Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Изменение эдафических условий маломощных торфяников под влиянием осушения и древостоя

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

Автореферат диссертации по теме "Изменение эдафических условий маломощных торфяников под влиянием осушения и древостоя"

Субота Марина Борисовна

ИЗМЕНЕНИЕ ЭДАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МАЛОМОЩНЫХ ТОРФЯНИКОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОСУШЕНИЯ И ДРЕВОСТОЯ

06.03.03. Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Субота Марина Борисовна

ИЗМЕНЕНИЕ ЭДАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МАЛОМОЩНЫХ ТОРФЯНИКОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОСУШЕНИЯ И ДРЕВОСТОЯ

06.03.03. Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Работа выполнена на кафедре лесоводства Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова.

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук Мельников Евгений Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Апарин Борис Фёдорович, доктор сельскохозяйственных наук Красильников Николай Александрович

Ведущая организация- Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр Экологической безопасности РАН

Защита состоится 19 июня 2006 года в 11.00 на заседании совета Д 212.220.02 в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии (194021, Санкт-Петербург, Институтский пер. 5, ЛТА. Учёный совет)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан « » мая 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук

И. А Маркова

рос. национальная библиотека с.-Петербург ОЭ 200 4кт ' Т.2

Введение

Осушение заболоченных земель и болот имеет большое значение для выращивания высокопродуктивных лесов. Общая площадь заболоченных земель в лесном фонде России составляет свыше 130 млн га [Цепляев, 1961]. Практическая деятельность лесных хозяйств и научные исследования показывают, что осушение является наиболее проверенным видом мелиорации, позволяющим реально повысить производительность земель в лесном хозяйстве.

Существенное место среди осушенных земель занимают болота и заболоченные земли с небольшой мощностью торфа. Между тем известно, что маломощные торфяники подвержены быстрой сработке торфа, особенно при сельскохозяйственном их использовании [Ларионова, Юркевич, Сидорова, 2005]. В лесном хозяйстве имеется также вероятность сработки торфа после осушения вследствии активной минерализации торфа.

Однако достаточных исследований по этому вопросу нет, а есть случаи длительного сохранения торфяного слоя после осушения и лесовыращива-ния. Например, на осушенном в 1841 году маломощном болоте «Суланда» в Лисинском учебно-опытном лесхозе до настоящего времени сохраняется слой торфа до 0,4 - 0,6 м, при наличии хвойного древостоя с запасом до 500600 м3/га [Пахучий, 1985]. Можно привести и другие примеры, когда не отмечается уменьшения слоя торфа при последующем и достаточно длительном лесовыращивании после осушения.

Исследованию этого вопроса и посвящена настоящая работа.

Актуальность темы. Заболоченные земли и болота занимают более 22 % территории лесного фонда России. Среди этих земель значительная часть представлена мелкозалежными торфяниками. При их осушении и освоении путем создания лесных культур достигается высокий лесоводственный эффект. Наибольшее количество питательных веществ в таких условиях сосредоточено в торфяной части почвы. При интенсивном осушении происходит быстрая минерализация торфа. Поэтому задача по обеспечению длительной сохранности торфяного горизонта является важнейшей при ведении лесного хозяйства на таких землях.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось выявление закономерностей изменения показателей гидрологического режима, трофности и минерализации мелких торфяников под влиянием осушения и формирующегося древостоя с последующей разработкой приемов регулирования скорости минерализации и сработки торфа.

Задачами исследований являлось выявление динамики морфологических характеристик почвы, анализ гидрологического режима и изменения агрохимических показателей почвы, оценка продуктивности древостоя и влияние на нее состава формируемых сосняков, анализ динамики живого напочвенного покрова, разработка мелиоративных приемов регулирования степени минерализации и сохранности органического слоя почвы в осушенных торфяниках.

Научная новизна. Впервые для условий южной тайги на примере ле-соболотных комплексов Ленинградской области дана разносторонняя оценка изменения морфологических характеристик, агрохимических показателей, почв мелкозалежных торфяников более чем за сорокалетний период после их осушения. Изучено влияние разной степени интенсивности осушения на исследуемые почвенные показатели. Дана оценка влияния состава формируемых сосняков и напочвенной растительности на эдафотоп. Предложены рекомендации по регулированию темпов минерализации и сработки торфяной залежи для сохранения высокопродуктивных лесобо-лотных комплексов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Показано, что интенсивное осушение мелкозалежных торфяников, коренным образом изменяя характер увлажнения, приводит к изменению типа водного режима. Промывной тип водного режима, наблюдаемый вначале осушения, сменяется на выпотной, точнее на транспирационный. В таких условиях большая часть влаги не отводится в нижние горизонты почвы и не уходит со стоком, а расходуется на суммарное испарение в значительной степени за счет транспирации. При этом улучшается аэрация почвы, активизируется биокруговорт, происходит минерализация торфа и увеличивается его зольность. Изменяется напочвенный покров, и болотный тип почвообразования сменяется дерновым. Изменяются агрохимические характеристики торфа, актуальная и гидролитическая кислотность.

Личный вклад автора. Непосредственное участие автора в выборе объектов исследования, составление методики исследования, проведении таксационных работ на опытных объектах пробных площадей. Морфологическое описание почвенных разрезов на промежуточной (1982) и заключительной фазах исследования, обработка и анализ почвенных образцов на кафедре почвоведения и гидромелиорации, разработка рекомендаций.

Апробация работы. По результатам исследований опубликовано 4 работы, 1 работа находится в печати.

Бабиков Б. В., Субота М. Б. Минерализация торфяников //Мониторинг осушенных лесов: Материалы совещания. СПб, 2001. С. 122-123.

Бабиков Б. В., Субота М. Б. Динамика фитомассы надземной части сосновых древостоев после осушения болот //Эколого-экономические аспекты гидро-лесомелиорации: Сб. научных трудов Института леса HAH Беларуси. Вып. 58. Гомель, 2003. С. 26-28.

Бабиков Б. В., Субота М. Б. Культуры сосны обыкновенной на осушенных болотах //Мелиорация, использование и охрана земель: Материалы международного симпозиума. СПб, 2004. С. 122-124

Субота М. Б. Осушение мелких торфяников, их минерализация и кислотность почв //Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно-нарушенных ландшафтах. Международная научная конференция, Петрозаводск, 2005. С. 301-302.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения, списка, использованной литературы, включающего 122 наименования, отечественной и иностранной литературы. Текст иллюстрирован 11 рисунками и 23 таблицами.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Основным содержанием настоящей диссертационной работы является исследование маломощных торфяников на основе анализа изменения состояния торфяной залежи и ее минерализации. А так же влияние длительного периода осушения на изменение и рост культур сосны.

На осушенных торфяниках основным фактором, определяющим состояние почвы и насаждения, является водный режим и, прежде всего, положение грунтовых вод.

Изучение режима грунтовых вод имеет давнюю историю. А.Д. Дубах одним из первых обратил внимание на необходимость установления конкретной глубины грунтовых вод для создания наилучших условий роста древесных пород. С этой целью в 1928 и 1929 годах в Лисино (Ленинградская область) проводились систематические наблюдения за уровнем грунтовых вод в хвойных древостоях на суглинистой почве.

Обобщив свои данные и данные других исследователей, А.Д. Дубах пришел к выводу, что на глинистой и торфяной почвах сосна может расти по I - III бонитету при глубине грунтовых вод 30-50 см в течение вегетационного периода.

Это конкретное указание о глубине фунтовых вод значительно отличалось от существовавшего мнения, что лучший рост леса наблюдается при глубине грунтовых вод ниже 1,25 м.

Впоследствии А.Д. Дубах (1936) отмечал, что требования леса к глубине грунтовых вод зависят от богатства почв. На богатых почвах сосна довольствуется меньшей глубиной фунтовых вод, на бедных - требуется большее понижение фунтовых вод.

В настоящее время твердо установлено, что древостой, произрастающие на разных почвах, требуют разной глубины фунтовых вод. Требования леса к водному режиму зависят от климатических условий, типа леса и возраста древостоя. Большая работа по уточнению требований леса к водному режиму проведена Х.А. Писарьковым и П.И. Давыдовым (1956). Их исследования показали зависимость уровня фунтовых вод от состава насаждения, возраста и класса бонитета.

Важное значение имеет изучение режима фунтовых вод не только в древостоях естественного происхождения, но и в искусственно созданных насаждениях. Вместе с тем, данных о росте и развитии культур сосны на осушенных маломощных торфяниках относительно немного.

При посадке лесных культур по микроповышениям в виде пластов, хороший рост культур в первые годы может быть обеспечен только за счет высоты пласта. В условиях богатых торфяников культуры на пластах могут расти по I классу бонитета за счет высоты пласта в первые же годы после их создания. Колесников [1982,1983].

В дальнейшем, когда сформируется высокобонитетный древостой, на уровень грунтовых вод начинает влиять сам древостой, понижая уровень фунтовых вод, что отмечено в работах Б.В. Бабикова.

Недостатком большинства проведенных исследований является то, что они выполнены в культурах относительно небольшого возраста, часто при малой длительности наблюдений - 2-3 года, а при изучении сформировавшихся насаждений часто отсутствуют исходные данные. При проведении настоящих исследований известна история создания этих культур, использованы результаты промежуточных исследований [Колесников, 1983] и хорошо изучены исходные данные, характеризующие лесорастительные условия

В связи с этим, в рамках данной работы значительное внимание уделялось исследованию продуктивности культур сосны, динамике живого напочвенного покрова и процессам почвообразования формируемого под влиянием осушения и древостоя. Исследовались изменения морфологических характеристик почвы на почвенных разрезах, мощности торфяной залежи, запасов органического вещества, интенсивности минерализации торфа, динамика основных агрохимических характеристик на фоне изменения структуры соснового насаждения с возрастом.

Осушение лесных земель, оказывая большое воздействие на почвенные процессы, приводит к изменению плодородия почв. Изменяется азотный режим, что отмечено Н. В. Мелентьевой (1986), содержание гумусовых веществ и состав гумуса (Медведева и др., 1979; Морозова и Пятецкий, 1968). Происходит изменение направленности биохимических процессов (Скрын-никова и др.,1961) и состава органических веществ [Ефремова, 1975].

Сбор материала осуществлялся на стационарных объектах лесоосу-шения на территории Тосненского и Вырицкого лесхозов в Тосненском и Гатчинском районах Ленинградской области.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТАХ И МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

Поскольку, темой диссертационной работы является изучение изменения эдафических условий торфяников с небольшой мощностью торфа под влиянием осушения и древостоя, то в качестве объекта исследования, выбраны посадки культур сосны, созданные в 1959-1961 годах, изучавшиеся в первые годы их роста в 1961-1963 годах Б.В. Бабиковым и в 1982 -1983 годах - Ю.Е. Колесниковым. Опытные объекты расположены на ме-зотрофных торфяниках.

Настоящие исследования выполнены автором на этих же объектах . Сбор материала осуществлялся частично в 1982 году, а в основном в 2001 -2005 годах. Это дало возможность проследить изменение почвенных условий после длительного влияния осушения, оценить состояние формирующегося насаждения и в определенной степени оценить влияние насаждения на почвенные процессы. Общие сведения об объектах исследования приведены в табл. 1.

Таблица 1

Краткая характеристика объектов исследования

Опытный участок, пробная площадь Год исследований Мощность торфа, см Уровень грунтовых вод, см Среднее Агрохимические характеристики торфяного горизонта

Н, м О, см Полнота Запас м3/га Зольность, % рНКС1 Гидролитическая кислотность Общий азот, % С

1 1 1 2 1962 52 22 1,5 1,6 - - 26,5 4,2 36,7 1,5 - -

2004 18 62 21,6 20,0 18,7 20,0 0,98 0,90 409 331 26,5 3,6 56,6 1,9 16,2 9,6

1 2 1962 52 7 1,17 1,11 2,8 2,2 - : 10,0 3,8 79,2 1,8 - -

2 1 2 2004 25 53 20,7 10,1 17,0 0,90 0,82 252 236 12,0 3,4 97,9 2,75 32,8 10,9

1 2 1962 45 13 0,62 1,4 - - 11,4 3,5 51,8 1,33 - -

3 1 2 2004 20 42 19,2 17,0 17,1 165 0,6 0,3 194 72 29,3 4,0 36,2 1,45 19,5 17,9

Опытный участок № 1 расположен на осушенном переходном болоте 31 и 40 кварталах Ушакинского лесничества бывшего Тосненского лесхоза, в настоящее время это Лисинский лесной колледж.

Участок расположен в 45-летних культурах сосны и состоит из двух равных пробных плошадей. Общая площадь опытного участка 0,21 га.

Для создания лесных культур осенью 1958 года канавокопателем ЛКА-2 на тяге двух тракторов С-80 были проведены борозды (канавки) и сформированы пласты, которые были прижаты (прикатаны) гусеницами трактора С-80. Борозды глубиной 0,3-0,4 м проведены перпендикулярно осушителям, в который и выведена большая часть борозд.

Насаждение на опытном участке представлено чистыми культурами сосны.

Опытный участок № 2 площадью 0,15 га расположен в 60 квартале Вырицкого лесхоза. Осушение территории проведено в 1956 году.

Подготовка почвы под лесные культуры проведена в 1958 году канавокопателем ЛКА - 2, на тяге трактора С-80. Прикатка (прижатие) пластов, в отличие от участка 1, здесь не проводилась.

Борозды проведены параллельно осушительному каналу и не выведены в осушительную сеть.

При нашем обследовании в 1982 году на участке произрастали чистые по составу культуры сосны I класса бонитета. При проведении настоящих исследований на участке к 2005 году сформировалось сосновое насаждение I класса бонитета с незначительной примесью березы.

Опытный участок № 3 расположен в квартале 5 Саблинского лесничества Тосненского лесхоза. Площадь опытного участка 0,1 га. Глубина торфа 0,3-0,5м, подстилающий торф минеральный грунт тяжелый суглинок. Объект расположен на осушенном травяно-сфагновом болоте.

Подготовка территории под посадку культур аналогична участку 2.

Одна из пробных площадей расположена в чистом сосняке, другая в сосняке с примесью берёзы.

В основу методики исследований положен метод сравнения. При этом на выбранных опытных участках осушенных мелкозалежных торфяников, была проведена оценка изменения состояния травянисто - кустарничковой растительности, морфологических и агрохимических характеристик почв, водного режима почв и состояния сосновых насаждений. Использовались стандартные методики агрохимических анализов почвы и сплошных перечетов древостоев на опытных объектах. Наблюдения за грунтовыми водами проводились по скважинам глубиной 1,0-1,2м, устроенных тарелочным буром.

ГЛАВА 3. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ОСУШЕННЫХ ТОРФЯНИКОВ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕГО ФАКТОРЫ

Водный режим лесных почв определяет ряд факторов - количество осадков и характер их выпадения, температура воздуха и почвы, состояние древостоя, влияющего на поступление осадков на поверхность почвы, суммарное испарение, включающее и транспирацию влаги древостоем.

Настоящие исследования проводились в сформировавшихся хорошо высокопродуктивных 23-24 и 40-45 летних культурах сосны. В этом возрасте на водный режим оказывает заметное влияние не только осушительная сеть, но и сам, уже сформировавшийся, древостой.

На осушенных землях определяющее значение в формировании водного режима оказывает осушительная сеть. Она обеспечивает интенсивность и степень осушения. Особенно велико влияние осушительной сети на торфяниках с небольшой глубиной торфа, где и были созданы лесные культуры посадкой по пластам. Действие осушительных каналов в таких случаях усиливается мелкой густой сетью борозд, особенно при выводе их в каналы.

Сопоставление результатов исследований полученных автором, в 2001-2005 годах, с имеющимися данными Б. В. Бабикова 1962-1965 годов, а также с данными исследований Ю. Е. Колесникова в 1982-1983 годов разных лет. проведенных на одних и тех же объектах; позволили выявить особенности влияния уровня грунтовых вод на рост сосновых насаждений и в тоже время отметить влияние, сформировавшихся насаждений, на водный режим почв мелких торфяников.

В табл. 2 в качестве иллюстрации приведены значения уровня грунтовых вод на участке 2 за период 1963-2005 годов.

Таблица 2

Динамика уровня грунтовых вод в сосновом насаждении разного возраста на участке 2

Годы Уровни грунтовых вод по месяцам, см Среднее за период v-vin

V VI vn vni

1963 7 35 44 38 31

1982 26 43 76 90 57

2005 19 36 70 95 53

В 1963 году с момента создания культур прошло 4 года и они не представляли единого сомкнутого насаждения. В таком состоянии все осадки достигали поверхности почвы и пополняли грунтовые воды.

К 1982 году на участках сформировалось сомкнутое сосновое насаждение I класса бонитета, которое характеризовалось высокими показателями продуктивности в последующем учётном 2005 году (табл. 3).

Оценка положения уровней грунтовых вод часто осложняется тем, что измерения их проводятся не одновременно. Поэтому в 2005 году нами проведены измерения уровней почвенно-грунтовых вод на всех трех участках в одни и те же дни. Эти исследования показали, что летом на участке 1 не только отсутствовал сток в каналы, но не было воды и в бороздах, выведенных в каналы. На участках 2 и 3 вода в бороздах после дождей появлялась. Исследования выявили существенные различия в положении грунтовых вод и их динамику в период вегетации (табл. 3).

Таблица 3

Динамика уровня грунтовых вод в сосновых насаждениях на участках 1-3 в 2005 году, см

Номера опытных участков Уровень грунтовых вод по месяцам, см Среднее за период v-vni

V VI VII VIII

1 28 48 72 100 62

2 19 36 70 85 53

3 6 14 60 90 42

Это особенно заметно при переходе от начала к концу периода вегетации. Лучший осушенный участок 1 с более интенсивным осушением характеризовался пониженным уровнем грунтовых вод. На участке 3 с относительно пониженной продуктивностью (запасом древостоя) уровень грунтовых вод находился достаточно высоко. На основании проведенных исследований можно считать, что при интенсивном осушении и формировании высокопродуктивных насаждений тип водного режима меняется и становится близким к выпотному (транспирационному).

При водном режиме выпотного типа десукция влаги корнями растений и расход ее на транспирацию, а также физические испарения превышают величину осадков. Поскольку на наших объектах суммарное испарение влаги в высокобонитетном лесу происходит в значительной степени за счёт транспирации и выше величины осадков, то сформировавшийся тип водного режима можно считать траспирационным.

ГЛАВА 4. РОСТ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ОСУШЕНЫХ ТОРФЯНИКАХ

4.1. Рост насаждений

Настоящие исследования и анализ результатов исследований прошлых лет подтверждают, что в начальном периоде после проведения гидромелиорации осушительные каналы оказывают определяющее влияние на регулирование водного режима почв. При лесокультурном освоении мелких торфяников важна роль борозд и пластов вдоль борозд.

Посадка в пласты обычно обеспечивает хороший рост лесных культур. Борозды, выведенные в осушительные каналы, позволяют устойчиво понижать уровень грунтовых вод. Однако на участках с мощностью торфа до 0,4 - 0,5 м, подстилаемых песком, можно выращивать высокобонитет-ные древостой и без вывода борозд в основную осушительную сеть. Борозды всегда необходимо выводить в осушительную сеть на мелких торфяниках, подстилаемых слабоводопроницаемыми глинистыми грунтами.

Через 45 лет после осушения на всех опытных участках сформировались высокобонитетные древостой разного состава (табл. 4).

На пробной площади 1 на опытном участке 1, где проводился уход за древостоем в виде обрезки усыхающих нижних сучьев, удалении усыхаю-

щих и усохших деревьев, в условиях несколько лучшего водного режима сформировался высокобонитетный чистый по составу сосняк с запасом в 45 лет более 400 м3/га.

На второй пробной площади этого же опытного участка, где рубки ухода не приводились, в составе насаждения появилась примесь березы.

Таблица 4

Таксационная характеристика культур сосны на опытных участках в 2005 году

№ | Возраст, лет Средние Кол-во деревьев, шт/га Полнота Запас, м3/га Класс бонитета Состав

пробной площади Порода Н,м D, см

Участок 1

1 j С 45 21,6 18,7 1504 0,98 409 1а ЮС

2 ! С 45 20,0 20,0 975 0,90 331 I 10 С едБ

Участок 2

1 45 20,7 19,5 1020 0,90 252 I ЮС

2 1 | 42 20,1 17,0 1323 0,82 236 I 10 Сед Б

Участок 3

1 С 43 19,2 17,1 933 0,6 194 I 1С

1 1 Б 40 17,0 16,5 383 0,3 72 I ЗБ

Здесь вследствие естественной дифференциации древостоя, произошел значительный отпад деревьев и уменьшилась густота древостоя. Число деревьев сосны оказалось меньше почти в 1,5 раза и запас ниже почти на 20%, чем на пробной площади 1. Такой эффект можно связать, в некоторой мере с отсутствием ухода за сосной.

На опытном участке 2 в Вырицком лесничестве через 45 лет после посадки культур сосны сформировалось сосновое насаждение I класса бонитета с запасом древесины 252 и 236 м3/га.

На первой пробной площади этого участка сформировалось чистое сосновое насаждение с запасом 252 м3/га. На второй же пробной площади в составе древостоя присутствует береза и его запас ниже. Пониженный запас объясняется наличием примеси берёзы и отсутствием своевременных уходов за сосняком.

На участке № 3 продуктивность созданных лесных культур еще ниже. Причины этого, по-видимому, разные. Как отмечалось в предыдущей главе, водный режим на этом участке несколько хуже. Борозды не выведены в каналы. Грунтовые воды располагаются достаточно высоко, особенно в начале вегетационного периода. Подстилающие торф грунты глинистые, что при таких условиях способствует слабой фильтрации влаги в пониженные слои почвы. Отсутствие уходов за древостоем и значительная примесь берёзы снижает запас формируемого древостоя.

Анализ роста культур сосны на осушенных болотах показывает, что торфяные земли являются весьма перспективными для лесовыращивания, что отмечалось в работах Л.П. Смоляка (1960), Г.Е. Пятецкого (1963),

М,Н. Елпатьевского (1955). Но при этом важно осуществлять и своевременный уход за формируемыми насаждениями.

4.2. Динамика фитомассы сосновых древостоев после осушения болот

По данным С.Э. Вомперского, А.И. Иванова (1982) установлено интенсивное уменьшение массы хвои после 40-летнего возраста. Несколько медленнее происходит уменьшение веса ветвей, но увеличивается масса стволовой древесины. С уменьшением массы хвои с возрастом, следовало ожидать, снижение транспирационного расхода влаги, что отмечал H.A. Воронков, а так же некоторого повышения уровня грунтовых вод, однако результаты наших исследований показали, что после снижения массы хвои, суммарный расход влаги в сосновых насаждениях не уменьшается и уровень грунтовых вод остается достаточно пониженным. О.Н. Тюкавина (2003) полагает, что с возрастом увеличивается площадь водопроводящей зоны в ксилеме дерева, увеличивая функционирование ассимиляционного аппарата, что поддерживает высокий транспирационный расход влаги.

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЕ ЭДАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОСЛЕ ОСУШЕНИЯ МЕЛКОЗАЛЕЖНЫХ ТОРФЯНИКОВ

Осушение переувлажненных земель оказывает определяющее влияние на растительный покров и почвенные процессы. Изменяется характер почвенного профиля, и агрохимические показатели почв и их плодородие.

5.1. Динамика напочвенного покрова

Напочвенный покров является индикатором условий местопроизрастания. В.Н. Сукачевым (1930) разработано руководство по определению типов леса, где травяному напочвенному покрову отведена ведущая роль.

Динамика живого напочвенного покрова детально исследовалась нами на опытном участке 1.

В 1962 году рельеф данного участка характеризовался как ровный пониженного местоположения. Около 40-50 % территории занимали микроповышения в виде кочек высотой до 30-40 см, поросших кукушкиным льном (Politrichum Commune L.). Кукушкин лён являлся доминирующим растением в те годы. Часто встречались фиалка болотная (Viola palustris L.), осока вздутая (Carex rostrata Stokes), пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum L.). Пониженные места занимал сфагнум гиргензона (Sphagnum girgensohnii L.), сфагнум растопыренный (Sphagnum squarosum L.), на кочках сфагнум фус-кум (Sphagnum fiiskum L.), вблизи каналов появлялся (Sphagnum anqustifoliun), луговик извилистый (Deschampsia flexuosa L.), звездчатка лан-цетолистная (Stellaria holostea L), мятлик болотный (Роа pratensis L).

В 1963 году, через пять лет после осушения, на этом же участке получил обильное распространение иван-чай узколистный (Epilobium parviflo-rum L.). Культуры сосны в те годы были по высоте ниже Иван-чая, и не затенялись последним лишь потому, что были созданы посадкой в пласты,

ширина которых составляла 0,6-0,7 м. На пластах иван-чай и другие травянистые растения первые годы после посадки сосны не поселялись.

В 2003 году отмечены дальнейшие изменения в составе напочвенного покрова. К этому времени на первом опытном участке произрастал (как показано выше) высокобонитетный сомкнутый сосновый древостой I класса бонитета На открытых местах встречалась ManHHa(Rubus idaeus L.), повсеместно между рядами культур сосны распространен бор развесистый (Milium eflusum L.), полевица обыкновенная (Agrostis vulgaris With), сохранился щитовник игольчатый (Driopteris spinulosa L.). Появилась незабудка болотная (Myosotis palustris L. Wild.), майник двулистный (Majanthemum bifolium L. Fr Schmidt), кислица (Oxalis acetosella L.), черника ( Vaceinium myrtillus L.).

Вблизи каналов - гравилат речной (Geum rivale L). Из ранее встречавшихся остались местами. Мятлик болотный (Роа pratensis L.) и звездчатка ланцетолистная (Stellaria holostea L.).

Таким образом, под влиянием осушения и транспирации древостоя произошло вытеснение гигрофитной болотной растительности и её смена на растительность более характерную для влажных, довольно богатых почв.

Смена растительности напочвенного покрова указывает на повышение плодородия почв при изменившемся типе водного режима. А также интенсификацию биокруговорота в сформированном насаждении.

Изменившийся состав флоры позволяет считать, что под влиянием интенсивного осушения болотный тип почвообразования сменился дерновым.

5.2. Изменения морфологических показателей торфяных почв под влиянием осушения и древостоя

Вода является необходимой составляющей торфяника. Только при достаточном, обычно обильном (Лопатин, 1964) увлажнении развивается соответствующая гигрофитная растительность болот, обеспечивается сохранность и устойчивость болотных экосистем. При осушении из почвы отводится гравитационная влага. Свободные от воды поры занимаются воздухом, улучшается аэрация почвы. Анаэробные процессы сменяются аэробными. Усиливается разложение торфа, происходит его осадка, усиливается минерализация, что приводит к уплотнению субстрата и уменьшению мощности торфяной залежи, что особенно наблюдается при сельскохозяйственном использовании торфяников, а в дальнейшем и к сработке торфяника.

На землях под лесом ситуация иная, торф в лесу минерализуется медленнее.

На объектах наших исследований, имеющих различную степень осушения, отмечаются разные результаты проведённой гидромелиорации.

Анализ изменения морфологических характеристик торфа на примере почвенных разрезов опытных участков показывает, что на всех опытных участках через 45 лет после осушения отмечена сработка торфа и произошло уменьшение торфяного горизонта. Наибольшие изменения отмечены на участке 1 (см. рисунок). Здесь мощность торфа уменьшилась более чем в три раза с 52 до 16 см. При этом в почве проявился подзолообра-

зовательный процесс. На опытном участке 2 глубина торфа уменьшилась 2 раза с 52 до 25 см. На опытном участке 3 мощность торфа уменьшилась 45 до 18-20 см. На глубине 11-20 см торф сильно минерализован.

Участок 1

Рис. Изменение торфяного слоя на участках 1-3 за период 1963 - 2004 годов

5.3. Изменение агрохимических показателей торфяной почвы под влиянием осушения

Торфяник потенциально богат питательными веществами, однако в естественных условиях болот эти вещества трудно доступны для растений. Причина этого избыток воды и недостаток кислорода в почве, в таких условиях даже на богатых торфяниках невозможен хороший рост леса. Осушение болот позволяет реализовать естественное плодородие торфяных почв. Наличие зольных элементов, а также кислотность торфа образуют агрохимический фон почвы. Агрохимические показатели почв на объектах исследования представлены в табл. 5.

Важным показателем богатства и плодородия почв в лесу на торфяных почвах, а часто и критерием лесоводственной эффективности является зольность торфа. На всех исследуемых нами участках зольность изначально была высокой и к 2004 году она заметно увеличилась. Наибольшее увеличение зольности отмечается на участке 3 со смешанным сосново-берёзовым насаждением.

Существенной характеристикой плодородия является кислотность почв. Кислая реакция почв неблагоприятна для большинства культурных растений и полезных микроорганизмов. А.Ф. Иванов (1970), обобщив данные многих исследований, отмечает, что сосновые леса нормально произрастают в широких пределах рН от 3,5-4,5 и более, однако более продуктивные древостой встречаются в условиях рН солевой вытяжки равной 4,0-4,5. К 2004 году на 1 участке обменная кислотность увеличилась, что в целом согласуется с данными некоторых исследователей (Мелентьева, 1980), (Медведева, 1979). На участке 2 за исследуемый период кислотность практически не изменилась. На участке 3 с 1962 по 1982 годы кислотность незначительно уменьшилась (рН 3,2-3,6 в 1962 году, и 3,8 в 1982 году). В 2004 году показатели рН оказались различными для участков с насаждениями чистой сосны и для сосняка с присутствием в составе до 3 единиц березы. В чистых сосняках величина рН оказалась близкой к величине, наблюдавшейся при исследованиях в 1962 году, на участках со смешанными насаждениями кислотность снизилась и рН составила 4,4-4,5. Примесь берёзы благоприятно повлияла на кислотность почвы.

Важными показателями торфяной почвы является содержание в ней углерода. На опытных объектах в 2004 году, через 45 лет после осушения и посадки лесных культур, содержание углерода в торфяном слое варьировало в пределах 11,7 до 35,2%. Содержание углерода уменьшалось по мере увеличения степени дренированности и аэрации торфяника. Наименьшее количество углерода отмечается в почве наиболее интенсивно осушенного участка 1, (11,7 - 26,8%) наибольшее (30,3 - 35,2%) - на участке 2, где сохранился более мощный слой торфа.

Для торфяных почв обычно характерно и высокое содержание азота. Важной составляющей богатства почвы является содержание в ней азота.

Азот является одним из важнейших питательных элементов для растений, а его содержание в почве важнейшим условием сохранения плодородия почвы. В наших исследованиях после осушения, в результате трансформации органического вещества торфа на всех опытных участках отмечено повышение содержания азота. Увеличение содержания азота на осушенных землях под насаждениями отмечено так же в исследованиях P.M. Морозовой и Г.Е. Пятецкого (1968) через 34 - 52 года после их осушения.

Величина C:N является важнейшим показателем состояния гумуса. Чем меньше величина C:N, тем больше азотистых соединений потребляют микроорганизмы. По результатам наших исследований меньше всего соотношение C:N на участке 1, где торфяной слой более минерализован. Больше величина C:N на участке 2 менее интенсивно осушенном

Важной характеристикой почвенного плодородия является фосфор, оказывающий непосредственное влияние на рост и развитие побегов древесных растений.

В целом степень обеспеченности почв фосфором на исследуемых участках средняя. Лучше всего обеспечен фосфором 3 участок со смешанным сосново-берёзовым насаждением.

Подвижный калий в торфяном слое на всех трёх исследуемых участках встречается в достаточном количестве для питания растений.

Оценивая в целом агрохимический фон осушенных торфяников, следует отметить, что в настоящий период он остаётся вполне благоприятным для выращивания высобонитетных сосновых древостоев. Однако интенсивная минерализация торфа и снижение торфяного слоя в будущем может отразиться на росте и привести к снижению продуктивности древостоя. Важным условием поддержания высокой продуктивности насаждений, в перспективе, является сохранение торфяной залежи при целенаправленном регулировании водного режима возможно путём создания шлюзов.

Таблица 5

Агрохимические показатели торфяного слоя почвы 1-3 опытных участков в 2004 году

Опытный участок Состав насаждения Зольность, % рн Гидролитическая кислотность Сумма поглощённых оснований Степень насыщенности почв основаниями, % Общий азот, % р2о5 к20 С С.Ы

н20 КС1 мг-экв/на 100 г почвы Мг/ на 100 г почвы

1 (сосна) 20,8 4,1 3,6 56,6 2,4 3,8 1,87 9,4 4,6 16,2 9,6

2 (сосна) 10,2 4,2 3,4 94,8 35,1 27,1 2,75 11,3 71,8 32,8 10,9

2 (сосна) 24 4,2 3,4 38,8 11,3 21,4 1,4 12,5 45,5 22,5 15,7

2 7 сосны 3 бервзы 34,6 4,9 4,4 34,4 31,3 38,1 1,57 27,8 35,2 16,8 10,2

Выводы

1. Исследования в сформировавшихся 45-летних культурах сосны показали, что на богатых мелкозалежных торфяниках на протяжении 45-летнего периода они характеризуются хорошим ростом. На протяжении всего периода их продуктивность соответствует насаждениям I - 1а классов бонитета, ежегодный прирост древостоя составлял около 10 м3/га.

2. Состав насаждения в значительной степени зависит от качества ведения лесного хозяйства. При проведении лесоводственного ухода, в виде удаления появляющихся лиственных пород, формируются чистые по составу насаждения. При отсутствии ухода снижается запас и изменяется состав древостоя, появляются заметная примесь берёзы. Её доля в составе сосняков может достигать 3 единицы.

3. Присутствие березы в составе насаждений снижает качественные показатели древостоя и его запас. Вместе с тем присутствие березы позволяет за счет опада листвы более длительный период сохранить плодородие почвы.

4. Расчет изменения фитомассы показывает, что с годами существенно изменяется соотношение стволовой древесины, ветвей и хвои. Для функционирования древостоя важна масса хвои за счет чего, в основном, обеспечивается транспирация. Увеличение массы хвои наблюдается до 3035-летнего возраста, затем происходит медленное ее снижение. Высокий уровень транспирации поддерживается путём развития водопроводящей системы деревьев, древостоя в целом.

5. Значительные изменения происходят в структуре живого напочвенного покрова. При интенсивном осушении и формировании сомкнутого древостоя через 22-23 года после создания культур почти исчезают сфагновые мхи. Через 40-45 лет в напочвенном покрове появляются представители растений, характерных для увлажненных и влажных хорошо дренированных почв.

6. По мере формирования высокобонитетного древостоя с большим расходом влаги на суммарное испарение сменяется тип водного режима. В начале осушения тип водного режима можно считать промывным, через 20-30 лет после осушения транспирационным (близким к выпотному), когда на суммарное испарение расходуется влаги больше, чем приходит с осадками.

7. В процессе развития насаждения происходит уменьшение глубины торфа: первоначально за счет его осадки после удаления гравитационной влаги, затем за счет разложения микроорганизмами и минерализации.

8. Изменяется морфологическая характеристика торфа. Активизируются процессы разложения органического вещества. В условиях формирования чистых высокопродуктивных сосновых насаждений при интенсивном дренаже на торфяниках через 35-40 лет после их освоения проявляется процесс подзолообразования.

9. Изменяется кислотность торфа. В чистых сосновых насаждениях наблюдается некоторое увеличение кислотности. На участке 1 в 1962 году рН составляла 4,1-4,3. В 2004 году величина рН снизилась до 3,4-3,5. По-видимому, почва подкислялась за счет её уплотнения и опада хвои. В насаждениях с примесью березы на участке 3 в 1962 году величина рН равнялась 3,2-3,6. В 2002 году рН составляла 4,4-4,5. Здесь заметно почвооб-разующая роль берёзы, что желательно учитывать при формировании насаждений на торфяниках.

10. Торфяники характеризуются достаточным содержанием подвижных форм фосфора, калия и общего азота.

11. Соотношение углерода к азоту (С:Ы) уменьшается по мере минерализации торфа (участок 1). Это соотношение остается более высоким на участке с большей остаточной глубиной торфа (участок 3) в условиях меньшей минерализации органического вещества и при пониженной продуктивности древостоя.

12. Гидролитическая кислотность почвы с течением времени после осушения возрастает. На первом участке гидролитическая кислотность в 1962 году составляла 70,4-84,8 мг/экв на 100 г почвы. В 2004 году эта величина составляла 92,8-96,8 мг/экв. На участке 1 соответственно 30,2-45,2 и 70,4-82. На участке 2 в 1962 году 70,4-84,8 и 92,8-96,8. Такая реакция даёт основание предполагать возможность снижения продуктивности сосновых культур.

13. Сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями на участке 1 несколько снижается с 10,8-14,2 в 1962 году до 1,1-6,3 в 2004 году. На участке 2 и 3 сумма обменных оснований остается более высокой. Установлено, что чем выше степень насыщенности основаниями, тем плодороднее почвы.

14. Сработка торфа, показывающая высокую интенсивность его минерализации, со временем может привести к полному исчезновению торфяного горизонта в ближайшие 20-30 лет. Поэтому в дальнейшем при ле-сокультурном освоении мелких торфяников следует регулировать водный режим, не допуская длительного понижения грунтовых вод летом на нижней границе торфа.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бабиков Б.В., Субота М.Б. Минерализация торфяников // Мониторинг осушенных лесов: Материалы совещания. СПб, 2001. С. 122-123.

2. Бабиков Б.В., Субота М.Б. Динамика фитомассы надземной части сосновых древостоев после осушения болот //Эколого-экономические аспекты гидро-лесомелиорации: Сб. научных трудов Института леса HAH Беларуси. Вып. 58. Гомель, 2003. С. 26-28.

3. Бабиков Б.В., Субота М.Б. Культуры сосны обыкновенной на осушенных болотах // Мелиорация, использование и охрана земель: Материалы международного симпозиума. СПб, 2004. С. 122-124

4. Субота М.Б. Осушение мелких торфяников, их минерализация и кислотность почв //Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно-нарушенных ландшафтах. Международная научная конференция, Петрозаводск, 2005. С. 301-302.

5. Субота М.Б. Изменение кислотности торфяных почв под влиянием осушения и древостоя (работа в печати).

СУБОТА МАРИНА БОРИСОВНА

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 10.05.06. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0 Печ.л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ №157. С 15а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3

¿OQ&A

»11213

«

4

»

4

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Субота, Марина Борисовна

Введение

Глава

Аналитический обзор литературы

Глава

Основные сведения об объектах и методике исследований.

2.1 Естественно - исторические условия Ленинградской области.

2.2 Характеристика объектов исследований.

2.3 Основные положения методики исследования.

Глава 3 Водный режим осушенных торфяников и факторы его регулирующие.

Глава 4 Рост сосновых насаждений на осушенных торфяниках.

4.1 Рост насаждений.

4.2 Динамика фитомассы сосновых древостоев после осушения болот.

Глава 5 Изменение эдафических условий после осушения мелкозалежных торфяников.

5.1 Динамика напочвенного покрова. 5.2 Изменение морфологических показателей торфяных почв под влиянием осушения и древостоя.

5.3 Изменение агрохимических показателей торфяной почвы под влиянием осушения.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Изменение эдафических условий маломощных торфяников под влиянием осушения и древостоя"

Осушение заболоченных земель и болот имеет большое значение для выращивания высокопродуктивных лесов. Общая площадь заболоченных земель в лесном фонде России составляет свыше 130 млн га /108/. Практическая деятельность лесных хозяйств и научные исследования показывают, что осушение является наиболее проверенным видом мелиорации, позволяющим реально повысить производительность земель в лесном хозяйстве.

Существенное место среди осушенных земель занимают болота и заболоченные земли с небольшой мощностью торфа. Между тем известно, что маломощные торфяники подвержены быстрой сработке торфа, особенно при сельскохозяйственном их использовании [50]. В лесном хозяйстве имеется также вероятность сработки торфа после осушения вследствии активной минерализации торфа.

Однако достаточных исследований по этому вопросу нет, а есть случаи длительного сохранения торфяного слоя после осушения и лесовыращивания. Например, на осушенном в 1841 году маломощном болоте «Суланда» в Лисинском учебно-опытном лесхозе до настоящего времени сохраняется слой торфа до 0,4 — 0,6 м, при наличии хвойного древостоя с запасом до 500-600 м3/га [75].

Можно привести и другие примеры, когда не отмечается уменьшения слоя торфа при последующем и достаточно длительном лесовыращивании после осушения.

Факторы, определяющие стабильность состояния торфяной залежи, не во всех случаях четко выявляются. Относительная стабильность количественных показателей может сочетаться с варьированием качественных характеристик почвенного плодородия, что, в конечном счете, определяет тип формируемого насаждения и направление лесорастительного и почвообразовательного процесса. Исследованию этого вопроса и посвящена настоящая работа.

Актуальность темы. Заболоченные земли и болота занимают более 22 % территории лесного фонда России. Среди этих земель значительная часть представлена мелкозалежными торфяниками. При их осушении и освоении путем создания лесных культур достигается высокий лесоводственный эффект. Наибольшее количество питательных веществ в таких условиях сосредоточено в торфяной части почвы. При интенсивном осушении происходит быстрая минерализация торфа. Поэтому задача по обеспечению длительной сохранности торфяного горизонта является важнейшей при ведении лесного хозяйства на таких землях.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось выявление закономерностей изменения показателей гидрологического режима, трофности и минерализации мелких торфяников под влиянием осушения и формируемого древостоя с последующей разработкой приемов регулирования стабильности минерализации и сработки торфа.

Задачами исследований являлось выявление динамики морфологических характеристик почвы, анализ гидрологического режима и изменения агрохимических показателей почвы, оценка продуктивности древостоев и влияния на нее состава формируемых сосняков, анализ динамики растительности живого напочвенного покрова, разработка мелиоративных приемов регулирования степени минерализации и сохранности органического слоя почвы в осушенных торфяниках.

Научная новизна. Впервые, для условий южной тайги на примере лесоболотных комплексов Ленинградской области, дана разносторонняя оценка изменения морфологических характеристик, агрохимических показателей почв мелкозалежных торфяников, более чем за сорокалетний период после их осушения. Изучено влияние разной степени интенсивности осушения на исследуемые почвенные показатели. Дана оценка влияния состава формируемых сосняков и напочвенной растительности на эдафотоп. Предложены рекомендации по регулированию темпов минерализации и сработки торфяной залежи для сохранения высокопродуктивных лесоболотных комплексов.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Показано, что интенсивное осушение мелкозалежных торфяников, коренным образом изменяя характер увлажнения, приводит к изменению типа водного режима. Промывной тип водного режима, характерный для большинства заболоченных земель, сменяется на выпотной, точнее на транспирационный. В таких условиях большая часть влаги не отводится в нижние горизонты почвы и не уходит со стоком, а расходуется на суммарное испарение в значительной степени за счет транспирации. При этом улучшается аэрация почвы, активизируется биокруговорот, происходит минерализация торфа и увеличивается его зольность. Изменяется напочвенный покров, болотный тип почвообразования сменяется дерновым. Изменяются агрохимические характеристики торфа, актуальная и гидролитическая кислотность.

Личный вклад автора. Непосредственное участие автора в выборе объектов исследования, составление методики исследования, проведении таксационных работ на опытных объектах пробных площадей. Морфологическое описание почвенных разрезов на промежуточной (1982) и заключительной фазе исследования, обработка и анализ почвенных образцов на кафедре почвоведения и гидромелиорации, разработка рекомендаций.

Апробация работы. Результаты исследований представлялись на совещании посвященном 120-летию кафедры почвоведения и гидромелиорации, СПб.,2001г. На Международной научной конференции «Эколого-экономические аспекты гидролесомелиорации», Гомель, 2003г., на совещаниях «Мелиорация, использование и охрана земель» СПб, 2004 г. «Экологические функции лесных почв», Петрозаводск, 2005г.

По результатам исследований опубликовано 4 работы, 1 работа находится в печати.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, заключения, списка использованной литературы, включающего 122 наименования, отечественной и иностранной литературы. Текст иллюстрирован 11 рисунками и 23 таблицами.

Заключение Диссертация по теме "Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними", Субота, Марина Борисовна

Выводы

Исследования в сформировавшихся 45 летних насаждениях сосны показали, что на богатых мелкозалежных торфяниках насаждения на протяжении всего 45 летнего периода отмечаются хорошим ростом и оценивался I классом бонитета, ежегодный прирост древостоя составлял около 10 мз/га.

Состав насаждения в значительной степени зависит от качества ведения лесного хозяйства. При проведении лесоводственного ухода, в виде удаления появляющихся лиственных пород, формируются чистые по составу насаждения. При отсутствии ухода снижается запас и изменяется состав древостоя, появляется заметная примесь березы. Ее доля на участке 3 составляет 3 единицы.

Присутствие березы в составе насаждений снижает качественные показатели древостоя и его запас. Вместе с тем присутствие березы позволяет, за счет опада листвы, более длительный период сохранить плодородие почвы.

Расчет изменения фитомассы показывает, что с годами существенно изменяется соотношение стволовой древесины, ветвей и хвои. Для функционирования древостоя важна масса хвои за счет чего, в основном, обеспечивается транспирация. Увеличение массы хвои наблюдается до 30-35-летнего возраста, затем происходит медленное ее снижение. Высокий уровень транспирации поддерживается путем развития водопроводящей системы древостоя в целом.

Сопоставление изменения напочвенного покрова через 22-45 лет, показывает, что при интенсивном осушении и формировании сомкнутого древостоя через 22-23 года почти исчезают сфагновые мхи. Через 40-45 лет на почвенном покрове появляются представители растений, характерных для увлажненных хорошо дренированных условий.

6. По мере формирования высокобонитетного древостоя с большим расходом влаги на суммарное испарение сменяется тип водного режима. В начале осушения тип водного режима можно считать промывым, через 20-30 лет после осушения транспирационным (близким к выпотному). Когда на суммарное испарение расходовалось влаги больше, чем величина осадков.

7. В процессе развития насаждения происходит уменьшение глубины торф.

Вначале за счет его осадки, после удаления гравитационной влаги, затем за счет разложения микроорганизмами и минерализации.

8. Изменяется морфологическая характеристика торфа, что видно на почвенных разрезах. В условиях формирования чистых высокопродуктивных сосновых насаждениях при интенсивном дренаже на торфяниках через 35-40 лет после их освоения проявляется подзолообразование.

9. Изменяется кислотность торфа. На участке 1 и 2 актуальная кислотность увеличилась к 2004 году. По-видимому, почва подкислялась за счет опада хвои. В насаждениях с примесью березы на участке 3, с течением времени кислотность уменьшилась.

10. Торфяники постоянно остаются с достаточным содержанием подвижных форм фосфора, калия и общего азота.

11. Отмечается изменение в составе гумуса. В чистых сосновых насаждениях формируется модер гумус (участок 1). В смешанных насаждениях с присутствием березы типа муль (участок 3), модер гумус и на участке 2.

12. Соотношение углерода к азоту (C:N) уменьшается по мере минерализации торфа (участок 1). Это соотношение остается более высоким на участке с большей остаточной глубиной торфа (участок2), в условиях с меньшей минерализацией органического вещества и при пониженной продуктивности древостоя.

Гидролитическая кислотность с течением времени после осушения возрастает. На 1 и 2 участках гидролитическая кислотность увеличилась, на участке 3 гидролитическая кислотность уменьшилась, особенно явно на участке со смешенным сосново-берёзовым насаждением. Такая реакция дает основание предполагать возможность снижения продуктивности сосновых культур.

Сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями на участке 1, где произошла большая минерализация торфа, несколько снижается. На участке 2 сумма обменных оснований остается более высокой. Установлено, что чем выше степень насыщенности основаниями, тем плодороднее почвы.

Сработка торфа, показывающая высокую интенсивность его минерализации может привести к полному исчезновению торфяного горизонта в ближайшие 20-30 лет. Поэтому в дальнейшем при лесокультурном освоении мелких торфяников следует регулировать водный режим, не допуская длительного понижения грунтовых вод летом на нижней границе торфа.

96

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Субота, Марина Борисовна, Санкт-Петербург

1. Агрохимические методы исследования почв. Издательство «Наука», М., 1965, 555 с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. Издательство М.Г.У. М., 1962,491 с.

3. Бабиков Б.В. Культуры сосны на осушенных болотах. Ж. «Лесное хозяйство». № 11,1964. С. 41-43.

4. Бабиков Б.В. О водном режиме осушенных торфяных почв и его влиянии на рост культур сосны. Издательство высш. уч. зав. «Лесной журнал» № 6,1964. С. 32-36.

5. Бабиков Б.В. Культуры сосны на осушенных торфяниках. ЛТА. Л., 1974, 31 с.

6. Бабиков Б.В. Воздушный режим осушенных торфяно-болотных почв. ЛТА., Л., 1990,32 с.

7. Бабиков Б.В. Экология сосновых лесов на осушенных болотах. Издательство «Наука», Санкт-Петербург, 2004,162 с.

8. Бабиков Б.В., Колесников Ю.Е. Формирование корневых систем культур сосны на осушенных торфяных почвах. Ж. «Лесное хозяйство», № 4, 1997, С.21-25.

9. Бабиков Б.В., Субота М.Б. Культуры сосны обыкновенной на осушенных болотах. В Сб. «Мелиорация, использование и охрана земель», Санкт-Петербург, 2004, С. 122-124.

10. Балицина Г.Д., Васильевская В.Д., Гришина и др. Почвоведение. Т1. Почвы и почвооборазование под ред. В.А. Ковды и В.Р. Розанова, «Высшая школа», М., 1988,399 с.

11. Буш К.К. Взаимосвязь между продуктивностью древостоев и интенсивностью осушения. В Сб. Вопросы гидромелиорации. Издательство «Зинатне», Рига, 1968, С.5-50.

12. Бусарова Е.И. Влияние некоторых факторов среды на рост ели и сосны в заболоченных тинах леса. Ж. «Лесное хозяйство», № 5,1961, С. 11-14.

13. Быстрое С.В. Материалы к познанию подзолистого процесса. Тр. почв, ин-та АН СССР № 3, 1936.

14. Вал к У. А. О факторах влияющих на распускание почек деревьев и рост в высоту. «Ежегодник общества испыт. АН ЭССР. т.57, 1965, С.51-71.

15. Веретенников А.В. Влияние временного избыточного увлажнения на физиологические процессы древесных растений. Издательство АН СССР, М., 1964, 87 с.

16. Веретенников А.В. Физиологические основы устойчивости древесных растений к временному избытку влаги в почве. Издательство «Наука», М., 1968,216 с.

17. Вомперская М.И. Водный режим торфяно-глеевых лесных почв при осушении . «Лесоведение», № 3, 1972, С. 17-29.

18. Вомперский С.Э. Биологические эффективности лесоосушения. Издательство «Наука», М., 1968,310 с.

19. Вомперский С.Э., Иванов А.И. Первичная биологическая продуктивность болотных сосняков. В кн. Биогеоценологическое изучение болотных лесов в связи с опытной гидромелиорацией. Издательство «Наука», М., 1982, С.94-133.

20. Воронков Н.А. Роль леса в охране вод. Гидрометеоиздат. Л., 19898, 286 с.

21. Германова Н.И., Саковец В.И. Почвенно-биологические процессы в осушенных лесах Карелии. Петрозаводск, 2005, 187 с.

22. Давыдов П.И., Писарьков Х.А. Норма осушения. В Сб. Влияние осушительной сети на водный режим рост леса. Науч. Гр. ЛТА, 142, 1970, С.65-72.

23. Дояренко А.Г. Факторы жизни растений. Издательство «Колос», М., 1966, 278 с.

24. Дубах А.Д. Влияние осушения на прирост древесины. В Сб. «Повышение производительности лесных земель посредством осушительной мелиорации». Рослестехиздат. М., 1936, С.6-23.

25. Дубах А.Д. Материалы к изучению динамики грунтовых вод. В Сб. «Повышение произв. лесн. земель посредст. осушит, мелиорации. М., 1936, С.40-52.

26. Ершов Ю.И. Органическое вещество биосферы и почвы. Издательство «Наука», Новосибирск, 2004,100 с.

27. Елпатьевский М.М. Лесокультурное освоение осушенных переходных болот. В Сб. научн. иссл. работ по лесному хозяйству. В VI. «Гослесбумиздат», ЛенНИИЛХ, 1963, С.207-227.

28. Елпатьевский М.П. Некоторые итоги исследований в области осушительных мелиораций. Тр. ин-та леса, т. 31, АН ССР, 1955.

29. Ефремов С.П. Пионерные древостой осушенных болот. Издательство «Наука», Новосибирск, 1987, 248 с.

30. Ефремова Т.Т. Формирование почв при естественном облесении осушенных болот. Издательство «Наука», Новосибирск, 1975, 125 с.

31. Залитис П.П. Основы рационального лесоосушения в Латвийской ССР. Издательство, Рига, 1983,230 с.

32. Звиедрис А.И. Посев земли на торфяных почвах. «Лесное хозяйство», № 11,1949.

33. Звирбуль А.П., Смирнов А.П. Почвоведение. Методические указания к лабораторным работам. Изд. ЛТА, Л., 1987, 30 с.

34. Звирбуль А.П., Тимофеев А.И. Методические указания к полевой практике по почвоведению. Изд. ЛТА, СПб, 1991,40 с.

35. Зонн С.В. Влияние леса на почвы. Издательство АН СССР, М., 1954, 158 с.

36. Зонн С.В. Почвенная влага и лесные насаждения. Издательство АН СССР, М., 1959,193 с.

37. Иванов А.Ф. Рост древесных растений и кислотность почв. Издательство «Наука и техника», Минск, 1970 ,217 с.

38. Ивицкий А.И. Испарения с торфяной почвы в зависимости от климатических факторов и уровня грунтовых вод. «Почвоведение», № 2, 1938, С. 16-21.

39. Ионин И.В., Качалова Л.П., Пятецкий Г.Е. Лесные культуры на осушенных землях. Петрозаводск, 1987,83 с.

40. Ипатьев В.а., Смоляк Л.П., Блинцов И.К. Ведение лесного хозяйства на осушенных землях. Изд. «Лесн. произ.», М., 1984,144 с.

41. Капустинскайте Т.К. Об искусственно созданных насаждениях на болотных почвах Юго-Западной Прибалтики. В Сб. Гидролесомелиоративные исследования. Издательство «Зинатне», Рига, 1970, С.213-230.

42. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла. Гидрометеоиздат. Л., 1988,248 с.

43. Ковда В.А. Основы учения о почвах. Издательство «Наука», 1973, Книга 1 433 с, Книга 2 468 с.

44. Кононова М.М.Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения. М., 1963,312 с.

45. Колесников Ю.Е. Водный режим и рост культур сосны и ели на осушенных мелких торфяниках. Автореферат кандидатской диссертации. Л., 1985,20 с.

46. Колесников Ю.Е. Особенности формирования корневых систем культур сосны и ели на торфяных почвах. Тезисы в Сб. Эффективность гидромелиорации в Вологодской области и ведении хозяйства в осушенных лесах. Вологда, 1985, С.28-29.

47. Колосов Н.И. Поглотительная деятельность корневых систем растений. Издательство АН СССР, М., 1962,386 с.

48. Коллист П.И. Некоторые данные о лесорастительных условиях на осушенных переходных болотах. Тр. ин-та леса АН СССР, № 49,1959, С. 19-26.

49. Комаров Ю.М. Мелкая мелиорация заболоченных земель. Ж. «Лесное хозяйство», № 10, 1953, С.29-32.

50. Козловская Л.С., Медведева В.М., Пьявченко Н.И. Динамика органического вещества в процессе торфообразования. Издательство «Наука», Л., 1978, 171 с.

51. Константинов В.К. Осушение лесов в России. Ж. «Лесное хозяйство», № 1,1994, С.36-38.

52. Костылева Е.В. Особенности строения пластов и изменение физических свойств почв с избыточным увлажнением после вспашки. Сб. Науч. иссл. работ по лесному хозяйству в VI. 1963, С.228-247.

53. Качановский С.Б. О влиянии аэрации на рост и минеральное питание древесных растений. В Сб. «Экспериментальная ботаника». Минск, 1962, С. 90-96.

54. Кощеев А.Л. Заболачивание вырубок и меры борьбы с ним. Изд. АН СССР,М., 1955,165 с.

55. Крамер П., Козловский Т. Физиология древесных растений. Гослесбумиздат., М., 1963, 127 с.

56. Лопатин В.Д. «Гладкое» болото (торфяная залежь и болотные фации. В Сб. «Очерки по растительному покрову СССР». Ученые записки ЛГУ,» № 166 (серия геогр. наук), 1954 С.95-181.

57. Лундин К.П. Водные свойства торфяной залежи. Издательство «Урожай», Минск,1964,210 с.

58. Маевский П.Ф. Флора средней полосы Европейской части СССР. Сельхоз гиз. M-JL, 1940,824 с.

59. Матюхина З.Ф. Влияние борозд на водный режим почв осушенных торфяников. Научные труды ЛТА. № 149. 1972, С.25-29.

60. Медведева В.М. Формирование лесов на осушенных землях среднетаежной подзоны. Издательство «Карелия». Петрозаводск, 1989, 168 с.

61. Медведева В.М., Корнилова Г.И., Вайнблат В.З. Лесорастительные свойства почв заболоченных и болотных сосняков. В Сб. «Плодородие почв сосновых лесов В Карелии». Карел, филиал АН СССР. Петрозаводск, 1979, С.49-71.

62. Мелентьева Н.В. Почва осушенных лесных болот. Издательство «Наука», Новосибирск, 1980, 126 с.

63. Мельничук И.А., Савицкая С.М., Тимофеев А.Ф. Агрохимия с основами земледелия. Изд. ЛТА, СПб, 2004, 71 с.

64. Методические указания по анализу торфяной продукции для сельского хозяйства. ВНИИТП. Л., 1993,93 с.

65. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. «Физмат гиз», М., 1961,479 с.

66. Молчанов А.А. Влияние леса на окружающую среду. Издательство «Наука», М., 1973, 359 с.

67. Морозова P.M., Федорец Н.Г. Земельные ресурсы Карелии и их охрана. Петрозаводск, 2004,153 с.

68. Морозова P.M., Пятецкий Г.Е. Изменение зольного состава торфяных почв переходных болот при осушении. В Сб. «Лес и почва». Тр. «Всесоюзной конференции по лесному почвоведению. Красноярск, 1968.

69. Нешатаев В.Ю. Трансформация почв под влиянием гидролесомелиорации. В Сб. «Экологические функции лесных почв в естественных антропогенно нарушенных ландшафтах. Петрозаводск. 2005, С.255-256.

70. Орлов АЛ. Рост и отмирание корней сосны, березы и ели при периодическом затоплении почвенно-грунтовыми водами. «Сообщ. лаборатории лесоведения, в Б. М., 1962, С.62-87.

71. Орлов АЛ., Кошельков С.П. Почвенная экология сосны. Издательство «Наука». М., 1973,323 с.

72. Основы лесной биогеоценологии. Издательство «Наука». М., 1964, 576 с.

73. Пахучий В.В. Водный режим в хвойных древостоях на осушенных торфяниках. Издательство «Наука», Л., 1985,72 с.

74. Пенман Х.Л. Растение и влага. Гидрометеоидат, Л., 1968,161 с.

75. Переверзев В.И., Головко з.А., Алексеева Н.С. Биологическая активность и азотный режим почв в условиях Крайнего Севера. Издательство «Наука», М., 1970,98 с.

76. Писарьков Х.А., Давыдов П.И. Влияние глубины грунтовых вод на производительность лесных земель. Тр. ЛТА. № 73, 1956, С.29-43.

77. Писарьков Х.А. Повышение эффективности осушения лесных земель. Ж. «Лесное хозяйство» № 9,1952.

78. Полубояринов О.И., Сорокин А.М, Федоров Р.Б. Базисная плотность древесины и коры лесообразующих пород европейской части Росси. «Лесное хозяйство», 2000, С.35-36.

79. Пятецкий Г.Е. Осушение лесных земель Карелии. Петрозаводск, 1963, 90 с.

80. Пятецкий Г.Е. Опыт комплексного изучения болотных биогеоценозов до и после осушения. В Сб. «Основные принципы изучения болотных биогеоценозов». Издательство «Наука», Л., 1972, С.60-70

81. Почвоведение. Под ред. Кауричева И.С. «Колос», М., 1982,495 с.

82. Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федоров Н.Н. Химический анализ почв. ИЗО СПб университета, СПб, 1995,264 с.

83. Практикум по земледелию с основами почвоведения. «Агропромиздат». М., 1985,206 с.

84. Регуляторная роль почвы в функционировании таежных экосистем. Издательство «Наука», М., 2002,264 с.

85. Роде А.А. Водный режим почв и его регулирование. Изд. АН СССР, М., 1963.

86. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. Гослесбумиздат. M-JI, 1955, 522 с.

87. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. Издательство «Высшая школа», М., 1979,480 с.

88. Сабинин Д.А. Физиология развития растений. Издательство «АН СССР», М., 1963,196 с.

89. Скрышникова И.Н. Почвенные процессы в окультуренных торфяных почвах. Издательство «АН СССР», М., 1961,247 с.

90. Смоляк Л.П. К вопросу об использовании болот для лесовыращивания. Бюллетень науч. техн. информации 4., Минск, 1960.

91. Смоляк Л.П. Болотные леса и их мелиорация. Издательство «Наука и техника», Минск, 1969,209 с.

92. Смоляк Л.П., Реуцкий В.Г. Эколого-физиологические основы мелиорации лесных почв. Издательство «Наука и техника», Минск, 1971,156 с.

93. Смагина М.В. Микробиологическая характеристика почв в сосняках различных типов заболачивания. В кн. Биогеоценологическое изучение болотных лесов в связи с опытной гидромелиорацией. Издательство «Наука», М., 1982, С.159-174.

94. Смирнов А.П. Накопление азота в хвое сосны на осушенном верховом торфянике. «Почвоведение», 1985, № 12, С.43-48.

95. Смирнов А.П., Грязькин А.В. Баланс органического вещества и режим С02 в таежных экосистемах. СПб, 2000,196 с.

96. Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере. М., «Наука», 2003,364 с.

97. Субота М.Б. Осушение мелких торфяников, их минерализация и кислотность почв. В Сб. «Экологические функции лесных почв вестественных и антропогенно нарушенных ландшафтах. Петрозаводск, 2005, С.301-302.

98. Сукачев В.Н. Избранные труды, т. I 418 е., т. ИЗ 52 с. Издательство «Наука», Л., 1972.

99. Сукачев В.Н. Руководство по изучению типов леса. M.-JL, 1930.

100. Ткаченко М.Е. Общее лесоводство. «Гослестехиздат», 1939, 745 с.

101. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии. М., 1965,319 с.

102. Тюкавина О.Н. Изменение ассимиляционного аппарата водного режима и структуры годичного кольца сосны под влиянием осушения. Автореферат дисс. Архангельск, 2003, 18 с.

103. Федоров Ю.С. Трансформация травяного яруса гидроморфных сообществ в связи с осушением и сезонным изменением погоды. В Сб. «Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования», М., 1999, С. 152-154.

104. Хотянович А.В. Некоторые особенности обмена веществ в корнях сосны в зависимости от степени аэрации почвы. Ж. «Физиология растений» № 5(5), 1958, С.455-457.

105. Хмелев К.Ф. Закономерности развития болот во взаимодействии с окружающей средой. В Сб. «Значение болот в биосфере». Изд. «Наука», М., 1980,С.133-146.

106. Цепляев В.П. Леса СССР. Изд. «Сельхоз литературы», М., 1961,452 с.

107. Цветкова С.Д., Иванова Г.И., Мельничук И.А. Почвоведение с основами геологии. Метод, указания. Изд. ЛТА, Л., 1992

108. Цветкова С.Д., Иванова Г.И. Основы геологии. Учеб. пособие. Изд. ЛТА, СПб, 1993, 78 с.

109. Чертов О.Г. Экология лесных земель. Издательство «Наука», Л., 1981, 191 с.

110. Чиндяев А.С. Лесоводственная эффективность осушения болотных лесов Среднего Урала. Екатеринбург, УГЛТА, 1995,185 с.

111. Чиндяев А.С., Матвеева В.А, Александров В.В. Влияние осушения и лесохозяйственных мероприятий на лесоболотные и биогеоценозы в условиях Среднего Урала. Екатеринбург, УГПТУ, 2004, 149 г.

112. Шелухин Н.В. Культуры сосны и ели на осушенных болотах. В Сб. «Научн. иссл. работ по лесному хозяйству», БелНИИЛХ, 1958, вып.Х1, 1958.

113. Экосистемы телермановского леса. Изд. «Наука», М., 2004,340 с.

114. Эркин Г.Д. Влияние осушения на производительность лесов. М., 1934, 200 с.

115. Яновский JI.H. В кн. «Лесотаксационный справочник по северо-западу СССР», Л., 1984, с.46.

116. Heikurainen L. Uber Veranderunger in dem Wurrelverhaltnissen der Kiefern bestande auf Moorbaden im Laufe de Jahres. Acta forest, fennica 65 (2). Helsinki. 1955.

117. Hartman F.K. Ztsch, fiir Forst und Jagwesenm Pf, b, Berlin, 192.

118. Anti E. Sustainable Forestry on drained peatlands in Finland. (The Finnish Forest Rereazch institute). 6 кн. Гидротехническая мелиорация земель лесного фонда. СПб, 2005, С.212-218

119. Работы опубликованные по теме диссертации:

120. Бабиков Б. В., Субота М. Б. Минерализация торфяников. В сб. Мониторинг осушенных лесов. Материалы совещания СПб 2001. с 122123

121. Бабиков Б. В., Субота М. Б. Динамика фитомассы надземной части сосновых древостоев после осушения болот. В сб. Эколого-экономические аспекты гидро-лесомелиорации. Сб. научных трудов Институи леса НАН Беларуси в. 58 Гомель 2003. с 26-28

122. Бабиков Б. В., Субота М. Б. Культуры сосны обыкновенной на осушенных болотах. В сб. Мелиорация, использование и охрана земель. Материалы международного симпозиума. С. Пб. 2004. с 122-124

123. Субота М. Б. Осушение мелких торфяников, их минерализация и кислотность почв. В сб. Экологические функции лесных почв в естественных и антропогенно-нарушенных ландшафтах. Международная научная конференция, 2005. с 301-302.

124. Субота М. Б. Изменение кислотности торфяных почв под влиянием осушения и древостоя.