Основной причиной недостаточного распространения данного метода является неустойчивый результат, который может происходить по причине несоответствия выбранного участка, отсутствия надлежащего ухода, по климатическим причинам. В бедных почвенных условиях на песчаных почвах в большинстве случаев наблюдается удовлетворительное естественное возобновление сосны обыкновенной. В более богатых условиях ему составляет сильную конкуренцию развивающийся напочвенный покров и естественное возобновление березы, резко уменьшающие шансы на успешное восстановление соснового насаждения. В богатых почвенных условиях, где главными породами является ель европейская и дуб черешчатый, естественное возобновление этих пород можно получить только при условии интенсивных уходов, поскольку развивающееся естественное возобновление березы и осины, а также кустарниковых и травянистых растений практически в первый год заглушает появившиеся всходы ели и дуба. Однако в условиях вырубок небольшой площади, располагающихся среди чистых хвойных насаждений, успех появления и сохранения естественного возобновления ели или сосны высокий. Площади сохранения подроста при проведении рубок главного пользования составляют менее 1000 га ежегодно. Основная причина в невозможности, а порой и не желании сохранять подрост при проведении сплошнолесосечных рубок. Технологически более просто проводить рубку без сохранения подроста, и часто это является решающим аргументом. Однако при рубке высокополнотных насаждений в большинстве случаев удовлетворительного подроста не наблюдается. Использование естественного возобновления, появившегося после рубки, или сохраненного подроста должно шире использоваться при создании насаждений устойчивых как к сильным ветрам, так и к процессам изменения климата. В настоящее время в Беларуси достаточно широко находит применение способ, при котором смешанные культуры сосны обыкновенной и березы повислой создают посадкой для сосны и естественным возобновлением для березы. Можно в перспективе использовать в этом способе на одном участке как посадку лесных культур, так и естественное возобновление сосны обыкновенной с естественным возобновлением березы. В целом комбинация естественного возобновления и искусственного лесовосстановления позволит увеличить адаптационный потенциал создаваемых насаждений к неблагоприятным факторам при одновременном увеличении продуктивности и качества будущих насаждений. Максимально возможное сохранение существующего подроста позволит сформировать разновозрастное насаждение с различными ярусами, что также важно для повышения устойчивости лесов. Естественное возобновление без мер содействия распространено значительно шире по сравнению с предыдущим методом. Однако данный метод применяется преимущественно для участков с избыточным увлажнением, где проведение работ по существующим в республике технологиям или затруднено, или невозможно. Увеличение площадей под естественное возобновление без мер содействия не является позитивным показателем. В большинстве случаев лесовосстановление идет без участия человека, в результате чего формируются насаждения с породами, имеющими невысокую хозяйственную ценность, и значительной долей растений порослевого происхождения. Это приводит к ухудшению качественных показателей древостоев, нежелательной смене пород. Однако опыт показывает, что в ряде случаев в таких условиях можно вырастить восокопродуктивные насаждения березы повислой, ольхи черной и даже дуба черешчатого и ели европейской. Одним из технологических приемов является использование посадочного материала с закрытой корневой системой, благодаря которому посадку лесных культур можно проводить летом или в начале осени, когда участки с избыточным увлажнением оказываются доступными для проведения работ. Необходимо также вести работу по разработке методов обработки почвы в таких условиях, что значительно повысит приживаемость и качество создаваемых лесных культур. Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 28 Восстановить лес с использованием естественного возобновления позволяют постепенные рубки. В настоящее время на долю постепенных рубок приходится 17% от объема вырубаемой древесины. К 2050 году планируется увеличить это количество до 35%. Применение постепенных рубок позволит сформировать более устойчивые, в том числе по отношению к сильным ветрам, насаждения за счет естественно сформированной корневой системы. В Беларуси основным видом постепенных рубок являются полосно-постепенные, которые используются преимущественно в сосновых насаждениях. При наличие положительного опыта восстановления сосновых лесов таким методом достаточно часто встречается ситуация, когда для достижения необходимого по нормативам количества растений приходилось использовать посадку лесных культур. Однако технология применения полосно-постепенных рубок предусматривает формирование узких полос леса, чередующихся с вырубленными участками, и их изреживание, что приводит к снижению ветроустойчивости таких участков. После проведения полосно-постепенных рубок насаждения страдают от ветровалов, особенно насаждения ели европейской. В этом случае важным является расположение полос и степень их изреживания, что позволит минимизировать ущерб от ветра (рисунок 18). Рисунок 18. Участок полосно-постепенной рубки, сохранившийся во время ветровала в Березино в 2012 году (стрелкой указано направление ветровала) В настоящий момент в Беларуси информации о правилах проведения полосно-постепенных рубок с учетом опасности ветровала нет. Такой материал может дать моделирование воздействия ветра на насаждение при различных нормативных параметрах такой рубки: ширины полос, их направления, процента вырубки деревьев в оставляемых полосах. Качественно проведенная обработка почвы является залогом успешных лесных культур в будущем. В настоящее время основным способом подготовки почвы под создание лесных культур является нарезка борозд плугом ПКЛ-70 или более совершенным его аналогом Л-134. При данном способе обработки почвы плодородный слой почвы раздвигается в стороны, что приводит, особенно на малоплодородных почвах, к посадке растений в слой почвы, в меньшей степени обеспеченный элементами питания. Это снижает приживаемость и интенсивность роста высаженных растений в первые годы жизни и уменьшает их сопротивляемость нежелательной травянистой и кустарниковой растительности. Применение фрез очень ограничено. Внедрение широко распространенной, например, в Финляндии дискретной обработки почвы, которая обеспечивает высадку растений в практически двойной слой плодородной почвы, в ближайшее время не планируется. Одним из путей повышения лесистости территории является создание лесных культур на землях бывшего сельскохозяйственного пользования. В Беларуси лесоразведение в больших объемах на таких землях проводилось в 60-70-х годах прошлого века и в 2004- 2009 годах. Ежегодно создавалось от 10 до 12 тысяч гектар лесных культур. Участки бывшего Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 29 сельскохозяйственного пользования являются сложными объектами для лесоразведения из-за сильного развития травянистой растительности и наличия уплотненного слоя почвы на глубине 30–40 см. При обычных методах обработки почвы на таких участках происходит деформация корневой системы, и она не развивается в глубь почвы (рисунок 19). Такие лесные насаждения оказываются очень уязвимы к снижению уровня грунтовых вод и периодическим засухам, которые стали наблюдаться на территории Республики Беларусь в последнее время. Ослабленные насаждения легко подвергаются заселению вредителями и усыхают. Рисунок 19. Лесные культуры на бывшем сельскохозяйственном пользовании: а – заглушение травянистой растительностью; б – деформация корневой системы сосны обыкновенной a b Кроме того, под воздействием уплотненного слоя у деревьев формируется поверхностная корневая система без глубоко расположенных корней, что существенно снижает ветроустойчивость насаждений. Поскольку в перспективе планируется передача для лесоразведения значительных площадей, не используемых в настоящее время сельскохозяйственными предприятиями, актуальным является вопрос разработки и применения механизмов, разрушающих уплотненный слой и эффективно борющихся с травянистой растительностью. Регулирование породного состава лесных насаждений является важной составляющей повышения устойчивости лесов к изменению климата. Наименее устойчивыми являются одновозрастные одноярусные насаждения, состоящие из одной породы. Как уже отмечалось в Беларуси отдают предпочтение созданию смешанных лесных культур, однако в подавляющем большинстве случаев смешивают хвойные виды или вводят в состав лесных культур сосны березу. Разнообразие пород при создании насаждений сильно ограничивается почвенным плодородием. В бедных условиях альтернативы среди местных видов березе нет. В богатых условиях можно создавать насаждения с большим биологическим разнообразием. Более широкое использование таких пород как липа мелколистная, клен остролистный, ольха черная, и граб обыкновенный позволяют не только формировать многоярусные насаждения, но обеспечить, например, необходимый уровень устойчивости к ветру или пожарам. В настоящее время в Беларуси существуют рекомендации Института леса НАН Б (автор Волович П.И.) по созданию ветроустойчивых сосново-березовых насаждений на ветровальных участках. В них предусмотрено размещение рядов лесных культур сосны обыкновенной перпендикулярно направлению ураганных ветров через 2,5–2,8 м. Через 300– 350 м высаживают 5–7 рядов березы повислой (патент BY 11907 C1 2009.06.30). На вырубках площадью 5–15 га культуры создают из 9–12 рядов сосны обыкновенной и 3 рядов березы естественного происхождения (патент BY 13831 C1 2010.12.30). Также авторами патента было предложено создавать защитные опушки по схеме: ряд кустарника, два ряда дуба, ряд Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 30 кустарников для повышения плодородия, 7–8 рядов сосны. Данная схема должна повторяться 2–3 раза. Несмотря на правильные подходы к формированию ветроустойчивых насаждений данные рекомендации носят достаточно обобщенный характер и редко применяются в лесхозах в первую очередь из-за отсутствия карт ветровой опасности и непостоянного характера ураганных ветров. Предложенные схемы размещения, как и породный состав должны быть также проверены моделированием. Самый простой способ регулирования состава насаждения – это его формирование в процессе создания. Однако воздействовать на состав можно и в течение всей его жизни, используя рубки ухода. Традиционно уход в лесных насаждениях Беларуси проводился за сосной, елью, дубом, лиственницей. Остальные породы, особенно береза, рассматривались как нежелательные и часто полностью удалялись из насаждения. Постоянная вырубка березы приводила к появлению порослевых растений в культурах и снижению качества ее древесины. В настоящий момент нужно пересмотреть подходы к рубкам ухода с целью увеличения доли сопутствующих пород в насаждении и в ряде случаев разрешить целенаправленную смену хвойного насаждения в насаждение с преобладанием лиственных пород, если это необходимо для повышения его устойчивости и защиты прилегающих территорий против неблагоприятных явлений, таких как сильные ветра и пожары. Одним из наиболее обсуждаемых вопросов искусственного лесовосстановления является исходная густота лесных культур. В настоящее время густота лесных культур зависит от плодородия почвы, породы, вида посадочного материала и колеблется от 6,6 до 2,5 тыс. растений на гектаре. Для посадочного материала с закрытой корневой системой нормативы густоты можно уменьшить. Однако фактически культуры создаются большей густоты для страховки от низкой приживаемости, повреждения лесных культур животными или неблагоприятными погодными явлениями. Существующими нормативами проведения рубок ухода предусмотрено снижение полноты насаждений преимущественно до 0,6-0,7, что предусматривает уменьшение количества деревьев. Например, для чистого соснового насаждения высокой продуктивности к возрасту 20 лет на участке должно оставаться после проведения рубок ухода примерно 3 тысячи, а к возрасту 40 лет 1,2 тысячи растений. Фактически к 40 годам, когда можно говорить о рентабельности проведения рубок ухода за счет получаемых сортиментов, на участке остается только 30% от количества посаженных растений. Развитие технологий искусственного лесовосстановления постоянно идет в сторону повышения приживаемости и сохранности создаваемых лесных культур. Однако это развитие должно идти параллельно с уменьшением количества высаживаемых растений, что приведет к снижению затрат на создание лесных культур. Вопрос уменьшения исходной густоты создаваемых лесных культур в настоящее время в Беларуси не рассматривается и требует научного обоснования. С точки зрения повышения устойчивости насаждений, особенно к ветровалу, важна густота насаждения, формируемая в процессе рубок ухода. Существующие нормативы не учитывают изменение ветроустойчивости насаждений и устойчивости их к снеголому и обледенению при изменении их густоты. Исследований в этом направлении в Беларуси не ведется. Необходим дифференцированный подход к густоте насаждений в зависимости от опасности возникновения ветровала, однако сделать это можно только на основе моделирования взаимодействия ветра с насаждением различной густоты с учетом остальных влияющих параметров: почвенных условий, породного состава, рельефа местности и т.д. Необходима также разработка технологий проведения рубок ухода в насаждениях на опушках с целью повышения их ветроустойчивости. Одним из факторов, существенно увеличивающих риск возникновения ветровалов, является использование сплошных рубок на значительной площади. В настоящее время в Беларуси максимальная площадь рубок главного пользования для хвойных пород ограничена 10, твердолиственных 7,5, березы и осины 15 га. По границе таких крупных участков, свободных от леса, оказываются деревья, не обладающие достаточной ветроустойчивостью, Анализ существующих лесоводственных подходов в управлении лесами в условиях изменения климата 31 так как они произрастали посреди насаждения. Необходимо на основании зарубежного опыта, моделирования и исследований насаждений ограничить площади сплошных рубок на участках с повышенной ветровой опасностью. Кроме того, необходимо в нормативных документах закрепить положение об оставлении ветрозащитной опушки при вырубке насаждений, расположенных на границах лесных участков. Такое требование, например, содержится в стандартах FSC. 32 4. Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC. На сегодняшний день лесная сертификация становится все более доступным и действенным инструментом подтверждения соответствия требований ответственного и устойчивого ведения лесного хозяйства и лесопользования, а сертификация лесохозяйственных практик и механизмов – одним из первых шагов по направлению к экологочувствительным «зеленым» рынкам лесных товаров, рассмотрение аспектов восстановления ветровальных участков может упростить порядок проведения аудитов затронутых лесохозяйственных учреждений. Так, FSC является независимой некоммерческой неправительственной организацией, которая поддерживает экологически приемлемое, социально выгодное и экономически жизнеспособное управление лесами в мире. Такое управление осуществляется в соответствии с рядом принципов и критериев, которые и проверяются во время аудитов предприятий. Сохранение и преумножение защитного и ресурсного потенциала лесов, предупреждение обезлесивания и деградации – основная задача устойчивого управления лесами. Лесовозобновление является обязательной частью цикла лесовыращивания в лесохозяйственном производстве и должно обеспечивать сохранение экологических и социальных функций леса. Как и любое лесохозяйственное мероприятие, лесовозобновление должно быть продуманным, научно обоснованным и целенаправленным. Создание новых лесов в местах их значительного повреждения природными и техногенными факторами, а также на деградированных землях должно вести к повышению устойчивости при соблюдении, однако, требований действующих стандартов. Целью такого лесовозобновления должно стать создание структурированных, разнообразных и продуктивных лесов с сохранением оставшихся после стихийных бедствий одиночных деревьев на основе принципов так называемого «полуестественного лесоводства». Естественному возобновлению пострадавших от ураганных ветров районов следует отдавать предпочтение везде, где это разумно и возможно, принимая во внимания следующие моменты: • для появления естественного лесовозобновления может понадобиться некоторое время, так по некоторым областям требуется несколько лет для появления подходящих для облесения условий; • это не относится к богатым условиям местопроизрастаний, участкам, где ожидается появление быстрорастущей конкурирующей растительности, как древесной, так и травянистой; • следует использовать любую возможность для увеличения доли естественно возобновившихся, адаптированных к месту произрастания, светолюбивых видов деревьев на участках для создания лесных культур; • при лесовозобновлении необходимо учитывать типы лесорастительных условий и, постепенно, рубками ухода убирать из состава нехарактерные для данных условий виды деревьев; • при формировании состава древостоя принимать во внимания естественные сукцессионные процессы, характерные для района бедствий, как, например, доминирование некоторых видов лиственных пород на участках восстановления многих лесных экосистем, что может являться лишь фазой чередования пород. Для оценки необходимости уборки леса от порубочных остатков после вывозки возможных к использованию сортиментов, необходимо учитывать ряд факторов как экономического, так социального и экологического характера: Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC 33 • стоимость данных работ; • эффект снижения скорости ветра и создание тени; • сохранение естественного возобновления; • предотвращение создания условий для произрастания нежелательной конкурирующей растительности; • естественные препятствия для диких животных, уничтожающих посев и подрост; • пожарную безопасность и возможность заселения вредителями; • рекреационную нагрузку территорий. Для каждого участка должна проводиться оценка, принимая во внимание возможность снижения трудовых и финансовых затрат, используя для дополнения в том числе более крупные растения и, следовательно, отказываясь от сплошной обработки почвы. Сбор и сжигание порубочных остатков для защиты лесов должны быть ограничены исключительными обстоятельствами. Активные меры по лесовосстановлению (созданию лесных культур) должны быть ограничены местами, где естественное лесовозобновление невозможно, либо трудноосуществимо в установленные сроки. Учитывая возможный дефицит посадочного материала предпочтительным является дополнение и посадка с небольшим количеством растений. При создании лесных культур следует учитывать следующие моменты: • активные меры по созданию лесных культур необходимы на участках, где ширина поврежденной полосы в два и более раз превышает высоту сохранившейся стены леса для видов деревьев с легко распространяемыми ветром семенами; • при нехватке посадочного материала хвойных пород – осуществлять посадку небольшого количества растений с широкими междурядьями; дуба и твердолиственных – не рядами, а кластерами, создавая мозаичную структуру; • использовать только высококачественный посадочный материал с учетом районирования; • предпочтительно увеличить ассортимент видов древесных растений на богатых участках, которые подвержены риску заражения сорняками, равно как и на бедных площадях. Следует отметить, что посев особенно подходит для искусственного создания лесных культур, особенно пород-пионеров, таких как сосна и береза. Учитывая, что при заготовке и вывозке сортиментов повреждается напочвенный покров, на ряду с повреждением почвы во время ураганов, посев основных видов деревьев на поврежденных участках может стать достойной альтернативой созданию лесных культур посадкой. Выбор видов деревьев для облесения поврежденных штормовыми ветрами районов должен соответствовать требованиям лесорастительного районирования. После ветровала руководством отрасли совместно со специалистами научно- исследовательских институтов и заинтересованными сторонами должен быть разработан план, включающий выбор подходящих видов деревьев и методов лесовозобновления, а также желаемого долгосрочного состава насаждений. В зависимости от объема и типа ущерба, а также от состава затронутых видов деревьев необходимы корректировки лесоустроительных проектов. Временными стандартами Органов по сертификации предусмотрен ряд требований к лесохозяйственным учреждениям, которые объединены Принципом 6 «Воздействие на окружающую среду» и заключаются в необходимости обеспечения лесным хозяйством сохранения биологического разнообразия и связанных с ним ценностей (водных, почвенных и т.д.), а также уникальных и чувствительных экосистем и ландшафтов и, таким образом, поддержания экологических функции и целостности леса. Так критерий 6.3, говорит о том, что экологические функции и ценности леса должны поддерживаться в первоначальном виде, улучшаться или восстанавливаться. Это включает: а) лесовозобновление и естественное развитие (сукцессии) леса; б) разнообразие на генетическом, видовом и экосистемном уровнях; в) естественные циклы, которые влияют на продуктивность ресурсов, вовлекаемых в сферу хозяйствования. Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC 34 Требования данного критерия могут входить в противоречие с общепринятыми лесохозяйственными практиками при проведении лесововосстнаволения в целом и работами на поврежденных различными природными катаклизмами участках леса, в частности. Экологические функции и ценности леса должны восстанавливаться, включать сукцессии и разнообразие на различных уровнях. Следует отметить, однако, что в Принципах и критериях слово «восстановление» не используется для обозначения воссоздания какой- либо конкретной предыдущей, доисторической, доиндустриальной или другой ранее существовавшей экосистемы (FSC-STD-01-001 V5-0), а естественное развитие (сукцессия) предусматривает и оценку продуктивности ресурсов. Поддержание и воссоздание же разнообразия на генетическом, видовом и экосистемном уровнях в свою очередь являются ключом к созданию устойчивого древостоя в будущем. Еще одним критерием, определяющим механизмы лесовозобновления, является 6.3.10 – Естественному лесовозобновлению должно отдаваться предпочтение за исключением случаев, когда создание лесных культур обусловлено условиями места произрастания. Разумеется при разработке поврежденных лесосек такое требование может вступать в противоречие с реальными условиями, однако, при возможности оставление семенных групп или отдельных деревьев различных пород, мероприятия по содействию естественному лесовозобновлению должны проводиться и на поврежденных лесосеках, с исключением таких деревьев из рубки, и рассмотрением возможности включения в проект создания лесных культур возобновившихся участков как не подлежащих искусственному возобновлению и применения комбинированного возобновления на оставшихся участках. Следует отметить, что, не смотря на определение нормативными документами пихты, лиственницы и бука как главных пород, критерием 6.9. предусмотрено, что использование интродуцентов должно тщательно контролироваться и активно отслеживаться во избежание неблагоприятных экологических последствий. В частности: 6.9.1. – Леса, состоящие из аборигенных видов, не должны переводиться в плантации интродуцентов; 6.9.2. – Виды интродуценты не должны высаживаться в лесу; 6.9.3. – Должен проводиться мониторинг распространения исторически занесенных инвазивных видов- интродуцентов, и при необходимости должны приниматься меры для контроля над данными видами или их устранения. Кроме того, ввиду возрастающего интереса к плантационному лесоводству со стороны деревообработчиков, следует также отметить, что критерием 6.10 определен запрет на перевод земель лесного фонда под лесные плантации, что исключает возможность создания обширных плантаций на землях, поврежденных в результате различных климатических и прочих катастроф. Однако, если же перевод земель все же имеет место, то такой перевод должен быть весьма ограниченным по масштабу, и не должен быть больше 5% территории лесного фонда предприятия за любой пятилетний период (FSC-DIR-20-007-ADV-10). Следует также отметить, что сплошная рубка и посадки естественными видами на участке естественного или полуестественного леса при отсутствии удовлетворительного естественного возобновления не рассматриваются в качестве замещения леса плантациями. В то время как сплошная рубка и посадки интродуцированных видов на участке естественного или полуестественного леса рассматриваются в качестве замещения. Как видно, восприятие FSC восстановления лесов является прагматичным и не обязательно стремится восстановить в оригинале девственные экосистемы, существовавшие до вмешательства человека. Постоянное давление из-за роста населения, особенно в тех случаях, когда леса находятся под угрозой исчезновения, а также рост спроса на ресурсы, создают растущую конкуренцию за использование земли и природных ресурсов совместно с экологическими проблемами. FSC направлена на защиту и повышение устойчивости лесов и связанных с ними экосистем путем защиты и укрепления их биоразнообразия и обеспечения их роли в предоставлении экологических услуг, таких как биоразнообразие, водоснабжение, улучшение почвы, углерододепонирование. Подходы к восстановлению ветровальных насаждений на основании стандартов и политики FSC 35 Восстановление лесов также должно привести к улучшению средств для существования лиц, непосредственно зависящих от лесов, поэтому необходимо учитывать эффективные и соответствующие экосистемные функции лесов. Таким образом, восстановление лесов для FSC – это не просто выращивание быстрорастущих, либо экономически ценных деревьев. Деградированные леса нуждаются в улучшении или «обогащении», с тем чтобы они увеличивали многочисленные выгоды, от экологических до социальных и экономических. 36 5. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев. Ветровал 2016 года вызвал максимальные за последние 5 лет повреждения лесных насаждений на территории Витебского, Гомельского, Могилевского и Минского ГПЛХО. Однако наибольший ущерб был нанесен лесам Минского ГПЛХО, где ветровал наблюдался на площади 60 899,4 га, а площади сплошных санитарных рубок составили 12 925,3 га. Поврежденной оказалось 4,45 млн. м3 древесины. В наибольшей степени оказались повреждены Смолевичский, Червенский, Стародорожский лесхозы и Боровлянский спецлесхоз. Направление движения ветра и рельеф местности по направлению движения показан на рисунке 20. Рисунок 20. Направление движения ветра и рельеф местности при ветровале 2016 года: 1 – Минский лесхоз; 2 – Боровлянский спецлесхоз; 3 – Смолевичский лесхоз; 4 – Червенский лесхоз Ветер проходил по участкам леса с юго-западного на северо-восточное направление с румбом примерно СВ (NE) 70. Ветровал наблюдался на полосе протяженностью более 130 км. Самое широкое место полосы приходилось на территорию Смолевичского лесхоза, где максимальное расстояние между сохранившимися лесными массивами составило примерно 7 км. Максимально поврежденные участки леса находились преимущественно на возвышенных участках, причем эта закономерность наблюдалась практически для всех лесхозов. Заболоченные участки леса небольшой площади, находившиеся посреди насаждений на сухих почвах, преимущественно не пострадали. Такие участки отличались меньшей высотой древостоя, соответственно окружающие насаждения служили для них своеобразной защитой. Насаждения вдоль рек также сохранились. Однако в конце линии прохождения ветровала, в Червенском лесхозе, наблюдалось повреждение насаждений (рисунок 21), располагавшихся на южном и юго-восточном берегу реки Уша и имеющих превышение над уровнем реки в 15- 20 м (склон северной и северо-западной экспозиции). Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 37 Рисунок 21. Расположение поврежденных насаждений относительно сторон света и экспозиции склона: красная линия – основное направление ветровала Особенно сильно пострадали насаждения таких склонов, примыкающие к открытым участкам местности. И если в начале полосы крупномасштабного ветровала происходило повреждения насаждений преимущественно на склонах западной и северо-западной экспозиции, то ближе к концу полосы наблюдалось разделение ветра на отдельные языки, направление которых отличалось от общего. Возможно, при общем ослаблении силы ураганных ветров, происходит рассредоточение ветровых потоков по пониженным элементам рельефа, однако это предположение требует проведения дополнительных исследований. При ветровале 2016 года пострадали преимущественно хвойные насаждения. Так в Червенском лесхозе на долю хвойных насаждений, где были проведены сплошные санитарные рубки, пришлось 85,8% от общей площади. Лиственные насаждения были повреждены на 14,2% территории. В Смолевичском лесхозе на долю хвойных насаждений приходилось 89,7%, лиственных – 10,7%. Распределение насаждений по преобладающим породам представлено на рисунке 22, по доле участия главной породы – на рисунке 23. Рисунок 22. Распределение поврежденных насаждений по преобладающим породам: а – Червенский лесхоз; б – Смолевичский лесхоз Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев Рисунок 23 . Распределение поврежденных насаждений по доле участия главной породы в составе для Червенского и Смолевичского лесхозов: а – ель европейская; б – сосна обыкновенная; в – береза повислая a б в a б в 38 Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 39 Распределение, представленное на рисунке 23, показывает, что в максимальной степени повреждались древостои с любой долей участия главной породы, как чистые и практически чистые, так и смешанные с участием двух, трех и даже четырех пород. Для построения окончательного вывода необходимо знать, какое распределение по доле участия главной породы характерно для этого региона в целом. Сравнение этого распределения с распределением, представленным на рисунке 23, позволит определить более точно роль соотношения пород для повышения ветроустойчивости насаждения и поможет оценить точность работы моделей. Однако такую работу можно провести только при участии специалистов Республиканского лесоустроительного предприятия «Белгослес», которые обладают инструментами построения заданных распределений и электронной базой данных лесных насаждений Беларуси. Лесовосстановление участков сплошных санитарных вырубок проводилось практически сразу после окончания разработки участков ветровала 2016 года. Министерством лесного хозяйства была поставлена задача произвести лесовосстановление в кратчайшие сроки, максимально используя погодные возможности осени 2016 и весны 2017 года. Естественно, существующие объемы сплошных санитарных рубок силами только тех лесхозов, на территории которых произошел ветровал, восстановить не представлялось возможным. Например, в Червенском лесхозе площади сплошных санитарных рубок составили 4378 га при среднем ежегодном объеме лесовосстановления около 250 га, в Смолевичском лесхозе площадь таких рубок составила 6111 га при ежегодном объеме лесовосстановления 150-180 га. Для достижения поставленной задачи было принято решения о направлении сотрудников лесохозяйственных учреждений республики для лесовосстановления тех участков ветровалов, в разработке которых эти учреждения принимали участие. Однако такое решение было принято после определения объемов работ, когда разработка значительного количества участков уже была закончена. Целесообразно решение о направлении работников лесохозяйственных предприятий на разработку и восстановление ветровальных участков принимать по комплексу работ сразу, например, по разработке ветровальных участков, очистке лесосек, подготовке почвы, лесовосстановлению и дополнению. При этом необходимо закреплять конкретный участок на весь комплекс работ. Это поднимет степень ответственности работников за качество проведения отдельных операций, что в целом положительно скажется на общем качестве работ. В это же время проводилась активная работа со средствами массовой информации, организациями и гражданами по доведению масштабов стихии, о ведущихся работах и о необходимости всесторонней помощи. В результате такой работы в восстановлении леса участвовали не только работники лесного хозяйства, но и различные слои населения от государственных служащих до солдат и учащихся (рисунок 24). С октября 2016 года была объявлена республиканская акция «Восстановим лес вместе», в которой приняли участие тысячи человек, в том числе работники Министерства лесного хозяйства, подразделений и организаций Министерства внутренних дел, Министерства обороны, Министерства образования, сотен предприятий, студенты университетов. Значительный объем работ выполнили студенты лесохозяйственного факультета Белорусского государственного технологического факультета, которые фактически на практике изучали тот материал, который недавно слушали на занятиях. Весной 2017 года работы по лесовосстановлению были продолжены. В апреле в создании лесных культур на участке ветровала в Смолевичском лесхозе принимали участие премьер-министр Республики Беларусь Андрей Кобяков, а также его первый заместитель Василий Матюшевский и заместитель премьер-министра Михаил Русый, что широко освещалось в средствах массовой информации. В целом целенаправленная политика Министерства лесного хозяйства позволила вовлечь многих людей, включая детей и молодежь, в восстановление поврежденных лесов, тем самым оказав положительное влияние на имидж леовода в республике. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 40 Рисунок 24. Участие в акции «Восстановим леса вместе» (по материалам Белорусской лесной газеты) Мобилизация усилий многих лесохозяйственных учреждений позволила восстановить участки ветровала в течение осени 2016 и весны 2017 года. Однако при таких сжатых сроках лесовосстановительных работ проявились некоторые проблемные моменты. Во-первых, лесовосстановление проводилось людьми с различным уровнем ответственности за свою работу. По мнению работников Смолевичского и Червенского лесхозов, на приживаемость высаженных растений большое влияние оказало отношение рабочих, привлекавшийся с других лесхозов, к процессу посадки. Там, где она проводилась без соблюдения всех требований технологии с целью увеличения скорости работы и отсутствия должного контроля со стороны руководства лесохозяйственного учреждения, за которым был закреплен этот участок, там приживаемость могла составлять 50-60%. В то же время рядом этот показатель мог достигать значения 90-95%. Во-вторых, необходимость восстановить лес в кратчайшие сроки привела к тому, что создание лесных культур рассматривался как единственно возможный вариант. В тоже время ряд участков могли быть успешно восстановлены в течение 2017 года с использованием метода посева или естественного возобновления. Вопрос о создании устойчивых к ветровалам насаждений нужно рассматривать с момента разработки поврежденных насаждений. При разработке ветровала 2016 года вопрос о пространственном размещении будущих насаждений не ставился. Обработка почвы проводилась в зависимости от расположения валов порубочных остатков, направление которых зависело от удобства разработки участка. Таким образом валы и, соответственно, ряды лесных культур могли быть расположены в различных направлениях в пределах одного участка (рисунок 25). Рекомендации, разработанные в Институте леса НАН Беларуси, предусматривают расположение рядов перпендикулярно ветровальному ветру. Однако учитывая непостоянный характер сильных ветров в Беларуси и отсутствие исследований, которые показали бы взаимосвязь ветроустойчивости насаждений и направления рядов, на данный момент располагать все ряды лесных культур в одном направлении не целесообразно. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 41 Рисунок 25. Направление валов порубочных остатков и рядов лесных культур на участках ветровала 2016 года Более того данные участки, где рядом располагаются насаждения одного возраста и состава, но с различным направлением рядов, могут являться базой проведения дальнейших исследований по оценке устойчивости лесов к ветру. Однако в будущем при составлении перспективного плана работ на ветровальных участках, например, с использованием беспилотных летательных аппаратов, целесообразно наряду с оптимальным планом расчистки и устройства дорог для вывозки древесины давать и план работы харвесторов с целью последующего оптимального размещения валов порубочных остатков и направлений рядов будущих лесных культур. С активным использованием GIS технологий на лесозаготовках это не представляет труда. При разработке ветровальных лесосек валы порубочных остатков располагались через 20 м, однако в этом случае под валами остается значительная площадь, которая зарастет преимущественно лиственными породами через 10–15 лет только после перегнивания древесины. Для увеличения площадей, где можно создавать ценные с хозяйственной точки зрения лесные культуры, применялось перемещение валов тракторными граблями на расстояние 40 м друг от друга. Обработка почвы проводилась преимущественно бороздами, что на бедных почвах приводило к перемещению плодородного слоя почвы по сторонам от ряда высаженных растений. Однако, как указывалось выше, в Бларуси отсутствуют другие технологии обработки почвы, кроме фрезирования фрезой FC-45, отличающегося низкой производительностью работ и наличием обязательного периода на уплотнение взрыхленной почвы. Осенью 2016 года в трех наиболее пострадавших лесхозах (Смолевичском, Червенском и Боровлянском) было создано 3203,7 га, что составляло 80% от запланированного объема того года. Желание достигнуть значения из плана приводило к тому, что посадки проводились до наступления устойчивых морозов. Именно поздние посадки показали потом наименьшую приживаемость, а на плодородных почвах повреждались от выдавливания сеянцев. Около 40% от общего количества лесных культур создали работники Минского ГПЛХО. Остальные площади посадки приходилось на долю других производственных объединений. В среднем каждым объединением было посажено 300-350 га лесных культур. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 42 В 2017 году площади создания лесных культур значительно возросли. Только в Смолевичском лесхозе было создано 2827 га, из которых силами самого лесхоза только 159 га. При лесовосстановлении ветровальных площадей старались использовать те же породы, что произрастали на данных участках до ветровала. При этом преимущество отдавали смешанным лесным культурам с участием лиственных пород. В Смолевичском лесхозе культуры преимущественно создавали кулисами из 7–9 рядов сосны обыкновенной и 1–3 рядов березы повислой. Достаточно часто использовали схему, при которой после 7–8 рядов сосны оставляли 2–3 ряда под естественное возобновление березы. Смешанные культуры ели создавали по схеме 5 рядов ели 5 рядов сосны, дуба черешчатого – 5 рядов дуба 5рядов ели. В целом смешанные лесные культуры сосны были созданы на 85,3%, ели – на 11,8%, дуба – 2,8 %. На площади 2,1 га были созданы культуры липы мелколистной. Приживаемость осенних культур ели европейской составила 81%, весенних – 85%. Осенние культуры сосны обыкновенной показали приживаемость 74%, весенние 82,7%. Для дуба приживаемость как осенью, так и весной составила 90%. В Червенском лесхозе лесные культуры создавались преимущественно по схеме 7 рядов сосны обыкновенной и 3 ряда березы повислой. По похожей схеме с участием березы создавалась часть культур ели европейской. Однако были участки, где создавались насаждения по схеме 4 ряда сосны 4 ряда ели и 2 ряда березы. Осенью 2016 года в Червенском лесхозе лесные культуры были созданы на площади 1550 га. В отличие от предыдущих двух лесхозов в Боровлянском спецлесхозе на долю чистых лесных культуру сосны обыкновенной и ели европейской приходилось более 60%. Однако в Ратомском лесничестве которое отличается одними из самых богатых почв в Беларуси в основном применяли смешанные культуры из 4 рядов дуба и 6 рядов ели. Данный лесхоз не имеет собственного питомника, поэтому для посадки приходилось использовать посадочный материал, который покупали у других лесхозов. Учитывая, что потребности в сеянцах и саженцах из-за ветровала в Минской области были высокие, Боровлянскому лесхозу для посадки приходилось использовать посадочный материал, не подходящий для данных условий по размеру. Например, лесные культуры ели европейской, согласно требованиям Министерства лесного хозяйства, создаются саженцами с биологическим возрастом 3-4 года. В Ратомском лесничестве иногда приходилось использовать сеянцы двухлетнего возраста. В условиях богатых почв и сильной конкуренции нежелательной растительности такой посадочный материал угнетался и необходимо было проводить значительное количество уходов. В тоже время лесные культуры, созданные саженцами или сеянцами с закрытой корневой системой, превосходили по высоте посадки сеянцами в 3–5 раз. Такие посадки в следующем году выйдут за пределы негативного влияния травянистой растительности, что позволит проводить меньше уходов. Таким образом необходимо перераспределение крупномерного посадочного материала или посадочного материала с закрытой корневой системой на территории ветровалов с богатыми почвами для обеспечения максимальной эффективности искусственного лесовосстановления. В целом осенние культуры показали более низкую приживаемость в первую очередь по причине поздних сроков посадки. Опыт закладки осенних лесных культур требует дополнительного изучения, так как при сопоставлении с характеристикой климата позволит определить предельные сроки посадки лесных культур, что может быть важным при возникновении необходимости проведения лесовосстановления на значительных площадях в сжатые сроки. Очень хорошие результаты показал посев в Смолевичском и Червенском лесхозах на относительно бедных почвах (рисунок 26, 27). Успешные всходы были получены на 97% участков. Всего под посев было отдано 856 га в Смолевичском лесхозе и около 500 га в Червенском. Этот опыт может быть широко использован для создания устойчивых насаждений, поскольку именно при посеве корневая система развивается без повреждений, получаемых при посадке сеянцев и саженцев. По сравнению с посадкой посев является менее трудоемкой операцией. Однако для посева использовалось от 700 до 1000 г семян на гектар. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 43 Рисунок 26. Посев сосны обыкновенной в Смолевичском лесхозе Рисунок 27. Посев сосны обыкновенной в Червенском лесхозе Рисунок 28 – Культуры сосны обыкновенной, созданные сеянцами с закрытой корневой системой a b Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 44 При хорошей всхожести семян получаются перегущенные лесные культуры, которые требуют в последующем удаление лишних деревьев сосны. Отработка технологии более редкого посева позволит снизить стоимость создания лесных культур посевом. Посев использовали весной 2017 года, однако в Червенском лесхозе был успешный опыт посева в середине июня. Успешным было также применение летней посадки сеянцев сосны обыкновенной с закрытой корневой системой. На территории Червенскго лесхоза была выполнена посадка сосны обыкновенной таким посадочным материалом в конце июня 2017 года (рисунок 28а). Приживаемость культур составила 97%, а растения отличались хорошим развитием якорного корня (рисунок 28б), что очень важно с точки зрения формирования ветроустойчивых насаждений. Культуры создавались сеянцами с фактическим возрастом 1,5 года. В настоящий момент высота растений превышает 50 см, а диаметр стволика – 1 см. Однако здесь также возникает вопрос о густоте создаваемых лесных культур. Посадка осуществлялась с шагом 0,75 м и шириной междурядий около 2,5 метров. Такая схема посадки дает минимальную густоту 5,3 тысячи растений на гектар, что очень много. В результате при уходах придется удалять растения сосны, на выращивание которых в питомнике были затрачены значительные деньги. Одной из проблем, которая возникает при создании хвойных насаждений на участках крупномасштабных ветровалов, это повышенная пожарная опасность, которую создают не только сами молодые растения, но и высохшие валы порубочных остатков (рисунок 29). Рисунок 29. Валы высохших порубочных остатков (справа) Участки со складированными валами высохших порубочных остатков располагаются по всей площади ветровала и занимают более 4000 га. При возникновении засухи и сильном ветре появившийся пожар может охватить большую часть этой территории. Повышенная пожарная опасность будет на этой территории сохраняться постоянно. Введение в состав хвойных насаждений 2-3 рядов лиственных пород существенного влияния на пожарную ситуацию не окажет. Для повышения ветроустойчивости и снижения пожарной опасности на значительных площадях ветровалов необходимо формировать полосы из лиственных пород по квартальным просекам и вдоль существующих дорог (рисунок 30). Существующие валы через несколько лет после складирования можно измельчать фрезами и использовать их для создания противопожарных и ветрозащитных полос из лиственных пород. При наличии спроса на топливную щепу можно проводить измельчение валов на площадках, куда порубочные остатки можно свозить специальной техникой, прототип которой в настоящий момент разрабатывается в Белорусском государственном технологическом университете. Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 45 Рисунок 30. Схема расположения полос лиственных пород При проведении работ по лесовосстановлению на участках ветровала в 2016 и 2017 годах закладка полос из лиственных пород не проектировалась. В настоящее время для устройства таких полос необходимо проводить переформирование состава созданных лесных культур, увеличивая долю участия лиственных пород за счет сохранения их естественного возобновления. Во время ветровала 2016 года поврежденными оказались практически все породы. Однако на участках сохранились отдельные деревья дуба черешчатого толщиной не более 30 см. Более крупные деревья оказались сломаны или повреждены в значительной степени (рисунок 31). Благодаря глубокой корневой системе и прочной древесине эта порода может служить основой для ветрозащитных полос. Сотрудниками Института леса НАН РБ в свое время была предложена схема создания ветрозащитной опушки, которая состояла из двух рядов дуба черешчатого, ряда почвоулучшающих кустарников, семи-восьми рядов сосны обыкновенной. Такая схема должна повторяться два-три раза. Это один из возможных вариантов создания ветрозащитных опушек. Как вариант можно применять разреженную или ступенчатую опушку. Однако конечный выбор должен делаться на основании дополнительных исследований, в том числе аэродинамических, или результатов компьютерного моделирования. Рисунок 31. Сохранившиеся деревья дуба черешчатого в Боровлянском спецлесхозе Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 46 Дуб можно вводить в состав лесных культур для повышения их ветроустойчивости в достаточно широком диапазоне почвенных условий. В неблагоприятных условиях, где дуб не может достичь верхнего яруса леса, он может сформировать защитный нижний ярус или может использоваться для создания, например, ступенчатой опушки. На устойчивость дуба, как и других пород, сказывается наличие в составе насаждений деревьев с большими размерами крон и невысокой ветроустойчивостью, например, осины. Например, в Смолевичском лесхозе участок с удаленной из насаждения дуба осиной практически не пострадал, в то время как на участке, где осина была оставлена, подавляющее количество деревьев дуба было сломано или значительно повреждено. Естественное возобновление при лесовосстановлении ветровалов 2016 года использовали для березы повислой и сосны обыкновенной. На долю естественного возобновления приходилось около 15%. Успешное возобновление сосны наблюдалось только непосредственно у стен леса на расстоянии до 50 м, причем размеры естественно возобновившихся растений были в 2-3 раза меньше посадок. Однако возможности естественного возобновления сосны должны быть учтены при выполнении работ по лесовосстановлению ветровалов. Можно, например, выделять полосы шириной 50±10 м вдоль сохранившихся насаждений для естественного возобновления, а лесные культуры, сплошные или частичные, создавать там через 3 года при необходимости. Такой прием поможет перенаправить часть рабочих на более проблемные участки. Однако применять его можно только в бедных или относительно бедных почвенных условиях, где не будет наблюдаться интенсивное развитие нежелательной растительности. Возобновление березы повислой было успешным примерно на расстоянии до 1 км. (рисунок 32) Причем местами оно заглушало высаженные растения сосны обыкновенной. На расстоянии более 1 км естественное возобновление как березы, так и других пород практически отсутствует. Проблема естественного возобновления нежелательных древесных растений наряду с интенсивным развитием травянистой и кустарниковой растительности является очень актуальной для открытых площадей вырубок из-под ветровалов. Особенно остро проблема стоит в богатых почвенных условиях. Осина, например, на таких участках может вырастать до 1,5 м в год. Активно разрастается травянистая растительность. Если не предпринимать никаких мер, то произойдет нежелательная смена пород с хвойных или твердолиственных на малоценные породы. В результате развития нежелательной растительности высаженный посадочный материал оказывается под плотным покровом и не может нормально развиваться (рисунок 33). Становится необходимым проводить по два-три ухода каждый год в течение первых нескольких лет после проведения лесовосстановления. Естественное возобновление хвойных пород под этим покровом также практически не появляется. Формирование хвойного насаждения начнется только после уменьшения численности березы или осины из-за конкуренции друг с другом, на что уйдет около 10–15 лет. Особое внимание следует уделять естественному семенному возобновлению дуба. Вокруг оставшихся растений дуба могут появляться всходы с опавших желудей. За ними нужно особенно тщательно ухаживать, поскольку они в последующем могут являться центрами повышенной устойчивости насаждений против ветра. Если естественное возобновление дуба отсутствует, следует создать биогруппу дуба посевом или посадкой сеянцев с закрытой корневой системой. Однако существующая нормативная база по лесовосстановлению в Беларуси не учитывает возможность формирования биогрупп менее 0,5 га. Как при искусственном, так и при естественном лесовосстановлении ветровальных участков необходимо проводить многократные уходы на территориях, где конкуренцию ценным породам составляют менее ценные, не являющиеся главными в этих условиях. Ежегодно должно проводиться от одного до трех уходов в зависимости от плодородия почвы. Значительные объемы проведенного лесовосстановления не позволяют полностью Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 47 Рисунок 32. Сплошное естественное возобновление березы повислой Рисунок 33. Лесные культуры ели европейской под пологом нежелательной растительности Рисунок 34. Орудие для ухода за лесными культурами вал Краковского (фото www.innovatech.by) Экологическая характеристика участков ветровалов 2016 года в Минской области и оценка методов восстановления поврежденных древостоев 48 самостоятельно проводить уходы наиболее пострадавшим Смолевичскому и Червенскому лесхозам. Для помощи привлекались силы других лесохозяйственных учреждений. Привлечение работников со стороны оказалось сложным из-за невысокого уровня оплаты труда. Однако в ряде лесничеств Червенского лесхоза удалось сформировать бригады, которые смогли выполнить работы по уходам на уровне, обеспечивающим достойную оплату труда. Этот опыт необходимо дополнительно изучить, так как в перспективе Беларуси необходимо будет сформировать рынок услуг по работам в лесохозяйственном производстве, таким как посадка, агротехнические и лесоводственные уходы. Основным методом проведения уходов является удаление нежелательной растительности мотокусторезом. Данный метод обладает значительной трудоемкостью и низкой производительностью, что приводит к необходимости привлекать большое количество рабочих при обработке значительных площадей. Применение механизмов в комплексе с тракторами позволит значительно увеличить скорость проведения уходов. Хорошие результаты на песчаных почвах в Червенском лесхозе показал уход с использованием вала Краковского, производимого в Польше (рисунок 34). Двукратный проход вдоль ряда лесных культур эффективно уничтожает травянистые растения и малину. Однако этот механизм обладает невысокой эффективностью на богатых почвах из-за сильного развития естественного возобновления лиственных пород. 49 6. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси. Ущерб от ветра является главной причиной повреждения лесов в Европе, обеспечивая более 50% всех потерь (Schelhaas et al., 2003). Существует растущая обеспокоенность тем, что этот ущерб будет увеличиваться в условиях изменения климата, и что такие районы, как Восточная Европа, где в прошлом ветровалы наблюдались в незначительной степени, будут становиться все более и более подверженными риску (Lindner and Rummukainen, 2013). Согласно научным исследованиям (в среднем за 1950–2010 года) ежегодно повреждается около 0,12% от общего запаса Европейских лесов, что составляет 38 млн. м3 в год. Это соответствует приблизительно объему ежегодных рубок Польши. Ущерб, наносимый лесам, вызывается множеством факторов. Среди абиотических факторов ветер является наиболее распространенным. На его долю приходится около 51% всех зарегистрированных повреждений. Пожары занимают 16%, снег – 4% и другие абиотические факторы – 6%. Биотические факторы составляют 17%, из которых подавляющее большинство приходится на повреждение короедом. Оставшиеся 6% составляют комбинации абиотических и биотических факторов и корректно разделены быть не могут Последние опубликованные данные показывают, что общая площадь лесов в Европе, пострадавших от биотических и абиотических повреждений, составляет около 7,3 млн. га или 5,8%. При этом наиболее заметными повреждающими факторами являются насекомые и болезни, ветер, дикие животные и выпас скота. Наблюдения, проведенные по всей Европе, показывают, что ущерб, наносимый лесам в результате повреждений, заметно повысился за последние несколько десятилетий (рисунок 35). Рисунок 35. Общие объемы повреждений в Европейских лесах (млн. м3) в следствие различных причин. Категория «другие факторы» включает антропогенное воздействие, неустановленные причины и смешанные факторы. Недавние изменения климата часто указывают как главный источник такого увеличения. Однако, особенно для ураганных ветров, очень трудно статистически доказать закономерности в их частоте и силе, поскольку ряды данных относительно небольшие, периоды времени обычно неоднородные, а сами ураганы очень стохастические. Поэтому научная литература дает разнообразную информацию по ураганам: некоторые результаты Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 50 указывают на увеличение максимальных скоростей порывов ветра на местном уровне, в то время как другие показывают снижение частоты ураганов за последние несколько десятилетий. Однако очевидно, что в течение следующих десятилетий фактическая интенсивность сильных ветров и ураганов вследствие климатических изменений может возрасти. Управление рисками повреждения лесов ветром требует интегрированного подхода, который соответствует классическому циклу управления рисками для немедленного реагирования на ситуацию, приводящую к ущербу (в данном случае сильного ветра или шторма), включающему период восстановления, когда леса будут восстанавливаться, и подготовительный период, располагающийся перед новым неблагоприятным явлением (рисунок 36). Рисунок 36. Цикл управления риском и цикл смягчения риска Период реакции занимает период до года. Сразу после ветровала приоритетом должно являться восстановление электроснабжения и линий связи, а также автомобильных и железных дорог. Другим критическим требованием является проведение как можно скорейшей оценки уровня повреждений с использованием аэрокосмической съемки и наземных обследований. Такая информация жизненно необходима для получения возможности принимать обоснованные решения по наилучшему управлению немедленным преодолением последствий стихии и последующего восстановления. В Беларуси эту информацию постарались получить как можно быстрее. Уже на следующий день после ветровала был совершен облет поврежденных Смолевичского и Червенского лесхозов руководством Министерства лесного хозяйства. Была предпринята попытка оценить ущерб при помощи дронов, однако существующие программы позволяли оценить поврежденный лес только на относительно небольшой территории. Системы автоматического дешифрирования авиационных или космических снимков находятся в стадии разработки. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 51 Другим ключевым требованием является определения метода эффективного обмена информацией между задействованными организациями (например, министерствами, объединениями, лесхозами и другими организациями). Время первоначальной реакции составляет от одного дня до одного-двух месяцев. В Беларуси организовано четкое взаимодействие между государственными структурами, которые принимают участие в ликвидации последствий стихийных бедствий. После урагана 2016 года в первую очередь была организована совместная работа Министерства лесного хозяйства, Министерства по чрезвычайным ситуациям, Министерства внутренних дел, дорожных служб по расчистки путей транспорта и поиска пострадавших людей. Другой частью периода реакции является уборка поврежденной древесины, ее вывоз и хранение. Это зависит от доступности информации о расположении и объемах повреждений, влияния ветровала на стоимость древесины, доступности техники и площадок хранения заготовленных сортиментов в краткосрочной и длительной перспективе. Часто также требуется пересмотр определенных нормативных документов, касающихся перемещения древесины и оборудования через границу. В периоде восстановления происходит восстановление лесов. Характер этого восстановления зависит от множества факторов, включающих решение о будущей роли лесов (желаемые экосистемные услуги), по породному составу, лесоводственным методам, посадочному материалу, источникам семян и т.д., а также от детального планирования со всеми ответственными органами и заинтересованными сторонами. Этот период требует доступ к региональным, национальным и даже международным финансовым фондам. При этом необходимым является разработка детального плана не только по восстановлению лесов и их управлению, но и восстановлению социальных и природоохранных функций. Период восстановления обычно начинается во время активного проведения мероприятий периода реакции и может длиться в течение многих лет (по крайней мере 10 лет). В Беларуси решения о лесовосстановлении поврежденных насаждениях принимались на основании существующих правовых и технических документов и сложившейся обстановки с учетом наличия механизмов, людских ресурсов и посадочного материала. Вопрос о планировании мероприятий по повышению ветроустойчивости насаждений не ставился. Ключевым компонентом периода восстановления является требование проведения оценки возможностей смягчения риска в дальнейшем (рисунок 36). При проведении данной оценки определяется ущерб от ветровала и рассчитывается риск повторения его для насаждений. В зависимости от величины ущерба и значения риска существует три альтернативные модели реакции на возможный ветровал: – принять уровень риска (ничего не делать); изменить величину риска (убрать наименее устойчивые насаждения, улучшить почвенные условия, изменить порядок проведения рубок и т.д.); – распределение риска (как правило, через систему страхования или объединения на территории насаждений с различной величиной риска). Цикл смягчения риска может рассматриваться как часть адаптивной системы управления, в которой проводится регулярная оценка уровня риска, а планы управления лесами адаптируются и модифицируются в ответ (рисунок 37). Смягчение риска является основной частью системы управления риском (рисунок 36). В частности, оно позволяет оценить уровень риска и возможность его снижения. Первая часть смягчения риска состоит в определении конкретного вреда, которым в данном случае является повреждение деревьев ветром. Второй частью является расчет уровня риска. Риском в данном случае является усиление уязвимости лесов к сильным ветрам, уровень воздействия на лес и объем ущерба (что могло быть потеряно при повреждении лесов). Уязвимость является мерой внутреннего уровня устойчивости леса и зависит от множества факторов, включая размер деревьев, расстояние между ними, породу, тип почвы, время с момента последних рубок ухода и т. д. Уровень уязвимости рассчитывается исходя из особенностей местного климата и определяется вероятность возникновения критических скоростей ветра, при которых будет наблюдаться повреждение древостоев. Он обычно Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 52 Рисунок 37. Адаптивное управление лесными рисками рассчитывается на основании конвертации метеорологических данных в распределение Вейбулла или Гумбеля. В результате объем ущерба определяется на основе конкретных потерь при возникновении определенных скоростей ветра. Это обычно финансовый расчет, который зависит от возраста древостоя и ожидаемого продукта. Однако другие экосистемные услуги, такие как сохранение биоразнообразия, водоохранные, рекреационные функции и т.д. могут быть посчитаны, только если они переведены в денежный эквивалент. На основании рассчитанного уровня риска возможно три варианта действий: 1. Принятие риска. Если лесохозяйственные учреждения считают, что потери от ветровала допустимы или проведение мероприятий по снижению риска не будет оправдано, то рассчитанный уровень риска может быть принят. Однако важно производить перерасчет риска, так как он меняется со временем. 2. Уменьшение риска. Если уровень риска слишком высок или необходимые мероприятия не являются слишком дорогими, то могут быть предприняты смягчающие риск меры. В самом простом случае это может быть изменение режима рубки леса, но могут проводиться соответствующие рубки ухода, осушение, изменение породного состава. Однако, для принятия наилучшего решения абсолютно необходим метод как определения немедленного воздействия любого мероприятия на лес, так и воздействия его на уровень риска в будущем. 3. Распределение риска. Обычно это происходит через какую-то схему страхования, однако это может быть связано с тем, что уровень риска по всему предприятию является приемлемым, потому что определенной части насаждений с высоким риском ветровалов соответствует часть насаждений с низким риском, которые могут компенсировать ущерб от ветровала в первой части насаждений. В Беларуси оценка риска возникновения ветровалов не проводилось и не рассматривалась для проектирования мероприятий по лесовосстановлению как вырубок, так и ветровалов. Отсутствие всесторонней экономической оценки ущерба от ветровалов не позволяло в полной мере понять важность планирования мероприятий по повышению ветроустойчивости насаждений. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 53 Важным компонентом смягчения риска является способность рассчитать уровень риска, и как он изменяется во времени и при проведении различных лесохозяйственных мероприятий. Для определения уровня риска существуют статистические и механистические модели. Статистическая модель обычно разрабатывается на основании обследование поврежденных древостоев и чаще всего не может быть перенесена из одного региона в другой. Механистическая модель (Gardiner et al., 2008) более гибкая, однако требует параметризации в зависимости от условий и породы. Механистическая модель ForestGALES была первоначально разработана в Великобритании (Hale and Gardiner, 2015), однако была адаптирована для использования в многих странах Европы (Франции, Испании, Дании, Швеции), а также по всему миру (Япония, Канада, Новая Зеландия, США). Модель доступна как самостоятельная программа для персонального компьютера или как часть таблиц Excel или R-статистического пакета, которые позволяют интегрировать модель в GIS. Так как в Беларуси отсутствует опыт моделирования воздействия ветров на насаждения, очень важным является адаптация существующих моделей под условия Беларуси с использованием местных моделей хода роста древостоев и формирования отдельных параметров деревьев. Подготовительный период является постоянным периодом, при котором проводится непрерывная оценка риска, адаптация систем управления лесами, разработки планов действий на случай возникновения ветровалов. Такие планы являются ключевыми компонентами подготовительного периода совместно с регулярной (минимум ежегодной) оценкой уровня риска. Планы действий должны разрабатываться на основании опыта преодоления последствий предыдущих ветровалов как в самой стране, так и в других странах со схожими лесами и базироваться на оценке того, какие мероприятия работали и были полезными, а какие – нет. Данные планы должны обязательно обсуждаться и согласовываться с заинтересованными сторонами (правительственными организациями, лесофондодержателями, спасательными службами). Рисунок 38. Компьютерная механистическая модель оценки риска повреждения ветром ForestGALES В Беларуси необходима разработка плана действий при возникновении крупномасштабных ветровалов, построенного на основании опыта ветровала 2016 года. План действий при возникновении чрезвычайных ситуаций общего характера существует на каждом предприятии, однако ветровалы являются чрезвычайной ситуацией именно для лесохозяйственных Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 54 предприятий. Нужен такой план и в связи с непредсказуемостью ветровалов, а также естественной сменой специалистов, которые могут не обладать соответствующим опытом работы. Другим важным аспектом подготовительного периода являются тренинги. Они вовлекают всех тех, кто непосредственно будет вовлечен в стадию немедленной реакции на ветровал: региональные власти, службы спасения, работники лесного хозяйства и т.д. Обучение может быть непосредственно сфокусировано как, например, на курсах валки по расчистке ветровальных участков, так и на участии в учениях, которые повторяют ураган, чтобы определить, насколько хорошо может работать план действий в чрезвычайных ситуациях. В разных частях Европы применяются разные подходы для снижения риска повреждения ветром и ущерба от ветровалов путем использования различных лесоводческих стратегий (Mason and Valinger, 2013). Атлантическое лесное хозяйство. Оно характерно для одновозрастных древостоев, имеющих короткую ротацию (<45 лет) и связано со сплошными рубками. В плантациях приморской сосны на юго-западе Франции оно основывается на использовании широких междурядий для развития индивидуальной устойчивости деревьев благодаря ранним прореживаниям и обрезки ветвей в более старшем возрасте. В лесных культурах ели ситхинской на Британских островах, более густые посадки используют для получения качественной древесины с минимальным проведением прореживания. При этом упор делают на устойчивость к ветровалу всего насаждения. Лесохозяйственные системы с коротким циклом выращивания, используемые на Пиренейском полуострове, также попадают в эту категорию. Традиционное одновозрастное лесное хозяйство. Многие высокопродуктивные леса в Европе управляются таким образом в течение столетия и более с основными лесоводческими системами: сплошные рубки, семенные деревья, равномерные , полосные и групповые постепенные рубки. Деревья выращиваются в ротации от 50 до 150 лет в зависимости от породы и вида древесной продукции. Насаждения создаются достаточно густыми, рубки ухода начинают проводить на начальной стадии и регулярно проводят после смыкания крон для формирования качественных стволов. На ранней стадии ротации устойчивость к ветру зависит от поддержания устойчивости насаждения, однако акцент постепенно меняется в пользу стабильности отдельных деревьев в результате проведения рубок ухода. Уязвимость таких насаждений часто является функцией их истории рубок ухода. В некоторых частях Европы ранние рубки ухода часто откладывались по маркетинговым причинам с возникновением последующих рисков повреждения древостоев ветром, когда в конечном итоге проводились интенсивные прореживания. В регионах, где ветер и мокрый снег могут повреждать деревья, была проведена политика сильного раннего прореживания в пользу формирования более устойчивых деревьев. Иногда за этим следует период отсутствия прореживания до тех пор, пока не пройдет период быстрого роста в высоту. В Прибалтике, традиционно для уменьшения ущерба, вызванного ветром, древостои рубятся сплошными участками с востока на запад, тем самым уменьшая воздействие ветра на кромку древостоя. Рубки ухода на поздних сроках выращивания (за 20 лет до рубки для хвойных и 10 лет для лиственных) не проводят. Лесное хозяйство, близкое к природе. Эти подходы в основном используются на основании индивидуальной или групповой выборочной рубки и характерны для горных регионов центральной Европы. Эти системы характеризуются нерегулярной структурой древостоя с широким диапазоном размеров деревьев и чередованием открытых и закрытых участков леса. Рубки ухода направлены на формирование индивидуальной устойчивости деревьев. Во многих странах Европы стремятся увеличить пропорцию таких лесов. Однако трансформация одновозрастных насаждений в разновозрастные с нерегулярной структурой требует нескольких десятилетий и может увеличить риск ветровала, если деревья Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 55 Рисунок 39. Компоненты стабильности деревьев медленно адаптируются к увеличению на них ветровой нагрузки, появившейся в результате интенсивных прореживаний. В такой ситуации более практично создавать нерегулярную структуру древостоя за счет последующих поколений деревьев. Смешанные древостои. В лесах Центральной Европы и Скандинавии набирает популярность создание насаждений с участием более устойчивых к ветровалу видов (Griess and Knoke, 2011; Valinger and Fridman, 2011). В насаждениях ели европейской добавление бука. сосны, березы будет увеличивать их устойчивость. Одним из направлений изменения ветроустойчивости насаждений в Беларуси является уменьшение исходной густоты лесных культур или естественно возобновившихся древостоев с одновременным изменение режима осветлений и прореживаний. Однако эту работу можно проводить только на основании компьютерного моделирования действия ветра на насаждения различного породного состава. Многие факторы могут повлиять на устойчивость леса. На рисунке 39 приведена упрощенная схема всех факторов, которые влияют на устойчивость дерева и должны учитываться в любой стратегии управления лесом. Виды деревьев различаются по характеристикам, таким как характеристики кроны, глубина расположения корней, плотность и прочность древесины, которые будут влиять на устойчивость к воздействию ветра. Хвойные деревья, как правило, воспринимаются как более уязвимые для ветра, чем лиственные, чему способствует ежегодное опадение листьев, что резко повышает устойчивость лиственных пород к зимним ветрам. Корме того хвойные растения обычно самые высокие в насаждении. Также ель и сосна часто высаживаются на переувлажненных местах, где формируют поверхностную корневую систему с пониженной устойчивостью к ветровалу. В приведенной ниже таблице 3 обобщены существующие классификации уязвимости пород, основанные на данных наблюдений, полученных в результате предыдущих ветровалов в различных частях Европы. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 56 Таблица 3. Рейтинг уязвимости основных пород европейских лесов к повреждению ветром (Mason and Valinger, 2013). Адаптировано на основании таблицы 13.4 из (Colin et al., 2009). Уязвимые Промежуточные Устойчивые Picea abies Pinus nigra Larix decidua Picea sitchensis Pinus nigra ssp laricio Abies alba Pinus pinaster Pinus sylvestris Cedrus atlantica Pseudotsuga menziesii Fagus sylvatica Quercus robur Pinus contorta Prunus avium Quercus petraea Populus nigra, P. trichocarpa, and Betula pendula Tilia cordata hybrids Populus tremula Betula pubescens Carpinus betulus Pinus radiata Castanea sativa Fraxinus excelsior Eucalyptus globulus Acer pseudoplatanus Однако такие классификации следует рассматривать только как приблизительное руководство по уязвимости видов, поскольку фактические данные о различиях между видами часто корректируются почвенными условиями и прошлыми лесохозяйственными мероприятиями. Например, при посадке на глубоко дренированных почвах якобы уязвимые виды, такие как ель обыкновенная, демонстрируют значительно лучшее развитие корней и более сильное закрепление их в почве. Аналогичным образом, географическое происхождение в пределах вида может демонстрировать различную уязвимость к ветру, примером чему служит сосна скрученная широкохвойная, где растения с южных регионов имеют более тяжелые кроны и большую нестабильность по сравнению с растениями с Аляски. Наиболее важным аспектом является обеспечение того, чтобы конкретный вид соответствовал почвенным и климатическим условиям, прежде чем беспокоиться об относительной уязвимости его к повреждению ветром. Информация о почвах должна определять те участки в лесу, где наличие уплотненного слоя или влажность почвы могут ограничивать глубину расположения корневых систем деревьев и их закрепление. Полевые исследования показали, что можно улучшить эти условия путем соответствующего возделывания, например, путем разрушения подпахотной подошвы с помощью рыхлителя и, таким образом, позволяя корням деревьев получить доступ к свободно дренированной почве. Точно так же правильно расположенные канавы могут отводить воду от влажных впадин и улучшать аэрацию почвы. Объемы осушения необходимо учитывать, так как опыт показывает, что обширные дренажные сети могут быть сложными и дорогостоящими для поддержания в долгосрочной перспективе. Небольшие увлажненные участки следует лучше оставлять незасаженными, чем формировать очаги ветровально-опасных насаждений в будущем. Также необходимо учитывать потенциальное влияние метода выращивания на последующую корневую архитектуру и долгосрочную устойчивость деревьев. Например, использование борозд обеспечило отличные места для посадки на влажных глинистых почвах в северо-западной Европе, но развитие корней, как правило, происходило в основном вдоль линии борозд, что делало насаждения более уязвимыми для сильных ветров. Одной из целей любого метода выращивания должно быть стимулирование более глубокого укоренения и развития симметричных корневых систем. Например, создание разнесенных микроповышений, получаемых при дискретной обработке почвы, может использоваться для облегчения равномерного развития корней на проблемных типах почв. Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 57 Выбор посадочного материала в сочетании с плохой техникой посадки может оказать негативное влияние на развитие корней и последующую стабильность. Этот аспект слишком часто упускается из виду, и специалисты должны помнить, что корневая архитектура зрелого дерева определяется в первые годы создания. Растения с открытой корневой системой, которые имеют искаженные (J-образные корни) корневые системы или растения в контейнерах, где произошло скручивание корней, могут развиться в зрелом возрасте в деревья с нестабильной корневой архитектурой. Хотя у некоторых видов (например, ели) развитие второстепенных корней может компенсировать поврежденные корни, в целом любые растения с деформированными корнями следует выбрасывать и не сажать. Естественно появившиеся растения обычно имеют более симметричную корневую систему, чем посаженные. Операция по посадке может также нанести вред будущей архитектуре корневой системы, например, когда корни загнаны в узкую посадочную щель и окружены уплотненной почвой. Технология посадки должна предусматривать зону рыхлой и аэрированной почвы вокруг посаженного растения, чтобы обеспечить полный контакт корня и почвы. Прогнозируется, что критические скорости ветра, необходимые для выкорчевывания или разрушения ствола деревьев, будут уменьшаться по мере роста высоты дерева, отношения высоты дерева к диаметру на высоте груди или увеличения расстояния между деревьями. Кроме того, ожидается, что деревья на вновь созданных при рубках наветренных опушках древостоев будут гораздо более уязвимы к повреждениям, чем деревья, находящиеся глубоко внутри древостоя или на постоянных или давно установленных краях насаждений. В то же время деревья внутри древостоя с давно установленными его границами более уязвимы, чем деревья на опушке. Более низкие критические скорости ветра также необходимы, чтобы вызвать повреждение на подветренной кромке крупных чистых участков по сравнению с небольшими участками из-за более высоких скоростей ветра и нагрузки, возникающей на дальней стороне широкого участка в лесу. Широкий диапазон первоначальной плотности посадки используется в европейском лесном хозяйстве: от 200 растений на га для плантаций тополя в Европе и 1100 растений для приморской сосны и дугласии во Франции, от 2000 до 3000 растений для ели и сосны в Великобритании и Скандинавии и достигают 4000-5000 растений на га для дуба и бука в некоторых частях центральной Европы. Количество растений в районах успешного естественного восстановления может быть еще выше. Большее расстояние между растениями приведет к увеличению диаметра и большей устойчивости отдельных деревьев, однако в этом случае обычно требуется обрезка, чтобы предотвратить потерю качества древесины. Более тесное расстояние между ними будет способствовать более раннему смыканию крон и естественному отмиранию ветвей в ценной нижней части стволов. Однако существует риск того, что стабильность отдельных деревьев в этом случае будет снижена, и они могут стать более уязвимыми для сильных ветров сразу же после прореживания, особенно в более открытых регионах Западной Европы. В Северной Европе повышенная уязвимость к урону от снеголома и ветровала была обнаружена на участках с высокой густотой и на участках, где недавно были произведены рубки ухода. Взаимосвязь между рубками ухода и повреждением от ветра является сложной и зависит от различных факторов, таких как время проведения рубки по отношению к возрасту древостоя и высоте деревьев, характер и интенсивность рубки (то есть доля удаленных деревьев и их пространственное распределение) и риски, связанные с такими постоянными факторами, как климат и почва (рисунок 40). Критическое понятие, которое следует признать, состоит в том, что любые рубки ухода увеличат потенциальный риск повреждения ветром в краткосрочной перспективе (т. е. до пяти лет), потому что древостой открыт, и отдельные деревья будут поглощать большую ветровую нагрузку, прежде чем их стволы и корневые системы смогут адаптироваться к новому ветровому климату и кроны снова сомкнутся. Этот повышенный риск после рубок ухода является основной причиной, по которой поздние рубки могут привести к серьезному повреждению ветром. Тем не менее, в долгосрочной перспективе ряд Международный опыт восстановления участков ветровалов и оценка возможности его использования на территории Беларуси 58 Рисунок 40. Изменение критической скорости ветра для ели европейской (NS), высаженной по схеме 1,5 м на 2,0 м, и сосны обыкновенной (SP), высаженной по схеме 1,4 м на 2,0 м с умеренным режимом рубок ухода. Минеральные почвы с мелким корнеобитаемым слоем Критическая скорость ветра, м/с Возраст (годы) постепенных прореживаний может привести к снижению уровня уязвимости к повреждению ветром, так как отдельные деревья постепенно адаптируются и будут иметь более прочные стволы и глубокую корневую систему, чем те, где прореживание не проводилось. Одна из проблем заключается в том, что растущее использование харвесторов для рубок ухода в европейских лесах, а также выбор деревьев для вырубки могут привести к плохим схемам прореживания, которые не способствуют развитию устойчивости древостоя. Лучше использовать обученного оператора для уверенности, что механизированные рубки ухода не снизят устойчивости насаждений к ветру в долгосрочной перспективе. Вопросы влияния характеристик насаждений и отдельных деревьев на их ветроустойчивость требуют в Беларуси дополнительного изучения, так как применяющиеся подходы ведения лесного хозяйства или не учитывают воздействие ветров или основываются на ограниченном изучении существующих ветровалов. Они не рассматривают локальные особенности ветрового режима, особенности ветроустойчивости различных пород на различных почвах, взаимодействия различных пород между собой в одном насаждении, воздействия различных мероприятий на сопротивляемость деревьев ветру. Отдельным вопросом, который обсуждается сейчас и в Европе, является устройство ветрозащитных опушек на основании их аэродинамических свойств. 59 7. Рекомендации по восстановлению участков ветровалов с учетом международного опыта. В Беларуси необходимо незамедлительно разработать план антикризисного управления в связи с ущербом от ветра для белорусских лесов. Такой план объединит все знания, полученные в результате преодоления последствий урагана в июле 2016 года; укажет те мероприятия, которые сработали хорошо, и те, применение которых в будущем не целесообразно. Такой документ сделает более организованной и легкой работу всех заинтересованных сторон при возникновении следующего ветровала. Примеры таких документов для Шотландии и Франции были представлены в приложении. Такой план будет являться основанием к действию для работников лесного хозяйства, поможет специалистам без опыта восстановления ветровалов выбрать правильные действия и немедленно среагировать на крупномасштабное повреждение лесов ветром. Одной из составных частей такого плана должна являться возможность оперативной оценки ущерба и составления карт поврежденных территорий. Необходимо оптимизировать и разработать программные средства обработки визуальной информации, полученной при помощи дронов, самолетов или спутников. Важным является установление параметров оценки поврежденных лесов и детализации снимков, для того чтобы при достаточном уровне точности иметь возможность быстро обработать информацию по значительным площадям и представить лесохозяйственным учреждениям не только карты поврежденных насаждений, но и схемы расчистки и организации дорог, мест складирования древесины, направлений движения харвесторов и проект лесовосстановления с указанием возможных вариантов как по породном составу, так и по способам восстановления лесов. Для этого необходимо использовать ресурсы государственного учреждения «Белгослес», которое имеет в распоряжении цифровые карты насаждений, почвенные карты и возможность увязывать их с полученными снимками. Данная организация совместно с Белорусским государственным технологическим университетом проводит работу по разработке методов автоматизированного дешифрирования поврежденных ветровалом насаждений. Дополнением к плану управления кризисными явлениями, связанными с ветром, может стать практическое руководство по преодолению последствий ураганов. В этом руководстве целесообразно ознакомить белорусских работников лесного хозяйства с мировым опытом и привести все возможные для Беларуси варианты их разработки и лесовосстановления с указанием положительных и отрицательных сторон каждого варианта. Возможность обоснованного выбора вариантов проведения мероприятий является ключевым моментом при проведении работ на участках ветровалов, поскольку, как показал опыт лесовосстановления насаждений, поврежденных ураганом 2016 года, сжатые сроки работ привели к снижению их качества и значительному преобладанию посадки лесных культур над посевом и естественным возобновлением. Однако соотношение этих методов и возможность их применения должна быть дополнительна изучена, тем более что обширные территории ветровала 2016 года являются хорошим исследовательским объектом. На территории в несколько тысяч гектар находятся участки с различным удалением от стен неповрежденного леса, с различными почвенными условиями, на которых использовались различные методы лесовосстановления и древесные породы. Кроме того, ряды лесных культур на этих участках имеют различное направление, что позволит оценить пространственное расположение рядов на рост и развитие лесных культур. Кроме того, в плане должна быть учтена высокая пожарная опасность ветровалов, восстановленных хвойными породами и намечены мероприятия по снижению угрозы возникновения пожаров, таких как устройство противопожарных разрывов, полос из лиственных пород, дорожной сети, устройства систем дистанционного мониторинга лесных пожаров. Рекомендации по восстановлению участков ветровалов с учетом международного опыта 60 Одновременно с разработкой плана и практического руководства необходимо вести работу по оценке риска возникновения ветровалов в Беларуси. Для этого необходимо изучить особенности ветровалов прошлых лет. Это позволит не только определить условия повреждения насаждений, но и выявить закономерности в распространении ветровальных ветров как в целом по республике, так и для отдельных регионов. Однако для планирования лесохозяйственных мероприятий, направленных на повышения ветроустойчивости насаждений, необходимо адаптировать методы компьютерного моделирования воздействия ветра на лес. Например, модифицировать существующую модель ForestGALES для условий Беларуси. Параметризация уже существует в модели для сосны обыкновенной, ели обыкновенной и березы, и ее можно улучшить с помощью локальной параметризации для аллометрических связей на основе белорусских данных. К ним относятся уравнения для ширины кроны, ее глубины и объема ствола. Соответствующая информация есть у ученых БГТУ и специалистов Белгослес. Однако работа по адаптации должна вестись под руководством зарубежных экспертов, близко знакомых с работой данной программы. Адаптация существующей программы ForestGALES позволит разработать подходы к повышению ветроустойчивости при создании новых насаждений и проведении лесохозяйственных мероприятий, таких как, например, рубки ухода. Полученная информация может быть соотнесена с базой данных лесных насаждений и использоваться в дальнейшем специалистами Белгослес при разработке проектов ведения лесного хозяйства. Однако следует учитывать, что зависимости, по которым построены модели, получены в других странах и несколько отличающихся условиях. Для первоначальной оценки опасности и построения моделей повреждения насаждений эти зависимости могут быть использованы. Однако в дальнейшем при развитии исследований в области повышения ветроустойчивости лесов Беларуси необходимо уточнение параметров по ветровалу и бурелому дуба черешчатого на различных почвах, уточнения критических ветров для сосны обыкновенной и ели европейской, изучение взаимодействия примеси лиственных пород в хвойном насаждении и т.д. Figure 41. Карта риска для приморской сосны в Аквитании с использованием FG_R и QGIS Рекомендации по восстановлению участков ветровалов с учетом международного опыта 61 В дополнение к модели риска ущерба необходимо будет составить карту ветрового климата по всей Беларуси, чтобы рассчитать уровень воздействия ветра. Эта информация уже может быть доступна, например, из анализа потенциала энергии ветра в Беларуси, или может быть построена на основе данных метеорологических станций, цифровых данных о местности и использования модели воздушного потока WAsP (Mortensen et al., 1993). Работа по определению потенциала ветровой энергии в Беларуси проводилась, однако, по информации Белгидромета, ввиду неопределенности ветровой энергетики в Беларуси полностью завершена не была. Необходимо адаптировать модели движения ветра, котороые использует Белгидромет, для нужд модели. Однако критические направления ветров по годам можно также установить на основании обследований существующих ветровалов. Модель риска может быть доступна в качестве дополнения к любой ГИС-системе (рисунок 41), которая используется Министерством лесного хозяйства, для предоставления карт риска ветра по всей Беларуси. В перспективе на эти карты можно нанести наименее устойчивые к ветровалу насаждения, определенные на основании компьютерного моделирования, что позволит работникам лесного хозяйства следить за их состоянием при сильных ветрах и первоначально назначать мероприятия по повышению их ветроустойчивости. Может быть интересным разработать карту ветровой опасности для насаждений в цветовой шкале. И Белгидромет будет давать «цветную» информацию для Министерства лесного хозяйства. Например, уровень ветровой опасности «оранжевый». Это означает ,что все насаждения, окрашенные на карте в оранжевый цвет и менее устойчивые находятся в зоне риска. И руководитель лесхоза может отправить своих работников на следующий день для оценки этих насаждений. Рекомендуемые шаги: 1. Подготовить план действий при возникновении ветровала на основании опыта ветровала 2016 года (Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь, Белорусский государственный технологический университет, 2019). 2. Разработать методы быстрой оценки территорий ветровалов на основе использования спутников, самолетов, дронов (Белорусский государственный технологический университет, 2019-2020). 3. Разработать модель оценки риска повреждения ветром на базе существующих модлей (Белорусский государственный технологический университет, Белгослес, Институт леса Национальной академии наук Беларуси, 2019-2020). 4. Составить карту риска повреждения ветром для Беларуси, использую модель повреждения ветром и климатические данные (Белорусский государственный технологический университет, Белгослес, Белгидромет, 2021). 5. Разработать справочное пособие для работников лесного хозяйства по управлению лесами во время ветровалов (Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь, Белорусский государственный технологический университет, Институт леса Национальной академии наук Беларуси, 2022). 6. Создать онлайн сайт для предоставления информации о мероприятиях по смягчения риска ветровалов и работах при возникновении следующего ветровала (Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь, Белорусский государственный технологический университет, 2022). 7. Вовлечение Белорусских ученых в участие в международных конференциях, а также в Европейскую сеть лесных рисков (Белорусский государственный технологический университет, Институт леса Национальной академии наук Беларуси, с 2019). Рекомендации по восстановлению участков ветровалов с учетом международного опыта 62 8. Организация обучающих тренингов по управлению лесами, направленному на смягчение последствий ветровалов в лесах Беларуси для работников лесного хозяйства (Министерство лесного хозяйства Республики Беларусь, Белорусский государственный технологический университет, 2022-2023). 8. Ссылки на использованную литературу Colin, F., I., V., Rou-Nivert, P., Renaud, J.-P., Hervé, J.-C., Bock, J., Piton, B., 2009. Facteurs de risques de chablis dans les peuplements forestiers : les leçons tirées des tempêtes de 1999, in: Birot, Y., Landmann, G., Bonhême, I. (Eds.), La Forêt Face Aux Tempêtes. Editions Quae, pp. 177–228. Gardiner, B., Byrne, K., Hale, S., Kamimura, K., Mitchell, S.J., Peltola, H., Ruel, J.C., 2008. A review of mechanistic modelling of wind damage risk to forests. Forestry 81, 447–463. doi:doi. org/10.1093/forestry/cpn022 Gardiner, B.A., Stacey, G.R., 1996. Designing forest edges to improve wind stability. For. Comm. Tech. Pap. 16. Griess, V.C., Knoke, T., 2011. Growth performance, windthrow, and insects: meta-analyses of parameters influencing performance of mixed-species stands in boreal and northern temperate biomes. Can. J. For. Res. 41, 1141–1159. doi:10.1139/x11-042 Hale, S.E., Gardiner, B., 2015. Comparison and validation of three versions of a forest wind risk model Supplementary material A1 : Derivation of critical wind speed equations in ForestGALES Resistance to breakage and overturning. Environ. Model. Softw. 1–17. Lindner, M., Rummukainen, M., 2013. Climate change and storm damage risk in European forests, in: Gardiner, B., Schuck, A., Schelhaas, M.-J., Orazio, C., Blennow, K., Nicoll, B. (Eds.), Living with Storm Damage to Forests What Sci. Can Tell Us What Sci. Can Tell Us. European Forest Institute, Joensuu, pp. 207–214. Mason, B., Valinger, E., 2013. Managing forests to reduce storm damage, in: Gardiner, B., Schuck, A., Schelhaas, M.-J., Orazio, C., Blennow, K., Nicoll, B. (Eds.), Living with Storm Damage to Forests: What Science Can Tell Us. European Forest Institute, pp. 89–98. Mortensen, N.G., Landberg, L., Troen, I., Petersen, E.L., 1993. Wind Atlas Analysis and Application Program (WAsP)., 1st ed. Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark. Schelhaas, M.J., Nabuurs, G.J., Schuck, A., 2003. Natural disturbances in the European forests in the 19th and 20th centuries. Glob. Chang. Biol. 9, 1620–1633. doi:10.1046/j.1365-2486.2003.00684.x Valinger, E., Fridman, J., 2011. Factors affecting the probability of windthrow at stand level as a result of Gudrun winter storm in southern Sweden. For. Ecol. Manage. 262, 398–403. doi:10.1016/j. foreco.2011.04.004 63 Приложение 64 65 66