Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Гидролесомелиорация, охрана и рациональное использование болот в Республике Марий Эл

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кусакин, Александр Васильевич, Москва

На правах рукописи

КУСАКИН Александр Васильевич

ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ, ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БОЛОТ В РЕСПУБЛИКЕ МАРИЙ ЭЛ

Специальность 06.03.03 - Лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................................4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.........................................................................................9

1.1. Гидролесомелиорация и проблемы ее развития..............................................9

1.2. Влияние гидролесомелиорации на рост и производительность древостоев.................................................................................................................................12

1.3. Влияние состояния мелиоративной сети на рост и производительность древостоев.........................................................................................14

1.4. Влияние гидролесомелиорации на физико-механические свойства древесины разных пород............................................................................................................15

1.5. Оценка эффективности гидролесомелиорации..............................................17

1.6. Охрана и рациональное использование болот....................................................18

2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ

И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ..................................21

2.1. Географическое положение................................................................................................21

2.2. Климат......................................................................................................................................................23

2.3. Геология...................................................................................................................24

2.4. Рельеф, почвы и гидрография..........................................................................................25

2.5. Растительность и лесной фонд..........................................................................................28

2.6. Характеристика торфяного и гидролесомелиоративного фондов.. 32

2.7. Характеристика лесоболотного массива «Лебедань»..................................41

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................47

4. ВЛИЯНИЕ ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ И СОСТОЯНИЯ МЕЛИОРАТИВНОЙ СЕТИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДРЕВОСТОЕВ И КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ЕЛИ............................70

4.1. Характеристика почв и режим почвенно-грунтовых вод............................70

4.2. Лесоводственная эффективность осушения............................... 84

4.3. Влияние интенсивности осушения и состояния мелиоративной

сети на основные физико-механические свойства древесины ели................97

5. ВЛИЯНИЕ ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ И УХОДА ЗА КАНАЛАМИ НА ТАКСАЦИОННЫЕ И ЛЕСОПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВОСТОЕВ. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСУШЕНИЯ....................................................................................................................................................105

5.1. Влияние гидролесомелиорации на статические таксационно-лесопатологические характеристики...........................................................105

5.2. Влияние гидролесомелиорации на динамические таксационно-лесопатологические характеристики........................................................................................111

5.3. Оценка эффективности осушения.....................................................................146

6. ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БОЛОТ

В РЕСПУБЛИКЕ МАРИЙ ЭЛ...................................................................162

6.1. Болото - как объект охраны..................................................................................................162

6.2. Обоснование принятой методики и подбор торфоболот для сохранения в естественном состоянии....................................................................................166

6.3. Установление оптимальных размеров сохранения и использования торфоболот....................................................................................................................180

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ..................................................................182

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................190

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Республика Марий Эл относится к регионам с развитой промышленностью и сельским хозяйством, которые оказывают существенное, часто негативное воздействие на природные комплексы. Одним из основных антропогенных факторов, сильно влияющим на окружающую среду, особенно, на растительные и животные сообщества, является осушение и освоение болот.

В связи с наличием в республике значительных площадей болот и заболоченных земель в лесохозяйственной практике большое внимание уделяется гидролесомелиорации, как мероприятию, способному за короткий срок увеличить лесосырьевые запасы и создать условия для постоянного лесопользования. Кроме того, болота осушаются и с целью расширения площадей для увеличения продукции сельскохозяйственного производства и получения топлива, что в совокупности порождает ряд хозяйственных и экологических проблем. В результате, к настоящему времени полностью выработано 103 торфяных месторождения, 35 болот затоплено Куйбышевским и Чебоксарским водохранилищами, 15 - выгорело при стихийных пожарах, 3 - застроены. В настоящее время торфяной фонд республики состоит из 372 болот общей площадью 98 236 га. Практически в последние десятилетия утрачено более 150 болот.

Возросшие темпы использования болот и изменение их под влиянием хозяйственной деятельности остро и безотлагательно ставят вопрос о необходимости охраны болот, о сохранении их в естественном состоянии. Учитывая невозможность сохранения всех болот и высокие скорости воздействия на них при современных технических возможностях, необходимо срочно решать вопрос об оптимальном соотношении осушенных и неосушенных земель, т.к. для каждого региона существует определенный экологический предел мелиоративных мероприятий, который обеспечивает сохранение сбалансированного экологического равновесия в природе.

Актуальным является обоснование доли оставляемых вне мелиорации площадей в регионах с разными физико-географическими и экономическими условиями, однако, таких критериев, как и оценок средоухудшающих последствий гидролесомелиорации нет. Недостаточно изучено и влияние гидролесомелиорации болот на окружающую природную среду.

Цель работы. Определить место и роль болот в природном комплексе Республики Марий Эл, обосновать пределы их освоения для хозяйственных нужд, изучить влияние гидролесомелиорации на рост и производительность древостоев на низинном болоте, определить ее эффективность.

Задачи исследований:

1. Определить оптимальный размер сохранения болот в естественном состоянии в Республике Марий Эл.

2. Наметить размеры пользования болотами для добычи торфа и их рекультивации на 1996-2000 годы.

3. Изучить влияние гидролесомелиорации на производительность, санитарное состояние древостоев и качество древесины ели на низинном болоте в зависимости от интенсивности осушения и состояния мелиоративной сети.

4. Проанализировать влияние различной интенсивности осушения и состояния мелиоративной сети на ход роста древостоя ели, расположенного во втором ярусе.

5. Определить лесоводственную, техническую и хозяйственную эффективность осушения и на основе полученных данных произвести оценку эффективности осушения на примере осушенного низинного болота «Лебе-дань».

Научная новизна работы. 1. Впервые в Республике Марий Эл проведена балльная оценка природоохранных функций торфоболот, на основании которой определен оптимальный размер сохранения болотных территорий в естественном состоянии.

2. Дана функциональная классификация торфяного фонда республики, четко распределившая его по направлениям использования. В охраняемом фонде выделены особо охраняемые природные территории (ООПТ).

3. Выявлена высокая эффективность гидролесомелиорации на низинном болоте и ее снижение от вторичного заболачивания.

4. Впервые исследовано влияние интенсивности осушения и состояния мелиоративной сети на рост, производительность древостоя и основные физико-механические свойства древесины ели, произрастающей во втором ярусе на низинном болоте.

5. Изучены происходящие в процессе гидролесомелиорации изменения в структуре лесных сообществ и выявлена смена консортов. Обоснована необходимость лесоводственного поддержания смены сосны елью.

6. Впервые по унифицированной методике установлены зараженность деревьев ели и других пород болезнями и вредителями, определены наличный, свежий и годичный отпады по причинам образования, прирост разрушения осушенного соснового древостоя по площади, прогнозные характеристики пород.

7. Оценен в доверительный срок (через 25 лет) эффект капитального ремонта, проведенного на каналах 60-летней давности осушения. Определен последующий вид проведения ремонта.

Практическая значимость и реализация результатов исследований:

1. Обоснована необходимость дифференцированного подхода при оценке социального и экологического значения болот при проектировании лесо-осушительных работ.

2. Теоретически обоснована на примере болотной системы «Лебедань» необходимость своевременной смены консорты, в частности сосны елью и практической реализацией доказана экологическая и хозяйственная ее целесообразность.

3. Разработана и применена унифицированная методика оценки эффективности осушения и ухода за осушительными каналами.

4. Автором подготовлено, а Правительством республики принято постановление «Об охране и рациональном использовании торфоболот в Республике Марий Эл» от 27.06.1996 г. №231, в котором закреплен перечень болот, оставляемых в естественном состоянии, находящихся в резерве, намеченных для эксплуатации и рекультивации уже выработанных торфяников.

5. Изучены и даны функциональные оценки всем, имеющимся площадью более 10 га, болотам республики с учетом их значимости в глобальном, экосистемном, популяционном и социальном планах.

6. Натурные объекты на осушительной болотной системе «Лебедань» используются в качестве учебных объектов для студентов лесохозяйственно-го и мелиоративного профиля вузов республик Марий Эл, Татарстан и Нижегородской области.

Обоснованность выводов и достоверность результатов исследований обеспечена проведением 25-летних регулярных исследований болотной системы «Лебедань», где после проведения капитального ремонта автором было заложено 28 постоянных пробных площадей, срублено и обработано 195 модельных деревьев, а также большим материалом, собранным по болотам республики. Достоверность выводов подтверждается использованием современных методов математической статистики.

Личное участие автора. Автор определил и сформулировал цель, задачи и программу исследований, непосредственно участвовал в сборе и обработке полевых и опытных материалов, самостоятельно выполнил их анализ, сделал выводы и предложения.

На защиту выносятся:

1. результаты исследований влияния интенсивности осушения и состояния мелиоративной сети на рост и производительность древостоев, произрастающих на осушенном низинном болоте;

2. результаты исследований основных физико-механических свойств древесины ели, произрастающей во втором ярусе;

3. санитарное состояние и показатели фаутности урочища «Лебедань» в зависимости от интенсивности осушения и ухода за каналами;

4. оценка эффективности гидролесомелиорации с многопараметровым вычислением технических и хозяйственных эффектов по унифицированным методикам;

5. обоснование оптимального размера сохранения в естественном состоянии болот в республике;

Апробация и публикация материалов. Результаты исследований изложены в публикациях автора и докладывались на международных, всероссийских и республиканских конференциях и совещаниях, касающихся вопросов гидролесомелиорации и охраны болот в Кирове (1995), Н. Новгороде (1996), Санкт-Петербурге (1996,1997), Йошкар-Оле (1996, 1997), Вологде (1998), Москве (1996, 1999). По материалам диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству, списка литературы и 7 приложений. В диссертации 202 страницы, включая 52 таблицы и 44 рисунка, список литературы имеет 145 наименований, из них 10 - иностранных авторов. Приложения в виде отдельного тома на 261 странице.

Автор выражает признательность и благодарность своим научным руководителям: академику МАНЭБ, заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А. А. Корепанову, кандидату философских наук, доценту А. С. Шилову, а также академику МАНЭБ, доктору сельскохозяйственных наук, заслуженному деятелю науки РФ и Марий Эл, профессору И. А. Алексееву, академику МАНЭБ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В. И. Пчелину, кандидату биологических наук, доценту Г. Г. Куликовой за оказанную научно-методическую помощь.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Гидролесомелиорация и проблемы ее развития

Первые осушительные работы на лесных землях России с целью улучшения казенных лесов были произведены в начале XIX века в Петербургской губернии и носили стихийный и локальный характер (Писарьков, Тимофеев, 1964; Константинов и другие, 1975). Мысль об осушении более обширных болотистых пространств была выдвинута в период царствования Александра!. По его указанию в 1810 году было издано составленное Г. Энгельгардтом руководство по осушению болот. Однако и после этого осушительные работы в тот период проводились на незначительных площадях, лишь вблизи Петербурга и в Псковской губернии (Жилинский, 1899).

В 1873 году министерством государственных имуществ были организованы две экспедиции: Северная, работавшая с 1873 по 1893 гг. под руководством вице-инспектора корпуса лесничих Н. В. Августиновича и Западная, проводившая работы с 1873 по 1898 гг. под руководством И. И. Жилинского (Сабо, 1966). Всего Северной экспедицией было осушено около 220 тыс.га болот и заболоченных лесов в Петербургской, Олонецкой, Новгородской, Псковской, Вологодской, Ярославской губерниях и Прибалтике. Западная экспедиция осушила около 490 тыс.га лесов и болот в Белорусском Полесье и около 57 тыс.га в центральных губерниях страны. Таким образом, только эти две экспедиции осушили более 750 тыс.га болот и заболоченных лесов (Пьявченко, 1957).

Еще более существенное развитие осушение лесных земель получило в 1890-1914 гг. Осушались при этом преимущественно помещичьи леса. Результаты мелиорации этого периода и теперь мы можем наблюдать, например, в Сиверском, Вырицком, Лужском, Тосненском и иных лесхозах Ленинградской области, а также в Окуловском, Старо-Русском и других лесхозах Новгородской области. В этот период были начаты попытки сочетать лесо-осушение с дорожным устройством лесных территорий и с устройством лесо-

сплавных каналов. С началом войны в 1914 г. все эти работы были прерваны (Елпатьевский и другие, 1970). В этот период было осушено и исследуемое нами болото «Лебедань».

В послереволюционный период (с 1925 г.) работы по осушению лесов возобновились, но из-за отсутствия тогда средств механизации и значительной трудоемкости работ они производились в малых объемах и составили в среднем за период с 1925 по 1940 гг. по 10 тыс.га в год.

Вместе с тем, именно в то время осушительная мелиорация как наука впервые получила свое развитие. Этому способствовало создание Государственного института сельскохозяйственной мелиорации, который начал проводить исследования и опубликовывать свои работы. Институтом издавались «Материалы по опытно-мелиоративному делу» (1928), в которых кроме сельскохозяйственной мелиорации, большое место заняло и лесоосушение. В это время начались систематические наблюдения за уровнем грунтовых вод (УГВ), что дало возможность определить характер депрессионной кривой УГВ под влиянием осушительно-мелиоративной сети (Ефремов, 1928).

В 30-х годах возникла необходимость и получила развитие работа по совершенствованию техники и технологии изыскательских работ и проектированию лесоосушительных мелиорации, оснащение их инструментально (нивелировка, теодолитная и мензульная съемка). В это же время разрабатываются методы расчетов поперечного сечения и глубины каналов разного порядка с учетом объективных условий, в частности, типа грунта (Дубах, 1934).

В послевоенный период (с 1951 г.) работы по осушению лесных земель возобновились и стали быстро нарастать. Здесь решающее значение имело широкое применение для создания осушительной сети экскаваторов и кана-локопателей. К этому времени были созданы научные проектные и организационные предпосылки развития гидролесомелиорации. В РСФСР было образовано 43 лесных специализированных машинно-мелиоративных станций, а ежегодный объем гидролесомелиорации болот к 1975 г. превысил 300 тыс.га. С конца 80-ых годов объемы лесоосушения уменьшились, однако в лесном хозяйстве страны, по приблизительным оценкам, имеется около

6,0 млн.га осушенных болот и заболоченных лесов с действующей осушительной сетью (Вомперский, 1989).

Возросшие объемы лесоосушения, повышение удельного веса осушенных болот по регионам, назначение объектов к лесоосушению от предполагаемой экономической эффективности по устаревшим «Техническим указаниям по осушению лесных площадей» (1971), существовавшей установке удешевлять лесоосушение, исходя из чи�