Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесоводственная оценка облесения осушенных болот Карелии

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

Автореферат диссертации по теме "Лесоводственная оценка облесения осушенных болот Карелии"

£

с ■" Р

с- ^ * «V

На правах рукописи

ГАВРИЛОВ Виктор Николаевич

ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ОБЛЕСЕНИЯ ОСУШЕННЫХ БОЛОТ КАРЕЛИИ

Специальность 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 лесоведения и лесоводства Института леса Карельского научного центра РАН

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук Научный консультант:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент РАЕН В. К. Константинов

Официальные оппоненты:

Заслуженный лесовод РСФСР, доктор биологических

наук, профессор Е.Л.Маслаков

Кандидат сельскохозяйственных наук А.Н.Харитонов

Ведущая организация: Карельский проектный селекционно-семеноводческий центр

Защита состоится " & 1997 г. в часов

на заседании диссертационного совета (К 028.05.01) в Санкт-Петербургском научно-исследовательском Институте лесного хозяйства по адресу: Санкт-Петербург, Институтский проспект, 21, Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт лесного хозяйства

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбНИИЛХ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями просим направлять по адресу:

194021, г.Санкт-Петербург, Институтский проспект, 21, СПбНИШХ

Автореферат разослан Л ¿9 9 У -г.

Ученый секретарь

диссертационного овета .К.Константинов

С.С.Зябченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Республика Карелия находится на Северо-Западе России. Географически ее территория располагается в зоне избыточного увлажнения, что, наряду с особенностями рельефа поверхности земли, способствует процессу заболачивания. Гидролесомелиоративный фонд Карелии составляет 5,4 млн. га, или 37% площади гослесфонда республики. В этих условиях важным и эффективным средством повышения плодородия осушаемых земель и увелтения запасов древесных лесных ресурсов является гидролесомелиорация, как за счет повышения продуктивности древостоев, так и расширения покрытой лесом площади при облесении осушаемых болот.

В проведенных ранее исследованиях в Карелии была выявлена потенциальная лесоводственная эффективность осушения торфяных земель на основе их плодородия и географической зональности. Были разработаны рекомендации по выбору первоочередных объектов для лесо-осушения. Однако в связи с большими объемами гидролесомелиоративных работ в 70-80 годы в лесоосушение вовлекались значительные площади открытых болот различных типов - от евтрофных до олиго-трофных, как в средней, так и в северной подзонах тайги .

К настоящему моменту для целей лесного хозяйства в Карелии осушено 650 тыс.га торфяных земель, из которых около 300 тыс. га -безлесные или слабооблесенные до осушения бслота. К лесокультурному фонду отнесено 105 тыс. га, из которых освоено под лесные культуры 72 тыс. га.

В связи с наличием значительного объема осушаемых болот различных типов в республике и давностью осушения актуальной проблемой является потребность лесоводственной оценки успешности естественного и искусственного облесения осушенных болот в типологическом и зональном аспектах на территории Карелии и выявление имеющихся особенностей и закономерностей лесовозобновительного процесса в этих условиях.

Цель работы заключалась в выявлении характерных лесовод-ственных особенностей естественного и искусственного облесення осушаемых болот Карелии в типологическом и широтно-зональном аспектах и оценка перспективности использования таких категорий земель в будущем для лесохозяйственного производства.

Задачи исследований: 1) Исследовать успешность естественного и искусственного облесения осушаемых болот, выявить лесоводственные особенности лесовозобновления в разных условиях богатства местопроизрастания в средней и северной подзонах тайги на территории Карелии. 2) Исследовать особенности роста и строения молодняков, формирующихся на осушенных болотах Карелии и дать оценку их лесохозяй-ственной ценности. 3) На основе исследований процессов естественного и искусственного возобновления определить временные сроки формирования молодняков на осушаемых болотах Карелии.

Научная новизна проведенных исследований состоит в том, что впервые для условий Карелии обобщены результаты и определены особенности процесса лесовозобновления на осушенных болотах в типологическом и зонально-геогра-фическом аспектах. Впервые нами дана ле-соводственная характеристика хода облесения грядово-мочажинных переходных (аапа) болот, широко распространенных в северотаежной подзоне на территории республики, определены возможности и пути использования таких болот после гвдролесомелиорации в лесохозяйствен-ном производстве. На основе изучения процесса формирования молодых древостоев для условии Карелии определены временные сроки образования молодняков при различных способах возобновления на безлесных и слабооблесенных до осушения болотах.

Обоснованность и достоверность выводов подтверждается большим количеством объектов (заложено более 50 пробных площадей) и измерений (более 500 учетных и модельных деревьев), а также длительностью исследований (10 лет). Работа проводилась в рамках бюджетных тем плана НИР Института леса Карельского НЦ РАН "Изменение лесо-болотных биогеоценозов под влиянием гидролесомелиорации и пути улучшения использования осушенных земель" (номер государственной регистрации - 0186.006.1760) и "Биосферное и хозяйственное значение осушенных земель для целей лесного хозяйства на Северо-Западе таежной зоны" (01910037109).

Основные положения, выносимые на защиту.

Результаты изучения успешности облесения осушенных болот

Карелии в типологическом и зональном аспектах.

Особенности строения и роста молодых древостоев естественного и искусственного происхождения, формирующихся в результате облесения осушенных болот Карелии.

Практическая значимость исследований заключает в том, что их результаты могут быть использованы при подборе первоочередных объектов при планировании гидролесомелиоративных и лесохозяйственных мероприятий на осушаемых землях в Карелии.

Вклад автора в работу состоит в проведении полевых исследований, обработке, анализе и обобщении полученных данных. Анализ почвенных образцов выполнен в лаборатории лесного почвоведения и микробиологии Института леса Карельского НЦ РАН.

Апробация и публикация результатов исследований. По теме диссертации сделано два доклада на научных конференциях, опубликовано 10 печатных работ, в т.ч. монография (в соавторстве).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 28 таблиц, 14 рисунков и 3 приложения. Список использованной литературы включает 143 наименования, в том числе 13 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Особенности возникновения и формирования насаждений на открытых осушенных болотах Карелии (состояние вопроса к началу исследований).

Главное отличие болотных местообитаний от суходольных заключается в гипертрофии водного компонента экосистемы. Гидролесомелиорация, улучшая водно-воздушный режим верхних слоев торфяных почв, способствует повышению продуктивности лесов и создает более благоприятные условия для возобновления древесных пород, которое выступает одним из показателей эффективности лесоосушения (Писарьков, 1955; Смоляк, 1955, Сабо, 1966; Вомперский, 1968; Ипатьев, 1985; Константинов и др., 1995).

В проведенных ранее в России и за рубежом исследованиях выявлено, что успешность естественного облесения осушенных болот зави-

сит от наличия источников семян и предварительного возобновления древесных пород (Коллист, 1955; Вомперский, 1968; Рубцов. 1973; Вайнблат, 1982; Ефремов, 1987; Медведева., 1989; Корепанов, 1991; Пахучий, 1991; Heikurainen, 1971 и др.), плодородия торфяных почв и, обусловленного им, развития живого напочвенного покрова (Рубцов, 1959; Лисенков, 1963; Пятецкий, 1963; Глебов и др., 1970; Рысин, 1970; Ел-патьевский и др., 1978; Медведева, 1978; Сабо, 1988; Пятин, 1989; Heikurainen, 1982 и др.). В результате были определены основные показатели оценки процесса возобновления - густота, породный состав, средняя высота и размещение деревьев на площади. Количественные критерии этих показателей сильно варьируют у разных авторов (Рубцов, 1973; Сеппяля, 1980; Зябченко и др., 1981; Мартынов, 1984; Ефремов, 1987; Miina, 1994 и др.).

Эффективность искусственного облесения осушенных болот определяется интенсивностью осушения, плодородием почвы, правильностью выбора объектов и соблюдением агротехники создания лесных культур. Большинство исследователей отмечает, что повышение сохранности лесных культур зависит от способов подготовки почвы и создания культур, качества посадочного материала, своевременных уходов (Ионин и др., 1967; Бабиков, 1970; Ионин и др., 1973; Шутов, Мартынов, 1974; Пятецкий и др., 1976; Капустинскайте, 1980; Красильников и др., 1982; Маркова и др., 1984; Маслаков, 1984; Sundström, 1991 и др.).

В ряде исследований отмечается изменение эффективности осушения древостоев с продвижением с юга на север и необходимость учета широтной зональности в гидролесомелиоративных мероприятиях (Пьявченко, Сабо, 1962; Пятецкий, 1964; Хейкурайнен, 1983; Константинов, 1988 и др.).

Однако в Карелии многие вопросы, касающиеся успешности естественного и искусственного облесения осушенных болот оставались малоизученными.

2. Природные условия района исследований.

Характеристика лесного фонда.

Республика Карелия расположена на северо-западе Европейской части России и простирается от 60°40' до 66°40' с.ш. и от 29° 18' до 370 57' в.д. Климат Карелии умеренно холодный, переходный от морского к континентальному с относительно мягкой зимой и холодным ле-

том. По характеру климата и его влиянию на рост растительности республика разделена на агроклиматические зоны. Исследования проводилась в Южной (60°40'- 63° с.ш.) и Средней (63° - 64°30' с.ш.) агроклиматических зонах (в дальнейшем изложении - Южная с Средняя Карелия), где производилось осушение торфяных земель для целей лесного хозяйства. Граница между зонами условно совпадает с границами северной и средней подзон таежной зоны. Климатические условия Южной и Средней Карелии отличаются главным образом количеством тепла и, связанной с ним, продолжительностью вегетационного периода (10-12 дней).

Особенностью рельефа поверхности является наличие озерных и моренных равнин с небольшими (100-150 м над уровнем моря) высотными отметками и мелкая расчлененность рельефа денудационно-тектонического и водно-ледникового генезиса. В районах исследований в Южной Карелии доминируют ландшафты озерных и озерно-ледниковых равнин с основными фоновыми уклонами 0,0-0,01 и холмисто-грядовые ледниковые и водно-ледниковые (Волков и др., 1995). В Средней Карелии - моренные равнины с элементами холмисто-грядовых водно-ледниковых и денудационно-тектониче-ских грядовых ландшафтов. Небольшие уклоны поверхности рельефа в условиях избыточной увлажненности способствуют процессу заболачивания.

Главным биологическим компонентом большинства ландшафтов республики является лес. Лесной фонд Карелин составляет 85% (14,7 млн.га) ее территории. Лесные земли - 65,3% (из которых 50% леса с преобладанием хвойных пород), нелесные - 34,7%, в т.ч. 23,7% - болота. Корневой запас лесов Карелии - 827,5 млн.м1, в т.ч. спелых и перестойных - 404 млн.м5.

Общая площадь избыточно увлажненных лесов в лесном фонде 5,4 млн.га или 37% всей его площади, в т.ч. слабооблесенных и безлесных болот - 3,4 млн.га. По данным на 1990 год, после отчуждения части (85,4 тыс.га) земель под охранные зоны, осушенная площадь в гослес-фонде Карелии составляла 651,1 тыс.га, из которых 44,2% (237,8 тыс.га) болота.

3. Программа, методика работ и объекты исследований

Программа исследований включает:

- исследование успешности естественного и искусственного обле-

сения осушенных болот Карелии и зонально-типологическом аспекте;

- изучение особенностей роста и строения молодняков различного происхождения, формирующихся на осушенных болотах разных типов;

- изучение темпов трансформации болотных биогеоценозов в ле-соболотные.

Анализ успешности хода облесения осушенных болот, изучение особенностей формирования и роста молодняков естественного и искусственного происхождения на отобранных объектах проводился в три этапа:

1. Подготовительные работы

2. Натурные исследования

3. Обработка и обобщение материалов.

Исследования проводились тремя методами, позволяющими получить более полную характеристику лесовозобновительного процесса на осушенных землях (Константинов, 1979). На первом этапе методом сопоставления материалов лесоустройства с использованием проектов осушения и аэрофотоснимков были определены типологическая структура и площадь облесившихся и переведенных в покрытую лесом площадь осушенных болот в пределах лесничеств. Натурные исследования производились методами обследования осушенных земель и закладки пробных площадей с использованием известных методик учета естественного и искусственного возобновления и определения таксационных характеристик формирующихся молодняков (Огиевский, Хиров, 1964; Захаров, 1967; Моисеев, 1971; Анучин, 1977; Рубцов, Книзе, 1977; Маслаков и др., 1978). Для оценки влияния интенсивности осушения на лесовозобновление пробные площади закладывались в приканальной зоне (до 30 м от осушителя) и на удалении от канала (50-80 метров), при расстояниях между осушителями 120-10 м, на удалении от суходолов, в основном, 150 и более метров. Обработка натурных материалов производилась с использованием лесотаксационных таблиц (Моисеев, 1971; Казимиров, Кабанов, 1976 и др.) и методов вариационной статистики с применением ЭВМ.

Объектами исследований являлись осушаемые болота различных типов в Южной (среднетаежная подзона) и Средней (севе-ротаежная подзона) Карелии. В связи с трудностью крупномасштабных обследований было выбрано три лесничества, 2 в Южной Карелии и 1 в Средней. В пределах лесничеств на основе анализа лесоустроительных материалов нами была установлена представленность осушенных болот раз-

личных типов (табл.1).

В Средней Карелии 53% составляют верховые осушенные болота, группа переходных болот представлена в основном грядово-мочажинными или аапа болотами. В Южной Карелии в осушенном фонде более 50% это мезотрофные и мезо-евтрофные болота. Давность осушения 15-20 лет.

Обработка почвенных образцов показала, что одноименные типы болот в различных агроклиматических зонах имеют сходные агрохи-ммеские свойства торфов корнеобитаемого горизонта (0-50 см) и видовой состав доминирующих видов живого напочвенного покрова и древесной растительности. Это позволяет оценить влияние на лесообразо-вательный процесс не только условий произрастания, но и сравнить успешность этого процесса в зональном аспекте, с учетом изменений климатических условий.

Таблица 1

Распределение осушенных болот по типам в средней и южной

агроклиматических зонах Республики Карелия (%)_

Тип болот Средняя Карелия Южная Карелия

Верховые болота

Грядово-мочажинные сфагновые 13 -

Кустарничково-сфагновые 24 17

Пушицево-сфагновые 16 22

Итого: 53 39

Переходные болота

Осоково-сфагновые 13 25

Травяно-сфагновые - 30

Аапа 34 6

Итого: 47 61

Всего: 100 100

4. Лесовозобновление на осушенных болотах Карелии

Облесение осушенных болот в Карелии осуществляется как искусственным путем, так и за счет естественного заращивания. При анализе лесоустроительных материалов на примере двух лесничеств выяви-

лось, нто этот процесс интенсивнее проходит в Южной Карелии (среднетаежная подзона). Здесь в течение 12 лет переведено в лесные земли 81,2% осушаемых болот, в т.ч. в покрытые лесом - 62,7%. В Средней Карелии (северотаежная подзона) облесение осушенных болот происходит мед леннее в 1,5-2,0 раза. За тот же временной период в лесные земли переведено 43,3%, в покрытые лесом 18,1% таких категорий земель. В пределах одной климатической зоны активнее облесяются более плодородные земли.

4.1. Естественное облесение осушенных болот

Оценка успешности естественного облесения осушенных болот производилась на типологической основе в основном по породному составу, количеству и средней высоте составляющих пород и пространственному размещению деревьев на площади.

Основными элементами образующихся пионерных древостоев на осушенных болотах Карелии при естественном заращивании являются деревья сосны обыкновенной и березы пушистой предварительной (до осушения) и последующей (после осушения) генераций.

Кустарничково-сфагновые болота в большинстве случаев в обеих рассматриваемых климатических зонах имеют достаточное для образования молодняков количество предварительного возобновления сосны -2-4 тыс.шт/га (иногда и более). Она остается основным элементом возобновления и после осушения, особенно в Средней Карелии. Последующее возобновление сосны в этой зоне через 15 лет после осушения не превышает 10% от общего количества. В Южной Карелии доля последующего возобновления сосны увеличивается до 30%, и в этих условиях после осушения также поселяется береза пушистая (до 30% общей густоты), что считается благоприятным фоном, благодаря почвоулучшающим свойствам этой породы. Несмотря на достаточное количество хвойного подроста, образование молодых древостоев в условиях кустарничково-сфагновых болот замедлено из-за слабого роста сосны, обусловленного недостатком элементов питания. Через 20 лет после осушения средняя высота менее 1,5 метра.

На пушнцево-сфагновых болотах в Южной Карелии количество возобновления через 20 лет после осушения недостаточно для формирования молодняков естественным путем (1,0-1,5 тыс.шт/га). При этом в

составе явно доминирует береза последующего возобновления. Это объясняется тем, что до осушения такие болота часто безлесны, а на последующее возобновление сосны (даже при наличии источников семян) оказывает влияние развитый живой напочвенный покров, в котором преобладают пушица влагалищная, береза карликовая и сфагновые мхи.

В Средней Карелин на пушицево-сфагновых болотах имеется предварительное возобновление сосны в количестве 3-4 тыс.шт/га, которая характеризуется крайне слабым ростом.

Пушицево-сфагновые болота нередко имеют смешанную верхово-переходкую торфяную залежь (слой верхового торфа менее 50 см в не-осушенном состоянии): в Южной Карелии около 50%, в средней - до 20%. Такие болота целесообразнее осваивать путем создания лесных культур.

Осоково-сфагновьте и травяно-сфагновые болота, оставленные после осушения под естественное заращивание, облесяготся более успешно за счет активного поселения в этих условиях березы пушистой.

В Южной Карелии через 20 лет после осушения образуются в основном смешанные сосново-березовые или березово-сосновые молодые древостой с густотой 3-5 тыс.шт/га. Определяющим фактором, влияющим на состав молодняков на осоково-сфагновых болотах является наличие сосны предварительной генерации, так как последующее возобновление сосны составляет 5-10% от общей густоты и его появлению препятствует сильно развитый живой напочвенный покров. При количестве сосны до осушения менее 1,5 тыс.шт./га велика вероятность образования малоценных березовых молодняков.

Интенсивность осушения на верховых болотах не оказывает существенного влияния на густоту естественного возобновления. На осо-ково-сфагновых болотах общая густота в березовых молодняках несколько снижается с удалением от осушителя, так как в приканальной зоне складываются более благоприятные условия д ля ее поселения и роста. Видимо, большей конкурентной способностью этой породы в зоне более интенсивного осушения объясняется и отмеченное в наших исследованиях некоторое увеличение количества сосны с удалением от осушителя.

В Средней Карелии облесение осоково-сфагновых осушенных болот идет за счет березы пушистой.

Аапа болота, широко распространенные в Средней Карелии, отличаются от других болот своей морфологией. Основным определяю-

щим признаком аапа болот является наличие сильнообводненных мезо-трофных участков с ярко выраженным нанорельефом (гряды и мочажины), окруженных участками болотного массива с относительно ровным нанорельефом, характеризующимися мезо-олиготрофными условиями произрастания. Высокая зольность верхних слоев торфа, слабое развитие напочвенного покрова в мочажинах и наличие плодоносящей сосны предварительного возобновления, произрастающей на грядах, обусловило оставление грядово-мочажинных участков под естественное заращивание после осушения. Еще одним определяющим фактором является невозможность подготовки почвы под лесные культуры методом бороздования и образования пластов из-за непроходимости этих участков при использовании современной техники. Исследованиями установлено, что обводненность мочажин мало зависит от расстояний между осушителями и увязывается, главным образом, с различием в высотных отметках элементов нанорельефа (гряд и мочажин).

Результаты изучения естественного облесения осушаемых аапа болот в Средней Карелии показывают, что оно вдет неудовлетворительно, с лесохозяйственной точки зрения. На площадях, где сформировался грядово-мочажинный нанорельеф, хвойные в составе возобновления представлены в основном сосной, произраставшей на грядах до осушения. Последующее возобновление сосны появляется в мочажинах лишь в зонах, прилегающих к суходолам до 50 метров; при удалении участков на 100 и более метров от стен леса оно или отсутствовало, или его количество не превышало 0,5 тыс.шт/га через 15-20 лет после осушения.

Таким образом, облесение грядово-мочажинных участков болотных массивов аапа типа вдет за счет березы пушистой, количество которой колеблется от 3 до 10 тысяч шт./га. Однако, её рост в высоту замедлен. Через 15-20 лет после осушения средняя высота равняется 0,5-0,8 м. Неудовлетворительное естественное облесение осушенных грядово-мочажинных участков и слабый рост древесных пород объясняется неблагоприятными экологическими условиями, а также недостаточным количеством важных для роста и развития древесных растений элементов питания. Как показали результаты анализов почвенных образцов, при высокой зольности в торфе наблюдается дефицит фосфора и калия, и повышенное содержание кремния, алюминия и железа. На участках с относительно ровным нанорельефом облесение идет только за счет березы пушистой (в количестве 1-5 тыс. шт./га), из-за сильно развитого живого напочвенного покрова, в котором доминируют злаки, пушица вла-

галищная и береза карликовая.

4.2. Оценка успешности искусственного облесения

осушенных болот

Лесокультурное освоение осушенных болот в Карелии проводится с 1965 года и к 1996 году площадь сосновых культур составила 72 тыс. га.

Агротехника создания лесных культур в Южной и Средней Карелин во многом совпадает: подготовка почвы путем нарезки пластов, ручная посадка саженцев (сеянцев) сосны (реже ели), агротехнический уход.

Обследование производственных лесных культур на осушенных болотах показало, что их состояние и рост лучше в Южной Карелии. Сохранность культур сосны здесь в возрасте 12-14 лет составляет 6080% на верховых и переходных болотах, но рост в условиях последних значительно интенсивнее. Средний годичный прирост по высоте на ме-зотрофных болотах выше в 2,5-3 раза, чем на олиготрофных, и составляет в среднем 20-25 см.

Культуры ели имеют высокие показатели сохранности в условиях переходной группы болот, но по темпам роста отстают от сосны, особенно на мезоолиготрофных болотах. Сохранность культур ели на верховых болотах оказалась ниже 40%.

В Средней Карелии сохранность культур и показатели роста значительно ниже, чем в Южной. Сохранность культур сосны менее 50% в условиях переходных болот, а на верховых на 90% обследованной площади оказалась менее 25%. Средний прирост по высоте на переходных болотах хотя и выше в два раза, чем на верховых, но по абсолютным значениям не превышает 10 см.

Сохранность производственных лесных культур, созданных в условиях аапа болот в большинстве случаев оказалось очень низкой, менее 10%. Это послужило причиной закладки экспериментальных лесных культур. Было заложено несколько вариантов в условиях грядово-мочажиннон части массива: без подготовки почвы, с экскаваторной (на холмиках) и плужной (на пластах) подготовкой почвы. Экспериментальные культуры сравнивались с созданными ранее на пластах на участке с ровным нанорельефом того же болотного массива. Результаты пятилетних исследований показали, что приживаемость культур во всех

вариантах была высокой (более 90% ). Однако, через пять лет число сохранившихся саженцев значительно снизилось. Лишь в культурах, созданных по пластам сохранность составляла 65-70% (при различных межканальных расстояниях). При экскаваторной подготовке и посадке по целине отпад в культурах составил 55-60% в интенсивно осушенной зоне и менее 10% при расстоянии между осушителями 90 м. Видимо, применение альтернативных плужной подготовке почвы способов не решает проблему повышения сохранности культур и основным препятствием успешного искусственного облесения в Средней Карелии являются неблагоприятные экологические условия.

Таким образом, облесение осушенных болот идет интенсивнее в Южной Карелии, а в пределах одной зоны в более богатых условиях произрастания.

5. Особенности строения и роста молодняков на осушенных болотах Карелии

Исследования проводились на мезотрофных осоково-сфагновых болотах Южной Карелии (среднетаежная подзона), где через 15-20 лет после осушения фаза заселения болот в основном заканчивается и образуются молодые пионерные древостой как при естественном, так и при искусственном облесении. Общая продуктивность естественно формирующихся молодняков соответствует IV-V классам бонитета. Однако, класс текущего бонитета во втором десятилетии после мелиорации равен II-III (по среднему периодическому приросту в высоту). В лесных культурах класс бонитета в одних и тех е условиях выше в среднем на I класс.

5.1. Строение и рост молодняков естественного происхождения

При естественном облесении образуются молодняки различной полноты и состава. Анализ данных лесоустройства показывает, что в Южной Карелии пионерные древостой с полнотой 0,4-0,7 составляют 90%, 40-45% образующихся молодняков - лиственные, с долей березы в составе более 60%.

Основными элементами образующихся древостоев являются деревья сосны обыкновенной и березы пушистой различных генерации (до

и после осушения) н березы порослевого происхождения При наличии подроста хвойных до осушения в количестве 1,5 тыс.шт/га и более (высотой в момент осушения 0,5-1,5 м). Образуются смешанные хвойно-лиственные молоди яки с относительной полнотой 0,7 и выше. По накоплению запаса стволовой древесины эти древостой сравнимы с сосняком черничным в среднетаежной подзоне (Моисеев, 1971; Казимиров и др., 1976). Запас стволовой древесины хвойных, появившихся до осушения, составляет 50-80%, доля березы в составе по запасу - 15-45%.

При недостаточном колтестве деревьев хвойных пород до осушения велика вероятность образования низко- и среднеполнотных березовых и смешанных лиственно-хвойных молодняков.

Особенностью образующихся естественным путем молодняков на осушенных бологгах является групповое размещение деревьев на площади. Общая встречаемость древесных пород составляет 60-70%, но этот показатель для сосны редко превышал 30%. Сомкнутость полога колеблется в пределах 0,5-0,7 и выше в древостоях большей полноты. Интенсивность осушения сказывается на изменении сомкнутости полога в вы-сокополнотных древостоях, где в приканальной зоне показатель сомкнутости выше на 10-12%, чем на удалении от канала более 50 метров. В низкополнотных березняках эта разница не превышала 5%.

Групповое размещение деревьев на площади и совместное произрастание в группах сосны и березы различного возраста и высоты обусловливает дифференциацию деревьев по высоте. Изучение проективного покрытия путем картирования показало, что кроны различных деревьев в группах перекрываются. Верхнее положение занимают кроны сосны и березы предварительного возобновления, которые наиболее развиты (от 1,5 до 3,5 метров в диаметре). Протяженность крон сосны закономерно снижается с возрастом деревьев и несколько меньше (на 10-12%) в древостоях высокой полноты. Перекрытие крон в биогруппах вызывает угнетение и усыхание отставших в росте деревьев сосны и березы. Количество сосны, произрастающей под кронами соседних деревьев, составляет около 20% и это в основном деревья, появившиеся после осушения.

Проведенные исследования показывают также, что через 15-20 лет после осушения в молодняках, формирующихся на осоково-сфагновых болотах среднетаежной подзоны в возрасте 25-30 лет, начинается процесс естественного изреживания, который протекает активнее в высокополнотных древостоях и в зонах интенсивного осушения

(вблизи каналов). Снижение количества деревьев идет за счет деревьев сосны и березы низших ступеней толщины. Как показывают результаты обработки учетов на пробных площадях, доля сухостойных деревьев с диаметром менее среднего диаметра древостоя составляет от 50 до 93% у сосны, в зависимости от полноты, и 100% у березы.

Изучение роста составляющих пород показало, что средние высоты сосны и березы через 20 лет после осушения имеют тенденцию к выравниванию. Это видимо объясняется большим количеством последующего возобновления березы в осоково-сфагновых условиях. В то же время, изучение вертикального строения полога указывает на то, что береза пушистая одного возраста обгоняет в росте сосну на 20-30%.

Учитывая групповое расположение деревьев на площади, для повышения продуктивности хвойной части насаждений необходимо проведение рубок ухода в молодняках через 10-15 лет после осушения. Низ-кополнотные древостой с преобладанием березы пушистой подлежат реконструкции лесокультурными методами.

5.2. Формирование молодняков искусственного происхождения

При искусственном облесении осушенных переходных болот Южной Карелии через 15-20 лет после осушения при сохранности культур 60% и более образуются смешанные средне- и высокополнотные молодняки с преобладанием в составе хвойных.

Снижение полноты молодняков связано, во-первых, с нарушениями агротехники создания культур. При подготовке почвы нередко завышаются расстояния между бороздами, что приводит к уменьшению густоты посадки. На участке с первоначальной густотой 2,5 тыс.шт/га относительная полнота древостоя в шестнадцатилетних сосновых культурах составила 0,52 (при расстоянии между бороздами 5-8 м). Другим фактором является наличие естественного возобновления древесных пород в междурядьях, главным образом, предварительного возобновления. Его присутствие способствует не только увеличению общей полноты молодняков, но и более быстрому смыканию крон в междурядьях. Это способствует угнетению болотной травянистой растительности, увеличению опада и формирования лесной подстилки. В этих условиях через 20 лет после осушения в живом напочвенном покрове появляются лесные виды травянистой растительности. При отсутствии в междурядьях естественного возобновления в них (в условиях осоковсь

сфагновых болот) часто развивается сплошной травяно-сфагновый покров с доминированием пушицы влагалищной, березы карликовой и сфагновых мхов, что препятствует появлению всходов древесных пород, даже при наличии источников обсеменения.

При соответствии первоначальной густоты посадки нормативным данным (3,5-4,0 тыс.шт/га), сохранности лесных культур и наличии в междурядьях естественного возобновления на осушенных осоково-сфагновых болотах образуются высокополнотные (0,8-1,0 и более) искусственно- естественные смешанные древостой. Доля собственно лесных культур в составе по запасу составляет от 45 до 60%, а в целом хвойных 60-80% и увеличивается с удалением от осушителя.

Строение молодняков искусственного происхождения имеет свои особенности по сравнению с естественными, обусловленные рядовым расположением культур, более быстрым смыканием крон в рядах и началом дифференциации деревьев по высоте. Последнее, а также произрастание в междурядьях сосны и березы естественного происхождения различных генераций и высоты, приводит к затенению и усыханию отстающих в росте деревьев. Около 20% культур сосны произрастало под кронами рядом стоящих деревьев. Так же как и при естественном облесении, естественное изрежнвание искусственных молодняков идет за счет деревьев низших ступеней толщины. Количество сухостойных деревьев культур сосны меньше среднего диаметра составляет 80-100%. Повторные учеты показали также, что при высокой полноте через 20 лет после осушения начинается значительное снижение густоты молодняков в основном за счет березы, появляющейся в большом количестве на плужных пластах после подготовки почвы. Параметры развития крон у культур сосны в двадцатилетнем возрасте близки по своим значениям сосне естественного происхождения того же возраста в насаждениях близкой полноты.

Сравнение роста сосны различного происхождения в высоту в одних и тех же экологических условиях показало, что в первые годы после осушения прирост лучше у естественного возобновления. Начиная с 810-летнего возраста, культуры сосны опережают в росте естественно растущую сосну, а в возрасте культур 15-16 лет различия в приросте уже становятся статистически достоверными. В высокополнотных молодня-ках в приканальной зоне текущий прирост по высоте культур сосны достигает величины, соответствующей I классу бонитета, а общий годовой прирост по запасу стволовой древесины в смешанных искусственно-

естественных молодых древостоях - 3,0 м3.

Как и в естественных молодняках, в культурфитоценозах на осо-ково-сфагновых болотах требуется проведение осветлений при наличии естественного возобновления березы в третьем-четвертом пятилетиях после осушения.

Таким образом, на осоково-сфагновых болотах в Южной Карелии через 15-20 лет после осушения формируются молодые древостой различного породного состава и полноты. При искусственном возобновлении образуются молодняки с преобладанием хвойных пород. При естественном основным фактором, определяющим будущую лесохозяй-ственную ценность древостоев, является наличие подроста до осушения. Последующее возобновление сосны идет медленными темпами и нередко находится в подчиненном положении в пологе из-за группового размещения деревьев на площади. Для повышения продуктивности хвойной части и улучшения состава в пионерных древостоях на осушенных переходных болотах через 15-20 лет после мелиорации требуется проведение рубок ухода.

6. Зональные особенности роста хвойных пород на осушенных болотах

Сравнение скорости роста в Южной и Средней Карелии проводилось на примере сосны обыкновенной, как основной лесообразующей хвойной породы, на осоково-сфагновых и кустарничково-сфагновых осушенных болотах. Оценка скорости роста производилась у сосны естественного происхождения по среднему периодическому приросту (по пятилетиям до и после осушения), у лесных культур по текущему годичному приросту в высоту.

Как показывают результаты, наиболее быстрая реакция на осушение и самый активный рост у сосны естественного происхождения наблюдался в условиях осоково-сфагновых болот в среднетаежной подзоне (Южная Карелия). Через 15 лет после осушения средний периодический прирост по высоте здесь в 2,5-3 раза выше, чем в этом же типе болот в северотаежной подзоне и на кустарничково-сфагновых болотах Южной Карелии (рис. 1). На кустарничково-сфагновых осушенных болотах различия в среднем периодическом приросте у сосны в разных агроклиматических зонах меньше ( в 1,5-2 раза выше в Южной Карелии), но абсолютные значения этого показателя не превышают 10-12 см

на всей территории республики, что объясняется недостатком элементов минерального питания в бедных условиях местопроизрастания. С ухудшением климатических условий в северотаежной подзоне скорость роста сосны снижается на всех типах осушенных болот и различия в приросте сосны на переходных и верховых болотах сглаживаются (20-25%).

Аналогичная ситуация наблюдалась и при изучении роста в высоту лесных культур сосны (рис. 2). Годичный текущий прирост в осоково-сфагновых условиях в Южной Карелии оказался выше в 3-3,5 раза выше, чем в этом же типе в Средней Карелии и в 3 раза, чем на кустар-ничково-сфагновых болотах.

Скорость роста сосны на осушенных болотах Карелии определяется широтной зональностью, а в пределах одной зоны - богатством условий произрастания. Влияние широтной зональности выражается, по нашему мнению, различиями в тепловом балансе территории. Недостаток тепла сказывается иа агрохимических свойствах и производительности торфяных почв, жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и грибов, что отражается на росте растений. Кроме этого сокращается длительность вегетационного периода. В качестве основного климатического показателя, оценивающего количество тепла при планировании осушения и лесохозяйственном освоения болот, может использоваться сумма накопленных эффективных температур (СНЭТ), что предлагалось в проведенных ранее исследованиях в Финляндии (Хейкурайнен, 1983). При СНЭТ менее 1200°С лесохозяйственное освоение болот без дополнительного минерального питания нецелесообразно.

I - Осоково-сфагновые осушенные болота

Е 2

аГ н о и

15 ш о с

н и о а. х а. С

300 250 200 150 100

I

I

50 4-

о!

тт

□ А

□ В

II- Кустарннмково-сфагновые осушенные болота

140

>

:> 170

01

1- о 100

о

л и 80

о с 60

н

о о 40

п. 20

О.

с 0

□ А ШВ

-112 3 4

Пятилетия до и после осушения

Рис. 1. Средний периодический прирост сосны в высоту по пятилетиям в различных типах болот в Южной (А) и Средней (В) Карелии (-1-5 лет до осушения; 1,2 ... - пятилетия после осушения);

I - Кустарничково-сфагновые осушенные болота ___ _ __

......." "" I

II - Осоково-сфагновые осушенные болота

2

5 400 о

6 350

з 300 оз о с

5

о п. X п. с

250 200 150 100 50

3"

>ч О

X—

.... X

-А! |

В !

ю со

ю

оо

оо

00 аз

О) со

8

см О)

8

Рис. 2. Динамика текущего прироста в высоту культур сосны по годам на осушенных кустарничково-сфагновых и осоково-сфагновых болотах в Южной (А) и Средней (В) Карелии.

Основные выводы и рекомендации.

1. Облесение осушенных болот в Карелии способствует увеличению покрытой лесом площади лесного фонда. Успешность этого процесса и временные сроки образования молодняков определяется климатическими условиями (уменьшением количества тепла с продвижением с юга на север) и, в пределах одной агроклиматической зоны, богатством условий местопроизрастания. Наиболее успешно облесение происходит в условиях переходной группы типов болот в Южной Карелии (среднетаежная подзона), где период образования молодых древо-стоев сравним по времени (15-20 лет) с минеральными землями.

2. В Средней Карелии (северотаежная подзона) процесс заселения осушенных болот древесной растительностью более замедлен (на 7-10 лет). Кроме этого, в этой части Карелии в осушенном фонде доминируют по площади верховые и аапа болота, которые неперспективны здесь для лесного хозяйства.

3. В результате крупномасштабных гидролесомелиоративных работ в 70-80 годы в Карелии в осушение вовлекались болота, обладающие низкой лесоводственной эффективностью. Около 65% осушаемых болот в Средней Карелии и 30% в Южной малоперспективны для лесовыращивания.

4. Формирующиеся естественным путем через 15-20 лет после осушения молодняки на переходных болотах в Южной Карелии характеризуются различным составом и относительной полнотой. Основным фактором, который может определить будущую лесохозяйственную ценность древостоев, является наличие подроста сосны до осушения. При его количестве менее 1,5 тыс. шт./ га велика вероятность образования малоценных березовых насаждений низкой и средней полноты.

5. При искусственном облесении осушенных переходных болот среднетаежной подзоны образуются средне- и высокополнотные смешанные искусственно-естественные молодняки с преобладанием в составе хвойных пород, характеризующиеся высокой продуктивностью (II-III класс бонитета).

6. Размещение деревьев в формирующихся молодых древостоях носит групповой характер. Сомкнутость полога колеблется от 0,5 до 0,7 в зависимости от полноты молодняков и интенсивности осушения. В группах совместно произрастают деревья различного возраста и высоты, что вызывает угнетение и усыхание отставших в росте деревьев сосны и

березы, в основном последующего (после осушения) возобновления Через 10-20 лет после осушения в образующихся на осоково-сфагновых болотах юга Карелин молодняках естественного и искусственного происхождения начинается процесс естественного изреживания и несколько раньше в высокополнотных древостоях и в зонах большей интенсивности осушения. Огпад идет за счет деревьев низших ступеней толщины.

Рекомендации:

1 .Основными (из всего многообразия осушенных болот) объектами лесохозяйственной деятельности в настоящее время должны являться болота евтрофного и мезотрофного типов в Южной Карелии (среднетаежная подзона).

Из категории верховых болот пригодными для использования в лесном хозяйстве республики являются осушенные болота с верхово-переходной залежью (мощность верхового торфа в неосушенном состоянии менее 50 см).

2. Облесение безлесных до осушения переходных и низинных болот осуществлять искусственным путем. При наличии в этих условиях предварительного возобновления хвойных в количестве 1,5-2,0 тыс. шт. /га и более создание лесных культур не требуется.

3. В формирующихся в ходе естественного и искусственного облесения осушенных евтрофных и мезотрофных болот лиственно-хвойных и хвойно-лиственных молодняках в конце первого - начале второго десятилетий после осушения требуется уход за составом. В лиственных молодняках для повышения эффективности гидролесомелиорации рекомендуется их реконструкция лесоводственными или лесо-культурньгми методами. Для повышения продуктивности молодых дре-востоев при расстояниях между осушителями 120 и более метров необходима реконструкция осушительной сети.

4. В Средней Карелии (северотаежная подзона) осушение болот для лесного хозяйства малоперспективно и возможно лишь при тщательном подборе объектов. Исключить из гидролесомелиоративного фонда и лесохозяйственного освоения верховые болота и грядово-мочажинные участки аапа болот в северотаежной подзоне.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Саковец В.И., Гаврилов В.Н. О пригодности болот аапа-типа для лесоосушения // Эффективность и организация работ по осушению лесных земель в Коми АССР, Сыктывкар, 1988, с. 33-34.

2. Гаврилов В.Н. К вопросу облесения осушенных аапа-болот // Исследования осушенных лесоболотных биогеоценозов Карелии, Петрозаводск, 1989, с. 15-23.

3. Гаврилов В.Н. К вопросу лесохозяйственного использования осушенных аапа болот // Проблемы лесоведения и лесной экологии, М. 1990, Часть II, с. 456-458.

4. Гаврилов В.Н. Формирование естественных молодняков на осушенных осоково-сфагновых болотах в южной Карелии // Гидролесомелиорация: задачи и координация исследований. С,- Петербург, 1994, с. 33-34.

5. Гаврилов В.Н. Формирование молодняков разного происхождения на осушенном осоково-сфагновом болоте // Лес, окружающая среда и новые технологии в Северной Европе, Иоэнсуу (Финляндия), 1994, изд. университета г. Йоэнсуу, изв. № 17, с. 422-423.

6. Саковец В.И., Гаврилов В.Н. Лесообразовательные процессы на осушенных болотах Карелии // Петрозаводск, 1994, изд. Карельского НЦ РАН, 102 с.

7. Гаврилов В.Н. Лесоводственная оценка способов облесения осушенных мезотрофных болот южной Карелии // Эколого-биологическое обоснование гидролесомелиорации и реконструкции ле-соосушительных систем, Петрозаводск, 1996, с. 38-39.

8. Гаврилов В.Н. Пространственное размещение и развитие крон деревьев в молодняках на осушенных осоково-сфагновых болотах юга Карелии//Гидротехническая мелиорация земель, ведение лесного хозяйства и вопросы экологии: Труды СПбНИИЛХ, Спб, 1997, с. 61-62.