Возобновительные процессы на вырубках кедровых лесов средней и южной тайги Западной Сибири изучали Н. Г. Коломиец (1954), Н. Ф. Кожеватова (1960, 1962), Н. К. Таланцев (1960, 1962, 1965), Н. К. Тапанцев, М. И. Куликов (1971), Р. М. Бабинцева, Н. В. Дашко (1975).
Исследования выполнялись на вырубках 4-10-летней давности, после ручных и частично механизированных лесозаготовок. Основное внимание уделялось количеству кедрового подроста, зависимости возобновления от сезона и интенсивности рубок, лесорастительным условиям и типам вырубок, продолжительности возобновительного периода. При этом все исследователи согласны в том, что в первые 2-3 года на вырубках активно поселяются и в последующем преобладают лиственные породы, более успешно возобновляются осочковые вырубки, хуже вейниковые и кипрейные.
По данным В. С. Панёвина (Панёвин и др., 1989), в пределах средней тайги на месте кедровников мелкотравно-зеленомошных после сплошных механизированных рубок с сохранением подроста, в зависимости от сезона работ и степени минерализации почвы, формируются осочковые, вейниково-осочковые, мшисто-осочковые и княжениково-осочковые вырубки. На месте кедровников зеленомошных преобладают осочково-кустарничковые и зеленомошно-кустарничковые типы вырубок. Через 10 лет на вырубках учтено от 7 до 15 тыс. шт./га подроста, в том числе кедра — 1,7-2,3 тыс. шт./га. При этом участие последующего возобновления варьировало от 0 до 81%. Средняя высота деревцев кедра изменялась от 23 до 37 см, ели — 71-92 см, пихты — 86-125 см и березы — 113-180 см. Несмотря на значительное число опубликованных работ, в Западной Сибири практически отсутствуют комплексные наблюдения за процессами восстановления вырубок от учета подроста под пологом вырубаемых древостоев до формирования молодняков, поэтому представляют несомненный интерес такие исследования на вырубках 1954-1960 гг. в Пихтовском лесничестве, расположенном в Центральном районе южнотаежной лесохозяйственной зоны.
На обследованной территории сплошными рубками пройдено 3 709 га, или 56% покрытой лесом площади (Бех, 1987). Древостой кедра, пихты и ели вырублены на 2 780 га, сосны — на 460 га и березы — на 469 га. Практически освоены все спелые и перестойные насаждения зеленомошной, разнотравной, травяно-болотной и осоково-сфагновой групп типов леса. Работы выполнялись по технологии «узких лент», с использованием на валке электропил, на трелевке — тракторов КТ-12 и ТДТ-40. Недорубы оставлены в виде небольших куртин тонкомерных деревьев березы и осины, всего 5-16 м3/га.
При подготовке лесосечного фонда на каждой лесосеке проведен учет темнохвойного подроста по группам высот, который затем по актам передан лесозаготовителям. При приемке вырубок совместно с представителем лесопользователя определенно количество уцелевших экземпляров, установлен согласно специально разработанному положению размер дополнительной оплаты за сохраненный подрост. Указанные мероприятия совместно с постоянным контролем за работой лесозаготовительных бригад позволили максимально сберечь подрост хозяйственно ценных пород.
По материалам лесоустройства, подготовки и передачи лесосечного фонда установлено, что до рубки под пологом древостоев зеленомошной группы типов леса насчитывалось 4-10 тыс. шт./га подроста, в том числе темнохвойных пород 3-8 тыс. шт./га, из них выше 0,5 м — 1—4 тыс. шт./га. В разнотравных березняках преобладало молодое поколение лиственных пород, участие хвойных не превышало 0,5—1,5 тыс. шт./га, в том числе высотой более 0,5 м — 0,4-1,2 тыс. шт./га. В травяно-болотных и осоковосфагновых типах леса возобновление представлено сосной, березой, кедром и елью в количестве 2-6 тыс. шт./га.
Выборка из актов приемки мест рубок и натурные обследования вырубок показали, что в процессе лесозаготовок хвойный подрост высотой более 0,5 м в количестве, превышающем 1 тыс. шт./га, был сохранен на 763 га, или 20,6% вырубленной площади, в том числе на вырубках зеленомошных типов леса — 359 га, или 18,8%, травяно-болотных — 96 га, или 26,7%, и осоково-сфагновых — 308 га, или 21%. На 1 601 га, 43,1% площади вырубок, хвойный подрост сохранен в количестве 0,3-1 тыс. шт./га, из них 472 га (24,7%) в зеленомошных лесах, 320 га (45,6%) — в разнотравных, 153 га (42,6%) — в травяно-болотных, 658 га (45,1%) — в осоково-сфагновых. На 1 345 га, или 36,3% площади вырубок, хвойный подрост практически отсутствовал.
Учет 1966 г. показал, что адаптация хвойного подроста к условиям вырубок продолжалась в течение 3-5 лет. За этот период на вырубках насаждений зеленомошных типов леса погибло 30% сохраненного подроста, в том числе кедра — 14%, ели — 33% и пихты — до 35%. За счет почвенных запасов и вновь занесенных семян появилось 0,2 тыс. шт./га последующего возобновления кедра, 0,4-0,5 тыс. шт./га — пихты и ели, 1-1,2 тыс. шт./га — березы и 0,3-0,4 тыс. шт./га — осины. На вырубках разнотравных лесов усохло 5% кедра, 17% ели, 20% пихты и 54% березы, всего в среднем 34%. В травяно-болотных и осоково-сфагновых типах леса отпало 24-26% (кедра и осины — 20%, ели — 30%, березы — около 50%). Количество молодого поколения увеличилось исключительно за счет лиственных пород, только в травяно-болотных молодняках в 1,5-2 раза выросло участие сосны.
По учету 1984 и 1990 гг. основной полог продолжал пополняться березой, участие кедра и ели оставалось неизменным или несколько сокращалось. На восстановившемся моховом покрове появилось новое поколение темнохвойных пород (0,4—1,2 тыс. шт./га). При наличии более 1 тыс. шт./га предварительного возобновления хвойных на вырубках сохранялась структура напочвенного покрова, бывшего до рубки под пологом леса при резком повышении обилия и габитусов присутствовавших ранее видов. Открытые участки в течение 1-3 лет заросли лиственными породами и такие площади правомерно учитывать в покрытой лесом площади и рассматривать как начало «лесного этапа» — формирования типа леса (Мелехов и др., 1964). Вырубки с сохраненным подростом в количестве более 1 тыс. шт./га обычно восстанавливаются через коротко-восстановительную демутационную сукцессию.
Через 25—30 лет на вырубках формируются лиственно-хвойные молодняки, в которых хвойные составляют 40-55% по числу стволов и около 50% по запасу древесины. Размещение деревьев куртинное. Хотя в ближайшие 10-15 лет возможно некоторое сокращение хвойных в господствующем ярусе и переход их в подчиненное положение, их общее количество и наличие жизнеспособного молодого поколения под пологом леса предопределяют сохранение доминирующего положения и положительный исход демутационной сукцессии.
Анализ модельных деревьев на ход роста показал, что в первый ярус, за небольшим исключением, вышел подрост кедра, ели и пихты, высота которого в период рубки превышала 1 м, и примерно 50% подроста высотой 0,5-1 м. Подрост ниже указанных размеров перешел в подчиненное положение и образовал редкий второй ярус. Последующее возобновление хвойных, за незначительным исключением, оказалось во втором ярусе и в подросте. Прирост в высоту хвойных деревцев предварительной генерации начал увеличиваться через 3-5 лет после осветления и в дальнейшем лишь на 10—15% уступал приросту лиственных пород. Прирост последующего возобновления в 3—4 раза меньше.
На вырубках с сохраненным подростом в количестве 0,3-1 тыс. шт./га формировались фрагменты вейниковых, вейниково-разнотравных, таволгово-разнотравных и осочково-разнотравных типов вырубок, которые через 3-4 года занимали 60-80% площади. Поселение лиственных проходило менее активно (200-300 шт./га в год), но продолжалось 7—10 лет. Хвойные накапливались до 50 шт./га в год. Только на вырубках травяноболотных и осоково-сфагновых типов леса более активно возобновлялась сосна — до 100 шт./га в год. Через 5-7 лет на большей части таких вырубок произрастали хвойно-лиственные молодняки сомкнутостью 0,4—0,5.
В последующие годы верхний ярус пополнялся в основном за счет березы последующей генерации, а через 25—30 лет хвойные окончательно утратили доминирующее положение, хотя их общее количество на многих участках несколько увеличилось. На вырубках сформировались березовые или березово-осиновые насаждения с участием сосны, ели и кедра, значительная часть которых находилась в подчиненном положении. Восстановление хвойных в этих условиях проходит через смену лиственными породами.
При отсутствии или незначительном количестве предварительного возобновления хвойных дренированные вырубки на месте насаждений зеленомошных типов леса через 2-3 года обильно зарастают вейниками, кипреем узколистным. В понижениях усиливают свои позиции таволга вязо-листная, осока шаровидная и большехвостая. В условиях IV класса бонитета формируются преимущественно вейниковые, а в условиях III класса — вейниково-разнотравные типы вырубок.
Возобновляются вейниковые вырубки 6-10 лет в основном лиственными породами. В первые 2—3 года трелевочные волоки, погрузочные площадки и участки с нарушенным покровом заселяются березой, к которой на повышениях примешивается осина. Возможно появление небольшого количества самосева хвойных. По мере разрастания травостоя поселение лиственных сокращается и через 4-5 лет незначительно превышает отпад. Накопление хвойных прекращается и возобновляется через 10-15 лет под пологом лиственных молодняков. Восстанавливаются хвойные через смену лиственными породами.
После рубки насаждений травяных типов леса обычно формируются вейниковые вырубки, а на месте разнотравных березняков — вейниково-осочковые, на которых через 3-5 лет осоки подавляют другие растения и создают осоковый тип вырубки. Восстанавливаются осоковые вырубки лиственными породами в течение 10-15 лет. Потенций к смене пород здесь не наблюдаются. Поэтому осоковые вырубки в подзоне южной тайги представляют первоочередной интерес для искусственного восстановления темнохвойных лесов.
На месте травяно-болотных типов леса формируются таволговые или таволгово-разнотравные вырубки, основной фон которых определяет таволга вязолистная. С ней соседствуют борец высокий, вейник Лангсдорфа, мятлик сибирский, гравилат речной. На сырых микропонижениях встречаются калужница болотная, подмаренник топяной, осока шаровидная и др. Возобновление продолжается 5-7 лет, преимущественно лиственными породами. Хвойные увеличивают свое присутствие по мере распада лиственного полога, хотя насаждения в большинстве случаев сохраняют смешанный состав.
На вырубках осоково-сфагновых насаждений видовой состав травяного покрова изменяется незначительно. Основную площадь вырубок занимают сфагновые мхи; разрастаются осоки, повышается обилие кукушкина льна, пушицы узколистной, Кассандры, вахты трехлистной, клюквы. Формируется осочково-сфагновый тип вырубки, который возобновляется березой с небольшой примесью сосны. Срок возобновления 5—7 лет. Хвойные восстанавливаются через смену пород.
В условиях южной тайги значительное влияние на восстановление и формирование нового поколения леса оказывает заболачивание вырубок. Оно характерно дня пониженных участков при наличии водоупорных грунтов или близком стоянии грунтовых вод. Заболачивание продолжается в течение 20-30 лет и прекращается после достижения возобновившимся лесом стадии жердняка. Расходуя большое количество влаги на транспирацию и испарение, лесная растительность способствует осушению заболоченных лесов.
На вейниковых и вейниково-осоковых вырубках заболачивание отмечено через 2-3 года после рубки. Сокращение эвакотранспирации способствует поднятию грунтовых вод, которые весной местами выходят на поверхность, заполняют микропонижения и нередко сохраняются до конца лета. Это стимулирует разрастание калужницы болотной, подмаренника топяного, сабельника болотного, нардосмии обыкновенной. Ярус зеленых мхов постепенно сокращается, сохраняясь в виде пятен у пней, на кочках и валежнике.
На временный характер заболачивания и возможность обратного процесса указывают хороший рост молодняков, наличие в их составе пихты, сохранение в напочвенном покрове зеленых мхов и таежного мелкотравья. Однако через 20-25 лет после рубки процессы разболачивания вырубок пока не выражены. Это подтверждается материалами последнего лесоустройства. По учетным данным, на обследованной площади всего возобновилось 3 627 га, или 97,8% пройденных рубками площадей. Площадь травяно-болотных насаждений увеличилась в 4 раза за счет сокращения зеленомошных и осоково-сфагновых. Общая площадь заболоченных лесов повысилась на 22%.
Несколько по другому проходит зарастание вырубок с сохраненным подростом в пределах Обь-Томского междуречья. Здесь отсутствуют крупные болотные массивы. Хвойные леса занимают повышенные гривы, перемежающиеся с узкими заболоченными и закочкаренными лощинами, покрытыми мелкими березняками. Почвы на гривах под коренными лесами супесчаные и легкосуглинистые, под вторичными березняками — дерново-подзолистые, в понижениях — торфяно-болотные, часто оглееные.
Исследования проводились в Тимирязевском лесничестве в 1989—1990 гг. Здесь в 1969-1971 гг. сплошными рубками по технологии «узких лент» пройдено более 3 тыс. га. Подрост сохранен на 64% площади. Трелевочные волоки и погрузочные площадки заняли 24-36%. В рубку поступали спелые, преимущественно разновозрастные темнохвойно-кедровые древостой примерного состава 5К2Е2П1Б, зеленомошных и травяных типов леса с запасами древесины 260-380 м3/га. Пробные площади (6 шт. по 0,5 га) заложены на вырубках насаждений зеленомошно-кустарничкового типа леса зимней заготовки. По материалам лесоустройства и обследованием сопредельных насаждений установлено, что до рубки под пологом зеленомошных лесов находилось 3-8 тыс. шт./га молодого поколения темнохвойных пород. После лесозаготовок сохранилось 1,5-2,8 тыс. шт./га, а через 3 года количество выживших деревцев сократилось до 1,1-1,9 тыс. шт./га. В то время на каждом гектаре вырубки учтено в среднем 1 580 шт. предварительного возобновления, в том числе кедра — 880 шт./га, пихты — 510 шт./га, ели — 160 шт./га и березы — 30 шт./га.
В напочвенном покрове на пасеках сохранились пятна зеленых мхов, осоки, плаун годичный, линнея северная, княженика, ожика волосистая, черемша. На приствольных кругах встречались брусника и черника. Волока и погрузочные площадки зарастали малиной, осоками, вейниками, кипреем узколистным, хвощем лесным. Отмечены многочисленные всходы березы.
По учету 1989-1990 гг., на каждом гектаре вырубки произрастало от 2 800 до 4 100 деревьев и подроста. В среднем 3 460 шт./га, в том числе кедра — 1 150 шт./га, пихты — 1 590 шт./га, ели — 250 шт./га и березы — 470 шт./га. За последние 18-20 лет на гектаре дополнительно возобновилось 1 880 деревцев, из них кедров — 270 шт./га, пихты — 1 080 шт./га, елей — 90 шт./га и берез — 440 шт./га. Хвойные деревца сосредоточены в пасеках. Волока зарастают березой, под пологом которой встречаются всходы и редкий подрост кедра, ели и пихты высотой до 0,5 м.
Накопление деревьев и залесение открытых участков на пасеках происходит в основном за счет пихты, на волоках — березы. В сомкнутых хвойных куртинах последующее возобновление замедляет рост, вертикальная сомкнутость полога нарушается, обособляется ярус подроста. На пройденной рубками территории формируются своеобразные насаждения, в которых 30—40-метровые полосы хвойных деревьев чередуются с 10-12-метровыми лентами березняков. Восстановление на волоках пойдет через кратковременную смену пород.
Средняя высота деревцев кедра по пробным площадям изменяется от 5,8 до 6,6 м, средний диаметр — 6,0-6,9 см, средний годичный прирост в высоту за последние 5 лет — 22-29 см/год. Средняя высота елей — 6,4-7,4 м, средний диаметр — 7,2-7,7 см, прирост — 23-29 см/год. Высота пихты — 7,6-8,6 м, диаметр — 7,8—8,9 см и прирост — 32—38 см/год. Лучше других пород растет береза, имеющая среднюю высоту 10,3 м и диаметр 8,6 см. Максимальная высота отдельных деревьев кедра 8,6 м и пихты — 11,5 м.
Анализ роста модельных деревьев показывает, что в ближайшие годы здесь следует ожидать усиления позиций пихты, которая через 10-15 лет будет угнетать, а затем и вытеснять кедр. Угнетение хвойных березой в пасеках не опасно из-за ее малого количества. При дальнейшем спонтанном развитии через 30—40 лет сформируются пихтовые насаждения с участием ели и единичными деревьями кедра, а в будущем разновозрастные пихтачи.
В целом восстановление вырубок с сохраненным подростом проходит удовлетворительно. Молодого поколения здесь всегда достаточно для формирования сомкнутых молодняков, а своевременное проведение рубки ухода за составом предупредят нежелательные смены пород. Несколько последующих уходов обеспечат создание целевых насаждений.
При существующей системе ведения хозяйства быстрое облесение вырубок лиственными породами не следует считать отрицательным явлением, так как подрост кедра и его поселение без защиты лиственным пологом в начальный период роста плохо сохраняется и развивается. Таким образом, процесс смены пород следует рассматривать дифференцированно, как естественную и необходимую стадию восстановления кедровников.
При решении вопросов ведения хозяйства в лиственных лесах и оценке смены пород следует иметь в виду, что кедр в первые годы жизни нуждается в защите его лиственным пологом. В более поздние годы влияние лиственных на кедр становиться отрицательным. Наиболее эффективным является комплексное хозяйство по выращиванию одновременно березы и кедра, при этом продуктивность лесной площади повышается за счет рубки спелой высококачественной березы, а затем выращивания технически спелой древесины кедра.
Исследования показывают, что необходимо своевременно приступать к формированию кедровых насаждений, так как запаздывание может привести к обесцениванию насаждений за счет потерь кедра при естественном отпаде.