Современные научные исследования в области лесопользования включают в себя следующие научные направления:

- моделирование процессов лесопользования;

- применение ГИС-технологий в лесопользовании;

- многоцелевое лесопользование;

- рекреационное лесопользование;

- общие вопросы лесопользования на территориях;

- правовые проблемы и древесное лесопользование;

- использование новых методов и способов в лесопользовании.

Общие вопросы лесопользования на лесных территориях. Н.А. Моисеев [1] рассмотрел вопросы истории освоения лесов Архангельской области, занимающей особое геополитическое положение для лесного сектора России и её международной лесной торговли, состояния эксплуатационных запасов и первоочередные меры, связанные с необходимостью кардинального улучшения лесовосстановления и введения нового экономического механизма, обеспечивающего баланс интересов всех основных субъектов лесных отношений. М.М. Орлов [2] изучил исторические аспекты становления и ведения лесного хозяйства и лесной науки в России. Изложена краткая характеристика различных видов рубок и перспективность их применения на современном этапе. Nordenstahl Marisa [3] и другие исследовали потенциальные преимущества насаждений листопадных деревьев для повышения кормовой продуктивности пастбищ в зимний сезон в сравнении с естественными лугопастбищными угодьями Пампы аргентинской. А.Ю. Алексеенко [4] отмечают, что существующая практика проведения рубок ухода в хвойно-широколиственных лесах и низкая доля выборочных рубок в елово-пихтовых лесах являются главными угрозами для них. Стратегия и методы лесоэксплуатации требуют немедленного пересмотра. Необходимо разработать региональные правила заготовки древесины, которые бы учитывали положительный опыт использования разновозрастных лесов. Klauck Eberhard-Johannes [5] описал широко распространенные растительные сообщества территорий Германии, густо поросших кустарником, сплошных лесных вырубок и поросших кустарником сплошных лесных вырубок и поросших кустарниками лесных опушек. Эти территории в настоящее время никто не использует. Ю.П. Демаков, А.Е. Смычков [6] проанализировали динамику таксационных показателей сосновых лесов Республики Марий Эл за период с 1953 по 2007 годы. Авторы указывают, что для обеспечения стабильности лесопользования необходим переход от системы рубок по возрасту к рубкам по технической спелости, которая должна определяться целевыми установками потребления. Для обеспечения максимального прироста удельного запаса древостоев их густоту в молодости следует поддерживать на низком уровне. Ю.В. Лебедев, А.В. Мехренцев [7] указывают на то, что при отсутствии больших объемов рубок спелого леса альтернативной системой эффективного лесопользования является система устойчивого ведения лесного хозяйства, основанная  на системе рубок ухода. В.А. Соколов [8] предлагает систему мероприятий по выводу из кризиса лесного комплекса Сибири. Доказано, что игнорирование эколого-экономической доступности лесных ресурсов неизбежно приведет в перспективе к повторению практики перерубов ежегодных расчетных лесосек по хвойному хозяйству. В.Н. Косицын, А.Ф. Баранов [9] выполнили оценку состояния лесных сенокосов Сибири. В период с 1961 по 2004 годы наблюдалась устойчивая тенденция уменьшения площадей лесных сенокосов. Основными причинами сложившейся ситуации являются: уменьшение численности сельского населения, значительное сокращение поголовья домашнего скота, как в общественном, так и частном секторе, нерентабельность эксплуатации небольших по площади лесных сенокосных угодий, заброшенность многих проселочных дорог. Все это вызвало частичное зарастание лесных сенокосов древесно-кустарниковой растительностью и их заболачивание, что в итоге и привело к уменьшению их площади. T.C. Smout [10] представил краткий обзор использования человеком сосновых древостоев за 300 лет (с 1600 по 1900 годы) в условиях Великобритании. Высказано предположение, что сокращение площади сосняков может быть связано с климатическими изменениями.

Правовые проблемы и древесное лесопользование. Р.Н. Минниханов [11] изучил современные возможности рационального использования древесины осины и других мягколиственных древесных пород, произрастающих в лесах республики и не находящих в настоящее время эффективного использования. А.Г.Мясников, М.А. Данченко [12] проанализировали основные положения рационального лесопользования, вопросы воспроизводства и устойчивого развития лесных ресурсов, эколого-экономичесие аспекты управления лесным комплексом. Р.Н. Минниханов, В.Н. Гиззатулин [13] приводят значения расчетной лесосеки Сабинского лесничества Республики Татарстан по всем видам рубок по данным лесохозяйственного регламента. Zhang Huiru, Tang Shouzheng [14] обсудили понятия и принципы лесозаготовки, основанной на экологии. Теоретические положения учитывали три уровня: насаждение, ландшафт и моделирование естественного нарушения. Для сохранения структуры, функций и устойчивости лесной экосистемы при вырубке следует на уровне насаждения оценить выход древесины, видовой состав и размещение деревьев, классы диаметра стволов, оптимальное сочетание биоразнообразия, продуктивности лесной земли, процессов обмена веществом и энергией. На уровне ландшафта необходимо провести планирование ландшафта с учетом исходной растительности и климаксового сообщества. Моделирование естественного нарушения требует отбора деревьев, предназначенных для вырубки  и отбора деревьев, которые нужно сохранить. В то же время необходимо оставить некоторое количество сухостоя, упавших деревьев и лесного отпада для обеспечения выживания животных и микроорганизмов. Chen Bi-xin и другие [15] отмечают, что основные проблемы, ограничивающие развитие лесов промышленного назначения связаны с медленным реформированием системы владения лесами, недостаточными экономическими  вложениями, техническим отставанием, квотами на заготовку древесины и с экологией. Pei Shengji и другие [16] указывают на то, что эффективность лесоуправления характеризуется производством, утилизацией и распределением лесной продукции, а также степенью организованности этих процессов. Необходимы различные подходы к оценке вклада традиционных знаний в современное лесоуправление. Такие рамки предлагаются на базе этноботанической информации, с количественными и качественными индикаторами ряда переменных, связанных с традиционными знаниями. На примере Бразильской Амазонии [17] описаны главные характеристики успешного партнерства с местными общинами в области лесопользования. Обязательным является расширенное вовлечение общественного сектора с достаточной пользой от лесоэксплуатации для всех участников. Кроме производственно-ориентированного партнерства с акцентом на устойчивое лесопользование нужно также и политически ориентированное партнерство на базе коалиций гражданского общества с созданием приемлемых законодательных и политических рамочных условий для устойчивого лесоуправления.

Использование новых методов и способов в лесопользовании. В.А. Марин [18] исследовал опыт создания и функционирования Модельного леса «Госсинский» и доказал, что это новое и перспективное направление в лесопользовании. А.С. Алексеенко, А.А. Петров [19] предложили мероприятия по улучшению использования расчетной лесосеки и повышения доходности спелых перестойных рубок. Н.М. Большаков [20] привел основные тенденции развития мирового лесопользования. Показаны характеристики индустриального и постиндустриального леса. Представлены предложения по реконструкции структуры лесопользования на Российском Севере. И.А. Алексеев и другие [21] предложили способ лесопользования в равнинных хозяйственно освоенных хвойно-лиственных лесах. Способ предусматривает объединение выделов со спелыми и приспевающими лесами всех пород с образованием кварталов. Он позволяет продлить пользование древесными запасами в квартале, увеличить производительность насаждений, повысить устойчивость к корневым гнилям и вредителям, уменьшить площади выделов, повысить противопожарную устойчивость. В.И. Сухих [22] предлагает методы совершенствования расчета размера лесопользования. При установлении оборота рубки помимо возрастов количественной и технической спелости должны учитываться экономические факторы (стоимость древесины). Принцип непрерывности должен обязательно соблюдаться с возможностью отступления не более 50%.

Рекреационное лесопользование.  Ю.С. Решетников, А.В. Терешкин [23] для оценки рекреационных нагрузок выбирали наиболее посещаемые жителями г. Саратова городские зеленые насаждения и пригородную лесопарковую зону, выполняющую защитные функции. Показана важность проблемы влияния рекреационных нагрузок на характеристики почвы для лесопаркового хозяйства и зеленого строительства [24].

Многоцелевое лесопользование. Н.Н. Панкратова [25] изучала многоцелевое лесопользование с позиций как источник повышения доходов лесного хозяйства. На примере лесов Армении H.I. Sayadyan [26] указывает, что всесторонняя оценка не древесных лесных продуктов и потенциала использования косвенных ценностей более эффективна в сравнении с прямым лесопользованием. А.В. Туюнен, Н.В. Петров [27] на примере зеленой зоны Петрозаводска использовали ландшафтный метод для организации многоцелевого лесопользования. Авторы представили рекомендации по ведению лесного хозяйства в соответствии с принципами ландшафтно-экологического планирования. А.В. Подколзин, Г.А. Шевелева, Н.Э. Соколова [28] исследовали возможности организации многоцелевого лесопользования на юге Средней Сибири. Приведена характеристика потенциальных запасов некоторых лесных ресурсов на примере двух лесхозов. А.Х. Чочаев, М.А. Жашуев, О.А. Воробьева [29] изучили социально-экономические и экологические факторы многоцелевого лесопользования в лесоохотничьих хозяйствах. В.П. Ботенков, А.А. Гукова, Т.А. Бондарева [30] отмечают, чтобы лесопользование в лесах Восточной Сибири стало действительно комплексным и эффективным необходимо уделять внимание рациональному использованию, охране, воспроизводству не древесных ресурсов и изменению лесной политики.

Моделирование в лесопользовании. Zhang Zhengxiong и другие [31] предложили модель оптимальной операционной модели экологической лесозаготовки и транспортировки в искусственных лесах Китая. Harper George J. и другие [32] применительно к лесам Британской Колумбии предложили модель дерева (TASS). Результаты моделирования показали, что на опытном участке уничтожение всей конкурирующей растительности приведет к уменьшению физического возраста оборота рубки деревьев. Одновременно это будет способствовать увеличению годового прироста с 8 до 11%. А.Н. Борисов, В.В. Иванов [33] предложили имитационную модель, описывающую процесс прироста по диаметру ствола с учетом условий местообитания, расстояния до соседей и их взаимных размеров. Разработанная модель позволяет описывать динамику темнохвойных древостоев, и обосновано предлагать оптимальные виды, объемы рубок и их периодичность с учетом конкретных характеристик древостоев и условий местообитания. В.Н. Шанин и другие [34] разработали модель EFIMOD, имитирующую потоки углерода и азота в лесных экосистемах. Выполнен прогноз отклика лесных экосистем на различные режимы лесопользования при изменениях климата.

Применение ГИС-технологий в лесопользовании. Li Tu-cheng и другие [35] предложили кадастровую управленческую систему общественного лесопользования на базе ГИС. Данная система обеспечивает стандартизацию и эффективное управление общественными лесами. В.М. Ивонин, М.Д. Пиньковский, С.Д. Самсонов [36] с использованием ГИС-технологии для территории Сочинского национального парка получены средства пространственного анализа с различным составом отображаемой графической информации применительно к определению экологической рекреационной ёмкости лесов, доступных и привлекательных для отдыха. М.А. Ануфриев [37] в условиях Республики Марий Эл оценил тематическую информативность данных дистанционного зондирования для картографирования лесного фонда районов интенсивного лесопользования. Ю.А. Ширнин, Н.И. Роженцева [38] разработали методику, позволяющую по координатам, описывающим границы лесосеки из карт ГИС, производить разделение участка на делянки и определять значение среднего расстояния трелевки на полученных площадях.

Таким образом, новые направления в развитии лесопользования связаны с двумя направлениями: моделирование процессов лесопользования, применение ГИС-технологий в лесопользовании.

Еще во второй половине двадцатого века в лесной таксации было признано целесообразным определять объемы  для  практических целей по специальным таблицам [1]. Из всех составленных таблиц наибольшее применение в нашей стране нашли таблицы А.А.Крюндера, общие  для всех пород, без учета местоположения заготовляемых сортиментов на стволах. Указанные таблицы в дальнейшем были пересчитаны Г.М.Турским в метрическую систему, дополнены Н.П.Анучины и утверждены как ГОСТ 2708-44.

Так же раньше в практике использовались и другие таблицы. Например, таблица Проваторова, которая составлялась без всякого основного таксационного материала, чисто математически вычислялись объемы бревен, при предположении одного постоянного сбега для бревен всех пород и категории [2].

Для таблиц Климашевского – так же, как и таблиц Проваторова, было характерны то, что чисто математически вычисляются объемы бревен, предполагая  разделение их на пять классов соответственно сбегу в 1/8, 1/4, 3/8, 1/3 и 5/8 верш. на сажень.

Таблицы Тура, Арнольда, Турского, Рудзского – характеризовались составлением объема бревен на основании многочисленных наблюдений над сбегом и объемом бревен разных пород, причем признавалась возможность дать одну общую таблицу для бревен всех классов и пород [2].

Однако эти таблицы имели определенные недостатки. Например, таблицы Тура, Арнольда, Турского, Рудзкого не были приспособлены к нормальной таксации бревен по отдельности и приемлемо определяли объем, только при совместной таксации большего числа бревен, когда следует ожидать сглаживание крайностей в среднем результате.

Так же в таблицах не было предусмотрено, что на точность оценки бревен  влияет степень дробности ступеней толщины для диаметров бревен и общая длина бревен. При взятии очень крупной ступени для диаметров бревен в 4см, таблицы для единичных бревен или для небольшого числа их должны давать большие погрешности вследствие произведенного округления диаметров.

В современной лесоводческой практике известна взаимосвязь характеристик всего древостоя с параметрами отдельных деревьев в этом древостое. Например, согласно исследованиям [3] густота выращиваемого древостоя влияет на качество бруса. Для повышения качества бруса нужна большая густота древостоя в ранней фазе ротации для уменьшения роста веток в нижней части ствола, их ускоренного отмирания и самоочищения стволов. В поздней фазе оборота рубок желателен относительно редкий древостой для очищения от сучьев и ускоренного зарастания узлов. Как известно, чем больше густота, тем меньше сбег и наоборот, чем меньше густота, тем больше сбег, который в свою очередь, как уже ясно из представленного материала, очень влияет на точность определения объема сортиментов.

Следует так же учитывать влияние рубок на характеристики возобновившего последующего древостоя. Известно, что  проведение рубки ухода способствовало значительному увеличению диаметра ствола на уровне груди, прироста в высоту, соотношения размеров кроны и ствола, ширины кроны, но приводило к уменьшению высоты ствола  к диаметру на высоте груди. Так же существенно увеличился сбег  ствола, и поэтому  определение запаса древесины оказалось  завышенным на 2-15%, особенно у деревьев в прореженных насаждениях [4].

Международная торговля лесоматериалами развивается весьма динамично. По данным ФАО, объемы мирового экспорта круглого леса за последнее десятилетие в количественном выражении возросли на 8 млн. м³. Этому способствовали постоянный рост мирового потребления пиломатериалов в различных секторах экономики и возрастание значимости древесины как натурального, экологически чистого универсального материала. Международная торговля необработанной древесиной сегодня развивается в условиях растущих объемов ее потребления. Ведущими экспортерами круглого леса в мире являются Россия, Новая Зеландия, США, а главными импортерами необработанной древесины выступают Китай, Австрия, Германия. Главным фактором роста объемов международной торговли в настоящее время является рост потребления древесины в мире, и в ближайшие несколько лет эта тенденция на мировом рынке сохранится [5].

Экспериментальные исследования. Исследования проводились в Бирюсинском участковом лесничестве учебно-опытного лесхоза СибГТУ. На нижнем складе были выполнены замеры круглых лесоматериалов пихты сибирской. В дальнейшем установлены объемы круглых лесоматериалов различными способами. Определили выход кубометров пиломатериалов из бревна, можно по нижеприведенной таблице 1.

Таблица 1 – Определение выхода пиломатериалов

Примечание: При увеличении сорта круглого леса до 1-го норматив выхода пиломатериалов повышается на 3%. При снижении сорта круглого леса до 3-го норматив выхода пиломатериалов снижается на 2%, до 4-го сорта – на 7%. При смешанной поставке крупных и средних бревен норматив выхода пиломатериалов принимается как среднеарифметическое между средними и крупными бревнами.

Как видно из таблицы, пиломатериалов выходит приблизительно 50% от объема всего бревна. Стоит заметить, что у хвойных выход пиломатериала выше, чем у лиственных.

Ниже приведена таблица, показывающая, сколько кубометров пиломатериала, дровяного отхода и опилок выходит при использовании результатов расчета по формуле усеченного конуса и табличным данным (таблица 2), а также по формуле срединного сечения (таблица 3). Объемы найдены для одного бревна и для ста бревен. Так же показана разница между двумя выходами пиломатериалов в процентах. За 100% взят выход пиломатериалов, получаемый при вычислении по формуле усеченного конуса для первой таблицы и по формуле срединного сечения для второй.

Дополнительно была рассчитана стоимость пиломатериалов полученных из 100 бревен, объем которых был определен по табличным данным и по формуле усеченного конуса (таблица 3), а так же по табличным данным и по формуле срединного сечения (таблица 4). Кроме этого установлена разница между стоимостями пиломатериалов.

Выводы.  Сравнительный анализ показал, что стандартные значения в большинстве случаев занижают объемы бревен по ступеням толщины в сравнении с формулой усеченного конуса (-33,2-+6,4%). В толстомерной части бревен эта разница стабилизируется  и составляет около 10%. При этом применительно к формуле срединного сечения табличные значения бревен пихты в большинстве случаев завышают реальный объем круглых лесоматериалов. В стоимостном выражении для 100 бревен разница может составлять (ступень 36 см) до 60000 рублей.

Таким образом, использование формулы усеченного конуса позволяет в значительной степени снизить погрешность при определении объема бревен пихты применительно к локальному Восточно-Саянскому горно-таёжному району.

Таблица 4 – Стоимость пиломатериалов

(1).

Затем строили диаграммы связи по классам бонитета: HF = f (H) и
ΣG1.0 = f (H). Выравнивание кривых производилось с помощью полиномов 1-2-го порядка с коэффициентами детерминации (R2 = 0,998-1,0). Итоговый запас вычисляли по аппроксимированным значениям видовой высоты и суммы площадей поперечных сечений:

 (2).

В результате норматив для сосновых древостоев притундровых лесов имел следующий вид (таблица).
Данные показывают, что различия между значениями классов бонитета проявляются, но незначительно. Поэтому рекомендуется делить насаждения на две категории по условиям местопроизрастания: «высокопродуктивные» и «низкопродуктивные».
Составленные нормативы позволяют оценивать и сравнивать продуктивность притундровых сосняков северо-восточной части Российской Федерации.

Таблица – Общий норматив определения видовых высот, сумм площадей поперечных сечений и запасов притундровых сосновых насаждений на бонитетной основе (II-Vб классы) (фрагмент).