Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья

Корепанов, Александр Дмитриевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья
ВАК РФ 06.03.02, Лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации по теме "Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья"

005008876

На правах рукописи

Корепанов Александр Дмитриевич

Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья (на примере Пермского края)

06.03.02 - Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Екатеринбург - 2012

005008876

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор .

Залесов Сергей Вениаминович; ■

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, доцент Кожевников Алексей Петрович; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ■

Александров Вадим Владимирович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия» .

Защита состоится 21 февраля 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 при Уральском государственном лесотехническом университете по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский

тракт, 36, УЛК-2, ауд. 320. . пггг»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО

«Уральский государственный лесотехнический университет».

Автореферат разослан 48 января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

Актуальность темы. Одним из основных способов повышения производительности лесов на избыточно увлажненных почвах является гидролесомелиорация. В результате осушения улучшаются почвенногидрологические условия произрастания древесной растительности. Это приводит к тому, что открытые болота, вырубки, гари, редины, сенокосы зарастают древесно-кустарниковой растительностью, изменяется напочвенный покров. Динамика облесения болот, состав естественного возобновления зависят от типа болота и интенсивности осушения. При этом следует учитывать негативные экологические последствия осушения лесных болот. .

Лесоводственная эффективность осушения избыточно увлажненных лесных земель отдельных районов Прикамья изучалась рядом ученых (Тимофеев, 1969; Иванов, 1974; Рубцов, Федюков, 1980; Корепанов, 1984; Шведова, 1990; Красильников, 1998; Шишов, 1990; Корепанов, Дружинин, 1994). В то же время, проведенные исследования, в основном, носили узко территориальный характер, не охватывая всего многообразия факторов влияющих на производительность древостоев и экологических последствий осушения. Другими словами, производительность древостоев в зависимости от уровня грунтовых вод (УГВ), зависимость режима УГВ от климатических факторов, а также процессы естественного и искусственного лесовосстановления при разной интенсивности осушения болотных лесов Прикамья изучены недостаточно и требуют уточнения.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является установление закономерностей динамики водного режима осушаемых и не осушенных лесных болот Пермского края и разработка на этой основе параметров осушительной сети, обеспечивающих лесоводственную эффективность осушения с учетом региональных почвенно-климатических условий.

Задачи исследования сформулированы на основе анализа отечественного и зарубежного опыта осушения лесных земель и предусматривают:

- установление закономерностей режима УГВ в насаждениях основных типов леса в условиях естественного дренажа и осушения;

- выявление комплекса экологических факторов, влияющих на УГВ;

- исследование влияния состояния осушительной сети на динамику грунтовых вод и рост древостоев;

- определение производительности насаждений в зависимости от режима грунтовых вод и комплекса почвенно - климатических факторов;

- изучение естественного и искусственного лесовозобновления на осушаемых болотах;

- разработка региональных параметров лесоосушительной сети и мероприятий по пожарной безопасности осушаемых болот.

Научная новизна исследований. Впервые для региона исследований

установлены закономерности режима УГВ в насаждениях на осушаемых и не осушенных болотах, выявлены сроки понижения УГВ, обеспечивающие задачи лесовыращивания. Определено влияние УГВ на рост сосновых и еловых насаждений на болотах. Изучена длительность влияния удобрений на осушаемых верховых болотах. Разработаны региональные параметры

осушительной сети для лесных болот.

Практическая значимость работы Установлены сроки ремонта осушительной сети, Предложены мероприятия по пожарной безопасности осушаемых болот. Разработанные нормы осушения можно использовать при строительстве новых и реконструкции существующих осушительных сетей.

Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечиваются длительными исследованиями, большим объемом экспериментального материала, применением апробированных методик сбора и математических методов обработки исходных данных с использованием современных компьютерных программ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- особенности динамики уровня грунтовых вод;

- успешность формирования естественных молодняков на осушаемых лесных болотах;

- эффективность искусственного лесовосстановления на осушаемых площадях.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, разработке программы и методики исследований, подборе объектов, сборе, обработке и анализе экспериментального материала, формулировке научных положений и выводов. и

Апробация. Материалы исследований представлялись на Всероссийских и международных конференциях: "Современные проблемы почвоведения и экологии" (Йошкар - Ола, 2006); "Проблемы повышения продуктивности и комплексного использования лесных ресурсов Нижегородской области" (Нижний Новгород, 2008); "Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства" (Йощкар — Ола, 2008); "Проблемы сельскохозяйственного производства" (Нижний Новгород, 2009); "Агрономия, агрохимия, агропочвоведение, агроэкология, общая химия, лесоведение, садово-парковое и садовое строительство, ветеринария и зооинженерия" (Пермь, 2010); "Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях" (Нижний Новгород, 2010); "Всероссийский симпозиум с международным участием" (Великий Новгород - Валдай, 2010); "Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, сохранения их биоразнообразия, охраны природных территорий и развития экотуризма" (Великий Новгород, 2011); "Повышение продуктивности, рациональное использование и охрана земель лесного фонда" (Тихвин, 2011);" Лесные экосистемы в условиях изменения клима-

та: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг" (Йошкар-Ола, 2011), «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 печатная работа, в том числе 5 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, основных выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 343 наименования, в том числе 31 на ино странных языках. Текстовая часть диссертации изложена на 204 страницах, имеет 94 таблицы и 25 рисунков.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Влиянию осушения на рост древостоев уделено много внимания как в России, так и за рубежом (Жудра, 1896; Шабак, 1915 а, б, Эркин, 1934, Дубах, 1945; Писарьков, 1951; Пьявченко, Сибирева, 1959; Вайчис, Рускау-скас, 1969; Бау^сИ, 1971; Константинов, Юзепчук, 1972; ОЬоузИ, 1973; Буш, Залитис, 1977; Корепанов, Дружинин, 1994; Сабо, 1999; Корепанов, Корепанов, 2002 и др.). При этом лесоводственная эффективность осушения в Прикамье изучена недостаточно. Практически не изучены вопросы влияния УГВ на компоненты насаждения, ход естественного и искусственного лесовозобновления на осушаемых болотах Прикамья. Для других регионов ход естественного возобновления на осушаемых площадях и факторы, влияющие на его успешность, изучены хорошо (Вомперский, 1957, Пятецкий, 1958; Пьявченко, 1960; Елпатьевский и др., 1970 б, 1978; Корепанов, 1980; Пятин, 1980; Б^ексЫ, Ророуэй, 1980; Залитис, 1981, 1986; Медведева, Матюппсин, 1982; Русецкас, Григалюнас, 2009 и др.). Однако, данные о ходе роста древостоев, формирующихся после осушения противоречивы. По данным В.Г. Рубцова (1973), число деревьев убывает по мере снижения интенсивности осушения, по данным Ю. Русецкаса и В. Грига-люнаса (2009), для возобновления ели под пологом лиственных, ситуация

обратная. ,

По данным долгосрочных исследований на Северо-Западе, производительность искусственных насаждений по сравнению с естественными на осушаемых болотах, может быть выше на 100 м^/га (Константинов и др., 2010 а). Отмечена роль водоотводящих борозд и их расположения относительно осушителя (Иванов, 1974; Елпатьевский и др., 1978, Чиндяев и др., 2007) на сохранность и рост лесных культур, однако, при достаточном

распространении данного способа, различно мнение о сроке действия таких борозд.

Содержание питательных веществ после осушения остается тем же, что и до его проведения и может незначительно изменяться лишь в течение длительного (50 - 100 лет) периода после осушения (Бабиков, 2002). Применительно к осушаемым лесам внесение комплекса минеральных удобрений повышает плодородие почв и стимулирует перевод валовых форм элементов питания в подвижные формы (Колесников и др., 1981; Ипатьев и др., 1984; Корепанов, Дружинин, 1994; Мариничев, 2009). Отмечено (Ипатьев и др., 1984, Мойко, 1977), что действие минеральных удобрений сохраняется дольше на торфяных почвах, чем на минеральных. Рекомендуемые дозы и соотношения удобрений сильно различаются. Относительно времени действия удобрений мнение лесоводов неодинаково и варьирует от 6 (Пятецкий, 1968) до 20 лет (Маттошкин, 2010).

Множество авторов предлагали глубины осушителей и расстояние между ними для различных регионов (Будыка, 1959; Смоляк, 1969; Поджа-ров, 1970; Михович, 1979). Критерием для установления расстояний между осушителями является мощность и степень разложения торфа, уклон местности, характер питания болот, подстилающий грунт и т.п. Мнение о глубине каналов и расстоянии между осушителями для разных условий сильно различается. . '

Осушение лесных земель вызывает повышение пожарной опасности (Александров и др., 1979; Червонный, 1981; Зверков, 1982; Залесов, 1998, 2006; Косолапов и др., 2003; Щетинский, 2003; Маслов, 2007; Усеня, 2010; Белов, Выродов, 2011; Маслов, Пыленок, 2011). Однако существует мало систематизированных данных о противопожарных мероприятиях на осушаемых и неосушенных площадях, а имеющиеся противоречивы.

Наличие различий в эффективности осушения лесных земель обусловило направление наших исследований '

Глава 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

ОБЪЕМ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

Программа исследований была разработана в соответствии с поставленными задачами. Объектом исследований являлись насаждения на Гайн-ском, Сюзьвинском и Пальтинском лесоболотных массивах Пермского края. Пробные площади (ПП) для изучения формирования естественных молодняков на осушаемых болотах и для изучения искусственного лесовозобновления, закладывались при непосредственном участии автора. ПП по изучению УГВ и влияния удобрений на рост сосняков заложены в период с 1970 по 1994 сотрудниками Пермской ЛОС СПбНИИЛХ (Корепанов, 1984; Корепанов, Дружинин, 1994) и восстановлены нами. Данные прошлых лет по ним были переведены в цифровой формат и использованы в диссерта-

ционной работе. Закладка и обработка ПП в насаждениях проводилась в соответствии с методическими рекомендациями СПбНИИЛХ (Книзе, 1972, Рубцов, 1977). Для изучения динамики таксационных показателей древостоя использовался метод модельных деревьев (Дворецкий, 1971).

На всех ПП были пробурены скважины для замера УГВ по методике А.Д. Дубаха (1945) и С.Э. Вомперского (1968), а также были сделаны почвенные разрезы. На пробных площадях на избыточно увлажненных землях были взяты образцы торфа с разной глубины для химического анализа по общепринятым методикам.

В разных типах леса замерена глубина снегового покрова, плотность снега и определен запас влаги. Измерены температуры почвы, определены глубины промерзания и даты оттаивания торфяных почв мерзлотомером Данилина.

Определены виды повреждения каналов осушительных сетей Сюзьвин-ского болота, предложены мероприятия, которые требуются для очистки каналов и повышения продуктивности насаждений.

Всего заложено 30 ПП, 15 восстановлены. Произведено более 30000 замеров УГВ на 180 скважинах, около 6500 замеров осадков за вегетационный период и около 250 замеров температуры почвы: Сделано описание 45 почвенных разрезов, проведен химический анализ 30 образцов торфа. Срублено 225 модельных деревьев. Описан ЖНП на 45 пробных площадях, для определения проективного покрытия и встречаемости видов было заложено 1125 учетных площадок.

Глава 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Климат района исследований континентальный. Значения гидротермических коэффициентов 1,8 и 1,4 для средней и южной подзон тайги соответственно, что обуславливает наличие в лесопокрытой площади края 22,3% болотных и заболоченных лесов. Насаждения, сформировавшиеся на избыточно увлажненных почвах представлены в условиях средней подзоны тайги сфагновой и долгомошной, а в условиях южной подзоны тайги травяно болотной группами типов леса.

Основной объем экспериментальных материалов был собран на территории Гайнского, Сюзьвинского и Пальтинского лесоболотных массивов, расположенных на Верхне-Камской возвышенности (Камско-Мещерская ландшафтная область, средняя подзона тайги) и Оханско-Вайкинском плато (Высокое Заволжье, южная подзона тайги). Представленные на указанных лесоболотных массивах насаждения и непокрытые лесной растительностью площади являются типичными для болотных лесов Прикамья, что, в сочетании с различиями в давности и интенсивности осушения, позволя-

ех надеяться на получение объективных данных об эффективности действующих осушительных систем. '

Глава 4. РЕЖИМ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД В ОСНОВНЫХ ТИПАХ НАСАЖДЕНИЙ

По исследованиям ряда авторов, режим УГВ тесно связан с лесорастительными зонами, т.е. имеет региональный характер. Нами в течение 8 лет велись наблюдения за режимом УГВ в сосняках средней и южной подзон тайги Прикамья (табл. 4.1).

Для установления существенности различий между среднемесячным УГВ за период вегетации в южной и средней подзонах тайги был проведен дисперсионный анализ, который не выявил существенных различий между режимами УГВ средней и южной подзон тайги в сосновых насаждениях. Режим УГВ стабилен и может характеризовать тип леса в любой лесорастительной зоне. Однако, надо учитывать что при практически одинаковом среднемесячном УГВ в южной и средней подзоне тайги производительность насаждений в одном и том же типе леса отличается, что наблюдается как на торфяных почвах, так и в условиях достаточного дренажа на песчаных почвах.

Таблица 4.1 - Режим УГВ сосновых насаждений по лесорастительпым зонам, см

Тип леса Подзона тайги Класс бонитета Среднемесячный УГВ Среднее за У-ІХ

V VI VII VIII IX

Сосняк пушице-во-сфагновый Южная Уб +2 8 10 6 7 9

Средняя Уб 0 6 8 12 10 7

Сосняк осоковосфагновый Южная V +3 10 13 15 12 9

Средняя Уа +3 2 4 11 12 6

Сосняк приру-чейниковый Южная III. '2 9 19 26 20 15

Средняя IV +5 4 12 22 30 13

Сосняк сфагноворазнотравный Южная IV +7 +1 4 12 8 3

Средняя V +4 0 5 10 10 4

Сосняк черничный влажный Южная III 21 41 50 65 68 49

Средняя V 16 33 52 77 80 52

Сосняк черничный свежий Южная 11 35 61 72 85 87 68

Средняя V 46 61 70 84 80 68

Сосняк брусничный Южная II 72 • 92 101 111 111 98

Средняя IV 70 84 94 122 129 101

Сосняк мшистый Южная' II 126 136 154 178 182 155

Средняя IV 138 144 156 171 179 157

Для насаждений всех классов возраста, бонитета, а также типов леса характерны общие закономерности сезонной динамики УГВ (Костяков, 1961). Усредненные данные о динамике грунтовых вод в сосновых насаждениях основных типов леса представлены в табл. 4.2. Материалы табл. 4.2 свидетельствуют, что как низкий, так и высокий УГВ обуславливают сни-

жение продуктивности сосновых насаждений. При средневегетационном УГВ в пределах 50-160 см создаются наиболее благоприятные водновоздушные условия для роста сосновых насаждений. Здесь формируются сосняки мшистые, брусничные, черничные II - III классов бонитета. В зависимости от УГВ и почвенно-гидрологических условий сосновые насаждения разделены нами на 5 следующих групп:

1. Насаждения на почвах недостаточного грунтового увлажнения.

2. Насаждения на почвах наиболее благоприятного увлажнения.

3. Насаждения на торфяных почвах верхового типа заболачивания.

4. Насаждения на торфяных почвах переходного типа заболачивания.

5. Насаждения на торфяных почвах низинного типа заболачивания.

Среднемесячный УГВ, см Средневеге-

Тип леса V VI VII VIII IX тационныи УГВ, см

Сосняк лишайниковый (вершины дюн) 623 610 612 622 627 619

Сосняк лишайниковый 365 355 366 379 391 371

Сосняк мшисто-лишайниковый 173 181 192 203 206 191

Сосняк мшистый 126 136 154 178 182 155

Сосняк брусничный 74 81 98 113 119 97

Сосняк черничный свежий 35 61 72 85 87 68

Сосняк кисличный 21 35 1 60 90 110 63

Сосняк черничный влажный 21 41 50 65 68 49

Сосняк долгомошный 23 35 45 51 46 40

Сосняк сфагново-долгомошный 8 15 19 24 19 17

Сосняк багульниковый 8 20 17 32 32 22

Сосняк кустарничково-сфагновый +4 0 5 10 10 4

Сосняк пушицево-сфагновый 1 5 7 1 8 6

Сосняк осоково-сфагновый +4 1 5 10 8 5

Сосняк травяно-сфагновый +2 2 6 13 12 6

Сосняк сфагново-разнотравный +7 +1 4 12 8 3

Сосняк осоково-тростниковый +з • 1 1 4 2 1

Сосняк болотно-разнотравный 1 8 19 38 24 16

В результате осушения происходит осадка торфа, различная в зависимости от типа болота, мощности слоя торфа и интенсивности осушения. В межканальном пространстве, несмотря на осадку торфа, образуется кривая депрессии УГВ, которая зависит от тех же факторов (рис. 4.1).

В диссертационной работе нами рассматрена степень влияния различной интенсивности осушения на гидрологический режим и производительность сосновых насаждений, произрастающих на разных типах болот.

Режим УГВ осушаемых олиготрофных болот можно считать удовлетворительным при расстоянии между каналами до 50 м. Однако бедность торфяных почв верховых болот требует для произрастания сосняков очень

большой интенсивности осушения С глубиной каналов 1,3 - 1,5 м. В этом случае производительность сосняков повышается до IV класса бонитета.

0 X

■ - 1

10 ' " «•»’ г,

20 ✓

30 ✓ Г +. . ■ * . . . гг ‘~ :

40 — - ’■ ' | ;

50 у*

60 •

/ . . • * • - •

0 20 40 60 80 100 120 140

Расстояние от канала, м

1______Всрхооос болого 2------Переходное болого

3 _ . -Низинное болою Рисунок 4.1 - Кривые депрессии УГВ на различных типах болот

Осушаемые мезоолиготрофные болота, как и олиготрофные, требуют повышенной интенсивности осушения, главным образом за счет увеличения глубины осушителей. Хорошая реакция мезоолиготрофных болот на осушение объясняется стратиграфией торфяной залежи.

Благодаря относительно высокой зольности торфов переходных болот, в результате осушения производительность сосняков повышается с V - Уа

до I - II классов бонитета.

Режим увлажнения осушаемых низинных болот благоприятен для произрастания древесно-кустарниковой растительности в течение вегетации, за исключением мая. Богатство торфяных почв низинных болот позволяет произрастать на осушаемых болотах соснякам по I классу бонитета.

Для наблюдения за режимом УГВ ельников проведены исследования на пробных площадях, характеризующих еловые насаждения с I по V классы бонитета в наиболее распространенных типах леса (табл. 4-3).

Необходимо отметить различие в режиме УГВ насаждений на минеральных и торфяных почвах. Прежде всего, УГВ в ельниках на торфяных почвах стоит значительно выше, чем на минеральных. В ельниках на минеральных почвах грунтовые воды интенсивнее реагируют на изменение количества осадков в течение вегетационного периода.

Таблица 4.3 - Усредненные данные о режиме УГВ в ельниках основных типов леса

Тип леса Среднемесячный УГВ см Средневеге-тационныи УГВ, см

V VI VII VIII IX

Ельник кисличный 17 47 87 111 130 103

Ельник бруснично-черничный 38 63 97 113 123 84

Ельник черничный 26 48 73 84 • 90 49

Ельник разнотравно-зеленомошный +4 5 29 43 44 21

Ельник болотно-разнотравный +5 3 23 42 34 11

Ельник сфагново-разнотравный +10. +1 16 37 26 10

Ельник приручейниковый +6 5 25 44 38 10

Вырубка (ельник черничный) 16 32 65 77 71 37

Глава 5. ДИНАМИКА УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Общеизвестно, что атмосферные осадки вегетационного периода влияют на режим грунтовых вод. В табл. 5.1 приводятся уравнения для основных типов сосновых насаждений. Материалы табл. 5.1 свидетельствуют, что в сосняках на минеральных почвах, кроме сосняка черничного, связь между осадками и УГВ очень слабая или отсутствует. Динамика УГВ зависит от количества осадков в сосняках с избыточным увлажнением и сосняке черничном. Представленные уравнения для этих типов леса достоверно описывают зависимость УГВ от количества осадков текущего года и позволяют определить средневегетационный УГВ при количестве осадков конкретного года наблюдения.

Таблица 5.1 - Связь УГВ с осадками в сосняках основных типов леса

Тип леса Уравнение

Сосняк лишайниковый 0,0013 у = -0,0147х-366,69

Сосняк мшисто-лишайниковый 0,0000 у = 0,0004х -173,44

Сосняк мшистый . 0,0049 у = 0,0268х-148,82

Сосняк брусничный 0,0371 у = 0,0708х -122,38

Сосняк черничный 0,7161 у = 0,2514х- 123,52

Сосняк кустарничково-сфагновый 0,7288- у = 0,1528х - 50,665

Сосняк пушицево-сфагновый 0,7855 у = 0,0848х-31,807

Сосняк сфагново-разнотравный 0,7288 у = 0,1528х- 50,665

Сосняк осоково-тростниковый 0,6368 у = 0,0801х - 25,39

Сосняк осоково-сфагновый 0,5168 у = 0,0735х-28,209

Сосняк долгомошный 0,8943 у = 0,2547х- 111,34

Сосняк багульниковый 0,8687 у = 0,3071х-114,13

Динамика УГВ ельников, так же как и сосняков, зависит от осадков вегетационного периода. Данные о зависимости УГВ от осадков, представленные в табл. 5.2 свидетельствуют о том, что связь между УГВ и осадками в ельниках тесная, за исключением ельника сфагново-разнотравного,

что объясняется быстрым сбросом талых вод и осадков в данном типе леса, либо малым сроком наблюдений. •

Представленные в табл. 5.2 уравнения достоверно описывают зависимость УГВ от осадков текущего года и с их помощью можно определить средневегетационный УГВ при количестве осадков за конкретный год наблюдения с достаточной точностью. По представленным уравнениям и показателям количества осадков года наблюдений можно определить также и потенциальную пожарную опасность в насаждениях избыточно увлажненных типов леса. ' .

Таблица 5.2 - Связь между УГВ и осадками в ельниках основных типов леса

Тип леса Уравнение

Ельник кисличный 0,7301 у = 0,2666х- 152,480

Ельник бруснично-черничный 0,6899 у = 0,2369х- 162,240

Ельник черничный 0,6799 у = 0,1957х- 127,380

Ельник разнотравно-зеленомошный 0,7789 у = 0,1287х- 64,314

Ельник болотно-разнотравный 0,5125 у = 0,111 Ох-54,754

Ельник сфагново-разнотравный 0,3407 у = 0,0876х-41,654

Ельник приручьевый 0,6566 у = 0,1526х- 69,627

Высота снегового покрова и запас влаги в болотных сосняках значительно выше, чем в суходольных, что можно объяснить низкой сомкнутостью сфагновых сосняков. Важную роль в снегонакоплении играет высота древостоя и хорошо выраженный микрорельеф, способствующий задержанию снега. По запасам снеговой влаги открытое болото находится между болотными и суходольными сосняками. Отсутствие деревьев способствует сдуванию снега к опушкам. Осушение существенно снижает снегонакопление. Чем интенсивнее осушение, тем меньше снегонакопление в лесу независимо от типа леса. Безусловно, важную роль играет высокая сомкнутость древесного полога осушаемых сосняков.

С целью характеристики условий роста и развития древостоев определялась продолжительность затопления отдельных горизонтов почвы в весенний период, период интенсивного роста (май - июнь) и за вегетационный период (май - сентябрь). Установлено, что каждому типу леса соответствует определенный период подтопления того или иного горизонта почвы. Учитывая периоды подтопления почвенных горизонтов, можно с помощью осушения направленно регулировать водный режим.

Изучение суточной динамики УГВ позволяет установить степень влияния осадков, испарения и транспирации на режим УГВ. В итоге, суточная динамика определяет особенности режима УГВ по типам леса в течение сезонов года. Нами велись наблюдения за суточной динамикой грунтовых вод с помощью самописца путем небольшой модернизации недельного термографа (Кулик, 1956). Наблюдения проводились на осушаемых боло-

тах, где в настоящее время произрастают сосняки кусгарничково-сфагновые и болотно-разнотравные.

Знание суточной динамики УГВ осушаемых болот позволяет нам объяснить особенности его режима, учесть возможные случаи подтопления корневых систем древесных пород в течение вегетационного периода и внести соответственные коррективы при определении интенсивности осушения. •

Благодаря высокой влажности торфяные почвы отличаются значительной теплоемкостью. Им менее свойственны температурные колебания по сравнению с минеральными и осушаемыми торфяными почвами. Осушение приводит к ухудшению температурного режима торфяных почв, причем, чем интенсивнее осушение, тем холоднее торфяные почвы (Пьявчен-ко, 1967; Вомперский, 1968). Нами проведены исследования по изучению температурного режима торфяных почв (табл. 5.3).

Таблица 5.3 - Средневегетационный температурный режим торфяных почв, °С

У осушителя от поверхности почвы, см Между осушителями от поверхности почвы, см Неосушенное болото от поверхности почвы, см

поверх- ность 10 20 30 поверх- ность 10 ■20 30 поверх- ность 10 20 30

Верховое болото

15,1 9,2 8,6 8,2 14,5 9,6 | 9,0 8,5 ^ 12,2 13,7 11,0 10,7

Переходное болото

13,5 8,7 8,1 7,9 14,0 8,9 8,0 7,2 14,9 9,4 8,8 8,6

Низийное болото

11,5 7,1 5,6 4,9 10,8 6,6 5,4 4,5 12,6 7,9 7,2 6,6

Исходя из данных табл. 5.3 можно сделать вывод о. значительном различии температурного режима торфяных почв в зависимости от типа болотной залежи и интенсивности осушения. Прежде всего, подтверждается мнение об ухудшении температурного режима с увеличением интенсивности осушения.

Изучение температурного режима осушаемых торфяных почв имеет важное значение для определения сроков достижения нормы осушения в начале вегетационного периода. Установлено, что на осушаемых болотах почва прогревается до 5 - 6 °С на глубине до 30 см в сроки, приведенные в табл. 5.4. Именно к указанному времени осушительные системы должны отводить грунтовые и паводковые воды из корнеобитаемого слоя почвы. В дальнейшем понижение УГВ в условиях Прикамья обеспечит норму осушения на весь вегетационный период.

В связи с большим объемом гидромелиорации в Прикамье, актуально проведение инвентаризации с целью определения состояния и принятия мер по восстановлению лесоосушительной сети.

На всех типах болот происходит зарастание каналов, но для каждого типа болота характерны свои особенности разрушения каналов, их захламления и зарастания. На мелких торфах, подстилаемых песками, в весенний период происходит сильное заиление осушительной системы на значительном расстоянии, даже за пределами выхода песков на поверхность. Особенно отрицательно влияют на состояние каналов случаи пересечения ими минерального песчаного грунта,'что, зачастую, приводит к полному заилению осушительной сети на 1 — 2 км ниже такого участка.

Таблица 5.4 - Калепдарныс даты перехода температуры торфяных почв через 5 °С

Тип болота У осушителя Между осушителями Неосушенное болото

10 20 30 10 20 30 10 20 30

Средняя подзона тайги

Верховое 2.06 4.06 5.06 26.05 28.05 29.05 14.05 16.05 17.05

Переходное 9.06 12.06 14.06 2.06 5.06 7.06 24.05 30.05 4.06

Низинное 19.06 21.06 23.06 21.06 27.06 29.06 7.06 9.06 16.06

Южная подзона тайги

Верховое 3.05 5.05 10.05 3.05 5.05 7.05 27.04 29.04 30.04

Переходное 8.05 16.05 19.05 7.05 11.05 10.05 13.05 5.05 7.05

Низинное 21.05 24.05 26.05 20.05 22.05 24.05 8.05 10.05 17.05

Динамика прироста осушаемых сосняков зависит от состояния осушительной сети, типа болотной залежи, климатических факторов, возраста древостоя и сомкнутости древесного полога. На олиготрофном болоте увеличение прироста по диаметру продолжается в течение 19-21 года, на ме-зоолиготрофном - 14 - 17 лет, на мезотрофном - 13 - 17 лет; на евтотроф-ном - 10 - 15 лет. Эти периоды можно рекомендовать как придержки по времени наступления ремонтных работ на осушительной сети.

Глава 6. ФОРМИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МОЛОДНЯКОВ И ИСКУСТВЕННОЕ ЛЕСОВОЗОБНОВЛЕНИЕ

Древесная растительность на низинных, переходных и верховых болотах может успешно возобновляться естественным путем. Основным условием для этого (кроме наличия близко расположенных источников обсеменения) является достаточно интенсивное осушение.

На верховых болотах густота молодняков возрастает с увеличением интенсивности осушения. Однако в приканальной полосе с более благоприятными условиями в результате усиленной дифференциации и отпада число деревьев с возрастом становится меньше, чем в экстенсивно осушаемой части болота. Сравнение со шкалой оценки успешности естественного возобновления. В.Г. Рубцова (1973) свидетельствует, что в условиях Прикамья предлагаемая интенсивность осушения обеспечивает естественное возобновление леса на верховых болотах.

Осушение переходных болот дает высокий лесоводственный эффект, сосновые молодняки повышают производительность с V до II класса бонитета.

На низинных болотах после осушения формируются молодняки I - III классов бонитета с преобладанием лиственных пород. Для регулирования полноты и состава молодняков сосны необходимо проведение рубок ухода

с I класса возраста. ^ и

Осушение олиготрофных болот воздействует на живой напочвенный покров. Особенно заметно реагируют на изменение экологических условий сфагновые мхи. На жизнедеятельность сфагновых мхов и клюквы влияют не только неблагоприятные гидрологические условия, но и комплекс биологических факторов (сомкнутость древесного полога, конкуренция зеленых мхов и лишайников). Однако подавление жизнедеятельности сфагну-мов заметно проявляется только в зоне интенсивного осушения. Поэтому по их обилию в напочвенном покрове можно судить о норме осушения сосняков на олиготрофном болоте.

На олиготрофной части осушаемого с 1931 г Сюзьвинского болота был удобрен 40-летний сосновый древостой. Удобрения внесены весной 1974 года. На удобренные участки в 1978 году дополнительно были рассыпаны угольные сланцы (отходы Кизеловского угольного бассейна) из расчета 4 кг/га, с целью внесения микроэлементов. Через 10 лет после внесения удобрения проведено лесотаксационное описание ПП и анализ хода роста древостоев с рубкой модельных деревьев. Повторно насаждения были обследованы в 2010 году

Общей тенденции снижения прироста по высоте, диаметру и запасу за 35-летний период после внесения удобрения не отмечено. Не отмечено и резкого различия в приросте от дозы и состава вносимого удобрения. Максимальная доза удобрений N20(^200^200 с внесением микроэлементов позволяет произрастать соснякам по III классу бонитета. Для условий южной подзоны тайги Прикамья период между внесением удобрений можно увеличить до 35 лет. _

Искусственное лесовозобновление изучалось на Гайнском гидролесомелиоративном стационаре. Для определения лесоводственной эффективности осушения при естественном и искусственном лесовозобновлении

нами заложено 5 ПП (табл. 6.1).

Лесокультурные борозды через 25 лет после нарезки выполняют свою дренирующую роль. Их глубина в среднем составляет 51 см, высота пласта

- 23 см, а ширина - 119 см. В результате осушения и создания лесных культур посадкой на переходном болоте формируется высокополнотный сосново-березовый древостой (ПП 1-3). Посев сосны дал несколько худшие результаты (ПП 4). Худший по сравнению с искусственным лесовосстановлением результат получен при естественном заращивании (ПП 5). Низкая трофность торфяных почв и обильный ЖНП затрудняют някопле-

ние подроста и формирование молодняков. При создании лесных культур необходимо проведение рубок ухода с целью регулирования состава и полноты древостоя, также можно рекомендовать удобрение бедных торфя-

ных почв.

Таблица 6.1 - Таксационная характеристика древостоев ПП

9С1Б

8С2Б

6С4Б

8С2Б

11.5 11,8 11,4

4.5

Сй

10,5

11,8

12,0

7,0

8,2

Я «

а ^ о. а

к '

_____

3840

3300

8680

7460

2120

137,2

127,9

130,1

52,0

3,9

сх

¡-

1,33

0,82

1,14

0,36

0,30

1,1

1,0

11,0

111,0

СП

Глава 7. РЕГИОНАЛЬНЫЕ НОРМЫ, СТЕПЕНЬ ОСУШЕНИЯ

ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ, ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯ

Требование древесных пород к режиму УГВ зависит в основном от почвенно-климатических условий. Древесные породы в условиях избыточного увлажнения проявляют различное отношение к проточности увлажнения. Однако для всех древесных пород характерна закономерность, чем благоприятнее условия, тем меньше требования древостоя к режиму УГВ.

УГВ, обеспечивающий оптимальные условия увлажнения почв, принято считать нормой осушения. Каждой группе типов леса характерна своя норма осушения. При определении норм осушения необходимо знать: режим влажности корнеобитаемой толщи, основные физико-химические свойства почвы, сезонную динамику УГВ, сезонный рост и производительность древостоев. При определении норм осушения заболоченных и болотных лесов Прикамья нами использовался способ сравнения водного режима почв однотипных лесорастительных условий, в которых растут осушаемые насаждения различного бонитета (Буш и др., 1960). Исходя из почвенно-климатических условий, годового распределения стока и режима УГВ, основным расчетным периодом при проектировании лесоосушительных систем должен быть весенний послепаводковый период. Летом под влиянием транспирации, испарения и внутрипочвенного стока УГВ в условиях Прикамья опускается на значительную глубину. Для определения норм осушения важен режим увлажнения, и, следовательно, температурный режим всего межканального пространства. Многолетние исследования

температуры почвы позволяют определить даты оттаивания почв. С учетом установленных нами закономерностей режима УГВ мелиорируемых насаждений на избыточно увлажненных почвах и реакции древостоев на осушение, можно рекомендовать нормы осушения лесных земель (табл. 7.1).

По А.Н. Костякову (1961), под степенью осушения понимается "отношение глубин осушительных каналов к расстоянию между ними для разного рода условий". Степень осушения мелиорируемых площадей определяется нормой осушения, характерной для определенной группы типов леса в конкретных климатических условиях При определении степени осушения необходимо учитывать тип леса, трофность и физические свойства торфяных почв, а также глубину торфа и подстилающий его грунт. Увеличение степени осушения достигается уменьшением расстояния между осушителями и увеличением их глубины. Более рациональным является уменьшение расстояний между осушителями при сохранении их постоянной глубины (Костяков, 1961). Однако, следует учесть, что чем реже расположены каналы, тем неравномернее условия увлажнения на осушаемой площади. ■

Существует несколько методов для определения степени осушения: лесохозяйственный, технико-экономический, гидрологический, расчет по местным эмпирическим формулам и графикам (Пьявченко, Сабо, 1962; Сабо, 1966). Для определения степени осушения нами использовался главным образом лесохозяйственный метод, разработанный К.К. Бушем (1957).

При проектировании лесоосушительных работ рекомендуется использовать поправочные коэффициенты на расстояния между осушителями в зависимости от глубины каналов, предложенные Е.Д. Сабо (1966). Кроме того, для условий Пермского края, необходимо ввести поправку, откорректировав расстояние между осушителями зональным коэффициентом, который равен 0,70 для условий средней подзоны тайги и 0,85 для южной подзоны тайги. Расстояния между осушителями с учетом поправочных коэффициентов приведены в табл. 7.2.

Защита торфяников от пожаров, своевременная их локализация и тушение являются актуальной проблемой для многих регионов РФ. Особую пожарную опасность представляют выработанные торфоразработки. В настоящее время остались громадные площади освоенных и неосвоенных земель, вышедших из-под торфоразработок.

Технологии тушения торфяных пожаров крайне трудоемки и сопряжены с большими материальными затратами. В системе охраны торфяников от пожаров предпочтение должно отдаваться мероприятиям по предупреждению возникновения и распространения последних. Неосушенные торфяники и мелиоративные системы имеют свои особенности, поэтому, при выборе противопожарных профилактических мероприятий необходимо четко классифицировать торфяники по типам.

Таблица 7.1 - Нормы осушения заболоченны» и болотных лесов Прикамья

Группа типов леса Почва Класс бонитета Нормы осушения, см

до осушения после осушения начало вегетации 1-й месяц вегетации среднее за вегетационный период

Сосняки долгомошные Торфянисто-подзолистая песчаная IV I 30-40 50-60 60-70

Торфянисто-перегнойно-глеевая на двучленном наносе III 1а 20-30 30-40 40-50

Сосняки осоковосфагновые и травяноболотные Болотная переходная и низинная на мелких торфах IV I 20-30 30-40 40-50

Сосняки травяноболотные Болотная низинная на средних и глубоких торфах ГС-У I 10-20 20-30 30-40

■ Сосняки осоковосфагновые Болотная переходная на средних и глубоких торфах У-Уа І-ІІ 20-30 30-40 40-50

Сосняки сфагновые Болотная верховая на средних и глубоких торфах У-Уб ІІІ-ІУ 30-40 40-50 50-60

Болотная верховая на мелких торфах • У-Уа ІІ-ІІІ 30-40 40-50 50-60

Ельники долгомошные Торфяно-перегнойно-глеевая на карбонатном суглинке ІІІ-ІУ I 30-40 50-60 70-80

Ельники травяноболотные Болотная низинная на мелких торфах ІУ-У I 20-30 40-50 50-60

Болотная низинная на средних и глубоких торфах V І-ІІ 20-30- 40-50 50-60

Березняки долгомошные Торфянисто-подзолистая песчаная III I 20-30 40-50 50-60

Березняки травяноболотные Болотная низинная на мелких торфах IV I 10-20 20-30 40-50

Болотная низинная на средних и глубоких торфах V I 10-20 20-30 40-50

Таблица 7.2 - Расстояние мезеду осушителями в зависимости от мощности торфа, глубины каналов и климатических условий Прикамья___________________________________________________________________________________________________________

Группы типов леса Почва Мощность торфа, м Глубина осушителя после осадки грунта, м Расстояние между осушителями по подзонам тайги

средняя южная

Сосняки долгомопшые Перегнойно-глеевая на двучленном наносе до 0,3 0,6 - 0,7 140-175 170-210

Ельники долгомошные Перегнойно-глеевая на карбонатном суглинке до 0,3 0,6-0,7 140-175 170-210

Сосняки долгомошные Торфянисто-подзолисто-глеевая до 0,3 0,6 - 0,7 175-210 210-250

Сосняки багульниковые Торфяно-глеевая на песках 0,3 - 0,5 0,6-0,8 140- 175 170-210

Ельники и березняки багульниковые Торфяно-глеевая на суглинке 0,3-0,5 0,6-0,8 125-140 150-170

Сосняки сфагновые Торфяная верховая на песке 0,5-1,0 0,8- 1,2 90-105 110-130

Торфяная верховая на суглинке 0,5- 1,0 ' 1,0-1,2 70-90 90-110

более 1,0 1,3- 1,5 70 . 90

Сосняки и березняки травяно-сфагновые Торфяная переходная на песке 0,5 - 1,0 . 0,8-1,2 125 - 140 150-170

Торфяная переходная на суглинке 0,5- 1,0 1,0 -1 ;2 120-125 140-150

более 1,0 1,0- 1,3 105 -120 130- 140

Сосняки к березняки травяно-болотные Торфяная низинная на песке 0,5-1,0 0,8- 1,0 190-210 230-250

Торфяная низинная на суглинке 0,5-1,0 0,8-1,0 175-190 210-230

более 1,0 1,0- 1,2 175- 190 | 210-230

Ними предложен комплекс мероприятий противопожарного устройства осушаемых и неосушенных лесных болот, позволяющий минимизировать опасность возникновения лесных пожаров и обеспечивающий эффективное их тушение.

Экономическая эффективность является объективным показателем целесообразности осушения лесных болот, создания искусственных насаждений и внесения минеральных удобрений.

Учитывая малый возраст обследованных насаждений (21-24 года) можно предположить, что к возрасту рубки искусственные насаждения сосны дадут положительный экономический эффект.Вариант внесения удобрения Рб0К]20; является единственным экономически выгодным, т.к. при наименьших затратах на покупку и внесение удобрения, стоимость древесины на корню в этом варианте опыта наибольшая. Остальные варианты увеличивают доход от реализации древесины, однако разница в стоимости древесины не покрывает расходы на покупку удобрений и работы по их внесению.

Очевидно увеличение дохода от реализации древесины на корню спустя 80 лет после осушения. Минимальное увеличение запаса деловой древесины на 1 га зафиксировано в сосняке кустарничково-сфагновом в 1,6 раз, а наиболее сильно в сосняке осоково-сфагновом - в 8,6 раза. Наибольший доход от реализации древесины на корню после осушения можно получить от ельников травяно-болотных, сосняков осоково-сфагновых и сосняков сфагново-разнотравных.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Научная литература по вопросам влияния гидролесомелиорации на компоненты лесных насаждений довольно обширна. Однако, для условий Прикамья многие вопросы эколого-лесоводственной эффективности гидролесомелиорации остаются нерешенными, что вызывает необходимость продолжения исследований на стационарных опытных объектах.

2. Каждому типу леса соответствует свой УГВ, который одинаков для средней и южной подзон тайги. Последнее характерно как для ельников,

так и для сосняков.

Режим УГВ характеризуется не только уровнем их стояния, но и реакцией на погодные изменения, то есть зависит от количества атмосферных осадков, их интенсивности и распределения в течение вегетационного периода. .

3. В результате осушения наблюдается снижение снегонакопления, что играет определенную мелиорирующую роль. Кроме того, осушение удлиняет период снеготаяния и тем самым способствует переводу поверхностного стока во внутрипочвенный. ,

4. Каждому типу леса соответствует определенный период подтопления того или иного горизонта почвы, который наряду с почвенноклиматическими условиями определяет тип леса данного древостоя. Учитывая периоды подтопления почвенных горизонтов в каждом типе леса, можно с помощью осушения направленно регулировать водный режим.

5. Знание суточной динамики УГВ осушаемых болот позволяет объяснить особенности его режима, учесть возможные случаи подтопления корневых систем древесных пород в течение вегетационного периода и внести соответственные коррективы при определении интенсивности осушения.

Данные по суточной динамике УГВ указывают на слабый отток воды с неосушенного болота. Практически во всех болотных типах леса отток и эвакотранспирация не способны значительно понизить УГВ во влажные годы, что приводит к подъему УГВ из-за осадков и притока. Даже осадки интенсивностью 0,5 мм влияют на динамику УГВ. Последнее свидетельствует о значении притока воды на болоте с прилегающих суходолов и подчеркивает гидрологическую роль болот. .

6. Выполненные исследования подтверждают отрицательное влияние осушения на температурный режим почв. Несмотря на незначительную глубину промерзания, торфяные почвы оттаивают медленно, особенно на осушаемых болотах. Чем интенсивнее осушение, тем больше глубина промерзания и период оттаивания. Кочки промерзают на большую глубину и оттаивают позднее, чем микропонижения. Особенности промерзания и оттаивания торфяных почв следует учитывать при разработке норм осушения.

7. Мелиоративная сеть при отсутствии ремонта разрушается, ^что приводит к вторичному заболачиванию. Сроки ремонта осушительной сети зависят от типа болота, степени разложения торфа, уклона каналов и их откосов, древесной растительности и степени механизации осушительных работ.

На олиготрофном болоте увеличение прироста по диаметру продолжается 19-21 года, на мезоолиготрофном - 14 - 17 лет, на мезотрофном - 13

- 17 лет, на евтрофном - 10 - 15 лет после осушения. Эти периоды можно рекомендовать как придержки по времени наступления ремонтных работ

на осушительной сети.

8. Осушение болот всех типов оказывает положительное влияние на процесс естественного лесовозобновления. Однако, замедленный процесс дифференциации деревьев в формирующихся молодняках вызывает необходимость проведения рубок ухода. В то же время лесоводственный эффект от создания лесных культур на осушаемом переходном болоте в средней подзоне тайги Прикамья значительно выше, чем от естественного

лесовозобновления.

9. Внесение минеральных удобрений под полог сосновых древостоев, произрастающих на осушаемом верховом болоте, способствует увеличе-

нию прироста древесины. В условиях южной подзоны тайги Прикамья выгодным с экономической точки зрения является внесение удобрения в дозе Р60К120, при этом, период между приемами внесения удобрений может

быть увеличен до 35 лет. ^

10. Осушение олиготрофных болот оказывает существенное воздейст-

вие на живой напочвенный покров, особенно на сфагновые мхи и клюкву. Однако подавление сфагновых мхов зафиксировано только в зоне интенсивного осушения. ^

11. С учетом установленных закономерностей УГВ и реакции древо-стоев на осушение, предложены нормы осушения лесных земель. При установлении расстояний между осушителями рекомендуются зональные коэффициенты 0,70 для условий средней и 0,85 для условий южной подзон

тайги. .

12. Болотные массивы, как осушаемые, так и неосушенные, характеризуются значительной неоднородностью, что требует при проектировании противопожарных мероприятий их четкой классификации. Для каждого типа торфяников предлагается конкретный комплекс мероприятий по противопожарному устройству.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ

РАБОТЫ:

По списку ВАК:

1. Хайретдинов А.Г. Агрохимическая характеристика торфяных почв лесных болот / А.Г.Хайретдинов, А.В.Кусакин, А.Д.Корепанов, Т.Н.Ефимова // Вестник Башкирского государственного аграрного университета, 2007. № 10. С. 14-18.

2. Красильников Н.А. Фитомасса сосновых древостоев на мезоолиго-трофном болоте после осушения / Н.А.Красильников, И.В.Кучумов, А.Д.Корепанов // Известия СПбЛТА. Вып. 184. СПб. СПбЛТА, 2008. -

С.21-28. .

3. Корепанов А.Д. Пожарная безопасность торфяников и торфоразработок / А.Д.Корепанов, С.В.Торопов, Е.Ю. Платонов, И.Э.Ольховка // Аграрный вестник Урала. № 4 (83). УрГСХА, 2011. — С. 58 - 60.

4. Залесов С.В., Корепанов А.Д. Продолжительность подтопления почвенных горизонтов сосняка на осушаемом мезоолиготрофном болоте / С.В.Залесов, А.Д.Корепанов // Аграрный вестник Урала. № 8 (87). УрГСХА, 2011. - С. 46-47.

5. Итешина Н.М. Лесорастительные свойства дерново-подзолистых почв Прикамья / Н.М.Итешина, А.Д.Корепанов, А.В.Петров // Вестник Удмуртского университета. Серия 6: Биология. Науки о Земле. Выпуск 3, 2011.-С.- 132-135.

Монографии:

6. Корепанов Д. А. Влияние осушения мезоолиготрофных болот на экологию леса и углеродный баланс: монография / Д.А.Корепанов, А.Д.Корепанов. Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2007. — 96 с.

7. Корепанов А.Д. Влияние водного режима болот на экологию произрастания леса: монография / А.Д.Корепанов, Д.А.Корепанов. Saarbrücken Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. - 135 c.

Статьи в тематических сборниках:

8. Корепанов Д.А. Динамика живого напочвенного покрова осушаемых лесных болот / Д.А.Корепанов, С.И.Краснова, А.Д.Корепанов // Лесохозяйственная информация Сборник научно-технической информации по лесному хозяйству. - № 1-2, 2010. С. 34-40.

Статьи в материалах конференций:

9. Корепанов Д.А. Гайнский Лесоболотный массив / Д.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Современные проблемы почвоведения и экологии: Сб. статей. Ч. 2. - Йошкар - Ола: МарГТУ, 2006. С. 112 — 113.

10. Корепанов Д.А. Углеродный баланс лесных болот / Д.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Проблемы повышения продуктивности и комплексного использования лесных ресурсов Нижегородской области: Сб. статей. -Нижний Новгород: НГСХА, 2008. С. 41 - 62.

11. Корепанов А.А. Лесные культуры на осушаемых болотах Пермской

области / А.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства: сб. статей. — Йошкар-Ола: Мар. гос. технич. у-т, 2008. С. 82- 84. .

12. Корепанов А.А. Снежный покров в основных типах сосновых насаждений / А.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Проблемы сельскохозяйственного производства: Материалы научно-практической конференции преподавателей и студентов по итогам 2008-2009 учебного года. — Нижний Новгород: НГСХА, 2009. С. 87 - 88.

13. Залесов С.В. Режим грунтовых вод таежной зоны Прикамья / С.В.Залесов, А.Д.Корепанов // Агрономия, агрохимия, агропочвоведение, агроэкология, общая химия, лесоведение, садово-парковое и садовое строительство, ветеринария и зооинженерия: мат. науч.-практ. конф. «Молодежная наука 2010: технологии, инновации». Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2010. С. 189 - 192.

14. Корепанов A.A. Суточная динамика грунтовых вод осушаемых болот / А.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Лесное хозяйство и комплексное природопользование: Тр. СПбНИИЛХ. - СПб.: СПбНИИЛХ, 2010. Вып. 2(22). С. 281 -290.

15. Корепанов А.Д. Влияние осушения на производительность насаждений на низинных болотах Прикамья / А.Д.Корепанов // Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях. Мат. науч.-пракг. конф. НГСХА. - Нижний Новгород, 2010. - С. 264 - 269.

16 Корепанов A.A. Влияние осушения и удобрения на производительность сосняков на олиготрофном болоте / А.А.Корепанов, В.Г.Бусоргин, А.Д.Корепаиов // Повышение продуктивности, рациональное использование и охрана земель лесного фонда: Тр. СПбНИИЛХ. - СПб: СПбНИИЛХ,

2011. Вып. 2 (25). С. 54-60.

17. Корепанов А.Д. Динамика грунтовых вод в зависимости от количества осадков в сосняках и ельниках Прикамья / А.Д.Корепанов // Повышение продуктивности, рациональное использование и охрана земель лесного фонда / Тр. СПбНИИЛХ. - СПб: СПбНИИЛХ, 2011. Вып. 2 (25). С. 252 -

257.

18. Корепанов A.A. Влияние удобрений на производительность осушаемых сосняков на верховых болотах / А.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, сохранения их биоразнообразия, охраны природных территорий и развития экотуризма: Мат. конф. В. Новгород, 2011. С. 69-72.

19 Корепанов А.Д. Динамика живого напочвенного покрова осушаемых верховых болот / А.Д.Корепанов // Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, сохранения их биоразнообразия/охраны природных территорий и развития экотуризма: Мат. конф. В. Новгород, 2011. С. 122 — 125.

20, Корепанов A.A. Температурный режим, промерзание и оттаивание торфяных почв Прикамья / А.А.Корепанов, А.Д.Корепанов // Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг: мат. междунар. науч.-практич. семинара. Электрон, дан. Йошкар-Ола: Мар. гос. технич. у-т, 2011. С. 149 - 152.

ТTRThttp://csfm.marstu.net/publications.htmj .

21. Корепанов А.Д. Влияние осушения на производительность ельников на низовых болотах Прикамья / А.Д.Корепанов, С.В.Залесов // Научное творчество молодежи - лесному , комплексу России. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. у-т, 2011. С. 70 - 73.

Отзывы на автореферат просим направлять в двух экземплярах с заверенными печатью подписями по адресу: 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37, УТЛТУ, ученому секретарю диссертационного совета Бачуриной А.В. Факс: (343) 254-62-25; e-mail: dissovet.usfeu@mail.ru.

Подписано в печать 12.01.2012. Объем 1,0 п. л. Заказ № ¿Sf Тираж 100. 620100, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37^

Уральский государственный лесотехнический университет.

Отдел оперативной полиграфии.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Корепанов, Александр Дмитриевич, Екатеринбург

61 12-6/300

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Корепанов Александр Дмитриевич

ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОСУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ БОЛОТ ПРИКАМЬЯ

Специальность 06.03.02 - «Лесоведение, лесоводство, лесоустройство и лесная таксация»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Залесов C.B.

На правах рукописи

(на примере Пермского края)

Екатеринбург - 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение........................................................................................................................................................................5

1 Состояние вопроса......................................................................................................................................9

1.1 Режим уровня грунтовых вод............................................................................................9

1.2 Влияние осушения на рост древостоев..................................................................13

1.3 Влагообеспеченность лесных насаждений........................................................18

1.4 Искусственное лесовозобновление на осушаемых болотах................21

1.5 Удобрение осушаемых болот..........................................................................................22

1.6 Определение норм и степени осушения..................................................................25

1.7 Пожарная безопасность торфяников и торфоразработок....................26

2 Программа и методика исследования. Объем выполненных работ................28

2.1 Программа исследований....................................................................................................28

2.2. Методика исследований..........................................................................................................28

2.2.1 Методика проведения замеров УГВ........................................................................28

2.2.2 Методика определения почвенно-климатических факторов............29

2.2.3 Определение таксационных характеристик древостоя............................30

2.3 Объем выполненных работ................................................................................................31

3 Природные условия и характеристика объектов исследования................................33

3.1 Краткая характеристика Прикамья................................................................................33

3.2 Характеристика гидролесомелиоративного фонда..........................................38

3.3 Характеристика объектов исследований..................................................................42

4 Режим уровня грунтовых вод в основных типах насаждений..................................52

4.1 Режим УГВ сосняков..................................................................................................................52

4.1.1 Режим УГВ неосушенных сосняков........................................................................52

4.1.2 Режим уровня грунтовых вод осушаемых сосняков..................................63

4.2 Режим УГВ неосушенных ельников........................................................................74

5 Динамика уровня грунтовых вод в зависимости от климатических факторов........................................................................................................................................................................87

5.1 Режим УГВ сосняков в зависимости от количества осадков............87

5.2 Режим УГВ ельников в зависимости от количества осадков............89

5.3 Снеговой покров в основных типах сосновых насаждений................91

5.4 Продолжительность подтопления почвенных горизонтов........................93

5.5 Суточная динамика грунтовых вод осушаемых болот................................99

5.6 Температурный режим. Промерзание и оттаивание торфяных почв........................................................................................................................................................................109

5.7 Влияние состояния осушительной сети

на водный режим и рост леса......................................................................................................112

6 Формирование естественных молодняков и искусственное лесовозобновление..................................................................................................................................................................131

6.1 Формирование естественных молодняков............................................................131

6.2 Влияние осушения на живой напочвенный покров........................................146

6.3 Удобрение осушаемых сосняков на верховых болотах..............................149

6.5 Искусственное лесовозобновление на переходных болотах..................155

7 Региональные нормы, степень осушения заболоченных лесов и пожарная безопасность и экономическая эффективность

осушения....................................................................................................................................................................165

7.1 Региональные нормы и степень осушения заболоченных лесов.... 165

7.2 Степень осушения заболоченных лесных земель..............................................170

7.3 Пожарная безопасность торфяников и торфоразработок..........................174

7.4 Экономическая эффективность осушения и мероприятий, проводимых на осушаемых землях..........................................................................................183

7.4.1 Экономическая эффективность осушения с последующим созданием лесных культур сосны обыкновенной......................................................183

7.4.2 Экономическая эффективность удобрения осушаемых сосняков

на верховых болотах..............................................................................................................................186

7.4.3 Товарная и денежная оценка хвойных насаждений....................................191

Общие Выводы и рекомендации..........................................................................................................201

Литература..................................................................................................................................................................205

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Одним из основных способов повышения производительности лесов на избыточно увлажненных почвах является гидролесомелиорация. В результате осушения улучшаются почвенно-гидрологические условия произрастания древесной растительности. Это приводит к тому, что открытые болота, вырубки, гари, редины, сенокосы зарастают древесно-кустарниковой растительностью, изменяется напочвенный покров. Динамика облесения болот, состав естественного возобновления зависят от типа болота и интенсивности осушения. При этом следует учитывать негативные экологические последствия осушения лесных болот.

Задачи исследования сформулированы на основе анализа отечественного

и зарубежного опыта осушения лесных земель и предусматривают:

- выявление комплекса экологических факторов, влияющих на УГВ;

- исследование влияния состояния осушительной сети на динамику грунтовых вод и рост древостоев;

- изучение естественного и искусственного лесовозобновления на осушаемых болотах;

Научная новизна исследований. Впервые для региона исследований установлены закономерности режима УГВ в насаждениях на осушаемых и не осушенных болотах, выявлены сроки понижения УГВ, обеспечивающие задачи лесовыращивания. Определено влияние УГВ на рост сосновых и еловых насаждений на болотах. Изучена длительность влияния удобрений на осушаемых верховых болотах. Разработаны региональные параметры осушительной сети для лесных болот.

Практическая значимость работы Установлены сроки ремонта осушительной сети. Предложены мероприятия по пожарной безопасности осушаемых болот. Разработанные нормы осушения можно использовать при строительстве новых и реконструкции существующих осушительных сетей.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- особенности динамики уровня грунтовых вод;

- успешность формирования естественных молодняков на осушаемых лесных болотах;

- эффективность искусственного лесовосстановления на осушаемых площадях.

с/

зяйства" (Иошкар - Ола, 2008); "Проблемы сельскохозяйственного производства" (Нижний Новгород, 2009); "Агрономия, агрохимия, агропочвоведение, агроэкология, общая химия, лесоведение, садово-парковое и садовое строительство, ветеринария и зооинженерия" (Пермь, 2010); "Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях" (Нижний Новгород, 2010); "Всероссийский симпозиум с международным участием" (Великий Новгород - Валдай,

2010); "Законодательное обеспечение устойчивого использования, охраны, защиты и воспроизводства лесов, сохранения их биоразнообразия, охраны природных территорий и развития экотуризма" (Великий Новгород, 2011); "Повышение продуктивности, рациональное использование и охрана земель лесного фонда" (Тихвин, 2011); " Лесные экосистемы в условиях изменения климата: биологическая продуктивность и дистанционный мониторинг" (Йошкар-Ола,

2011), «Научное творчество молодежи - лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2011).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из

т и о

введения, 7 глав, основных выводов и рекомендации, списка использованнои литературы, включающего 343 наименования, в том числе 31 на иностранных языках. Текстовая часть диссертации изложена на 204 страницах, имеет 94 таблицы и 25 рисунков.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Режим уровня грунтовых вод

В Российской Федерации 238 млн. га избыточно увлажненных лесных земель, в том числе 224 млн. га низкобонитетных заболоченных и болотных лесов (Сабо, 1981), основным способом повышения производительности которых является гидролесомелиорация. Еще в XIX веке лесной департамент Министерства государственных имуществ России уделял большое и постоянное внимание осушению переувлажненных земель с целью улучшения водного режима почвы. Всего в царской России было осушено около 750 тыс. га заболоченных земель (экспедиции И.К. Августиновича (1890), И.И. Жилинского (1908), Н.И. Пьявченко (1963)). В настоящее время изучением гидрологического режима избыточно увлажненных лесных земель и его влиянием на древостой охвачена практически вся территории бывшего Советского Союза. Основные районы комплексных исследований сосредоточены: на Северо - Западе (Дубах, 1933, 1936, 1945; Елпатьевский, 1936, 1957; Писарьков, 1951, 1996; Писарьков, Давыдов, 1956; Писарьков, Тимофеев, 1964; Бабиков, 1964, 1970, 2000, 2003, 2009, 2010; Константинов, 1966, 1970, 1979, 1995, 2009; Давыдов, Писарьков, 1970; Елпатьевский и др., 1970 а, б, 1978; Константинов и др., 1973, 1978, 2009, 2010 а, б; Н.А.Красильников, 1998; Бабиков, Алексеев, 1999; Красильников, Нешата-ев, 1999; Александров и др., 2003); на Севере (Артемьев, 1983; Тараканов, 1997, 1999, 2003, 2004. 2008, 2009, 2010); на Украине (Михович, 1970; Рябуха, 1973); в Карелии (Сибирева 1955; Пятецкий, 1958, 1959, 1968, 1970, 1971 а, б, 1973, 1974; Пьявченко, 1959, 1963, 1971, 1972, 1973, 1974; Пьявченко, Сабо, 1962; Пятецкий, Медведева, 1968; Медведева, 1971, 1974, 1989; Орлов, 1973; Пятецкий и др., 1976; Медведева, Матюшкин, 1982; Коханский, 2003; Матюшкин, 2009); в Прибалтике (Буш, 1957, 1959, 1968, 1970, Буш и др., 1960; Буш, Залитое, 1968, 1977; Залитое, 1970, 1972, 1983, 1999; Русецкас, 1977, 1999, 2010; Айре, 1977; Русецкас, Григалюнас, 2003, 2009); на Среднем Урале, в Прикамье

и Волго - Вятском экономическом регионе (Дружинин, 1980; Корепанов, 1984, 2003; Чиндяев, 1989; Шишов, Воробьев, 1990; Корепанов, Дружинин, 1994; Дружинин и др., 1996; Шишов и др., 1997; Чиндяев, Иматова, 1997; Чиндяев и др., 1999, 2003, 2004, 2007, 2009; Залесов, 2000; Чиндяев, Мерзликин, 2000; Дружинин, Неволин, 2000, 2001; Корепанов и др., 2000, 2002; Кусакин, Алексеев, 2000; Чиндяев, Грозин, 2002; Мариничев, 2003, 2009; Итешина и др., 2008; Кусакин и др., 2009; Шурыгин, 2009, 2010; Чиндяев, Горяева, 2010); в Белоруссии (Эркин, 1934; Будыка, 1954, 1959; Смоляк, 1969; Смоляк, Реуцкий, 1971; Ипатьев, Блинцов, 1980, 1982; Ипатьев и др., 1980, 1983, 1984; Петров, 1983; Петров, Короткевич, 1984; Ипатьев, 1999, 2003; Валетов, 2003); в Западной Сибири (Глебов, Литвиненко, 1973; Ефремов, Ефремова, 1973; Глебов и др., 1976, 1978; Ефремов и др. 1976; Глебов, Толейко, 1980; Глебов, Корзухин, 1990; Глебов, Карпенко, 1999); в Республике Коми (Пахучий, 1978, 1991, 1999, 2000, 2009, 2010, Пахучая, 2008, 2010); на Дальнем Востоке (Острошенко, 1999, 2003, 2009); в Центральных районах Российской Федерации (Вомперский, 1957 а, б, 1964, 1966, 1968, 1972, 1999, 2008; Сабо, 1958, 1959 а, б, 1966, 1974, 1976, 1983, 1999, 2009, 2010; Вомперский и др., 1975, 2003, 2009; Маслов, Минаев, 1985; Назаров, Сирин, 1990; Маслов, 1999, 2003, 2010; Маслов, Пыленок, 2000; Сирин, 2001) и др. Многочисленные исследования показали, что режим УГВ зависит от глубины осушителей, расстояния между ними, типа болотной залежи, глубины торфа, подстилающей породы, рельефа поверхности и дна болота, расположения осушительных каналов по отношению к уклону грунтовых и поверхностных вод, характера и условия питания и расходования грунтовых вод, древесной растительности болот, региональных климатических факторов (табл. 1.1).

Таблица 1.1- Динамика почвенио-грунтовых вод болотных сосняков в различных климатических районах

Регион Класс бонитета Годы наблюдений Среднемесячный у ровень почвенно-грунтовых вод, см Амплитуда, тт Исследователь см

У VI VII VIII IX Среднее за У-1Х

Сосняк кустарничково-сфагновый

Прикамье V 1963-1980 7 16 30 37 34 25 30 Корепанов

Прикамье Уа 1963-1980 +4 6 18 24 15 12 28 Корепанов

Вологодская обл. V 1955-1957 19 24 23 37 31 25 18 Сибирева

Архангельская обл. V 1961-1963 7 13 11 11 8 10 6 Изотов

Московская обл. Уа 1955-1957 13 17 20 18 16 17 6 Сабо

Томская обл. Уа 1969-1973 0 7 17 24 28 13 28 Глебов

Свердловская обл. Уб 1971-1976 6 10 12 13 13 11 7 Дружинин

Сосняк пушицево-сфагновый

Карелия Уб 1963-1968 2 9 15 15 11 10 13 Данные Кар. Ф. АН

Прикамье Уб 1973-1978 3 8 9 14 13 9 11 Корепанов

Прикамье Уб 1973-1978 0 5 7 11 8 6 11 Корепанов

Сосняк сфагново-разнотравный

Карелия V 1963-1968 +4 0 3 8 4 2 12 Данные Кар. Ф. АН

Прикамье У 1963-1980 +7 +1 4 12 8 3 19 Корепанов

Осушение приводит к значительному изменению режима УГВ. Наряду с понижением УГВ, меняется его динамика. Интенсивное осушение сглаживает колебание УГВ в относительных величинах, а в абсолютных оно возрастает. УГВ осушаемых избыточно увлажненных земель в меньшей степени подвержены влиянию летних осадков и летних паводков. Динамика УГВ имеет существенное значение в жизнедеятельности растений. Периодические колебания УГВ способствуют смене почвенного воздуха и обогащению его кислородом. Кратковременные подъемы воды полезны для растений, снабжая корни элементами пищи и влагой из нижних незагруженных корнями слоев. Они также способствуют процессу аэробного разложения торфа. Высокое стояние УГВ весной и осенью безвредно для корневых систем. Напротив, затопление корней в период начала роста и летом отрицательно отражается на состоянии древостоя. В тоже время, возможно опускание УГВ летом на такую глубину, когда корневая система окажется вне капиллярной каймы, что также отрицательно отразится на состоянии древостоя (Смоляк, 1969).

Данные таблицы 1.1 свидетельствуют о том, что среднемесячные показатели УГВ в Западном и Северо-Западном районах европейской части России при одинаковой интенсивности осушения примерно в два раза меньше, чем в Прикамье (Корепанов, 1984). Таким образом, в условиях Прикамья для достижения определенной нормы осушения необходима в два раза меньшая интенсивность осушения, чем в Прибалтике или Карелии, т.е. нужны другие параметры осушительной сети.

Ведущую роль климатическим факторам при гидролесомелиоративных исследованиях отводят шведские, польские и английские ученые (Корепанов, Дружинин, 1994). Б.Г. Гейтманом и Х.А. Писарьковым (1955) территория европейской части бывшего СССР разбита на VI климатических зон, характеризующихся определенными мелио�

Информация о работе

Корепанов, Александр Дмитриевич
кандидата сельскохозяйственных наук
Екатеринбург, 2012
ВАК 06.03.02

Диссертация

Эколого-лесоводственное обоснование параметров осушения лесных болот Прикамья - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы