Многочисленные примеры успешных высокопроизводительных лесных культур в центральных областях европейской части страны свидетельствуют о высокой эффективности различных способов искусственного лесовосстановления.
Успех в значительной мере предопределен на этапе обработки почвы, который является фундаментом всех последующих циклов закладки и выращивания лесокультур. Обработка почвы — это как раз тот вопрос, который А. П. Тольский считал «ахиллесовой пятой» лесокультурного дела.
Механизированная обработка (основной прием) технологически осуществляется разными способами, но не все они дают положительные результаты, поэтому выбор наиболее преспективного в экологическом и технологическом отношении агротехнического приема имеет огромное практическое значение.
Анализ лесокультурной деятельности лесничеств зоны смешанных лесов показал, что за последние 25 лет насаждения закладывались главным образом на вырубках — 66 % по площади. Причем в пределах лесокультурного фонда наметилась четкая тенденция увеличения в нем доли свежих вырубок (1-2-летних): от 30 % в 1961—1965 гг. до 76 % в 1981—1985 гг. Это свидетельствует прежде всего о возрастающих темпах лесокультурного производства и степени его интенсификации, а значит, о важности применения наиболее перспективных агротехнических приемов закладки культур, а также уходов за ними в сочетании с лесоводственными мероприятиями.
Способ обработки почвы существенно влияет на степень зарастания вырубок лиственными породами, тем более что на обширной территории смешанных лесов европейской части СССР заложенные на них ельники в первые же годы подвержены интенсивному зарастанию травянистой растительностью и нежелательными лиственными. Наиболее контрастно это просматривается в высокопроизводительных типах условий произрастания (плодородные свежие и влажные почвы), где мягколиственные сильно заглушают ель. В результате она не только отстает в росте, но и гибнет. Особенно велики потери в 6—10-летнем возрасте, когда хвойные нуждаются в осветлении. Если первые 2 года гибель культур в среднем по РСФСР не превышает 3 % всей площади, то к 5-летнему возрасту возрастает до 6—8, а к 10-летнему — 10—15 %. Во многих случаях образующие первый ярус лиственные породы в такой степени заглушают хвойные, что спасение их может быть обеспечено только при немедленном полном удалении первых.
Из всех древесных пород, культивируемых в зоне смешнных лесов, в последние годы преобладает ель — свыше 75 % общего объема создаваемых насаждений. Отсюда логически вытекает, что выращивание ее на свежих вырубках стало для лесоводов указанного региона основной задачей.
Вполне оправдано более широкое внедрение сплошных культур, созданных по сплошь обработанной почве. Это открывает перспективы для комплексной механизации работ и по посадке, и по уходу. Однако данный способ в последние 20 лет не получил широкого применения ввиду высокой трудоемкости и стоимости, неправильных приемов корчевки пней, когда вместе с ними удаляется значительная часть наиболее плодородной почвы. Большее распространение получили частичная корчевка пней и основанные на ней способы обработки почвы — полосная раскорчевка и полосная расчистка.
Полосная обработка почвы на вырубках под культуры ели имеет существенные преимущества перед другими способами. Например, по сравнению со сплошной в 2-3 раза снижается объем работ по расчистке, раскорчевке и обработке почвы, уменьшается масса сдвигаемого с посадочных мест верхнего гумусового слоя. При частичной обработке почвы площадками без предварительной расчистки и раскорчевки затрудняются механизированная посадка и уход за культурами, тогда как почти при всех вариантах полосной обработки почвы имеется возможность механизировать все операции.
При обработке почвы бороздами посадку растений чаще проводят в их дно и реже в обернутый пласт, поскольку в первом случае появляется возможность механизировать данный процесс и последующие агротехнические уходы, высаженные растения меньше заглушаются травянистой растительностью. Вместе с тем в дне борозды оказывается вскрытым подзолистый (реже аллювиальный) горизонт подзолистых почв, потому на суглинистых растения приживаются и растут хуже, чем высаженные по пластам и даже в необработанную почву.
Предлагалось вообще отказаться от традиционного плужного пласта, а устраивать насыпные микроповышения из взрыхленной почвы. В результате улучшатся качество механизированной посадки и условия для применения крупного посадочного материала и дисковых орудий при агротехническом уходе с одновременным уничтожением части естественного возобновления лиственных пород вблизи рядов хвойных.
Сравнивая влияние различных способов обработки почвы на рост и сохранность лесных культур, ряд исследователей пришли к выводу, что посаженные по микроповышениям, подготовленным плугом ПЛД-1,2, имеют лучшие показатели, чем высаженные в плужные борозды от плуга ПКЛ-70 и тем более в дно борозд от плуга ПКЛ-70. Это обусловлено тем, что при обработке почвы плугом ПЛД-1,2 обеспечиваются хорошее рыхление, сохранность части гумусового слоя в полосе и образование по ее краям дренирующих борозд. Да и сам характер посадки (в пласт или борозду) по-разному сказывается на росте культур. Так, на свежих и влажных почвах южной тайги (Костромская, Пермская обл.) намного лучшие результаты дает посадка сеянцев в пласт.
Нарастание массы растений зависит от уровня агротехники. Установлено, что при посадке в дно борозды, нарезанной плугом ПКЛ-70, в раскорчеванные и продискованные полосы нарастание массы подземной и надземной частей замедляется, значит, обработка почвы, связанная с удалением из посадочных мест верхних горизонтов дерново-подзолистых почв, нежелательна. На слабодренированных периодически увлажняемых почвах в лесной зоне посадки и посевы хвойных пород следует делать по пластам, на которых лесорастительные условия более благоприятны, чем в дне борозд; хорошие результаты дает посадка в гребни, образуемые двойным проходом плуга ПКБ-56 с отваливанием двух пластов вевал (при непременном условии плотного прилегания краев этих пластов). При устройстве гребней пахотой вевал по сравнению с одиночными пластами заметно улучшаются физико-химические свойства почвы: содержание гумуса повышается с 1,5 до 2 %; почти в 1,5 раза увеличивается сумма поглощенных оснований; общая кислотность почвы в сдвоенных пластах не повышается. Преимущество в плодородии сдвоенного (свального) пласта объясняется в основном образованием в центральной части гребня благодаря перекрытию краев отваливаемых пластов, двойного гумусированного слоя.
При имеющихся технических средствах полосная корчевка пней на вырубках является энергоемкой и дорогостоящей операцией. К тому же считают, что она нежелательна и с лесоводственной точки зрения, поскольку часть плодородного слоя с раскорчеванных полос сдвигается в межполосные пространства, а на месте выкорчеванных пней образуются ямы. В настоящее время используют корчеватель Д-513А и машину МРП-2, но при их работе удаляется дерновый горизонт соответственно 80—85 и 20—25 %. Наилучший рост ели в Загорском лесхозе отмечен на полосах, фрезерованных машиной МТП-42.
Изучение роста культур ели в зависимости от способов обработки почвы показало, что наибольший успех достигается при устройстве свальных микроповышений высотой не менее 20 см. Формировать такие микроповышения на вырубках после предварительной полосной раскорчевки следует плугом ПСН-140; на участках, слабо зарастающих травянистой растительностью, можно применять фрезу ФШН-1,2; на более дренированных местоположениях в типах условий произрастания С2-3 — плуг ПЛД-1,2 или проводить рыхление почвы.
Основным экологическим недостатком полосной расчистки с корчевкой пней и вычесыванием корней В. В. Миронов считал замедленный рост ели в первые 10 лет, что снижает ее конкурентоспособность против лиственной поросли. По его данным, с увеличением возраста культур (опыты включительно по 10 лет) отрицательнее влияние срезки дернового горизонта в абсолютном выражении усиливается. В частности, при уменьшении суммарной мощности его на 1 см годичный прирост ели в среднем уменьшается в 5-летних культурах на 1 см, в 6-летних — на 1,2, 7-летних — на 1,7 см.
С. П. Смирнов также подтверждает, что снятие горизонтов обусловливает неудовлетворительные показатели плотности и скважности почвы, а это, в свою очередь, отрицательно сказывается на сохранности и росте растений, накоплении ими биомассы. По результатам его исследований, наиболее эффективным способом обработки почвы, обеспечивающим высокую сохранность, быстрый рост и накопление биомассы сосной и елью в культурах, является создание микроповышений высотой 20—30 см и пластов по расчищенным полосам с сохранением подстилки и дернового горизонта.
Другой существенный недостаток полосной обработки, почвы — значительное увеличение протяженности избыточно увлажненных мест, где ель сильно отстает в росте или выпадает от вымокания, наконец, слишком узкие полосы и слишком широкие кулисы (междурядья).
На вырубках зоны смешанных лесов наибольшее распространение помучило устройство плугом. ПКЛ-70 борозд и пластов. Основной недостаток этого способа заключается в том, что в обоих случаях на свежих вырубках высаженные хвойные интенсивно заглушаются порослью лиственных пород.
Процесс формирования искусственных молодняков ели на вырубках в зависимости от способов механизированной обработки почвы рассмотрен нами на примере зоны смешанных лесов, причем для ельников-кисличников проанализированы четыре варианта. Для выявления динамики роста ели в высоту и длительности влияния того или иного способа механизированной обработки почвы проведен полиномиальный анализ. Установлено, что в возрастном диапазоне 4—20 лет рост ели хорошо отражается уравнением параболы 2-го порядка:
H = ax2 + bx + c
где H — высота, м; a, b, c — постоянные числа; x — возраст, лет (независимая переменная).
Где показан аналитически выровненный ход роста ели, с возрастом она не только не выравнивается по высоте, но напротив, расхождение в величинах высотных характеристик усиливается. Так, в варианте 2 высота 10-летней ели была больше, чем в варианте 3, на 15, 20-летней — на 44 %; по сравнению с вариантом 4 в варианте 1 она имела преимущество соответственно на 6 и 29 %. Таким образом, наилучшими вариантами обработки почвы с точки зрения успешности роста ели следует признать нарезку плужных пластов плугом ПКЛ-70 с обязательными и своевременными рубками ухода, а также сплошную. Именно в этих случаях ель в возрасте 20 лет растет по I классу бонитета (бонитетная шкала В. Б. Козловского и В. М. Павлова); при полосной же раскорчевке с боронованием БДТ-2,2 — по II; при нарезках плугом ПКЛ-70 пластов, но без последующих осветлений, — по III. Следовательно, даже в этом возрасте способ обработки почвы сказывается весьма существенно: различия в высоте составляют 3-4 м (32—42 %), или один класс бонитета, а при отрицательном влиянии лиственных пород — даже два. Все это свидетельствует о неизбежных потерях прироста стволовой древесины.
От способа обработки почвы зависит и энергия роста культур. Последняя рассматривалась по В. В. Огиевскому как отношение прироста в высоту в исследуемом году к высоте культур предыдущего года, выраженное в процентах. Максимальная энергия роста отмечена в вариантах со сплошной обработкой, полосной раскорчевкой и плужной вспашкой, нарезкой пластов плугом ПКЛ-70 и последующим удалением лиственной поросли (17—34 % в 5-летнем возрасте и около 10 % в 20-летнем); минимальная — в варианте с устройством борозд (соответственно 9 и около 5 %); промежуточное положение — при узкополосной раскорчевке (15 и 7 %).
В целом зависимость энергии роста ели от способа обработки почвы такая же, как и роста в высоту и текущего прироста. С возрастом она выравнивается во всех вариантах, причем в крайних к 5 годам различия сглаживаются в 3,8, к 20 годам — в 2,2 раза. Само падение энергии роста особенно интенсивно в тех культурах, для которых в раннем возрасте характерна повышенная ее величина. И все же в среднем за 20 лет данный показатель по крайним вариантам отличался почти в 2,4 раза в пользу культур, заложенных в сплошь обработанную почву.
Таким образом, создание искусственных насаждений с применением улучшенного агрофона позволяет с первых лет достигать повышенных показателей роста и развития. Значит, в каждом случае нужна оптимальная агротехника, обеспечивающая минимальное замедление энергии роста.