Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование состояния спелых и перестойных хвойных насаждений осушенных болот Волго-Вятского района

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

Автореферат диссертации по теме "Исследование состояния спелых и перестойных хвойных насаждений осушенных болот Волго-Вятского района"

РГ6 од

" з Дс1( 1997

На правах рукописи

ШВЕДОВА Татьяна Евгеньевна

ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ СПЕЛЫХ И ПЕРЕСТОЙНЫХ ХВОЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ОСУШЕННЫХ БОЛОТ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РАЙОНА

06.03.03 - "Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена в лаборатории гидролесомелиорации Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства

Научный руководитель -

член-корреспондент Российской ака де-мии естественных наук, доктор сельскохозяйственных наук, профессор КОНСТАНТИНОВ В.К.

Научный консультант -

академик ИТА ЧР, доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки РФ и Марий Эл, профессор АЛЕКСЕЕВ И.А.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, профессор САБО Е.Д.

кандидат сельскохозяйственных наук КНИЗЕ А.А.

Ведущая организация - Нижегородское управление лесами

Защита диссертации состоится

декабря 1997 г.

на заседании диссертационного Совета Д 063.50.04 в Санкт-Петербургской лесотехнической академии по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер.5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской лесотехнической академии

Автореферат разослан_

гс^зл-г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

ПОЛУБОЯРИНОВ О.И.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время изучением лесоводсгвенной эффективности осушения болотных лесов России занимаются от Калининградской области до Приамурья. Однако, основные объекты комплексных исследований по гидролесомелиорации сосредоточены на Северо-Западе, Урале и Западной Сибири, а в пределах бывшего СССР - в Прибалтике, Белоруссии и на Украине. Менее изучен в этом отношении Волго-Вятский район, который длительное время занимал одно из ведущих мест в стране по заготовке древесины, в результате чего ее промышленные запасы значительно истощены. Спелые и перестойные древостой хвойных пород остались преимущественно на избыточно-увлажненных и заболоченных землях. К числу лесохозяйсгвенных мероприятий, способных увеличить лесосырьевые запасы и создать условия для лесопользования относится гидр о лесомелиор ация. В Волго-Вятском районе гидролесомелиоративные работы проводились по "Техническим указаниям по осушению лесных площадей" (1971), в основу которых были положены данные исследований, выполненных в других регионах страны. Район характеризуется недостаточной изученностью лесоводственной эффективности осушения и обоснования параметров осушительной сети, отвечающих как лесоводсгвенным, так и экологическим требованиям. Исследование санитарного состояния осушенных насаждений, на что ранее не обращали должного внимания, позволяет более объективно подойти к оценке комплексной эффективности гидролесомелиорации.

Цель исследований заключалась в определении водного и пищевого режимов осушенных торфяных почв и выявлении их влияния на прогнозируемую санитарную и древесиноведчески-товарную характеристики спелых и перестойных хвойных насаждений, произрастающих на этих почвах.

Научная новизна. Выявлена высокая эффективность гидролесомелиорации ряда категорий болот Волго-Вятского района по сравнению с аналогичными землями на Северо-Западе России и уточнены рекомендации по их осушению на основе гидрологического метода расчета.

Впервые при гидролесомелиоративных исследованиях предложена и реализована методика определения санитарного состояния древостоев на осушенных болотах различного типа по годичному отпаду и условной фаутности. Уточнены особенности фитопатологического состояния спелых и перестойных хвойных насаждений на осушенных болотах, которые указывают на существенное снижение лесоводственной эффективности гидролесомелиорации в ряде условий по сравнению с расчетной.

На примере изучения особенностей состояния сосняков на осушенных верховых болотах установлено несоответствие коэффициентов формы, видовых чисел и других параметров ствола, принятых как всеобщие в таксационно-нормативной документации.

Предложены межканалъные расстояния для трех основных групп типов болот, рассчитанные на основе коэффициентов фильтрации (впервые приведенных для данного региона).

Практическая значимость. На основе выполненных исследований водно-воздушного режима обосновываются параметры

гидролесомелиоративных систем (ГЛМС) при реконструкции. Полученные выводы подтверждаются теоретическими расчетами. Данные по потенциальной продуктивности заболоченных земель позволяют делать правильный научно-обоснованный выбор первоочередных участков под реконструкцию. Результаты определения эффективности осушения в связи с возрастной структурой древосгоев позволили сделать практический вывод о целесообразности замены хвойных древосгоев, имеющих возраст более 60 лет. Предложенные методики определения санитарного состояния позволяют прогнозировать будущие лесоводсггвенно-таксационные характеристики лесов на разных типах осушенных болот.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается значительным объемом экспериментальных данных, полученных при стационарных и экспедиционных исследованиях, математической обработкой данных с оценкой критериев достоверности.

Личный вклад. Автор определил и сформулировал цели и задачи, программу исследований, непосредственно участвовал в сборе и обработке полевых материалов, выполнил самостоятельный их анализ, сделал выводы и разработал рекомендации.

На защиту выносятся: -рекомендации по реконструкции ГЛМС; -результаты исследований по водному режиму; -результаты исследований по пищевому режиму; -результаты исследований состояния древостоев осушенных болот; -определение технической и хозяйственной эффективностей осушения разных типов болот.

' Апробация и публикация материалов работы. Результаты исследований докладывались на Международных, Всесоюзных, Всероссийских и Республиканских конференциях и совещаниях, касающихся вопросов гидролесомелиорации в Йошкар-Оле (1986, 1989, 1992, 1995, 1996), в Свердловске (1989), в Горьком (1990), в Ленинграде (1992). По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Связь темы с планом НИР. Рассмотренные в диссертации результаты были получены в итоге разработок СПбНИИЛХ по теме: "Разработать комплекс мероприятий по повышению производительности, рациональному использованию и усилению водоохранных функций лесов на осушенных землях ГЛМФ с применением более совершенных методов, способов технологий и машин" (1986-1990 гг.). Комплексная тема: Ш.6. Шифр: "Осушенный лес". УДК 630.385.1., 634.0237.1 и 2. № ГР 01860052314 и 02890022692.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. В диссертации 189 страниц, 49 таблиц, 26 рисунков, список литературы включает 181 наименование, в том числе 8 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

История лесоосушения в мировой практике имеет более чем вековую давность. Одна из первых работ по осушению земель для лесоводственных целей была выполнена мещанином Пискаревым под Петербургом в 1820 г. (Konstantinov, 1974). Осушение лесов в Волго-Вятском районе имеет сравнительно небольшую историю. В 30-е годы осушительные работы были связаны с улучшением условий дня торфоразработок. Самое раннее осушение было проведено в 1901 г. в Кировской области на болоте Лычное площадью около 500 га. А в 1912 г. было осушено болото Лебедань в Марийской республике, его площадь составила 380 га. Первые исследования по уточнению региональных особенностей формирования и развития болот и заболоченных лесов, выявлению закономерностей лесообразовательного и болотообразовательного процессов в Волго-Вятском районе относятся к 60-м годам (Тимофеев, Корепанов, 1968; Тимофеев, 1969). В 70-80-х годах были опубликованы работы, касающиеся вопросов лесоводственной эффективности лесов Кировской области (Корепанов, 1980, 1984, 1988).

Определением оптимального уровня грунтовых вод (УГВ) и расстояний между осушителями на осушенных торфяных почвах занимались многие исследователи: Х.А.Писарьков (1956), С.Х.Будыка (1959), К.К.Буш (1960), М.П.Елпатьевский (1964), С.Э.Вомперский (1968), П.П.Залитис (1968), Л.П.Смоляк (1969), Б.В.Бабиков (1970), А.С.Чиндяев (1976), В.К.Консталтинов (1981), Е.Д.Сабо (1983) и др. В Волго-Вятском районе работали А.Ф.Тимофеев (1970), Н.А.Красильников (1990), А.А.Корепанов (1990) - в Прикамье.

Вопросам почвенного плодородия посвятили свои работы СЭ.Вомперский (1968), Н.И.Пьявченко (1971), Г.Э.Пягецкий (1977), Р.М.Морозова (1989), Н.А.Красильников (1991), А.А.Корепанов, Н.А.Дружинин (1994) и др. Подобных исследований в Волго-Вятском районе мало, и они требуют детальной проработки.

Осушение болот резко меняет экологическую обстановку. При этом, как отмечает И .А .Алексеев (1975), временное повышение классов текущего бонитета древостоев до II-IV может сопровождаться большим количеством патологического отпада. Между тем эффективность осушения нельзя доказывать без учета санитарного состояния древостоев. Д.П.Столяров, АА.Книзе и др. (1983, 1988, 1990), отмечают, что после осушения в еловых древостоях увеличивается фаутность, но без указания интегрированной оценки.

В Волго-Вятском районе исследований санитарного состояния осушенных насаждений не проводилось.

Анализ литературных данных позволяет сделать вывод о том, что в гидролесомелиоративном отношении хорошо изучен Северо-Западный район, в то время как на большей части Волго-Вятского района практически не изучены вопросы почвенного плодородия осушенных земель, лесоводственной эффективности осушения, степени влияния осушения болот на режим грунтовых вод, рост леса и санитарного состояние древостоев.

2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Программа комплексных наблюдений при стационарных и экспедиционных исследованиях предусматривала решение следующих вопросов:

1. Анализ осушенного мелиоративного фонда Волго-Вятского района с целью выявления наиболее характерных площадей породной и возрастной структур.

2. Выявление гидрологических особенностей и уточнение почвенного плодородия осушенных земель наиболее характерных типов условий местопроизрастания.

3. Выявление влияния осушения на конкретные параметры лесоводственной, лесопатологической, древесиноведческой, таксационной характеристик древостоев.

4. Выявление распространения наиболее опасных болезней стволов древесных пород и влияние их на товарную структуру древостоев.

5. Определение эффективности осушения по конкретным параметрам.

Изучение водного режима почв заключалось в наблюдениях за УГВ в период с 15 мая по 15 октября через 5 дней, использовалась методика СЭ.Вомперсхого (1964). Определение коэффициентов фильтрации почв (Кф) проводилось по методу восстановления воды в скважине после откачки.

Изучение почвенно-грунтовых условий проводилось по общепринятым в болотоведении и почвоведении методикам.

Закладка и обработка пробных площадей (ПП) проводилась в соответствии с методическими рекомендациями ЛепНИИЛХ (Рубцов, Книзе, 1977).

Ширина годичных слоев и поздней зоны древесины определялись при помощи микродендрометра.

Для анализа хода роста и распространения пороков древесины сосны в зоне осушения были взяты 200 модельных деревьев.

Для микологических исследований и оценки санитарного состояния были заложены ПП по методикам, изложенным Г.Я.Часгухиным, М.А.Николаевской (1969), И.А.Алексеевым (1974).

3. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Волго-Вягский район входит в Камско-Ветлужскую провинцию хвойных и хвойно-широколисгвенных лесов, евтрофных и олиготрофных сосново-сфагновых болот (Кац, 1971). Климат Волго-Вятского района близок к умеренно-континентальному климату средне-русских широт. Общая площадь заболоченных земель Волго-Вятского района составляет 2874,2 тыс. га. На момент исследования осушенная площадь составила 158,6 тыс.га. Лесные площади занимают 152,2 тыс.га (96,0 %) от всего осушенного гидролесомелиоративного фонда (ГЛМФ) района. Покрытые лесом площади составляют 146,6 тыс.га - 92,4 %. Эти площади представлены сосновыми насаждениями - 72,7 тыс.га (49,6 %); 8,5 тыс.га (5,8 %) - еловыми; 60,8 тыс.га (41,5 %) - березовыми; 4,6 тыс.га (3,1 %) - насаждениями с преобладанием

ольхи черной. В возрастном соотношении большая часть ГЛМФ покрыта спелыми и перестойными насаждениями - 67,9 тыс.га (46,3 %), из них сосновые насажден™ занимают 19,5 тыс.га (26,8 %). Анализ распределения осушенных покрытых лесом площадей по группам типов лесорастительных условий показал, что 70,1 тыс.га (47,8 %) занимают чернично- и долгомошно-сфагновые группы типов леса, характеризующие слабооторфованные'-шш минеральные гидроморфные почвы. 58,2 тыс.га (39,7 %) занимают травяно-таволговые, ириручейииковые, хвощовые, тростниковые и осоковые типы леса (низинные болота). 10,4 тыс.га (7,1 %) - осоково-и тростниково-сфагновые типы леса (переходные болота). На бедные верховые болота на глубоких торфах приходится 6,9 тыс.га (4,7 %) и 1,0 тыс.га (0,7 %) - на мелкозалежные верховые торфяники. Не покрытые лесом площади занимают 5,5 тыс.га (3,6 %). Под открытыми болотами находится 3,5 тыс.га (2,2 %) от всего осушенного ГЛМФ района.

Волго-Вятский район , обладает наивысшей по стране представленностью в ГЛМФ переходных и низинных болот, являющихся потенциально богатыми. Большая часть их покрыта спелыми и перестойными древосгоями с промышленными запасами. Исходя из вышесказанного, для исследований был выбран Волго-Вятский район, Провинция Низменного Заволжья (Мильков, 1975), а в качестве основного объекта стационар "Варнавинский" в Нижегородской области. Гидролесомелиоративный стационар "Варнавинский" заложен в 1980 г. Н.А.Красильниковым на болотном массиве Самарино, указанном во введении к "Каталогу торфяного фонда Горьковской области" (1956) как наиболее типичный для этой зоны. Осушение проведено в 1981 г. каналами глубиной 1,1 - 1,3 м. Кроме того проводились экспедиционные исследования на лесоболотном массиве Лебедань в Республике Марий Эл. Осушение проведено в 1912 г. После ремонта, проведенного в 1972 г., глубина каналов составила 1,2 - 1,4 м. Здесь исследовалось санитарное состояние древостоев на низинном болоте.

4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ПЛОДОРОДИЕ ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ

Водный режим является одним из определяющих экологических факторов жизни растений. Важным показателем характера увлажнения почв служит УГВ. Динамика УГВ на участках болота с различными типами торфяной залежи стационара "Варнавинский" приведена в табл. 1. Как видно из табл. 1, необходимое понижение УГВ до 20 см на начало периода вегетации достигнуто лишь на участке 2. На участках 1, 4, 5 корневые системы находятся в подтоплении, часть корней отмирает, при этом снижается прирост древостоев, а следовательно и эффект от мелиорации. Норма осушения (НО) для условий Волго-Вятского района составляет 40-60 см (Красильников и др., 1988). На участке 2 в течении всего вегетационного периода НО обеспечивается на всем межканальном пространстве. На участках 3 и 4 НО достигается только в приканальной полосе, а в середине межканальных полос НО не обеспечивается. На участках 1 и 5 НО не достигается даже в приканальной полосе. Для условий Волго-Вятского

s

района ныне существующие межканалъные расстояния 175-200 м недостаточны для обеспечения понижения УГВ к началу периода вегетации до 20 см. Средневегетационные значения УГВ показывают, что в течении периода вегетации в центральной части межканальных полос при L = 175 м НО не обеспечивается. В периоды дождей корневые системы находятся в подтоплении, это ведет к снижению прироста древостоев. При L = 90 м НО обеспечивается на всем межканальном пространстве, подтопление корневых систем наблюдается крайне редко. Создан оптимальный водно-воздушный режим. Древостой на всех участках спелые и перестойные, они плохо отзываются на осушение. Здесь можно рекомендовать рубки главного пользования. Для создания оптимального водно-воздушного режима для будущих насаждений необходимо сократить межканальные расстояния со 175-200 м до 100-120 м. Расчеты по формуле проф. Х.А.Писарькова показали, что в сосняках травяно-болотных на низинных болотах требуются межканальные расстояния равные 120-140 м; в сосняках травяно-сфагновых на переходных болотах - 100-120 м; в сосняках сфагновых на верховых болотах - 80-100 м. Указанные межканальные расстояния были получены гидрологическим методом расчета с учетом Кф, впервые установленных для Волго-Вятского района. Пример расчета межканальных расстояний на низинном болоте по формуле проф. Х.А.Писарькова приводится ниже:

Основное влияние на эффективность осушения оказывают физико-химические свойства торфа: зольность, степень разложения, объемная масса (ОМ), а также содержание в нем азота и элементов питания.

Степень разложения торфов стационара "Варнавинский" увеличивается от верховых болот к низинным от 10 % до 45 %, соответственно увеличивается и зольность торфов с 2,3 % до 8,9 %.

Особенностью торфов этого региона является наличие смешанной залежи: в верхнем, до 0,3-0,5 м слое преобладают переходные виды торфа, а ниже залегают низинные. Если смешанные переходно-низинные залежи имеют показатели ОМ - 0,11 г/см3, степень разложения - 29 %, зольность - 6,5 %, кислотность - 4,0, то переходные залежи имеют следующие показатели -0,10 г/см3, 25 %, 5,8 %, 4,0 - соответственно.

Участки с верховой торфяной залежью из-за их различной отзывчивости на осушение разделены на участки с глубиной торфа до 1,0 м и участки с глубиной торфа более 1,0 м (Красильников, Шведова, Шишов, 1989). Степень разложения верхового торфа с глубиной до 1,0 м - 18 %, ОМ -0,09 г/см3, зольность - 4,5 %, кислотность - 2,9. А такие же показатели верховой торфяной залежи с глубиной торфа более 1,0 м составили: 10 %, 0,06 г/см3, 2,3 %, 2,7 - соответственно.

Таблица 1

Динамика УГВ на участках болота с различными типами торфяной залежи и

параметрами осушительной сети (1987-1989 гг.)

Характеристика участков Динамика УГВ, см

№№ участко в Параметры осушительно й сети Вид и глубина торфа, м Таксационные характеристики древостоя срок удаление от канала

0,11 0,25 Ь 0,5 Ь 0,25 1 0,1 Ь

1 Г пр. = 1,3 и Туст. = 1,0 м Ь = 175 м 0-100 см- древесный низинный 50л.ч.ЗБ2Ь 100 лет, 18/20 II, сомк. 0,8 Средне-вегетац. на 20 мая 34,8 16,6 13,1 +3,7 " 18,6 3,5 28,1 8,2 44,1 26,6

2 Т пр. = 1,3 м Туст. = 1,1 м Ь = 87,5 м 0-50 см - осоковый и осоково-сфагновый переходный 51-100 см -осоковый и древесно-осоковый 4С4Б2Е 120 лег, 21/27 IV, сомк. 0,7 Средне-вегетац. на 20 мая 54,0 50,2 52,1 49,4 48,2 43,1 50,0 42,9 44,2 45,8

3 Т пр. = 1,3 м Туст. = 0,9 м Ь = 175 м 0-30 см - осоковый и осоково-сфагновый переходный 31-100 см-осоковый и древесно-осоковый низинный 5СЗБ1ЕЮЛ.Ч. 120 лет, 19/24 сомк. 0,7 Средне-вегетац. на 20 мая 47,3 42,3 37,0 28,0 36,7 25,0 38,7 26,5 44,2 35,7

4 Т пр. = 1,6 м Туст. = 1,2 м Ь = 200 м 0-50 см - осоково- сфагновый переходный 51-100 см - древесный низинный 6С4Б 140 лет, 18/26 IV, сомк. 0,7 Средне-вегетац. на 20 мая 41,6 28,1 36,2 19,1 '36)5 17,7 '36,8 18,4 39,8 22,5

5 Г пр. = 1,0 м Туст. = 0,9 м Ь = 175 м 0-30 см фускум 31-100 см магеланикум торф ЮС 100 лет, 5/8 V", сомк. 0,3 Средне-вегетац. на 20 мая 22,0 20,6 18,7 17,9 12,0" 10,8 23,9 14,2 17,6 14,0

В табл. 2 приводятся показатели ОМ и запас питательных веществ торфяных почв в слое 0-30 см. Верхний слой торфяных почв рассматривается неслучайно. По данным ряда авторов (Вомперский, 1968; Смоляк, 1971 и др.) основная масса корней концентрируется в слое 0-20 см.

Таблица 2

Объемная масса и запасы питательных веществ торфяных почв _в пределах межканальной полосы_

Уканала Глу- В середине полосы

общий р2о5, СаО, ОМ, бина, общий Р2О5, СаО, ОМ,

азот, см азот,

т/га т/га т/га г/см3 т/га т/га т/га г/см3

Низинный тип торфяной залежи

8,630 1,040 13,035 0,13 0-30 7,330 | 0,915 11,030 0,12

Переходный тип торфяной залежи

6,613 0,844 4,241 0,11 0-30 5,990 0,769 3,851 0,09

Ве рховой тип торфяной залежи

2,012 0,129 0,580 0,06 0-30 1,578 0,087 0,397 0,05

Из табл. 2 видно, что запасы основных питательных веществ и величина ОМ на одинаковой глубине - больше у канала, чем в середине межканальной полосы. Содержание общего азота наряду с зольностью и типом торфа - важный показатель эффективности осушения: чем больше общего азота, тем выше производительность древостоев.

Сравнивая полученные результаты и литературные данные, можно сказать, что торфяные осушенные почвы Волго-Вятского района по запасу основных питательных веществ богаче, чем такие же почвы в Северо-Западном регионе. Переходные и низинные болота, наиболее представленные в ГЛМФ Волго-Вятского района являются перспективными для осушения дальнейшего ведения хозяйства на них.

5,ОТЗЫВЧИВОСТЬ СПЕЛЫХ ДРЕВОСТОЕВ НА ОСУШЕНИЕ. ОСОБЕННОСТИ ХОДА РОСТА СОСНЫ НА ВЕРХОВОМ БОЛОТЕ.

Пробные площади были заложены у канала и в середине межканальной полосы на участке болота с переходным типом торфяной залежи на участках 3 и 4 (таксационные характеристики древостоев приводятся в табл. 1). В результате исследований было выявлено, что в разновозрастных древостоях у деревьев сосны в возрасте 100 лет и более отмечаются неоднократные случаи более низких значений прироста по диаметру в первые 10 лет после осушения по сравнению с приростом до осушения. Таким образом, проведение осушительных каналов в зоне переходного болота не показало увеличения прироста по диаметру у сосны старше 100 лет. В связи с крайне слабой отзывчивостью перестойных деревьев на осушение рекомендуется назначать их в рубку.

При анализе хода роста сосны на верховом болоте было выявлено, что связь между высотой (Н) и объемом (V) ствола тесная и высокая. Коэффициент корреляции (г) меняется от 0,697 при диаметре ((1) = 16 см до 0,895 при с! = 24 см.

Показатель достоверности r/mr во всех случаях больше 3,0.Высота сосны по окрайке верхового болота в зависимости от d выражается уравнением:

у = 6,85 + 1,43х - 0,07х2, где х - порядковый номер ступени толщины, начиная с 12 см

(12 см - 1; 16 см - 2; 20 см - 3 ит.д.). г = 0,75; mr = 0,05; г/шг= 0,75 > 3,0 - указывает на достоверность данных irpn взятом количестве моделей.

Высота сосны в середине осушенного болота в зависимости от d выражается уравнением:

у = 4,85 + 0,72х - 0,08х2; r/mr = 0,60/0,06 > 3,0. Высота сосны по окрайке болота больше, чем у сосны, растущей ближе к его середине.

В ходе анализа модельных деревьев исследовалось изменение видового числа ( f ). Связь f с диаметром ствола выражается уравнением :

у = 64,2+ 0,24х-21,06 logx. г = 0,59; шг = 0,068; r/mr > 3,0. Связь f с высотой ствола выражается уравнением: у = 61,3+ 1,0х-21,6logx. На осушение сфагнового верхового болота лучше отреагировали деревья сосны, растущие по окрайке болота, чем в середине его.

6. ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ БОЛОТ НА САНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ НАСАЖДЕНИЙ

Рассмотренные выше водный и пищевой режимы осушенных торфяных почв, отзывчивость на осушение древостоев, произрастающих на этих почвах, не имеют конечного хозяйственного значения без учета санитарного состояния осушенных насаждений.

В связи с тем, что в лесу отпад деревьев происходит от различных причин, часто комплексных, удобно отпад делать по 3 группам: естественный (из-за угнетения); патологический (из-за болезней и длительных воздействий абиотических факторов (подтопление итд.)); случайный (разовое повреждение -удар молнии, погрыз лосем и т.д.).

Ниже в тексте встречаются следующие определения:

сырорастущие деревья - деревья с зеленой кроной (здоровые, слегка ослабленные и ослабленные деревья);

свежий отпад - деревья наиболее опасные в патологическом отношении (обреченные к усыханию и усыхающие, а также свежий сухостой) -характеризует санитарное состояние за последние три года;

годичный отпад - отпад за последний год - динамическое состояние отпада в момент обследования;

текущий отпад - в среднем за один год между двумя наблюдениями, определяется по формуле И.А.Алексеева (1982), куда включаются долями старый и свежий сухостой и обреченные деревья;

наличный отпад - свежий отпад + старый сухостой;

нормальный отпад - отпад, соответствующий коэффициенту отпада Kg = 3,0 и более (Алексеев, 1981));

сиежий сухостой - деревья, усохшие в течении последних 3 лет;

старый сухостой - деревья, усохшие более 3 лет назад.

Для обследования санитарного состояния древостоев были заложены ПП на верховом и переходном участках болот стационара "Варнавинский" и на низинном болоте массива Лебедань.

На осушенном верховом болоте (см. табл. 1 участок 5) были заложены четыре ПП, размер каждой - 100 и2. ПП 1 и 3 - на расстоянии 25-30 м от канала; ПП 2 и 4 - в середине межканальной полосы, L = 175 м. На всех ПП доля наличного отпада высокая и в среднем составляет 31,4 % запаса. Патологический отпад представлен наиболее крупными деревьями и составляет 94,5 % от общего отпада. Свежий отпад на ПП в основном относится к патологическому. Осушение привело к выпадению наиболее крупных деревьев. Первопричиной усыхания является влияние длительного избыточного увлажнения весной и в начале лета, а затем стволовые вершинные шили от елового трутовичка. Суммарный годичный отпад в 8,5 раза превышает нормальный, что по шкале И.А.Алексеева (1974, 1982) характеризует сильную степень интенсивности разрушения древостоя, продолжающегося и после осушения.

Наличный отпад наполовину разрушен и товарной ценности не представляет. Годичный отпад показывает средний класс роста по Крафту III, 7.2, т.е. в древостое выпадают деревья основного яруса.

Из пороков древесины, стоящих на корню сырорастущих, усыхающих и сухостойных деревьев заметное распространение получили: пестрая заболонная гниль от гриба Hirschioporus abietinus (Dicks.Ex Fr.) Donk 4,3%; поверхностная червоточина в следствии поражения короедами - 19,6 %; бурая призматическая гниль от гриба Fomitopsis pinícola (Sw.ex Fr.) Karst 2,1 %; глубокая червоточина из-за повреждения усачами 6,5 %; трещины усушки на стволах старого сухостоя 8,7 %; наклон волокон - 26,1 %. Среди косвенных признаков фаутности следует указать на сильное распространение суховершинности (45 % деревьев).

На всех ПП коэффициенты стабильности состояния (Кст) были меньше 1,0 (кроме ПП 3), т.е. на уровне полного разрушения древостоев. В табл. 3 приводится определение технической и хозяйственной эффективности осушения сосняков на верховом болоте (по методике И.А.Алексеева, 1974). Техническая эффективность показывает влияние осушения на уменьшение показателей разрушения древостоя (годичный отпад по запасу, прирост очагов усыхания, текущий отпад и т.д.). Хозяйственная эффективность характеризует влияние осушения на таксационные характеристики насаждения (текущий прирост запаса, прирост по Н и d, сохранение и повышение качества древесины и т.д.).

Из табл. 3 видно, что осушение оказалось неэффективным. На ПП 3, где патологический отпад отсутствует, и технический эффект оказался на уровне полного, положительное влияние осушения не подтвердилось хозяйственной эффективностью. (10 % - эффекта от осушения нет; 10-40 % - эффект слабый; 4060 % - эффект средний; 60-80 % - высокий и более 80 % - полный эффект осушения).

Осушение сосняка на верховом болоте не показало технического и хозяйственного эффекта даже в непосредственно примыкающей к каналу полосе. Оценка стабильности состояния древостоев показала, что древостой оказались на уровне полного разрушения. Здесь следует проводить сплошные санитарные рубки.

Таблица 3

Техническая и хозяйственная эффективности (Э) _осушения верхового болота _

№ ПП этад % Э,„з., % Среднее, %

1. - 13,8 0 - 39,9 - 17,9

2. -40,0 -500,0 -423,1 -321,0

3. 88,7 99,8 - 115,2 24,4

4. - 11,2 -50,0 -211,9 -83,6

Ср. - 19,2 -50,0 - 136,1 -68,4

Примечание: Эта. - по снижению годичного прироста очагов усыхания на 1 га;

Эта.2 - по коэффициенту стабильности состояния;

Эхоз. - по сохранности сырорастущего запаса на 1 га.

Переходное болото до осушения представлено елово-сосново-березовым древостоем. В подросте - ель. На расстоянии 25-30 м от канала заложены 5 ПП размером 400 м2. Таксационное описание древостоя см. табл. 1 участок 3.

После осушения выпадает ель. Сосна и береза осушение перенесли более благополучно. Значительное количество патологического отпада объясняется длительным развитием стволовой гнили от еловой губки, окаймленного трутовика и корневой губки. В целом же большое количество наличного отпада и валежа следует объяснить полным отсутствием хозяйственного вмешательства на объекте, что важно для чистоты опыта.

Свежего отпада на всех ПП значительно меньше, чем наличного (26,7 % от наличного по запасу). Значит, после осушения нового отпада образовалось незначительно. Как уже отмечалось выше, лучшей характеристикой динамики развития отпада в момент обследования являются параметры годичного отпада. Данные о годичном отпаде позволяют сделать заключение, что в отношении разрушения древостоев в худшем положении находится ПП 1, где вследствие интенсивного выпадения ели в последние 5-10 лег произошло превращение елового насаждения в чисто березовое. В отличие от насаждений на сфагновом болоте ель, береза и сосна на переходном болоте более прямоствольные. Условная фаупгость годичного отпада (354 дм3 на 1 м3 объема ствола) в 1,6 раза меньше фаутносга в целом наличного отпада и в 2,2 раза старого сухостоя. Это говорит о том, что годичный отпад еще можно использовать для хозяйственных целей.

На трех из пяти ПП обнаружено поражение ели опасной болезнью -корневой губкой (гриб Heterobasidion annosum (Fr.) Bref).

Отмечено распространение на ели: Fomitopsis pinícola (Sw.ex. Fr) Karst -окаймленный трутовик - 11,1 % пораженных стволов; еловые трутовички -Hirschioporus abietinus (Dicks.Ex Fr.) Donk, H.fasco violaceus (Fr.) - 22,3 %; Phellinus pini (Thore ex Fr.) Pilat var. Abietis (Karst.) Pil. - еловая губка - 5,6 %. На березе в два раза стало больше поражения ядровой белой полосатой гнилыо столов от гриба Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pil (скошенный трутовик, бесплодная стадия которого известна под названием "чага"). Из пороков древесины, оказывающих влияние на выход и сортность сортиментов, на ели и березе имели распространение: сухобокость - 30,2 %; трещины усушки на сухостое - 26,4 %; ребристая и округлая закомелистости - 7,5 %; закрытая и открытая пророста - 7,5 %; наклон волокон -11,1 %," червоточина от короедов

усачей - 52,8 %. Все эти пороки обусловили полное разрушение деловой зоны стволов по запасу - 36,4 % от всех пороков, из них гнилью - 21,2 % (по ГОСТ 2140-81).

Осушение переходного болота с точки зрения лесопатологически-древесиноведчески-лесохозяйственных характеристик показало отрицательную техническую эффективность. По хозяйственной эффективности - получен также отрицательный эффект.

После осушения переходного болота выпадает ель. Сосна и береза осушение перенесли более благополучно. Вследствие интенсивного выпадения ели происходит замена смешанного древостоя чисто березовым. На всех ПП, кроме ПП 2, Кст. были меньше 1,0, т.е. на уровне полного разрушения древостоев. Здесь целесообразно проводить сплошные санитарные рубки, а на ПП 2 - уборку наличного отпада. Древостой следует заменить на более молодые.

Осушение переходного болота намного резче изменило экологическую обстановку, чем при осушении сфагнового болота. Окончательные данные могут быть получены через 10-15 лет после стабилизации структуры древостоев в новой экологической обстановке.

На низинном болоте фитопатологические исследования проводились на лесоболотном массиве Лебедань в Республике Марий Эл. Были заложены четыре пробные площади. ПП 1 - на расстоянии 5 -15 м от канала; ПП 2 - 30-40 м от канала; ПП 3 - 125-135 м от канала, где проводился уход за каналами. За контроль взяли ПП 4, заложенную у канала без ухода на расстоянии 5 - 15 м от канала. L = 250 м. Размер ПП - 1600 м2. До осушения произрастал древостой ЮС, IV - V класса бонитета. В настоящее время - это сосняки, березняки и ольшанники, II класса бонитета, VI - VII классов возраста.

Сосна на всех ПП в возрасте 125 лет. Значительного различия по высоте на всех ПП не наблюдается, а диаметр значительно меньше на ПП 4. На ПП 1 -16,4 м3/га наличного отпада сосны, а на ПП 4 - 111,4 м3/га. На ПП 2 наличного отпада нет.

Свежий отпад рассматриваем по трем группам: естественный, случайный и патологический. Больше всего естественного отпада ели - 337 деревьев на ПП 4. Здесь больше сказывается подтопление-корневых систем.Патологического отпада сосны больше на ПП 4-150 деревьев (111,4 м3/га). На ПП 1 и 2 патологического отпада нет. На ПП 3 патологический отпада составил 25 деревьев (13,7 м3/га). Наибольшее количество общего отпада отмечается на ПП 4 - 550 деревьев, в основном он относится к патологическому.

Наибольшее количество годичного естественного отпада на ПП 4-112 деревьев ели во 2 ярусе. Патологического отпада тоже больше на ПП 4 - 50 деревьев сосны и 13 деревьев ели. Случайный отпад имеет место только на ПП 1 и 4. Наибольшее количество общего годичного отпада на ПП 4 - 183 дерева: ель во 2 ярусе в возрасте 40 лет - 133 дерева и в 1 ярусе сосна в возрасте 125 лет - 50 деревьев. Следовательно, в худшем положении находится древостой на ПП 4.

На ПП 1 и 2 древостой находятся в удовлетворительном состоянии -уровень задержанного отпада; на ПП 3 - слабое разрушение древостоя, а на ПП 4 - уровень высокой интенсивности разрушения древостоя. Т.е. наихудшие условия для роста древостоя на ПП 4 - у канала без ухода.

На всех ПП, кроме ПП 2 обнаружены деревья, пораженные болезнью от гриба Phellinus Pini, var. abietis, который вызывает пеструю ситовую гниль. Этот i-риб обнаружен на ПП, которые расположены у канала. Наличие его здесь

объясняется тем, что у канала встречаются травмированные деревья. И эти деревья сразу же заселяются этим грибом. Наличие гриба Fomitopsis pinícola (Sw.ex. Fr) Karst (окаймленный трутовик) объясняется тем же фактором. На ПП 4 около 50 % деревьев ели поражены некрозом ствола от гриба Nectria ditissima. Синева от гриба Ceratocystis sp. и др. встречается на всех ПП.

Ксг. по сосне на ПП 3 и 4 составил меньше 1,0, т.е. на уровне полного разрушения древостоев. Здесь выпадает сосна. На ПП 1 Ксг. по сосне составил 587,6, здесь сосна находится в удовлетворительном состоянии. На ПП 2 Ко-. -7036,6 - сосна является хозяйственно-целесообразной породой. Ель на всех ПП, кроме ПП 4 является хозяйственно-целесообразной породой, а на ПП 2 ель представляет эталонное насаждение, здесь Ксг. составил больше 10000. На всех ПП идет выпадение березы, Ксг. меньше 1,0. Но на ПП 2 береза является хозяйственно-целесообразной породой.

В табл. 4 приводятся технические и хозяйственная эффективности осушения древостоев на низинном болоте.

Ель на низинном болоте более приспособлена для роста в условиях гюлуработающих каналов (ПП 3 - на середине межканальной полосы и ПП 4 - у канала без ухода). Сосна как более старая по возрасту реагирует на осушение болезненно, переносит его хуже. Здесь целесообразно проводить выборочные санитарные рубки, а на ПП 4 - сплошные узколесосечные санитарные рубки. Следует вести хозяйство так, чтобы в дальнейшем здесь произрастали высокопроизводительные еловые древостой.

Таблица 4

Технические и хозяйственная эффективности _осушения низинного болота _

№№ ПП Эффективность техническая Эффективность хозяйственная, % Средняя (ср .техническая + хозяйственная) %

этл% Эт2,% ЭтД% Э<=Р-,%

1 97,5 93,1 99,9 96,8 28,1 62,4

2 99,4 100,0 99,9 99,8 12,0 55,9

3 69,3 94,3 99,7 87,8 -0,38 43,7

4 - - - - - -

Примечание: Эт.' - по снижению годичного прироста очагов усыхания;

Эт.2 - по коэффициенту отпада по запасу;

Эт.3 - по коэффициенту стабильности состояния;

Эхоз. - по сохранности сырорастущего запаса.

Осушение оказывает не только разовое воздействие на все ярусы фитоценоза. Изменяется состав, численность и активность почвенных организмов (грибов, бактерий, животных). Это обуславливает интенсивное разложение торфа, частичную его минерализацшо, увеличение в почве содержания доступных для растений форм элементов питания. Все это отражается на росте растительности. Индикаторами происходящих после осушения процессов являются таюке признаки: на осушенных сфагновых болотах - уменьшение патологического отпада сосны; на переходных болотах -

формирование березовых насаждений с устойчивой примесью сосны; на низинных болотах - замена сосны елью.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Площадь заболоченных земель Волго-Вятского района составляет 2874,2 тыс. га. Осушенная площадь - 800,4 тыс. га, из них покрытая лесом занимает 146,6 тыс. га ( 92,4 % ). Наиболее богатые травяно-таволговые, хвощовые и приручейниковые группы типов леса занимают 39,7 %, на бедные верховые открытые болота приходится около 5 % всей площади осушенного ГЛМФ.

2. Осушенные покрытые лесом площади на 55,4 % представлены хиойными (из них 49,6 % сосняки) и на 44,6 % лиственными насаждениями; 46,3 % площадей занято спелыми и перестойными; 31,3 % - молодняками и средневозрастными древостоями. Высокий процент облесенности ГЛМФ говорит о высоком потенциальном плодородии мелиорируемых земель и создает предпосылки целесообразности и эффективности лесоосушения в Волго-Вятском районе и получения большой отдачи от осушенного гектара.

3. Исходя из полученных фактических материалов и расчетных показателей при реконструкции ГЛМС в условиях Волго-Вятского района предлагаются межканалъные расстояния: доя верховых болот - 80 - 100 м; переходных - 100 - 120 м; низинных - 120 - 140 м.

4. Средняя зольность верховых торфов - 3,4 %; переходных - 5,8 %; низинных - 8,9 %. Торфа верхнего 0,5 м слоя верховых болот содержат в среднем -3,2 т / га азота; переходных - 9,6 т / га; низинных - 12,0 т / га. Наиболее представленные в ГЛМФ низинные и переходные болота по запасу основных питательных веществ богаче, чем такие же земли на Северо-Западе России.

5. В разновозрастных древостоях на переходных болотах у деревьев сосны в возрасте 100 лет и старше отмечаются неоднократные случаи более низких значений прироста по диаметру в первое десятилетие после осушения. Таким образом, проведение осушительных каналов в условиях переходного болота не показало увеличения прироста по диаметру у сосны старше 100 лет. Такие деревья следует назначать в рубку.

6. По окрайке сфагнового осушенного болота высоты и диаметр стволов сосны больше, чем у деревьев, растущих ближе к его середине.

7. После осушения сфагнового болота на всех ПП доля наличного отпада очень высока и составляет 31,4 %. Осушение сфагнового сосняка на верховом болоте не показало технического и хозяйственного эффекта даже в непосредственно примыкающей к каналу полосе. Древостой находятся на уровне полного разрушения. Здесь требуются сплошные санитарные рубки.

8. Значительное количество патологического отпада на переходном болоте объясняется не угнетенным ростом, как на верховом болоте, а длительным развитием стволовой гнили от еловой губки, окаймленного трутовика и корневой губки. Вследствие интенсивного выпадения ели происходит замена смешанного древостоя на березовый. Древостой на всех ПП, кроме одной находятся на уровне полного разрушения, здесь требуется проведение сплошные санитарных рубок.

9. На низинном болоте эффект осушеиия налицо. До осушения произрастали древостой V класса бонитета, в настоящее время - эте

высокопроизводительные сосняки, березняки и ольшашносн II класса бонитета. Наибольшее количество наличного отпада сосны - на ПП у канала без ухода, и он весь относится к патологическому. Наилучшие условия для роста древостоев установлены на ПП, заложенной на расстоянии 30 - 40 м от канала. Эффект осушения оказался здесь на уровне среднего. Здесь достаточны выборочные санитарные рубкн. Ведение хозяйства должно обеспечить в дальнейшем произрастание высокопроизводительных еловых насаждений.

10. Индикаторами происходящих после осушения процессов являются: на сфагновых болотах - уменьшение патологического отпада сосны; на переходных

- формирование березовых насаждений с примесью сосны; на низинных болотах

- замена сосны елью. '

11. Спелые и перестойные древостой переносят осушение болезненно, хуже приспосабливаются к новым условиям среды. Увеличивается отпад, фаутность. Эффективность осушения незначительна. Объясняется это больше высоким возрастом древостоев, нежели прямым влиянием осушения. Такие древостой следует вырубать. Осушаемые древостой должны быть, по возможности, более молодыми: сосна - не старше 60 лет; ель - не старше 40 лет.

12. К оценке эффективности осушения следует подходить с учетом годичных отпадов, приростов очагов усыхания, индекса категорий состояния древостоев. Тем самым доказывается, что зафиксированное на определенное время увеличение запаса без обеспечения устойчивости (по коэффициентам стабильности состояния и параметрам фаутности) не может быть принято за достигнутый эффект от осушения.

13. В условиях богатых низинных и переходных болот при проведении оптимального осушения в сочетании с рубками ухода в условиях Волго-Вятского района можно выращивать древостой I - II класса бонитета. На низинных и богатых переходных осушенных болотах целесообразно выращивать ель. На переходных болотах - сосну и березу, на верхово-псреходных и верховых - сосну.

11о материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шабалова В.И., Шведов Е.И., Шведова Т.Е. Лесоводственная эффективность заболоченных площадей Учебно-опытного лесхоза МПИ им. Горького / Марийский политехи, ин-т. - Йошкар-Ола, 1986. - 5 с. - Деп. в ЦБНТИлесхоз 24.04.86, № 11 - 103-134.

2.Шведов Е.И., Шведова Т.Е. Влияние осушения на рост сосняков Марийской АССР // Освоение осушенных земель в Марийской АССР и ускорение научно-технического прогресса в гидролесомелиорации. - Йошкар-Ола, 1986.-С. 23-25.

3.Корепанов A.A., Шведов Е.И., Шведова Т.Е. Осушение и производительность древостоев // Вопросы интенсификации лесного хозяйства и охраны окружающей Среды в Среднем Поволжье / Марийский политехи, ин-т. - Йошкар-Ола, 1989.- 1 с. - Деп. в ВНИИЦлесресурс 14.04.89, № 11-103-44.

4.Красильников H.A., Шведова Т.Е., Шишов В.В. Характеристика основных типов осушаемых почво-грунтов Северо-Востока РСФСР // Проблемы использования, воспроизводства и охраны лесных ресурсов: Материалы Респ. науч.- практ. конф. - Йошкар-Ола: Марийск. кн. изд-во, 1989. - Кн.2. - С. 42-43.

5.Шведова Т.Е., Воробьев А.Г. Плодородие осушаемых почв Волго-Вятского района // Актуальные проблемы осушаемых лесов на Среднем Урале: Информ. материалы к совещ. - Свердловск, 1989. - С. 165-168.

6.Шведова Т.Е. Водопроницаемость торфяных почв Волго-Вятского района И Гидролесомелиорация Северо-Востока ETC: Информ. материалы к совещ. - Горький, 1990. - С. 49-51.

7.Шведова Т.Е. Влияние осушения болот на санитарное состояние древостоев // Гидролесомелиорация и рациональное природопользование: Информ. материалы к совещ. - С.-Петербург, 1992. - С. 50-52.

8.Шведова Т.Е. Водный режим осушенных торфяных почв // Проблемы лесной биогеоценологии и методические основы их решения: Тез. докл. междунар. конф. молодых ученых. - Йошкар-Ола, 1992. - С. 32.

9.Шведова Т.Е. Отзывчивость древостоев на осушение II Там же. - С. 139140.

Ю.Шведова Т.Е. Влияние осушения на лесорастительные свойства почв h Проблемы леса и охрана природы в республике Марий Эл: Материалы республ. науч.-пракг. конф. - Йошкар-Ола, 1992. - С. 26-27.

11 .Шведова Т.Е. Лесоводственно-таксационная характеристика сосновых древостоев на осушенных площадях // Восстановление, выращивание и комплексное использование сосновых лесов России (на базе боров Среднего Поволжья): Тез. докл. Всеросс. науч.-техн. конф. - Йошкар-Ола, 1995. - С. 13-14.

12.Алексеев И .А., Бикеев Г.Л., Гаврицкова H.H., Кусакин A.B., Цыбуля Л .В., Шведова Т.Е. Устойчивость деревьев и древостоев к заболеваниям опасными болезнями и результаты опытов по ее поддержанию // Вавиловские «пения. Диалог наук на рубеже XX-XXI веков и глобальные проблемы совеременности: Материалы постоянно действующей межднсципл. науч. конф. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996. - С. 327-328.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим присылать по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер. 5, Лесотехническая академия, Ученый совет.

Лицензия ЛР №020578 от 04.07.97 Подписано в печать с оригинал-макета 18.11.97 Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать Уч.-изд.л. 1,0 Печ. л Тираж30 экз. Заказ Ха И? с 17а

Отдел оперативной полиграфии Марийского государственного технического университета, 424006, Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17

л