Способ оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений

Изобретение относится к охране природы и может быть использовано для сохранения редкой дендрофлоры. Способ оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений включает определение типа местообитания и степени развития и угнетенности редкого растения, измерение высоты редкого растения и доли сектора свободного развития его кроны. Оптимизацию фитоценотической среды осуществляют в пределах кругового участка, в центре которого произрастает редкое древесное растение, с радиусом, равным 1,05-1,2 средней высоты древостоя. У конкурирующих с редкой особью деревьев обрезают или окольцовывают только те надземные жизнедеятельные части, которые расположены в зоне, находящейся выше предельно допустимой высоты, значения которой определяют для каждого дерева - конкурента по формуле: h=H·e^x, где h - расстояние по вертикали от горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкого дерева, до точек, по которым проходит плоскость обрезки или кольцевания надземных частей конкурирующего дерева, или предельная, максимальная допустимая высота расположения жизнедеятельных частей конкурирующего дерева, м; причем обрезку или кольцевание выполняют, если величина h меньше высоты конкурирующего дерева; Н - высота редкого древесного растения, м; е - основание натурального логарифма, е=2,718281828459...; х - различный для различных редких древесных видов и типов местообитаний показатель, значение которого определяют по формуле: где V - показатель обеспеченности редкого древесного растения в конкретном местообитаний пространством для свободного развития кроны в горизонтальном направлении, доля сектора свободного развития кроны; значение этого показателя определяют по суммарной величине секторов, занятых проекциями на горизонтальную плоскость крон деревьев, окружающих редкое древесное растение, и секторов, не занятых указанными проекциями крон; J - угол между вертикалью и прямой, проходящей с вершины редкого дерева на точку проекции центра основания ствола конкурирующего дерева на горизонтальную плоскость, проходящую через центр основания ствола редкого дерева; а, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 1 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний или где а, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 2 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний. Это позволит создать фитоценотический оптимум для редких древесных растений и снизить до минимума ущерб и технологические воздействия на древесную растительность. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 ил.

 

Изобретение относится к охране природы, лесному хозяйству и озеленению населенных пунктов и может быть использовано на особо охраняемых природных территориях, в дендропарках, в рекреационных и курортных лесах, в лесах зеленых зон городов и поселков, в зеленом строительстве. Указанный способ может быть использован для осуществления мероприятий по сохранению редких древесных растений: видов, находящихся на грани исчезновения и включенных в списки особо охраняемых видов (Красные книги, региональные списки редких и исчезающих растений), видов, отнесенных к той или иной категории редкости; деревьев, имеющих большую научную, природно-познавательную или историческую ценность (деревья-великаны, деревья-долгожители и иные достопримечательные деревья).

Вопросы формирования оптимальных фитоценотических условий для редких древесных растений в патентной и научной литературе разработаны слабо. Лесохозяйственной наукой и практикой разработаны многочисленные способы лесоводственного ухода, направленного на повышение количественной и качественной продуктивности древостоев и на достижение желаемого экономического эффекта (смотрите специальную литературу: Гуров Ф.М., Широкая М.Н. Рубки ухода за лесом по принципам датского метода в условиях советского лесного хозяйства /Москва: Гослестехиздат, 1934; Эйтинген Г.Р. Рубки ухода за лесом в новом освещении/ Москва: Гослестехиздат, 1934; Ткаченко М.Б. и др. Общее лесоводство /Ленинград: Гослестехиздат, 1939; Ткаченко М.Е. Общее лесоводство/ Москва-Ленинград: Гослесбумиздат, 1952, 1955; Тимофеев В.П., Дылис Н.В. Лесоводство /Москва: Сельхозгиз, 1953; Нестеров В.Г. Общее лесоводство/ Москва-Ленинград: Гослесбумиздат, 1954; Погребняк П.С. Общее лесоводство /Москва: Колос, 1968; Мелехов И.С. Лесоводство/ Москва: Агропромиздат, 1989; Атрохин В.Г., Курамшин В.Я. Ландшафтное лесоводство / Москва: Экология, 1991; и др.). В основном эти способы базируются на создании благоприятных дендроценотических условий для роста соответствующих целям хозяйства деревьев и древесных пород путем вырубки нежелательных (для целей хозяйства) деревьев и древесных пород (рубки ухода, рубки промежуточного пользования). То есть указанные способы основаны на ликвидации (уничтожении, вырубке и др.) нежелательных (для целей хозяйства) деревьев. Как указано в обзорной информации «Экономическая эффективность ухода за лесом» (Степин В.В., Мусиенко А.С. и др. Москва: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1982, №3, стр.30), основная цель ухода за лесом - уничтожение нежелательной древесной растительности, для чего применяют мотоинструменты и топор, кольцевание стволов и химические средства. Химический уход заключается в сплошной обработке насаждений (опрыскивание) или индивидуально каждого дерева (инъекции и др.). Эффективно кольцевание деревьев, кольцевание можно выполнять в любое время года и с интенсивным изреживанием насаждения, так как при этом происходит постепенное изменение лесной среды; при кольцевании деревьев отсутствует поросль и корневые отпрыски, что исключает в последующем их уничтожение.

В научной литературе описан (сборник «Уход за лесом и лесные полосы» / Москва. Издательство иностранной литературы, 1957: Г.Р.Эйтинген, статья «Уход за лесом и лесные полосы за рубежом», стр.8; И.Кестлер, статья «Уход за ландшафтом», стр.138) осуществленный в 1873 г.(и в последующем) в Германии лесоводственный уход за дубом с использованием способа обрезки вершин конкурирующих с дубом елей: благодаря обрезке вершин у елей, перерастающих дубы, «в настоящее время получено прекрасное дубовое насаждение». Н.Н.Гусев и В.В.Нефедьев (Обзорная информация «Рубки ухода за лесом в СССР и за рубежом». Москва: ЦБНТИ Гослесхоза СССР, 1987, серия «Лесоведение и лесоводство», вып.1, стр.20) указывают, что при отсутствии спроса на мелкотоварную древесину и недостатке рабочей силы эффективны следующие способы ухода за лесом: кольцевание и обезвершинивание деревьев нежелательных для целей хозяйства древесных пород. Уход способом обезвершинивания проводят в сосново-березовых молодняках 8÷15-летнего возраста, у деревьев березы крону срезают на половину или ³/₄ живой ее части, при этом после проведения ухода вершины деревьев главных древесных пород должны быть выше обезвершиненных берез на 60÷100 см. Уход способом кольцевания производят специальными инструментами на высоте 1,1÷1,2 м от земли и при диаметре деревьев до 9 см; преимуществом способа кольцевания является постепенное изменение лесной среды на участках ухода, что оказывает положительное влияние на приспособление оставшихся хвойных пород к новым условиям.

Для оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений применить указанные известные способы и методы лесоводственного ухода без их специальной природоохранной адаптации практически невозможно, так как при проведении ухода за лесом (рубки ухода, обезвершинивание, кольцевание, химическое воздействие) создают такой комплекс условий фитоценотической среды, при котором достигается наиболее высокая количественная или качественная продуктивность древостоя в форме наиболее быстрого накопления древесной массы стволов и улучшения их товарности, то есть комплекс условий, характеризующий не биологический, а хозяйственно-экономический оптимум, обеспечивающий наиболее высокие экономические показатели лесовыращивания, прироста древостоя, нарастания высокотоварной древесной массы, в то время как для решения актуальной задачи сохранения редких древесных растений в их местообитаниях необходимо создавать не хозяйственно-экономический, а биологический оптимум, обеспечивающий наивысшую репродуктивную активность и доминирующее положение редкого дерева в биогруппе конкурирующих деревьев (и в фитоценозе), создающий условия для роста и развития угнетенных дендроценозом редких деревьев и повышения их репродуктивной активности. Применительно к редким древесным видам актуальна задача сохранения их генофонда, а не задача выращивания товарной древесины, так как рубка этих древесных пород для хозяйственных нужд законодательно запрещена. Кроме того, в известных способах лесоводственного ухода совершенно не учитывают видовые особенности (биоэкологические свойства) редких древесных видов, включенных в списки особо охраняемых растений (Красная книга Российской Федерации, региональные Красные книги и другие списки редких видов), и степень фитоценотического угнетения редких особей в конкретных местообитаниях; не учитывают индивидуальную дендроценотическую среду конкретного местообитания; не учитывают расстояние от редкой особи до конкретного конкурирующего дерева, а в горных лесах не учитывают топографические превышения мест расположения редкой особи и окружающих редкую особь конкурирующих деревьев. Недостатком известных способов лесоводственного ухода является также и то, что при их осуществлении уничтожают или избыточно травмируют (вырубают, окольцовывают, воздействуют химическими средствами, обезвершинивают) конкурирующие с хозяйственно ценной древесной породой деревья и при этом не используют возможности минимизации технологического воздействия на древесную растительность, не используют возможности минимизации технологического ущерба, причиняемого лесной среде, что с природоохранных позиций делает малопригодным и даже недопустимым использование известных способов лесоводственного ухода на особо охраняемых природных территориях, в дендропарках, в рекреационных и курортных лесах и т.д. В природоохранном отношении для задач создания фитоценотического оптимума в местообитаниях редких древесных растений целесообразно использовать экологизированную методологию, основанную не на уничтожении, а на ограничении конкурентоспособности конкурирующих с редкой особью соседних деревьев ближайшего окружения.

Известен «Способ определения фитоценотического оптимума для редких древесных растений», по RU 2092030 С1, 10.10.1997. Указанный способ включает операции по обследованию репрезентативной совокупности особей редкой древесной породы в пределах типа или группы типов фитоценозов с дифференциацией растений по градациям состояния и развития, измерение показателей, характеризующих фитоценотическую среду, обработку полученных результатов и расчет фитоценотического оптимума по формуле и отличается тем, что по местообитанию каждой редкой особи измеряют долю сектора свободного развития кроны редкой особи по проекции на горизонтальную плоскость крон редкого растения и его конкурентов, для каждого конкурента измеряют угол между вертикалью и линией, соединяющей вершину конкурента с центром основания ствола редкого растения, и измеряют в долях от высоты редкого растения расстояние по вертикали от вершины конкурента до горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкой особи, и определяют среднее значение замеренных величин, а затем составляют уравнения множественной регрессии и по ним, при значениях показателя ценотического положения менее единицы и показателя репродуктивной активности более 70÷75% от ее максимально возможного уровня, определяют сочетания значений указанных показателей фитоценотической среды, при которых для жизнедеятельности и репродуктивной активности обеспечен фитоценотический оптимум.

По указанному способу определяют условия, при соблюдении которых для редких древесных растений создают фитоценотический оптимум, однако при этом не достигают определения условий, при соблюдении которых обеспечивают минимизацию технологического воздействия на древесную растительность, минимизацию технологического ущерба, причиняемого лесной среде и окружающим редкую особь деревьям при осуществлении работ по оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений. И это является существенным недостатком указанного способа.

Целью изобретения является минимизация технологического воздействия на древесную растительность, окружающую редкое древесное растение, при выполнении оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений, то есть создание оптимальных фитоценотических условий для роста и развития редких древесных растений и при этом причинение наименьшего ущерба окружающей редкую особь древесной растительности, минимальное изменение фитоценотической, лесной среды (создание фитоценотического оптимума при минимуме ущерба и изменений среды).

Сущность изобретения поясняется нижеследующим. Способ оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений включает известные операции по определению типа местообитания (типа фитоценоза) и степени развития и угнетенности редкого растения, по измерению высоты редкого растения и доли сектора свободного развития его кроны (значение этого показателя определяют по суммарной величине секторов, занятых проекциями на горизонтальную плоскость крон деревьев, окружающих редкое древесное растение, и секторов, не занятых указанными проекциями крон) и отличается тем, что оптимизацию фитоценотической среды осуществляют в пределах кругового участка, в центре которого произрастает редкое древесное растение, с радиусом, равным 1,05÷1,2 средней высоты древостоя, при этом на участке выполняют поиск потенциально ветровальных сухостойных или отмирающих деревьев, создающих опасность повреждения редкой особи, и при обнаружении таких деревьев их вырубают, а у конкурирующих с редкой особью деревьев обрезают или окольцовывают только те надземные жизнедеятельные части, которые расположены в зоне, находящейся выше предельно допустимой высоты, значения которой определяют по формуле:

где h - расстояние по вертикали от горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкого дерева, до точек, по которым проходит плоскость обрезки или кольцевания надземных частей конкурирующего дерева, или предельная, максимальная допустимая высота расположения жизнедеятельных частей конкурирующего дерева, м; причем обрезку или кольцевание выполняют, если величина h меньше высоты конкурирующего дерева;

H - высота редкого древесного растения, м;

а - основание натурального логарифма, e=2,718281828459...;

x - различный для различных редких древесных видов и типов местообитаний показатель, значения которого определяют по формуле:

где V - показатель обеспеченности редкого древесного растения в конкретном местообитании пространством для свободного развития кроны в горизонтальном направлении, доля сектора свободного развития кроны; значение этого показателя определяют по суммарной величине секторов, занятых проекциями на горизонтальную плоскость крон деревьев, окружающих редкое древесное растение, и секторов, не занятых указанными проекциями крон;

J - угол между вертикалью и прямой, проходящей с вершины редкого дерева на точку проекции центра основания ствола конкурирующего дерева на горизонтальную плоскость, проходящую через центр основания ствола редкого дерева;

а, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 1 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний;

или

где а, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 2 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний.

Таблица 1 Редкие древесные виды и их местообитания
Вид	Местообитания	Коэффициенты
а	b	с
Регион Южных Курил:
Taxus cuspidata	Темнохвойные жердняки	2,0717	0,2877	1,953
Прибрежные темнохвойные леса	2,1071	0,5195	2,660
Magnolia obovata	Темнохвойные и лиственные леса	1,3940	0,3902	2,536
Quercus dentata	Прибрежные лиственные леса	1,4896	0,6842	2,202
Quercus crispula	Темнохвойные и лиственные леса	1,7852	0,6019	2,097
Kalopanax septemlobus	Прибрежные темнохвойные леса	2,8722	0,8619	1,285
Phellodendron sachalinense	Лиственные леса	2,5577	1,1184	2,142
Bothrocaryum controversum	Темнохвойные и лиственные леса	1,4870	1,2924	1,536
Cerasus sachali-nensis	Темнохвойные и лиственные леса	5,4053	0,5744	2,179
Sorbus commixta	Темнохвойные и лиственные леса	0,9258	2,1362	-0,35
Padus ssiori	Темнохвойные и лиственные леса	1,6395	2,7824	-1,68
Регион южного Горного Крыма:
Juniperus excelsa	Хвойные и лиственные леса	1.4245	0,2055	2,874
Arbutus andrachne	Хвойные и лиственные леса	1,0302	0,3084	2,455
Pistacia mutica	Прибрежные леса	0.7196	0,2979	2,473
Taxus baccata	Хвойные и лиственные леса	1,4654	0,2599	2,368
Pinus pityusa [P.stankewiczii]	Хвойные и лиственные леса	2,2236	0,4807	2,058
Таблица 2 Редкие древесные виды и их местообитания по региону Южных Курил
Вид	Местообитания	Коэффициенты
а	b	с
Taxus cuspidata	Темнохвойные и лиственные леса	1,3096	1,2517	0,873
Kalopanax septemlobus	Темнохвойные леса	3,0227	1,4450	0,343
Лиственные леса	2,5903	0,9838	0,715
Quercus crispula	Темнохвойные жердняки	4,2422	1,1358	0,171
Aralia elata	Темнохвойные и лиственные леса	0,8350	1,8188	0,609
Phellodendron sachalinense	Темнохвойные леса	5,0458	1,9942	0,112

При оптимизации фитоценотической среды для уменьшения трудоемкости операций по определению места обрезки или кольцевания жизнедеятельных частей, конкурирующих с редкой особью деревьев, находят место пересечения со стволом конкурирующего дерева прямой линии, проходящей через центр основания ствола редкого дерева и образующей с вертикалью угол, величину которого определяют по формуле:

где L_о - угол между вертикалью и прямой, проходящей через центр основания ствола редкого дерева и пересекающей ствол конкурирующего дерева или осевую линию его ствола; место пересечения прямой и ствола показывает место, где осуществляют обрезку или кольцевание, и предельную, максимально допустимую высоту расположения жизнедеятельных частей конкурирующего дерева; обрезку или кольцевание выполняют, если указанная прямая пересекает ствол конкурирующего дерева (если же указанная прямая не пересекает ствол конкурирующего дерева, то обрезку или кольцевание этого дерева не осуществляют).

В местообитаниях фитоценотически угнетенных редких деревьев с плохо развитой кроной (умеренно угнетенные деревья, сильно и очень сильно угнетенные деревья), а также в местообитаниях Taxus cuspidata и Taxus baccata оптимизацию фитоценотической среды выполняют поэтапно: первоначально оптимизацию среды выполняют в круге с радиусом, равным 0,5÷0,8 высоты редкого дерева, затем через 5÷10 лет - на не затронутой оптимизацией площади в круге с радиусом, равным 1,0÷1,5 высоты редкого дерева на момент работ, после чего через 10÷15 лет - на не затронутой оптимизацией площади в круге, радиус которого равен 1,05÷1,2 средней высоты древостоя на момент работ.

Для не исследованных редких древесных растений и типов их местообитаний необходимые для определения показателя x формул (1) и (4) коэффициенты а, b, с определяют с использованием изобретения «Способ определения фитоценотического оптимума для редких древесных растений», по RU 2092030 С1, 10.10.1997. В частности, фитоценотический оптимум для жизнедеятельности, роста и развития редкого древесного растения определяют по следующему неравенству:

где а, b, с - коэффициенты, необходимые для определения показателя х формул (1) и (4) и определяемые в результате исследований с использованием изобретения «Способ определения фитоценотического оптимума для редких древесных растений» по патенту РФ №2092030; эти коэффициенты различны у разных древесных видов, а для одного и того же вида могут различаться по разным типам или группам типов фитоценозов;

у - отношение расстояния по вертикали от вершины конкурента до горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкой особи, к высоте редкого растения;

L - угол между вертикалью и линией, соединяющей вершину конкурента (конкурирующих деревьев) и центр основания ствола редкой особи.

Отличительные признаки разработанного способа поясняются фигурами 1 и 2.

Фигура 1 на примере произрастающего в темнохвойном лесу редкого дерева 1 Kalopanax septemlobus (калопанакс семилопастный, синонимы: диморфант, белый орех - редкий вид, включен в Красную книгу Российской Федерации, в пределах России естественно произрастает в лесах Дальнего Востока) показывает зону обрезки 2, в которой обрезают или окольцовывают по линии 3, рассчитанной по формулам (1) и (3) с использованием значений коэффициентов а, b, с, выбранных для местообитаний Kalopanax septemlobus в темнохвойных лесах из таблицы 2, только те надземные жизнедеятельные части деревьев (вершины, ветви, части стволов), которые пересекают указанную линию 3, то есть находятся в зоне, расположенной выше предельно допустимой высоты конкурентов, значения которой определяют по формуле (1) и которая показана линией 3. При этом, если конкурирующее хвойное дерево не имеет живых ветвей ниже линии 3 (линия обрезки), то такое дерево спиливают у основания его ствола 4.

Схема, поясняющая для условий горной местности (в местообитаниях на горных склонах) сущность операций по определению максимальной допустимой высоты конкурирующих деревьев и по нахождению места обрезки конкурирующих с редкой особью деревьев в зависимости от места расположения их относительно редкой особи, показана на фигуре 2. Линия, проходящая через точки D, О, S, является линией горного склона. Величина отрезка РО показывает высоту редкой особи 1, центр основания ствола которой обозначен точкой О. У редкой особи 1 конкурирующее дерево 5 расположено ниже по склону, высота дерева 5 равна отрезку DK. Горизонталь, проходящая через точку О (центр основания ствола редкой особи 1) пересекает ствол конкурирующего дерева 5 в точке С. Линия PC, проходящая с вершины Р редкой особи 1 на точку С, и вертикаль (в данном случае ось вертикально растущего ствола ОР редкой особи 1 или ось вертикально растущего ствола DK конкурирующего дерева 5) образуют угол J, на основе значений которого по формуле (2) с использованием значений коэффициентов а, b, с, выбранных для соответствующих редких видов и типов их местообитаний из таблицы 1, или по формуле (3) с использованием значений коэффициентов а, b, с, выбранных для соответствующих редких видов и типов их местообитаний из таблицы 2, определяют значения показателя x указанных формул, а затем по одной из нижеследующих методик находят место обрезки конкурирующего дерева 5:

1. На основе значения показателя х по формуле (1), используя известное значение высоты редкой особи 1 (величина отрезка РО), находят искомую величину показателя h формулы (1), то есть расстояние по вертикали от горизонтали CR, проходящей через центр основания О ствола редкого дерева 1, до места обрезки надземных частей (органов) конкурирующего дерева 5, или предельная, максимальная допустимая высота расположения жизнедеятельных частей (органов) конкурирующего дерева 5. В данном случае искомая величина показателя h равна величине отрезка СА, эта величина больше, чем величина отрезка СК, а это означает, что конкурирующее дерево 5 не оказывает угнетающего влияния на редкую особь 1, вследствие чего обрезку конкурирующего дерева 5 при оптимизации фитоценотической среды в местообитании редкой особи 1 не выполняют.

2. На основе значения показателя х: и значения угла J по формуле (4) находят искомую величину показателя L₀ (угол оптимизации) - в данном случае угол L₁ между отрезком прямой ОА, проходящей через центр основания О ствола редкого дерева 1, и вертикалью (в данном случае ось вертикально растущего ствола ОР редкой особи 1 или ось вертикально растущего ствола DK конкурирующего дерева 5). По причине того, что прямая ОА, отходящая от вертикали под углом L₁, не пересекает ствол конкурирующего дерева 5, при оптимизации фитоценотической среды в местообитании редкой особи 1 обрезку конкурирующего дерева 5 не выполняют.

Аналогично определяют место обрезки 6 ствола конкурирующего дерева 7 при оптимизации фитоценотической среды в местообитании редкой особи 1. Конкурирующее дерево 7 расположено от редкого дерева 1 выше по склону. Точка R является точкой проекции на горизонталь, проходящую через центр основания ствола (точка О) редкой особи 1, центра основания ствола (точка S) конкурирующего дерева 7. Линия PR, проходящая с вершины Р редкой особи 1 на точку R, и вертикаль (в данном случае ось вертикально растущего ствола ОР редкой особи 1) образуют угол J, на основе которого определяют показатель h формулы (1) или показатель L_о формулы (4), и по одному из этих показателей (или по обеим, для контроля) находят место обрезки 6 конкурирующего дерева 7. В данном случае показатель L_о формулы (4) равен величине угла L₂. Вследствие того, что проходящая через точку О (центр основания ствола редкой особи 1) прямая, отходящая от вертикали под углом L₂, пересекает конкурирующее дерево 7, в месте, указанном точкой 6, выполняют обрезку ствола конкурирующего дерева 7 при оптимизации фитоценотической среды в местообитании редкой особи 1. В результате выполнения указанных операций для редкой особи 1 создают оптимальную фитоценотическую среду обитания и при этом в наименьшей степени изменяют лесную среду, в наименьшей степени причиняют технологические повреждения окружающим деревьям, а именно: дерево 5 не обрезают, а у дерева 7 в месте, указанном точкой 6, выполняют обрезку вершины, но ниже места обрезки 6 остается часть жизнедеятельной кроны, вследствие чего дерево 7 сохраняет жизнедеятельность.

Конкретный пример выполнения способа. В 1998-2003 годах выполняли экспериментальную оптимизацию фитоценотической среды по описанному способу и последующие систематические наблюдения за ее результатами в местообитаниях сильно и очень сильно угнетенных древостоем 7 особей магнолии обратнояйцевидной (Magnolia obovata Thunb. [Magnolia hypoleuca Siebold et Zucc.; синоним - магнолия снизу - белая]; вид находится под угрозой исчезновения и включен в Красную книгу Российской Федерации, в пределах России естественно произрастает только на острове Кунашир), причем из 7 указанных угнетенных особей 4 особи Magnolia obovata находились на грани отмирания из-за многолетнего очень сильного фитоценотического угнетения в темнохвойных жердняках, где особенно высок уровень отмирания деревьев из-за напряженной конкуренции. Место проведения работ: Россия, Сахалинская область, Южно- Курильский район, остров Кунашир, охранная зона Государственного природного заповедника «Курильский», участок по границе кварталов №77 и №82 Южно-Курильского лесхоза, вдоль трассы стационарного фенологического и фитоучетного маршрута №3 (эколого-просветительская тропа «Столбовская»), в начале маршрута, на участках, расположенных не далее 0,5 км от автодороги «Южно-Курильск - аэропорт "Менделеево"». Рельеф горный. Тип условий местопроизрастания - С₂. Типы фитоценоза на участках произрастания особей Magnolia obovata: березняк бамбучниковый (преобладает по фитомассе и доминирует в вертикальной структуре дендроценоза Betula ermanii; средняя высота яруса бамбучника составляет 1,2÷1,5 м, проективное покрытие - 95÷99%) и пихто-ельник зеленомошный (преобладают по фитомассе и доминируют в вертикальной структуре дендроценоза Abies sachalinensis и Picea jezoensis [Picea ajanensis]). Дендроценозы образованы молодыми деревьями (в среднем их возраст составляет 45÷55 лет, высота - 9÷11 м, диаметр стволов - 9÷16 см) порослевого и семенного происхождения на месте сплошной вырубки первых лет послевоенного периода. В настоящее время дендроценозы находятся на этапе «жердняка», из-за чего напряженность конкуренции высокая, что неблагоприятно отражается на состоянии и жизнедеятельности особей редкой дендрофлоры.

В предшествующий работам по оптимизации среды 10-летний период (1988-1997 годы) за указанными фитоценотически угнетенными особями Magnolia obovata осуществляли систематические наблюдения, которые показали, что состояние этих особей Magnolia obovata неуклонно ухудшалось. Эти особи имели сжатую, недоразвитую крону, не цвели и не плодоносили, у них возникла суховершинность, так как на участках березняка крону особей Magnolia obovata при частых на Южных Курилах сильных ветрах систематически схлестывали и травмировали окружающие березовые деревья (береза является классическим «охлестывателем»), а на участках темнохвойного жердняка особи Magnolia obovata были полностью накрыты кронами Abies sachalinensis и Picea jezoensis и находились на грани отмирания из-за сильной затененности. В то же время произрастающие на вблизи расположенных лесных полянах особи Magnolia obovata имели хорошо развитую крону, каждый год обильно цвели и плодоносили.

В указанных местообитаниях фитоценотически угнетенных особей Magnolia obovata было начато осуществление поэтапной оптимизации фитоценотической среды в соответствии с описанием разработанного способа, в настоящий период выполнен 1-й этап оптимизации, которую осуществляли на круговых участках с радиусом, равным 0,5÷0,8 высоты особи Magnolia obovata, при этом за центр кругового участка принимали место размещения особи Magnolia obovata. На каждом участке выполняли поиск потенциально ветровальных сухостойных и отмирающих деревьев, которые при падении могли бы повредить особи Magnolia obovata, однако таких деревьев не оказалось и их рубка не потребовалась. У каждого жизнедеятельного конкурирующего с Magnolia obovata дерева определяли место его обрезки, для чего измеряли угол между вертикалью и прямой, проходящей с вершины дерева Magnolia obovata на точку проекции центра основания ствола конкурирующего дерева на горизонтальную плоскость, проходящую через центр основания ствола Magnolia obovata (угол J).

Для осуществления вычислительных работ непосредственно в лесу и для их упрощения использовали специально разработанные номограммы (смотрите фигуры 3 и 4), которые являются для местообитаний Magnolia obovata инструментами для графического решения уравнений по формулам (1), (2), (4) с использованием коэффициентов а, b, с (по Magnolia obovata из таблицы 1) на основе измеряемых значений утла J. Порядок пользования номограммой следующий. По шкале факториального показателя (угол J) находят точку, соответствующую измеренному значению угла J. От этой точки проводят перпендикуляр влево на шкалы результативного показателя (угол L_o). Выбирают шкалу угла L_o, которая соответствует величине показателя V (доля сектора свободного развития кроны деревьев Magnolia obovata в конкретном местообитаний; значение этого показателя определяли по суммарной величине секторов, занятых проекциями на горизонтальную плоскость крон деревьев, окружающих дерево Magnolia obovata, и секторов, не занятых указанными проекциями крон конкурирующих с Magnolia obovata деревьев; по всем 7 местообитаниям деревьев Magnolia obovata этот показатель V был равен нулю). Затем на выбранной по значению показателя V шкале угла L_o находят точку пересечения указанной шкалы вышеуказанным перпендикуляром, эта точка соответствует по значению величине определяемого угла L_o (результативный показатель, по которому находят место обрезки конкурирующего дерева). Для избежания грубых ошибок производят контрольное определение места обрезки конкурирующего дерева следующим образом. По шкале факториального показателя (угол J) повторно находят точку, соответствующую измеренному значению угла J. От этой точки проводят перпендикуляр вправо и находят точку пересечения с линией, которая соответствует значению показателя V. Из этой точки опускают перпендикуляр на шкалу «Максимальная допустимая высота конкурентов в долях от высоты редкой особи» и находят точку пересечения указанных перпендикуляра и шкалы. Найденная точка соответствует по значению (в долях от высоты редкой особи) максимальной допустимой высоте (от горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкой особи) конкретного конкурирующего с редкой особью Magnolia obovata дерева, и по найденному значению повторно определяют место обрезки конкурирующего дерева при оптимизации фитоценотической среды в местообитании Magnolia obovata.

В определенном по описанной методике месте осуществляли обрезку ствола и ветвей конкурирующего с Magnolia obovata дерева. При этом, если конкурирующее хвойное дерево не имело живых ветвей ниже находимого по углу L_o места обрезки, то такое дерево спиливали у основания ствола. Для измерения углов J и L_o использовали сделанный из фанеры полукруг с радиусом 40 см, на котором по полуокружности были нанесены значения углов в градусах, а в качестве указателя величины измеряемого угла использовали прикрепленный к центру полуокружности отвес от геодезической буссоли. При обрезке ствола и ветвей конкурирующих деревьев использовали пилы, топоры и секатор.

Проведенные наблюдения за особями Magnolia obovata, в местообитаниях которых был выполнен 1-й этап оптимизации фитоценотической среды по описанному способу, показали, что, при минимуме технологического воздействия на окружающую особи Magnolia obovata растительность, состояние указанных особей Magnolia obovata заметно улучшилось. В период после оптимизации среды в березняках особи Magnolia obovata больше не испытывали схлестывающего и травмирующего воздействия со стороны деревьев Betula ermanii и перестали суховершинить, у них начала формироваться нормально развитая крона; на 3-й год после обрезки конкурирующих деревьев Betula ermanii у ранее не зацветавших и не плодоносивших особей Magnolia obovata появились первые цветки и плоды; в темнохвойных жердняках в результате выполненных работ по оптимизации фитоценотической среды было предотвращено неизбежное отмирание очень сильно угнетенных древостоем особей Magnolia obovata, которые находились на грани отмирания из-за сильной затененности, создаваемой пологом темнохвойного жердняка, и которые после выполнения 1-го этапа оптимизации фитоценотической среды начали восстанавливать нормальную жизнедеятельность, у них начала развиваться нормальная крона.

Разработанный способ обеспечивает создание оптимальных фитоценотических условий для роста и развития редких древесных растений и при этом причиняет наименьший ущерб древесной растительности, окружающей редкие растения, минимально изменяет фитоценотическую, лесную среду в местообитаниях редких древесных растений. Описанное изобретение целесообразно использовать для формирования оптимальных фитоценотических условий для жизнедеятельности редких древесных растений в целях их сохранения, восстановления их популяций, обеспечения надежного возобновления редких древесных видов, что имеет большое значение для охраны природы.

1. Способ оптимизации фитоценотической среды в местообитаниях редких древесных растений, включающий определение типа местообитания и степени развития и угнетенности редкого растения, измерение высоты редкого растения и доли сектора свободного развития его кроны, отличающийся тем, что оптимизацию фитоценотической среды осуществляют в пределах кругового участка, в центре которого произрастает редкое древесное растение, с радиусом, равным 1,05÷1,2 средней высоты древостоя, при этом на участке выполняют поиск потенциальных ветровальных сухостойных или отмирающих деревьев, создающих опасность повреждения редкой особи, и при обнаружении таких деревьев их вырубают, а у конкурирующих с редкой особью деревьев обрезают или окольцовывают только те надземные жизнедеятельные части, которые расположены в зоне, находящейся выше предельно допустимой высоты, значения которой определяют для каждого дерева-конкурента по формуле

h=Н·е^x,

где h - расстояние по вертикали от горизонтальной плоскости, проходящей через центр основания ствола редкого дерева, до точек, по которым проходит плоскость обрезки или кольцевания надземных частей конкурирующего дерева, или предельная, максимальная допустимая высота расположения жизнедеятельных частей конкурирующего дерева, м; причем обрезку или кольцевание выполняют, если величина h меньше высоты конкурирующего дерева;

Н - высота редкого древесного растения, м;

е - основание натурального логарифма, е=2,718281828459...;

х - различный для различных редких древесных видов и типов местообитаний показатель, значение которого определяют по формуле

где V - показатель обеспеченности редкого древесного растения в конкретном местообитании пространством для свободного развития кроны в горизонтальном направлении, доля сектора свободного развития кроны; значение этого показателя определяют по суммарной величине секторов, занятых проекциями на горизонтальную плоскость крон деревьев, окружающих редкое древесное растение, и секторов, не занятых указанными проекциями крон;

J - угол между вертикалью и прямой, проходящей с вершины редкого дерева на точку проекции центра основания ствола конкурирующего дерева на горизонтальную плоскость, проходящую через центр основания ствола редкого дерева;

а, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 1 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний; или

где a, b, с - коэффициенты, значения которых выбирают из таблицы 2 для указанных в этой таблице редких древесных видов и их местообитаний.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения места обрезки или кольцевания жизнедеятельных частей конкурирующих с редкой особью деревьев находят место пересечения со стволом конкурирующего дерева прямой линии, проходящей через центр основания ствола редкого дерева и образующей с вертикалью угол, величину которого определяют по формуле

L₀=arctg(tgJe^-х),

где L₀ - угол между вертикалью и прямой, проходящей через центр основания ствола редкого дерева и пересекающей ствол конкурирующего дерева или осевую линию его ствола; место пересечения прямой и ствола показывает место, где осуществляют обрезку или кольцевание, и предельную, максимально допустимую высоту расположения жизнедеятельных частей конкурирующего дерева; обрезку или кольцевание выполняют, если указанная прямая пересекает ствол конкурирующего дерева.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в местообитаниях фитоценотически угнетенных редких деревьев с плохо развитой кроной, а также в местообитаниях Taxus cuspidata и Taxus baccata оптимизацию фитоценотической среды выполняют поэтапно: первоначально оптимизацию среды выполняют в круге с радиусом, равным 0,5-0,8 высоты редкого дерева, затем через 5-10 лет - на не затронутой оптимизацией площади в круге с радиусом, равным 1,0-1,5 высоты редкого дерева на момент работ, после чего через 10-15 лет - на не затронутой оптимизацией площади в круге, радиус которого равен 1,05÷1,2 средней высоты древостоя на момент работ.