Введение. Рубки ухода – основной вид ухода за лесом путем изреживания древостоев в целях создания благоприятных условий для роста оставляемых деревьев, лучшего формирования стволов и увеличения их прироста, улучшения качества древесины и, в конечном счете, выращивания древостоя заданного назначения [1].
В сосновых насаждениях Воронежской области решение задач лесоводственного ухода без использования рубок крайне затруднено или невозможно. С учетом того, что все леса на территории этого субъекта Российской Федерации относятся к категории защитных, решение данных задач, в первую очередь, направлено на улучшение состояния сосновых лесов и повышение их средообразующих функций, а также формирование насаждений, устойчивых к внешним неблагоприятным воздействиям (ветру, снегу, насекомым, грибным заболеваниям, пожарам и т. д.) [6].
Исследования проводились при непосредственной финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в соответствии с грантом по теме 2014/20 «Исследование средообразующей роли лесных насаждений Воронежской области и разработка методов ускоренного выращивания и создания плантационных культур основных лесообразующих пород на основе биотехнологий и биотехнических средств».
Целью исследования является эколого-экономическая оценка эффективности рубок ухода, направленных на повышение экологического потенциала сосновых насаждений Воронежской области на основе изучения их санитарного состояния, выявления закономерностей изменения продуктивности и средообразующих функций.
Объект и методы исследования. Объектом исследований, проведенных в 2009–2012 гг., являются высокопродуктивные (I и II классов бонитета) сосновые насаждения преимущественно искусственного происхождения возрастом от 41 до 130 лет. Всего в ходе полевых работ было заложено 80 пробных площадей (ПП). ПП 1–40 были заложены на территории Савальского участкового лесничества, еще по 16 ПП в Полянском (ПП 62-77) и Костино-Отдельском (ПП 46-61) участковых лесничествах. Эти три участковых лесничества административно входят в состав одного из самых крупных лесничеств восточной части Воронежской области – Савальского. На территории Левобережного участкового лесничества Пригородного лесничества заложено 5 ПП (ПП 41-45) и еще 3 ПП (ПП 78-80) – в Хоперском участковом лесничестве Теллермановского лесничества.
Группировка всего исходного материала была выполнена по классам бонитета с учетом типа лесорастительных условий. Учитывая, что сосновые насаждения на пробных площадях представлены в основном культурами, большого разнообразия типов леса в них не встречалось. Условиям свежей субори (В2) соответствовал один из самых распространенных типов леса в Воронежской области – сосняк травяной с дубом (Сдтр). В боровых условиях (А2), характеризующихся относительно бедными почвами, основным типом леса был сосняк разнотравный (Стр).
На первом этапе исследования выполнена оценка степени ослабления насаждений и нарушения их биологической устойчивости в соответствии с действующими методиками, определена динамика состояния и продуктивности сосняков в зависимости от возраста [3].
При определении средообразующих функций сосновых насаждений применялось несколько методик, в качестве исходных данных для которых использовался объем фитомассы (общий и по фракциям), рассчитанный по рекомендациям В. В. Успенского [4].
Поглощение углекислого газа (СО2) и выделение кислорода (О2) рассчитано по методике С. В. Белова, в основе которой лежит формула, характеризующая процесс фотосинтеза растений. Выделение сосновыми насаждениями биологически активных веществ определялось по методике В. В. Протопопова, объем пылезадержания – по методике Л. К. Позднякова, причем обе методики использовались с уточнениями В. В. Успенского для сосняков Центрально-Черноземного региона [4].
Далее осуществлялось назначение лесных насаждений для проведения рубок ухода, исходя из лесоводственной потребности в них. Экономическая эффективность рубок оценивалась по прогнозируемому объему чистого дисконтированного дохода, экологическая – повышению средообразующей роли обследуемых лесов.
Результаты исследования и их обсуждение. При оценке насаждений I класса бонитета выявлено, что на всей обследуемой территории свежего бора (А2), составляющей 29,2 га, преобладает легкая степень нарушения биологической устойчивости. В сосновых насаждениях I класса бонитета, произрастающих в условиях свежей субори (В2), ослабленные занимают 90,1 га (78,0 % площади свежей субори с I классом бонитета), сильно ослабленные - 25,4 га (22,0 %). Нарушение биологической устойчивости легкой степени отмечено на площади 70,1 га (60,7 %), средней - на 45,4 га (39,3 %), а сильной отсутствует.
В сосновых насаждениях II класса бонитета, произрастающих в условиях свежего бора (А2), ослабленные занимают 82,7 га (34,5 %), сильно ослабленные - 156,7 га (65,5 %). Нарушение биологической устойчивости легкой степени наблюдается на территории 86,4 га (36,1 %), средней - на 126,0 га (52,6 %), сильной - на 27,0 га (11,3 %). В аналогичных древостоях, произрастающих в условиях свежей субори (В2), ослабленные занимают 129,7 га (38,1 %), сильно ослабленные - 180,8 га (53,1 %), усыхающие - 30,0 га (8,8 %). Нарушение биологической устойчивости легкой степени наблюдается на площади 101,6 га (29,8 %), средней - на 165,9 га (48,7 %), сильной - на 73,0 га (21,5 %).
О возрастной динамике состояния сосняков свидетельствует распределение запаса деревьев в каждой группе возраста по категориям санитарного состояния ( унок 1).
Рисунок 1. Распределение древесного запаса по категориям состояния в насаждениях
I–II класса бонитета в зависимости от возраста
В средневозрастных насаждениях деревья, попадающие в категорию «без признаков ослабления», имеют наибольший процент от общего запаса по сравнению с остальными возрастными группами – 12,5 %. С увеличением возраста их доля неизбежно снижается, достигая минимальных значений в спелых насаждениях. При переходе древостоев из одной возрастной группы в другую доля ослабленных деревьев снижается на 15–20 %, а сильно ослабленных, наоборот, увеличивается, достигая максимума в спелых насаждениях. Запас сухостойных деревьев не имеет четкой вышеупомянутой закономерности и во всех возрастных группах варьирует в размере 7–15 %.
Сравнительная количественная оценка средообразующих функций исследуемых насаждений произрастающих в свежем бору показала, что выполняемый ими средневзвешенный годовой объем поглощения углекислого газа (без учета разделения на группы возраста и полноты) составил 3,66 т/га, выделения в атмосферу кислорода и биологически активных веществ – 2,77 и 0,19 т/га соответственно, пылезадержания – 3,41 т/га.
Объем средообразующих функций выполняемый сосновыми насаждениями, произрастающими в свежей субори, имел несколько другой вид и составил 3,78 т/га по поглощению углекислого газа, 2,86 т/га по выделению в атмосферу кислорода и 0,19 т/га – биологически активных веществ, 3,48 т/га по пылезадержанию. При этом, вне зависимости от лесорастительных условий, наблюдается снижение средообразующих функций при переходе от средневозрастных древостоев к спелым.
Различие между средневозрастными и спелыми насаждениями по объему выделения кислорода и поглощению углекислого газа в среднем варьирует в пределах 22–30 %. Изменение объема выделения биологически активных веществ с возрастом снижается не столь резко и составляет 10–15 %. Пылезадерживающая способность постепенно уменьшается с возрастом и за период жизни растений от средневозрастных до спелых происходит снижение продуктивности на 40-50 %.
Однако в предложенных методиках В. В. Успенского расчет основных средообразующих функций насаждений производится без учета их санитарного состояния. Между тем объем средообразующих функций в ослабленных насаждениях будет отличаться от насаждений, попадающих в категорию сильно ослабленных или усыхающих, поскольку средний годичный прирост и процент древесного отпада напрямую связаны с состоянием древостоя, а запас насаждения, приходящийся на сухостой, и вовсе имеет нулевую биологическую продуктивность [7].
На основе параметров, используемых для определения жизненного состояния сосны обыкновенной, было найдено уравнение, выражающее долю эффективно функционирующей биомассы относительно общего запаса насаждения. За основу была взята закономерность, согласно которой с ухудшением категорий состояния уменьшается не только величина прироста, но и соответственно объем производимых средообразующих функций, а сухостойные насаждения не выделяет кислорода и биологически активных веществ.
Установленные вышесказанные закономерности и значения выведенных формул графически представлены на рисунке 2.
Рисунок 2. Динамика древесного запаса в зависимости от возраста и санитарного состояния насаждений при относительной полноте 1,0
На рисунке 2 показано, что количество функционирующего запаса ежегодно снижается в сравнении с общим запасом на 1 га. В средневозрастных насаждениях эти различия менее заметны, чем в спелых, поскольку ухудшение санитарного состояния не приводит к сиюминутному снижению прироста. Кроме того, более молодые деревья сильнее склонны к восстановлению и имеют больший запас жизненной прочности. Древесный запас, влияющий на средообразующие функции, всегда будет меньше общего запаса древостоя, и его санитарное состояние должно в обязательном порядке учитываться при оценке средообразующих функций.
Поскольку основным целевым назначением защитных лесов является выполнение комплекса прижизненных полезных природных функций, то первостепенным моментом является оценка эффективности проведенных в них рубок ухода с экологической и экономической точек зрения.
Экологическая оценка хозяйственной деятельности предопределяет увеличение продуктивности и улучшение состояния насаждений [5]. Положительный экономический эффект при рубках ухода связан с заготовкой древесного сырья (прореживания и проходные рубки), поскольку полученный ее объем может быть реализован согласно установленным ставкам платы за 1 м3 древесины [2].
При прогнозировании динамики средообразующих функций за временную единицу расчета был взят лесоустроительный ревизионный период – 10 лет. При этом использовалась общепринятая закономерность, согласно которой за 10 лет годичный прирост на 1 га по классам возраста и средняя полнота в средневозрастных насаждениях планомерно увеличивается примерно на 10 %, в приспевающих – на 5 %, а в спелых остается без изменений (при условии, что рубки ухода не были проведены с чрезвычайной интенсивностью).
При расчете средневзвешенной величины прогнозируемого прироста был учтен возможный переход насаждений из одной возрастной группы в другую, а также перераспределение древостоев по группам полноты с учетом ее увеличения.
В средневозрастных насаждениях при проведении рубок ухода ожидается увеличение выделения кислорода в атмосферу и поглощения углекислого газа в среднем на 0,18 и 0,24 т/га соответственно (при варьировании О2 от 0,11 до 0,31 т/га, СО2 – от 0,14 до 0,42 т/га), что наглядно представлено на рисунке 3. В дальнейшем влияние рубок ухода, хоть и в меньшей степени, будет продолжаться до возраста спелости насаждений.
В меньшей степени рубки ухода будут оказывать влияние на выделение биологически активных веществ (БАВ) и пылезадержание, которое напрямую зависит от состояния ассимиляционного аппарата деревьев.
а
б
Рисунок 3. Динамика годовой продукции кислорода (а) и поглощения углекислого газа (б) в сосновых насаждениях с возрастом, т/га
С учетом того, что при рубках будут выбраны больные и сухостойные деревья, не оказывающие влияния на общую площадь поверхности хвои, то объем выделения БАВ и пылезадержания не будет иметь сильной зависимости от возраста насаждений. И если в средневозрастных древостоях будет наблюдаться незначительное увеличение этих функций (в среднем на 0,02 т/га по выделению БАВ и 0,1-0,5 т/га по пылезадержанию), то в приспевающих и спелых насаждениях рубки не окажут существенного влияния на их объем.
Для того чтобы определить экономический эффект от рубок ухода, необходимо рассчитать себестоимость (текущие затраты), капитальные вложения, а также чистый дисконтированный доход. С этой целью была разработана расчетно-технологическая карта, в которой представлен объем прямых затрат на проведение рубок ухода (таблица 1).
Таблица 1. Расчетно-технологическая карта рубок ухода (фрагмент)
|
Наименование мероприятия |
Ед. изм. |
Объем работ |
Потребность |
Общий фонд заработной платы, тыс. руб. |
Всего прямых затрат, тыс. руб. |
|
|
маш.-смен |
чел.-дней |
|||||
|
Прореживание |
га |
120,8 |
|
|
|
|
|
|
м³ |
7349 |
|
|
|
|
|
Прорубка внутренних визиров |
км |
169,1 |
|
99,47 |
76,04 |
103,38 |
|
Промер внутренних визиров, постановкой пикетных столбов через 100 м |
км |
169,1 |
|
49,74 |
38,02 |
51,69 |
|
Отбор и клеймение деревьев, назначенных в рубку |
тыс. шт |
57,1 |
|
190,3 |
132,66 |
180,36 |
|
Валка деревьев |
м³ |
7349 |
181,46 |
362,9 |
319,86 |
513,79 |
|
Обрезка сучьев на поваленных деревьях, сбор и укладка в кучи |
м³ |
7349 |
548,43 |
1097 |
838,49 |
1378,52 |
|
Формирование пачек и трелевка древесины на нижний склад |
м³ |
6250 |
244,14 |
879 |
739,18 |
1209,28 |
|
Транспортировка древесины с верхнего склада на нижний |
м³ |
6250 |
107,76 |
107,8 |
90,86 |
215,11 |
|
Проходные рубки |
га |
82,2 |
|
|
|
|
|
|
м³ |
3944 |
|
|
|
|
|
Прорубка внутренних визиров |
км |
115,1 |
|
67,71 |
51,76 |
70,37 |
|
Промер внутренних визиров, постановкой пикетных столбов через 100 м |
км |
115,1 |
|
33,85 |
25,88 |
35,18 |
|
Отбор и клеймение деревьев, назначенных в рубку |
тыс. шт |
13,97 |
|
46,57 |
32,46 |
44,13 |
|
Валка деревьев |
м³ |
3944 |
85 |
169,9 |
149,70 |
240,50 |
|
Обрезка сучьев на поваленных деревьях, сбор и укладка в кучи |
м³ |
3944 |
294,33 |
449,2 |
343,39 |
594,88 |
|
Раскряжевка древесины |
м³ |
3431 |
184,46 |
184,5 |
155,11 |
291,12 |
|
Формирование пачек и трелевка древесины на нижний склад |
м³ |
3431 |
134,02 |
65,73 |
55,42 |
187,52 |
|
Транспортировка древесины с верхнего склада на нижний |
м³ |
3431 |
59,155 |
59,16 |
54,53 |
124,42 |
|
Всего |
|
|
1838,8 |
3863 |
3103,35 |
5240,23 |
Чистый доход фактически является прибылью и рассчитан по разнице между оценкой вырубаемых насаждений по рыночной цене, представленной ниже в таблице 2, и общего объема приведенных затрат, включающих прямые затраты (5240,23 тыс. руб), общепроизводственные расходы (413,78 тыс. руб), расходы на управление (3898,73 тыс. руб), а также капитальные вложения (186,15 тыс. руб). Чистый доход на основании проведенных расчетов составил 14070,36 тыс. руб, а чистый дисконтированный доход, исходя из интервала времени проведения рубок и возраста спелости сосновых насаждений, 3209,55 тыс. руб.
Таблица 2. Стоимостная оценка вырубаемых насаждений, тыс. руб.
|
Категория технической годности древесины |
Запас, м³/га |
Минимальная ставка платы за 1 м³, тыс. руб |
Рыночная цена, тыс. руб. |
Стоимость, тыс. руб. |
|
|
по минимальным ставкам оплаты |
по рыночной цене |
||||
|
Запас вырубаемой древесины, м³ |
4158,0 |
|
|
|
|
|
В т. ч. деловая |
|
|
|
|
|
|
- крупная |
467,75 |
0,97 |
8,00 |
453,33 |
3742,00 |
|
- средняя |
2013,75 |
0,69 |
7,00 |
1394,34 |
14096,25 |
|
- мелкая |
987,5 |
0,35 |
5,00 |
342,37 |
4937,50 |
|
Дровяная |
689,0 |
0,03 |
1,50 |
17,90 |
1033,50 |
|
Всего |
|
|
|
2207,94 |
23809,25 |
Выводы. Санитарное состояние сосновых насаждений, произрастающих на территории Воронежской области, в настоящее время имеет стойкую тенденцию ухудшения с возрастом. Важнейшим лесохозяйственным мероприятием, направленным на их оздоровление и повышение средообразующей роли, являются рубки ухода, эффективность проведения которых установлена вплоть до возраста спелости. Реализация вырубаемого древесного запаса позволяет полностью компенсировать приведенные затраты, о чем свидетельствует расчетная величина чистого дисконтированного дохода.
Рецензенты:
Панков Я.В., д.с.-х.н., профессор, профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», 394087, г. Воронеж.
Яковлева Е.А., д.э.н., профессор, заведующая кафедрой мировой и национальной экономики ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж.