Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесоводственно-гидрологическое обоснование гидромелиорации лесных земель (на примере Республики Коми)

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

Автореферат диссертации по теме "Лесоводственно-гидрологическое обоснование гидромелиорации лесных земель (на примере Республики Коми)"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рз'кописи

ПАХУЧИЙ Владимир Васильевич

ЛЕСОВОДСТВЕННО-ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ГИДРОМЕЛИОРАЦИИ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ (на примере Республики Коми)

06.03.03. — лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург —1993

Работа выполнена в Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор МАСЛАКОВ Е.Л. " доктор технических наук, профессор САБО Е.Д. доктор сельскохозяйственных наук ИПАТЬЕВ В. А.

Ведущее предприятие: Министерство лесов Республики Коми

Защита состоится /'^¿¿^ъК? 1993 г. в часов на заседании специализированного совета Д.063.50.04 при Санкт-Петербургской лесотехнической академии, Институтский пер. 5., Главное здание, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии, Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета Полубояринов О.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение продуктивности лесоп является одной из важных и грудных проблем современного лесоводства. Главная задача сводится к повышению продуктивности основного компонента леса — древостоя. Одно из направлений по повышению древесной продуктивности — ускорение роста лесов путем воздействия иа условия их произрастания, в том числе, посредством лесоосушительной мелиорации (Мелехов, 1989}. Теоретической базой для разработки приемов и способов управления растительным покровом является биогеоценологпчсско'? учение. В.Н.Сукачев рассматривал изучение леса как биогеоценоза прежде всего как изучение главным образом взаимодействии, коакиий, между составляющими его компонентами и их элементами. При этом он подчеркивал, что среди взаимоотношений лесной растительности и эдафичееких факторов "особое значение по важности для лесного хозяйства имеют гидрологические взаимодействия, которые, несмотря на многочисленные работы в этой области, еще далеко не выяснены" (Сукачев, 1972), В полной мере это относется к изучению взаимосвязей между лесной растительностью и характеристиками водного режима в условиях его искусственного регулирования. Пш1 этом методологическое значение имеет оценка вклада лесоводственных и гидрологических факторов в изменение продуктивности насаждений на осу-пенных лесных землях. Поэтому разработку лееоводственно-гид-эологических основ повышения продуктивности заболоченных тес о в следует рассматривать как актуальную проблему гидрояе-зомелиорации.

Необходимо отметить, что использование общих гидролесо-лелиоративных положений в данном случае ограничено ввиду :пецифических природных условий восточной части Европей-:кого Севера (в границах Республики Коми), К ним можно от-шсти особенности геологии и гидрогеологии транс фор м ярую-цее влияние на климат территории Уральской горной страны, ши-юкое распространение двучленных почвообразующих пород, тредрасположенность почв в северных районах к развитию термо-сарстовых, термоэрозионных и солифлюкационных процессов и ••д.

Необходимо также учитывать особое значение лесного комп-гекса Республики Коми для экономики региона и Европейской ¡асти России и высокую заболоченность лесного фонда, составляющую около 40%. В условиях экстенсивного лесопользования в [аиболее доступных районах леса значительно истощены. Поэто-

му все большее значение приобратают мероприятия, направленные на перевод лесного хозяйства в регионе на принципы долгосрочного, непрерывного и неистощигельного лесопользования, в т.ч. меры по повышению продуктивности заболоченных и болотных лесов, занимающих в Республике Коми площадь около 11,7 млн.га.

Различные стороны комплекса региональных проблем, связанных с лесоосушением, неоднозначно оцениваются с хозяйственной и экологической точек зрения, по отдельным позициям эти оценки спорные, недостаточно их научное обоснование. Все это позволяет рассматривать разработку научных основ повышения продуктивности заболоченных лесов восточной части Европейского Севера как актуальную проблему, имеющую самостоятельное теоретическое и важное народно-хозяйственное значение.

Цель и задачи исследования. Цель исследования — разработка лесоводственно-гвдрологических основ повышения продуктивности заболоченных лесов восточной части Европейского Севера, базирующихся на результатах региональных лесоводственных и гидрологических исследований, учете специфики природных условий территории и требований охраны окружающей среды. В со ответствии с поставленной целью в задачи исследования входило

— проведение научного анализа опыта гидролесомелиорации;

— изучение реакции древостоев на осушение в связй с лесорас тигельными условиями, типом леса, интенсивностью и длительностью влияния осушения;

— изучение режима выпадения осадков и их интерцепции в осушенных насаждениях, динамики уровней почвенно-грунтовых вод и влажности почвы, гидротермического режима осушенных почв, зависимости стока от глубины залегания почвенно-грунто-вых вод и параметров осушительных систем;

— разработка рекомендаций по гидролесомелиоративному районированию и обоснованию северной границы зоны целесообразного осушения, норм осушения, нормативов лесоводственной эффективности осушения и системы коэффициентов относительной продуктивности, параметров осушительных систем, отвечающих принципу максимальной продуктивности.

Научная новизна и практическая значимость работы. Развиты и усовершенствованы методики гидролесомелиоративного районирования, расчета норм осушения и параметров осушительных систем. Впервые для восточных районов Европейского Севера выполнен сопряженней анализ закономерностей и особенностей формирования режима почвенно-грунтовых вод, влажности поч

вы и стока по каналам. Дано лесоводственно-гидрологическое обоснование рационального осушения избыточно увлажненных лесных земель. Предложена интерпретация комплексных факторов, определяющих изменение лесорастигельных условий и производительности насаждений на осушенных лесных землях в связи с зональными и провинциальными различиями. Показано соотношение вклада лесоводственных и гидрологических факторов в изменчивость показателей продуктивности насаждений на осушенных лесных землях. Разработаны частные математические модели, отражающие особенности формирования водного режима почв и реакции древостоев на осушение на участках с двучленными почвообразугощими породами при преобладающем атмосферном типе водного питания.

Практическая значимость заключается в научном анализе опыта лесоосушения в Республике Коми, Показано, что гидролесомелиорация здесь является главной предпосылкой вовлечения в хозяйственный оборот заболоченных и болотных лесов, Разработана схема гидролесомелиоративного районирования территории, дано обоснование северной границы зоны целесообразного осушения лесных земель, указаны районы, где возможно проведение гвдроЛесомелиоративных работ с учетом природоохранных требований. Рассчитаны величины текущего и дополнительного прироста в осушенных насаждениях основных типов заболоченных лесов и коэффициенты относительной продуктивности в зоне целесообразного лесоосушения и сопредельных районах. Разработаны нормы осушения и параметры осушительных систем, отвечающие принципу максимальной продуктивности. Обоснована целесообразность выделения дополнительной градации по характеру подстилающего грунта — почв, формирующихся на двучленных отложениях.

Результаты исследований нашли практическое применение при разработке "Схемы гидролесомелиоративных мероприятий на землях гослссфонда Вычегодского, Лузского бассейнов и Верхней Печоры Коми АССР", республиканской программы "Экология — 2005", конкретных проектов реконструкции осушительных систем, экспертной оценке проектов лесоосушения и районах республики. Материалы исследований использовались при оценке возможных изменений природных комплексов Севера Европейской территории страны'и их продуктивности, разработке рекомендаций по рациональному природопользованию в районах строительства промышленных объектов на территории Республики Коми.

Личный шслад автора. Работа выполнена в Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН в процессе выполнения плановых заданий Отделом-) лесобиологических проблем Севера. Автор являлся ответственным исполнителем разделов, связанных с гидро лесомелиоративным и исследованиями, составлял программы, решал вопросы методического обеспечения, уточнял или разрабатывал методики исследований, утверждаемых в установленном порядке. Лично автором или при его непосредственном участии проводились сбор и обработка материалов, Анализ и интерпретация результатов исследований выполнены лично автором.

Государственная регистрация тем. Диссертационная тема выполнялась как раздел комплексных тем Отдела лесобиологических проблем Севера Института биологии Коми научного центра УрОРАН:

— в 1982-1985 гг. — "Биогеоценотические аспекты роста и развития сосны и ели как научная основа воспроизводства лесных ресурсов на северо-востоке Европейской части СССР" (Гр 01.82. 00 91191);

— в 1986-1990 гг. — "Экологические основы онтогенеза хвойно-лиственных фитоценозов в условиях средней подзоны тайги Коми АССР" (Гр 01,87. 0001932), раздел "Изучение болотообразо-вательш^: процессов во взаимодействии с лесной растительностью и средой и разработка научных рекомендаций по повышению продуктивности заболоченных и болотных лесов".

Апробация и публикации. Результаты исследований докладывались лично или представлялись заочно на всесоюзных совещаниях и конференциях: Петрозаводск, 1986; Якутск, 1986; Сыктывкар, 1986, 1987; Москва, 1987; Свердловск, 1989; Сыктывкар, 1989; Минск, 1990; Красноярск, 1991; на региональных со-игч&яюх: Архангельск, 1S82, 1984, 1991; Красноярск, 1986; Сыктывкар, 1988. Материалы исследований апробированы на совещаниях НТС но гидролесомелиорации: Вологда, 1985; Сыктывкар, 1988; Свердловск, 1989; Гомель, 1990; Горький, 1990; Кириши, 1992; заседании научного совета ВАСХНИЛ по проблемам таежного лесоводства — Сыктывкар; 1991.

Основные положения диссертации опубликованы в 48 работах объемом около 25 печатных листов, в том числе монография "Факторы продуктивности осушенных насаждений Европейского Северо-Востока", 7 ал, В научных работах, написанных в соавторстве, вклад автора в разработку гидролесомелиоративньгх положений определяющий.

На защиту выносятся: — лесоводственно-гидрологическое

обоснование путей повышения продуктивности заболоченных лесов, базирующееся на результатах исследования гидрологических взаимодействий, признании преобладающего вклада лесовод-ственных характеристик в изменчивость продуктивности мелиорированных насаждений в лесных массивах, учете физико-географических особенностей территории и требований охраны природы;

— схема гвдролесомелиоративного районирования, сетка линий относительной продуктивности мелиорированных насаждений и обоснование северной границы зоны целесообразного осушения в восточной части Европейского Севера;

— совокупность региональных практических рекомендаций по выбору параметров осушительных систем, назначению норм осушения, оценке и прогнозу лесоводственной эффективности осушения хвойных древостоев.

Структура работы. Диссертация изложена на 391- стр. машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, спцска литературы (350 источников на русском языке, 60 на иностранном). В приложении помещены характеристики опытных объектов, водного режима почв, зависимости между отдельными таксационными показателями, расчетные данные о приросте древесины в насаждениях на осушенных лесных землях, характеристика погодных условий в 1982-1986 гг. по данным метеостанций г.Сыктывкара, документы, подтверждающие внедрение результатов исследований. '

ГЛАВА 1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение вопросов, связанных с влиянием лесоосушения на водный режим почв и рост леса, выполняли в Корткеросском, Ухтинском, Железнодорожном и Сыктывкарском лесхозах Республики Коми в 1982-1990 гг. на объектах, осушенных в 19721978 гг. Предварительно были рассмотрены проекты гидролесомелиорации на общую площадь около,60 тыс.га. Перед закладкой опытных объектов рекогносцировочное обследование проведено на площади около 14 тыс.га. Для получения данных о лесоводственной эффективности лесоосушения было заложено 105 пробных площадей и 254 круговые площадки на осушенных и естественно дренированных участках, обмерено 316 модельных и 775 учетных деревьев. Гидрологическое обоснование рекомендаций о нормах и сроках их обеспечения выполнено на основе наблюдений за режимом почвенно-грунтовых вод на 40 пробных площадях и 36 круговых площадках.

На осушенных участках расстояния между осушителями изменятся от .100 до 170 м. Глубина осушителей в настоящее время 0,5-1,2 м, проектная глубина осушительных каналов 0,8-1,4м. Глубина магистральных каналов и собирателей по проекту 1,01,0 га, а по измерениям при проведении исследований 0,6-1,5 м.

При проверке и уточнении отдельных положений диссертации использовались материалы, полученные нами в результате аналогичных. исследований в подзоне южной тайги в период 19761931 гг. (Пахучий, 1985).

В качестве методологической основы исследований принят бисгеоценслогический подход (Сукачев, 1972). При закладке пробных плошадей использовали методические указания по учету эффективности лесоосушепия (Елпатьевский, 1971; Рубцов, Кшше, 1977). Таксационное описание насаждений выполнили общепринятыми в лесной таксации методами (Третьяков и др., 1952; Моисеев, 1970; Белов, 1973; Мошкалев, *1976; Анучин, 1977). Текущий прирост наличного древостоя (Дворецкий, 1964) определяли по данным распределения деревьев по ступеням толщины и уравнениям зависимости объемного прироста отдельных деревьев от прироста по площади их поперечного .сечения (Гор-тинский, Евдокимов, 1981),

Наблюдения за динамикой уровней иочвенио-грунтовых вод проводили с учетом рекомендаций С.Э.Вомперского (1964), а за вхлпгдденио; ;кидких осадков — 11.П.Залитиса (1983), Влаис» ность почвы определяли методом термостатной сушки образцов (Роде, 1900). Наблюдения за стоком выполняли на водосливах, с тонкой стенкой (Урывиев, 1953) с учетом опыта Б.В.Бабико-ва (1970) и С.Э.Вомперского (1972).

Обработку данных наблюдений и их анализ выполняли с использованием ПЭВМ по стандартным алгоритмам и программам, Программы для обработки таксационных данных составлены автором. Множественный регрессионный и факторный анализы выполнены в Отделе информатшен и автоматизации Коми НЦ УрО РАН.

ГЛАВА 2. РЕГИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОГО РАЙОНИРОВАНИЯ

Специфика и многообразие природных условий восточной части Европейского Севера (Атлас Коми АССР, 1964; Агроклиматические ресурсы Коми АССР, 1973) обусловливают необходимость разделения территории на районы, однородные по леео-растигельиым условиям и характеризующиеся одинаковым или

близким лесонодетвенным эффектом осушения. Эго указывает на важность решения проблемы п-щролесомелноративногс/ районирования (Сабо, 1975,1980, 1.981; Пьявченко, 1981; Истом г«?, 1985) к целесообразность использования при этом основных положений десорасгягельного и лссотаксациинного районирования (Курнаев, 1973; Дыргнков, 1974,1982; Мошкалев, И>7£), Был" использована моддиЬнцировазшан нам л методика оценки гпдри-десомедпоргшшного фезда в связи с. {-«огргЦнгееою-м дочожиск-ям районов (Сабе. 1950). В озот1лл*С"лнп! <: методикой террито-нпл Республики Ко:чн -Зила разделена т*. ': района, и ¡ижпый ри-;;пп 1 У — ни <"!

I ' I ! НИ

I " 1 и

I I О!

и! С ) 1 т < I I. ! л )

! i о v 4 1 с ^ | "" '

V, I I ' 1 1

) П ! II I

I 1 м ' с

" V а Ь 1 и Ы I <

I1! С I " Г \х V

<„ 1 » 'И л I >. ,

* ц 1 i

I I I I

Iм 'о

1 <

о

Л: пю

и I

оиЛиисЦ —

11 (с ч 1 ал а с

1 I П 110 1Г "Ч 1 •

О тесс\ I Л Ог Шт ноги I )1 лр л ) 1 Г и

др., Ц-«1; мстомш!, 19Ь;}), Заоолоч&тссгг лесного фонда состагиглег ;-9,8'гг забодотл»- •<.> и

> 1 т С I

:сур.'[:с1:)(/]ц:г го

10,гочнт.го

занимают адащадь 11,7 мли.га. Это указывает "а то. что вопросы ведения лесного хозяйства на избыточно увлажненных десны-; землях и исследования на объекта;; лесооеуш«?нпя в вс-сточнт гс районах Европейского Севера заслуживают особого внимания. В пирснокгиве увеличение объемов гидролеесметшоращш п регионе целесообразно проводить за счет развития системы эксплуатационных мероприятий (Константинов, 1979), реконструкции осушительных систем, вовлечения в осушение заболачивающихся вырубок, гидромелиорации площадей лесокультурного фонда, проведения мглой мелиорации выборочно на небольших, но ценных в лесохозлйотвенном отношении объектов (Константинов, Елпатьевекий, Рубцов и др., 1983). лесооеуш ения вокруг горо-

дов и поселков с рекреационной и санитарно-гигиенической целью создания плантационных культур на осушенных площадях гид-ролесомелиорйтивного фонда (Маслаков, 1988).

ГЛАВА 3. ЭДАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОДУКТИВНОСТИ НАСАЖДЕНИИ НА ОСУШЕННЫХ ЛЕСНЫХ ЗЕМЛЯХ«:

На характер формирования водного, воздушного и теплового режима почв большое влияние оказывают их водно-физические свойства и изменение последних по профилю с течением времени после осушения (Окунева, 1957; Бабиков, 1970; Косарев," 1975, 1982; Косарев, Тимофеев, 1986 и др.). Из общих физических свойств почвы на опытных участках были определены удельная и объемная масса и пористость. Удельная масса торфов изменяется в пределах от 1,46 до 1,88, а подстилающего супесчаного и песчаного грунта от 2,62 до 2,74 г/см . Объемная масса торфа по слоям изменяется в широких пределах — от 0,018 до 0,247 г/ /см^, возрастает с глубиной и увеличением степени разложения. Объемная масса минерального грунта 1,064-1,707 г/см**, Отношение объемной массы торфа и объемной массы минерального грунта составляет от 1/10 до 1/70. Т.е. из-аа различия в объемной массе концентрация элементов питания в единице объема подстилающего грунта можегг быть в десятки раз больше, чем в оторфо-ванной подстилке или торфе. В то же время пористость торфов в 2-2,5 раза больше, чем подстилающего супесчаного или песчаного грунта. Коэффициенты фильтрации (Писарьков, 1937) в ' верховых торфах в 2-28 раз больше, чем коэффициенты фильтрации в подстилающем грунте, а в переходных торфах близки к таковым для подстилающего грунта (10-11 м/сутки),

По общности местоположения торфяные залежи опытных участков, могут быть отнесены к следующим геоморфологическим группам торфяников (Тюремнов, 1976): водораздельной, древних террас и пойменной. С переходом от участков, расположенных на водораздельных территориях к участкам на надпойменных террасах и в поймах по данным наших исследований на- блюдается увеличение общей зольности и степени разложения торфов, степени насыщенности основаниями, запасов общего и ■ подвижных форм азота, фосфора и калия, уменьшение кислотности почв и содержания подвижного алюминия. Соответственно дополнительный прирост древесины в рассмотренном ряду возрастает во 2 после осушения десятилетие от 0,35-1,8 м^/гатод в насаждениях долгомошниковой и сфагновой группы типов леса н| водоразделах до 3-4 м^/гатод в сосняках и ельниках болотно-

травяной группы типов леса в понижениях надпойменных террас и в пойме.

На основании корреляционного анализа установлено, что на участках со средней и глубокой торфяной залежью основным показателем для прогноза продуктивности насаждении на осушенных объектах является зольность торфа в верхних слоях. Это согласуется с базовым положением гидролесомелиорации, согласно которому лесоводственный эффект осушения зависит от типа болота и характера верхнего слоя торфа (Эркин, 1934; Ел-патьевский, 1949; Писарьков, 1951; Вомперский, 1959, 1966 и др.). В то же время в результате дисперсионного анализа показано, что на слабооторфованных участках при подстиланни торфа двучленными отложениями и преобладании атмосферного типа водного питания варьированием зольности торфа достоверно объясняется 24, варьированием мощности органогенных отложений 32-54, а глубины воды —10-26% вариации текущего среднеперио-дического прироста. В таких условиях надежность прогноза лесо-водственной эффективности лесоосушения может быть повышена путем совместного использования зольности торфа и таких морфологических характеристик почвогрунта, как мощность торфа и оторфованной подстилки, глубина залегания водоупорных горизонтов, мощность слоя супеси и песка в двучленных отложениях.

ГЛАВА 4. ЛЕСОВОДСТВЕННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ РАБОТ

Эффективность гидролесомелиорации прежде всего определяется лесоводственным эффектом осушения (Елпатьевский, 1959; Сабо, 1959; Пятецкий, Медведева, 1967; Буш и др., 1968; Вомперский, 1968; Бабиков, 1968,1970; Корепанов и др., 1973; Артемьев и др., 1974; Тараканов, 1980; Саковец, Эрте, 1986; Медведева, 1989; НеИшгатеп, 1960: Нептап, 1963 и др.). Для восточных районов Европейского Севера данные о лесоводсгвен. ной эффективности лесоосушения ограничены единичными сообщениями (Гортинский, Евдокимов, 1981), поэтому следует признать валсностъ региональных исследований по рассматриваемому вопросу.

В разделе дано обоснование целесообразности использования для расчета текущего среднеперио дичее кого прироста наличного древостоя (Дворецкий, 1964; Антанайтис, Загреев, 1969) зависимости между объемным приростом отдельных деревьев и их

приростом по площади поперечного сечения (Феклистов, Евдокимов, 1980); выполнен анализ данных о варьировании радиального прироста деревьев в мелиорированных насаждениях; приведены количественные оценки зависимости прироста радиусу от диаметра отдельных деревьев в древостоях, отличающихся таксационными показателями. Зависимость между приростом по радиусу и диаметром деревьев предложено использовать в качестве дополнительного критерия при решении вопроса об оставлении перспективной части древостоя.

Следует учитывать, что при практической реализации предложения о выборке части старых, слабо реагирующих на осушение деревьев на больших площадях возникнет ряд проблем, близких таковым при выборочной форме хозяйства. Можно ожидать, что наличная продуктивность в данном случае будет использована лучше. Однако для ее повышения необходима химическая или водная мелиорация (Сеннов, 1984). Поэтому рекомендации о реконструктивных рубках в осушаемых насаждениях должны быть обоснованы экологически и экономически.

В работе приведены данные о текущем и дополнительном приросте в хвойных насаждениях в первое и второе десятилетия после осушения. Во всех типах леса и возрастных группах после осушения прирост увеличивается. В порядке уменьшения дополнительного прироста во второе после осушения десятилетие насаждения располагаются следующим образом: ельники и сосняки болотно-травяные — 4-3, ельники и сосняки травяно-сфагновые— сосняки сфагновые — 3,6-1,8, ельники и сосняки долгомошнико-вой группы типов леса — 0,4-0,3 м^/гатод. Прирост в ельниках больше, чем в сосняках. Стечением времени,т.е. во втором десятилетии после осушения текущий и дополнительный прирост увеличивается. По отдельным возрастным группам различие величины дополнительного прироста с нормативными данными может достигать значительной величины. Следовательно, при оценке лесоводственной эффективности осушения конкретных участков целесообразно использовать разработанные региональные нормативы. Причина различия нормативных и региональных показателей может быть связана с недостаточной изученностью реакции древостоев на гидролесомелиоративные мероприятия, спецификой экологических условий естественно дренированных и мелиорированных лесных участков в восточных районах Европейского Севера. На опытных участках эффективность лесоосу-шения может также различаться в связи с разновозрастностью древостоев. Последнее особенно характерно для ельников как на осушенных, так и естественно дренированных почвах. В зависи-- мости от преобладающей породы и продолжительности периода

с момента осушения может наблюдаться естественное омолаживание или старение разновозрастных насаждений (Вомперский, Иванов, 1985; Иванов, 1986; Румянцев, 1989). Т.е., видит,to, предпочтительнее представлять нормативы лесоводственной эффективности в виде таблиц с данными о текущем приросте в осушенных и неосушенных насаждениях и дополнительном приросте.

Приведенные выще данные о дополнительном приросте характеризуют эффективность лесоосушения в Корткеросском лесничестве Корткеросского лесхоза и Сыктывкарском лесхозе. Оценка лесоводственной эффективности осушения в других лесхозах возможна на основе системы коэффициентов относительной продуктивности для зоны целесообразного осушения и сопредельных районов. Коэффициенты рассчитаны на базе усовершенствованной методики построения линий относительной продуктивности (Сабо, 1980), а также данных о величине текущего средне-периодического прироста в мелиорированных сосняках травяно-сфагнового типа леса. Для Ухтинского, Железнодорожного и Сыктывкарского лесхозов коэффициенты соответствуют 0,65; 0,77; 1,00.

Расчетные коэффициенты относительной продуктивности уменьшаются при движении с юга на север и от западных границ Республики Коми к Уральскому хребту. Это отражает общую тенденцгао изменения лесорастигельных условий для рассматриваемой территории, связанную с широтными зональными различиями, усилением континентальности климата в направлении с запада на восток и влиянием горного Урала, наиболее высокие части которого характеризуются арктическими условиями. Следует отметить, что" система коэффициентов относительной продуктивности может быть использована для целей прогноза лесоводственной эффективности лесоосушения в существующих климатических условиях.

Для оценки влияния длительного осушения на древостой и окружающую среду (Капустинскайте, 1970, 1977; Корепанов, Дружинин, 1978; Keltikangas et al., 1986 и др.) были выполнены исследования на осушенных переходных и низинных торфяниках, мелиорированных в сельскохозяйственных целях в 1940 г. Установлено, что в результате осушения на участках за период около 50 лет сформировались насаждения 111 класса возраста с преобладанием в составе сосны, для которых класс бонитета достигает 1,5, запас — 175 м^/га, текущий среднепериодический прирост— 8,9 м^/гатод. В результате формирования сложных по форме и смешанных по составу высокопродуктивных насаждений и усиления эффекта биологического осушения наблюдается увеличе-

ние прироста деревьев по площади поперечного сечения, не связанное с ремонтом осушительной сети. Подтверждением этого ' могут служить результаты наших исследований на староосушен-ных торфяниках в подзоне южной тайги (Пахучий, 1985). В данном случае в насаждениях 1 класса бонитета установлено вторичное увеличение прироста по площади поперечного сечения деревьев. Оно обусловлено возрастанием роли температурного режима в формировании радиального прироста текущего года и усилением эффекта биологического осушения вследствие усложнения формы и состава насаждений и повышения их продуктивности с течением времени после гидромелиорации.

Наряду с ускорением роста лесов путем воздействия на условия их произрастания повышение продуктивности возможно также посредством ускорения восстановления, формирования и улучшения состава древостоев (Мелехов, 1989), Региональные исследования влияния осушения на естественное возобновление леса многочисленны (Смоляк, 1954; Рубцов, 1955,1973; Медведева, 1989; Красильников, 1989 и др.) В то же время в восточных районах Европейского Севера данный вопрос практически не изучен. В результате исследования процессов естественного возобновления установлено, что под пологом насаждений на осушенных лесных землях общая густота подроста в зависимости от категории крупности в сосняках и ельниках долгомошнико-вой, сфагновой, травяносфагновой и болотно-травяной групп типов леса составляет соответственно 3-7, 5-7, 4-15, 4-5 тыс.шт./ /га. В 75% случает возобновление удовлетворительное. В подзоне средней тайги неудовлетворительное возобновление по шкале В.Г.Рубцова (1973) наблюдалось в сосняках сфагновой, а на границе подзон северной и средней тайги — в ельниках травяно-сфаг-новых. В сосняках сфагновых и травяно-сфагновых на участках, прилегающих к осушительным каналам, густота мелкого подроста сосны, сформировавшегося и основном после осушения, на 0,3-2,4, а самосева хвойных пород на 3,4-6,5 тыс.шт,/га больше, чем на участках, удаленных от каналов на 42-84 м. На осушенных болотах общая густота естественного возобновления и участие в составе возобновления хвойных пород экспоненциально уменьшается при движении от опушки леса к центру болотного массива. Расчеты показывают, что удовлетворительное возобновление хвойных пород можно ожидать в полосе до 40-50 м от опушки "лесного пояса" (Ефремов, 1987).

Одно из важных мероприятий по освоению осушенных болот, площадь которых в Республике Коми составляет около 12 тыс. га, — работы по созданию на них лесных культур (Елпатьевский,

1963; Антонов, 1964,1965; Бабиков, 1968,1970; Саковец, 196? и др.). Изучение опыта лесоразведения на осушенных переходных и низинных торфяниках в Ухтинском лесхозе позволяет считать, что в центральной части осушенных крупных болотных массивов следует создавать чистые культуры сосны. В полосе 4050 м от опушечной границы целесообразно ориентироваться на естественное удовлетворительное возобновление хвойных пород, в основном сосны. Исследование роста и сохранности культур кедра показывает, что введение этой породы в культуры оправдано в опытно-производственном масштабе.

ГЛАВА 5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА НАСАЖДЕНИЙ ПРИ ЛЕСООСУШЕНИИ

Водный режим складывается из процессов поступления, передвижения и расхода влаги в почве. При гидролесомелиорации эти процессы трансформируются, в определенных пределах водный режим изменяется таким образом, что наблюдается улучшение режима питания древесных растений, повышается продуктивность насаждений. Поэтому стационарное изучение элементов водного режима в насаждениях на осушенных лесных землях и "гидрологических взаимодействий" между лесной растительностью и элементами водного режима (Сукачев, 1972) должно лежать в основе разработки рациональных способов лссоосушения.

В работе рассмотрена характеристика режима выпадения осадков и температурного режима по данным метеостанции в г.Сыктывкаре и п.Усть-Вымь, расположенных в 40-20 км от объектов стационарного наблюдения за элементами водного режима. Материалы использованы при анализе результатов исследования режима почвенно-грунтовых вод и влажности почвы, обосновании норм осушения.

В результате наблюдения за режимом выпадения осадков в мелиорированных насаждениях и на открытых участках (всего 10 пробных площадей) установлено, что ннте; цепция осадков в смешанных елово-березовых насаждениях, синяке-черничнике влажном, травяно-сфагновом, сосняках сфагно вой группы типов леса составляет соответственно в среднем за :ай-сентябрь 22-25, 24, 20, 9-15%. Анализ статистической взаимосвязи между задержанием осадков пологом насаждения и огде -ьными таксационными характеристиками показал наличие . достоверной связи (II - 0,91; Р = 9,91; Ед 05 =5,79) между ит ерцеицией осадков, зап'»;ом и участием п составе насаждений темнохвойных пород, ели и пихты. Коли 1ество осадков, |,<>рживаемых кронами де-

ревьев увеличивается в связи с уменьшением количества осадков за период наблюдения и в связи со сменой аспектов (Сукачев, 1972), проявляющейся, в частности, в увеличении облист-вленности в летний период в смешанных насаждениях.

Известно, что рубки ухода в осушенных насаждениях следует проводить очень острожно (Ипатьев, 1990; Раштеп, 1982). Расчеты по частным моделям показали, что, например, в насаждениях с составом 5СЗЕ2Пх и запасом 200 м^/га уменьшение последнего на 20, 40, 60% путем равномерной вырубки деревьев вёдет к увеличению проникающих под полог насаждения осадков соответственно на 4, 12, 21%.

Большое количество исследований на осушенных лесных землях связано с изучением режима почвенно-грунтовых вод. Накопленные данные позволяют давать рекомендации по интенсивности осушения заболоченных и болотных лесов. Однако не для всех регионов гидрологическая обоснованность таких рекомендаций достаточна. Это наблюдается, в частности, в восточных районах Европейского Севера, где изучение режима почвенно-грунтовых вод на мелиорированных лесных землях до настоящего времени не проводилось. Нами была рассмотрена динамика уровней почвенно-грунтовых вод и выполнен статистический анализ связи ее отдельных показателей с климатическими и эдафически-_ ми факторами, таксационной характеристикой насаждений и параметрами осушительной сети. Установлено, что наряду с погодными условиями режим почвенно-грунтовых вод определяется типом водного питания и почвенно-грунтовыми условиями, которые, в свою очередь, взаимосвязаны с местоположением участков. На водоразделах, часто характеризующихся слабой оторфо-ванностью, в отличие от надпойменных террас, почвенной покров пространственно неоднороден, а приток грунтовых и склоновых вод практически отсутствует. Поэтому на водоразделах скорости подъема и опускания уровней больше, а зависимость глубины воды от параметров осушительной сети менее тесная, чем на надпойменных террасах.

Средняя за май-сентябрь глубина почвенно-грунтовых вод достоверно положительно (К = 0,38-0,83) связана с общим запасом древостоя, запасом ели, глубиной залегания водоупорных минеральных горизонтов и мощностью дренирующего супесчаного или песчаного слоя в двучленных отложениях. Достоверная отрицательная связь средней глубины воды наблюдается с мощностью торфа после осадки (11= -0,72). Комплексным влиянием параметров осушительной сети объясняется 25-40% варьирования глубины воды (Р г, 8,6-19,8; 5,4). Различные харак-

теристики режима почвенно-грунтовых вод: средняя глубина воды за отдельные годы, месяцы, периоды или глубина воды к определенному сроку тесно коррелированы между собой (11=0,97-0,99).

Наблюдения за режимом влажности почвы проводили на 8 пробных площадях в Корткеросском и Железнодорожном лесхозах. Учитывая пионерный характер таких работ в регионе, выполнили детальный анализ сезонной динамики влажности почвы, статистический анализ зависимости показателей влажности почвы от морфологических характеристик почвенно-грунтовой толщи, водно-физических характеристик почв, глубины воды. Колебанием уровней почвенно-грунтовых вод на участках с мощностью торфа или оторфованной подстилки 0,1-0,4 м объясняется 4092% вариации влагозапасов в слое 0-40 см (Ё = 3,2-26,1; Рд 05 = 2,9-3,6). На участках с мощностью торфа равной или более Ь,6 м колебанием уровней воды обусловлено 9-77% вариации влагозапасов. При обобщении рядов наблюдений за влажностью почвы, включающих ее значения от 5-10% до состояния, близкого к полному насыщению, зависимость между рассматриваемыми показателями может быть выражена логистической кривой. Для конкретных участков и периодов наблюдений получение ряда данных, охватывающих весь диапазон изменчивости в пределах полной влагоемкости, не всегда возможно. Поэтому после камеральной обработки данных часто получаем только фрагменты кривой анализируемой зависимости. Это может объяснить мнение о невозможности однозначно говорить о наличии связи между глубиной воды и влагозапасами (Маслов, 1961; Вомперский, 1968).

По условиям формирования режима влажности опытные участки могут быть объединены в 2 группы. В первую входят участки с насаждениями долгомошниковой и сфагновой группы типов леса на водораздельных территориях, во вторую — участки надпойменных террас с насаждениями травяно-сфагновой группы типов леса. На водораздельных участках при глубине залегания минеральных водоупорных слоев более 1,0 м и мощности дренирующего супесчаного или песчаного слоя более 0,2 м средняя за период вегетации влажность органогенных горизонтов была ниже верхнего предела оптимальной влажности — 80% от полной влагоемкости (Костяков, 1960; Залитис, 1983), В суглинистом подстилающем грунте влажность была близка к 80% от полной влагоемкости или не превышала этой величины, а в пылева-тых песках и супесях была выше верхнего предела оптимальной влажности. В сосняке травяно-сфагновом на надпойменной террасе средняя за период вегетации влажность переходной торфя-

ной почвы в слое 5-10 см и ниже превышала 80% от полной влаго-емкости. В данных условиях компенсирующим недостаточную аэрированность почв фактором могут быть микроповышения, занимающие около 1/3 площади. В микроповышенных послойная влажность по срокам изменяется в пределах от 8 до 31% от полной влагоемкости.

Сопоставление данных о давлении влаги и влажности почвы выполняли с учетом опыта* исследований П.П.Залитиса (1983). Для определения давления влаги Использовали тензиометры АМ-20-11. При близких значениях влажности более высокое давление наблюдается в суглинке, а в торфе и песке давление существенно ниже. Поэтому на участках, где тяжелый минеральный грунт (суглинок, глина) залегает близко к поверхности почвы, в засушливые периоды более вероятно нахождение влаги в верхних горизонтах в труднодоступной форме по сравнению с верховым торфом или легким минеральных грунтом (супесь, песок).

В качестве нижнего предела влажности в слое 0-40 см, обеспечивающей сохранение жизнеспособности подроста на олиго-трофном торфе, приняли 13% от объема (Вомперский, 1972; Соловьев, Вомперский, 1974). Установлено, что в сосняках-черничниках влажных й смешанных елово-березовых насаждениях травяного типа леса в верхних торизонтах почвы до глубины 10 см в отдельные сроки влага может находиться в труднодоступной форме, и это может оказывать влияние на состояние самосева хвойных пород. В насаждениях сфагновой и травяно-сфагно-вой группы типов леса влажность почвы достаточна для нормального роста деревьев и подроста.

Одним из важных для гидромелиоративной науки направлений исследования является установление норм осушения (Костяков, 1960). В настоящее время разработаны рекомендации, позволяющие рассчитывать нормы осушения на основе различных методических подходов (Сабо, 1986; Бабиков, 1989; Русецкас, 1989; Залитис, 1989), даны рекомендации о нормах осушения для культур сосны (Бабиков, 1970; Антонов, 1964; 1965), выявлена оптимальная глубина воды при выращивании сеянцев (Ипатьев, 1986,1989).

Для условий Республики Коми нормы осушения были рассчитаны по методике Е.Д.Сабо (1986) с некоторыми усовершенствованиями, касающимися в основном выбора вида аппроксимирующих кривых и их аналитической интерпретации. Установлено, что производительность насаждений на осушенных лесных землях в большинстве случаев достоверно, на 5-10% уровне значимости, связана с глубиной почвенно-грунтовых вод. Козффициен-

ты корреляции между классами бонитета и средневегетационной глубиной воды соответствуют 0,52-0,86. Для обеспечения условия максимальной продуктивности насаждений можно рекомендовать поддерживать уровни почвенно-грунтовых вод в июне — августе при 25% обеспеченности осадков в сосняках травяно-сфагновых в среднем на глубине 26-28, сосняках сфагновых — 20-24, сосняках долгомошниковой группы типов леса — 28-34 см. Расчетную весеннюю норму осушения целесообразно обеспечивать к 28 мзя. Визуально указанный срок соответствует приросту в высоту подроста ссскы 4-5 см, а в средневозрастных сосняках изученных типов леса — 9-15 см. Весенняя норма осушения при 25% обеспеченности осадков в мае в сосняках травяно-сфаг-новых соответствует 22-24, сосняках сфагновых — 14-19, сосняках долгомошниковой группы типов леса —15-21 см.

Сравнение расчетных данных для сосняка сфагнового и кус-тарничково-сфагнового с литературными данными (Сабо и др., 1981) показало, что средневегетационная норма осушения за июнь-август при 25% обеспеченности осадков в Корткеросском районе Республики Коми на 12-18, а расчетная весенняя на 212 см меньше, чем в Московской области. Это позволяет считать, что в северных районах максимальная для конкретных ле-сорастигельных условий продуктивность хвойных насаждений может быть достигнута при меньшей средневегетационной и расчетной весенней нормах осушения по сравнению с южными районами. В сосняках сфагновой группы типов леса при продвижении на север на один градус широты допустимо уменьшение средневегетационной нормы осушения на 2-3 см. В восточных районах Европейского Севера количественные характеристики режима почвенно-грунтовых вод могут быть экстраполированы в широтном направлении на растояние до 55 км. При объяснении причин различия норм осушения в районах, отличающихся географическим положением, необходимо учитывать следующее. Как указывалось выше в связи с анализом зональности лесоводственного эффекта осушения, продуктивность лесов повышается с севера на юг. Для достижения более высокого уровня древесной продуктивности в южных районах требуется и большее понижение уровней почвенно-грунтовых вод. В данных условиях продукционные процессы лимитируются недостатком тепла (Агроклиматические ресурсы Коми АССР, 1973; Бобкова, 1987), В связи с этим различие продуктивности насаждений, вызванное дифференцированием территории по теплообеспеченности, нельзя компенсировать увеличением норм осушения в северных районах,

Для теории и практики гвдролесомелиоращш имеет большое

значение изучение отдельных составляющих водного баланса, в том числе стока по осушительным каналам (Бабиков, 1970, 1976, 1989; Вомперский, 1972, 1975; Бабиков, Косарев, Тимофеев, 1982; Вомперский, Сирин, Глухов, 1988; Залитис, 1970, 1983; Орлов, 1978, 1983; Чесноков, 1980, 1981 и др.). Нами был выполнен анализ срочных данных о стоке, регистрируемом на водосливах с тонкой стенкой, в связи с режимом почвенно-грунтовых вод на 9 водосборных площадях в Корткеросском и Железнодорожном лесхозах, в период 1982-1990 гг. Характеристики взаимосвязи между стоком по каналам и глубиной почвен-но-грунтовых вод были использованы для восстановления (расчета) модулей и объема стока по данным о режиме уровней (Ahti, 1987), гидрологическом обосновании интенсивности лесо-осушения, оценке отдельных характеристик стока при условии обеспечения нормы осушения. Установлено, что изменением глубины почвенно-грунтовых вод на водосборной площади обусловлено более 70% вариации модулей стока (F= 9,3; Fqq^ = 4,4). При обеспечении средневегетационной нормы осушения в мае-сентябре в год 25% обеспеченности осадков в сосняках-черничниках влажных, кустарничково-сфагиовых и сфагновых модули стока соответствуют 0,025; 0,062; 0,082 л/с-га. С уменьшением интенсивности осушения расчетные модули стока уменьшаются, наблюдается более раннее прекращение стока по каналам. Следовательно, в летний период вероятно более раннее прекращение стока с неосушенных торфяников по сравнению с осушенными, т.е. гидролесомелиорация улучшает водное питание малых водотоков в межень. Это также подтверждается при сравнении расчетных модулей стока с осушенных площадей в Железнодорожном. лесхозе (Пахучий, 1991) с модулями стока с естественно дренированных лесных участков в рассматриваемом районе (Рубцов и др., 1989,1990).

Тепловые и водные процессы в почве взаимно обусловлены. Поэтому при проектировании гидролесомелиоративных работ необходимо учитывать возможность трансформации теплового режима почв (Орлов, Эрте, 1982; Белоцерковская, 1985; Маковский, Чиндяев, 1988 и др.). Особое значение это может иметь для северных территорий в границах зоны целесообразного осушения. Наблюдения за динамикой температуры почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см, воздуха на высоте 2 м, минимальной и максимальной температуры на поверхности почвы проводили в Корткеросском и Железнодорожном лесхозах в период 1983-1989 гг. Общее количество объекто-лет наблюдения — 33. В порядке уменьшения средней температуры почвы в слое 0-20 см за пери-

од вегетации насаждения располагаются в следующем порядке: сосняки и березняки сфагновые, смешанные елово-березовые насаждения, сосняки и ельники долгомошниковой группы типов леса, сосняки травяно-сфагновые на надпойменных террасах. В порядке уменьшения средних из минимальных температур на поверхности почвы и возрастания вероятности поздних весенних и ранних осенних заморозков насаждения располагаются следующим образом: ельники и сосняки долгомошниковой группы типов леса, сосняки багульниково-сфагновые, сосняки травяно-сфагновые. Совместным влиянием глубины воды и температуры воздуха на осушенных участках достоверно объясняется 25-27% варьирования температуры почвы (Е = 3,8-10,4; Го 05 = 1^-2,5). Между температурой почвы и глубиной воды на осушенных водораздельных лесных площадях с преобладающим атмосферным типом водного питания установлена отрицательная связь (Л = = -0,25-0,76). Т.е. в данных условиях при гидролесомелиорации более вероятно охлаждение почв.

ГЛАВА 6. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОСУШИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Расчет расстояний между каналами был выполнен на основе лесов од ственного метода (Буш, 1968) с некоторыми усовершенствованиями. Соблюдалось условие расчета расстояний между регулирующими осушителями для конкретных типов леса по уравнениям регрессии расстояний по классам бонитета. Теоретический максимум класса бонитета древостоев вблизи каналов приняли на 5% уровне значимости. Расстояния между каналами, обеспечивающие колебание классов бонитета на межканальной полосе в пределах одного класса, рассчитывали по обобщенным уравнениям, включающим в качестве независимых переменных такие показатели, как зольность торфа, мощность органогеттых горизонтов и слоя супеси и песка в двучленных отложениях.

При сравнении расчетных расстояний с рекомендуемыми "Руководством по осушению лесных земель, 1986" установлено следующее. Расчетные расстояния в 50% случаев соответствуют, в 30% отличаются на ± 5м, в 20% превосходят рекомендации "Руководства . . . , 1986" на 10 м. Т.е. различая не превышают удвоенной точности, с которой указываются расстояния, с тенденцией к уменьшению их "Руководством . . . , 1986". В то же время использование рекомендаций "Руководства . . . , 1986" при проектировании осушительных систем на объектах, где органогенные отложения подстилаются двучленными отложениями, нельзя считать лесоводственно обоснованными, так как в данном случае

различие с расчетными расстояниями достигает двухкратной величины.

Установлено, что на осушенных мезотрофных торфяниках с продвижением на север связь между классами бонитета древо-стоев и расстоянием до осушительных каналов ослабевает. Т.е. в пределах Республики Коми с продвижением на север проектные расстояния между каналами в одинаковых типах леса не обязательно должны уменьшаться. Это согласуется с данными исследований, указывающими на то, что различия в росте, являющиеся следствием различия в теплообеспеченности, не могут быть устранены путем уменьшения расстояний между осушителями или удобрением почв (Heikurainen, ' Laine, 1976). Вывод о необязательности уменьшен™ расстояний между регулирующими осушителями с продвижением на север косвенно подтверждается известным' фактом снижения продуктивности насаждений в се, верных районах, а также отмеченной выше целесообразностью ио-пользования здесь меньших норм осушения по сравнению с южными районами.

Оценку гидрологической обоснованности интенсивности осушения в различных типах леса и почвенно-грунтовых условиях выполнили: — с использованием уравнений, описывающих зависимость средней за июнь-август глубины почвенно-грунтовых вод от комплексного показателя, рассчитываемого на базе данных о параметрах осушительной сети;

— путем сравнения данных наблюдения за режимом выпадения осадков, расчетного стока по осушительным каналам и оценки изменения количества проникающих под полог леса осадков при вырубке части запаса древостоя.

Установлено, что для обеспечения нормы осушения меньшее расстояния необходимо принимать для более обводненных участков. В сосняках-долгомошниках на водораздельных территориях с двучленными отложениями густую осушительную сеть прокладывать нецелесообразно. Эти тенденции согласуются с выводами, полученными лесоводственным методом.

При решении вопроса о выборе оптимальных расстояний между регулирующими осушителями были выполнены технико-экономические расчеты на базе методических разработок Е.Д.Сабо (1961), К.К.Буша (1968), А.М.Тараканова (1981), В результате установлено, что расчетные расстояния, отвечающие условию максимальной рентабельности, в 1,5-3 раза больше, чем расстояния, отвечающие требованию максимальной продуктивности и в 1,3-2 раза больше расстояний, рассчитанных на основе гидрологических зависимостей.

Сравнение расстояний между осушительными каналами для идентичных типов леса, полученных различными методами, учет современных тенденций при выборе параметров осушительных систем и имеющихся рекомендаций об интенсивности лесоосуше-ния позволяют считать, что в качестве основы для уточнения расстояний между регулирующими осушителями применительно к восточным районам Европейского Севера целесообразно принять лесоводственный метод. Его главным достоинством является фактический учет эффекта лесоосушения. Кроме этого он ориентирует на интенсивное ведение лесного хозяйства на осушенных лесных землях.

Вопросы охраны природы в связи с лесоосушением в Республике Коми были рассмотрены при обосновании гмяролесомелио-ративного районирования территории, изучении процессов водной эрозии на осушенных лесных землях с двучленными почво-образующими породами, обосновании норм осушения и параметров осушительных систем, сравнении расчетных модулей стока по осушительным каналам со стоком на малым водотокам облесенных водосборов. Выводы и предложения, полученные в результате указанных исследований при их практической реализации могли бы способствовать решению ряда природоохранных задач в связи с гидромелиорацией лесных земель в регионе.

ГЛАВА 7. ЛЕСОВОДСТВЕННЫЕ И ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕСООСУШЕНИЯ

Теоретическое и практическое значение могут иметь оценки вклада лесоводствеиных и гидрологических факторов в изменение показателей продуктивности мелиорированных насаждений. Для оценки вклада указанных факторов в варьирование класса бонитета или текущего среднепериодического прироста в насаждениях на осушенных лесных землях применили дисперсионный анализ (Митр ополье кий, 1969, 1971; Свалов, 1985 и др.). В качестве влияющего фактора, наиболее полно отражающего природные особенности насаждений, приняли такую синтетическую характеристику, как тип леса по В.Н.Сукачеву. Интегральная сущность типа леса как лесоводственной характеристики вытекает из определения лесного биогеоценоза, данного В.Н.Сукачевым (1972). В качестве гидрологической характеристики использовали среднюю глубину почвенно-грунтовых вод и такой показатель, как расстояние между каналами, косвенно отражающий интенсивность осушения (Писарьков, 1970).

В результате выполненного анализа установили следующее.

Для совокупности насаждений в пределах конкретного геогра-фшеского района изменением типов леса объясняется от 56 до 96%, а гидрологическими факторами — от 2 до 27% изменения классов бонитета или текущего среднцпериодичеекого прироста. Общим влиянием лееоводстиенных и гидрологических факторов достоверно объясняется от 95 до 99% изменения показателей про. дуктишюсти насаждений на осушоиных лесных землях. Полученные колгаественные оценки согласуются с результатами дисперсионного анализа, наполненного на базе данных, накопленных в процессе изучения водного режима в хиоЛиых дреаостоях на сти-роосуш&тых торфяниках в подзоне южной тайги (Пахучий, 1985). Показано, что влиянием типов леса объясняется 89% изменения классов бонитета до шкале М.М.Орлова, а гшиянием глу бпшл »оды 3 /»ff. изменения данного показателя. Общим шшя-наем указанных, (факторов объясняется 90%- изменения классов бошпега дракостоев. Таким образом, в результате длительного, в течение 130 лог, воздействия озушешш, влияние глубины водхп на изменчивость показателя nuom иодитеяькости условий местс-произраотаиия не увеличилось. Ото укезьшмь па то, что в

первые годы после осушеллл регулипдвлдл.1 водного режима посредством пщ-рзагатчаскик "приемов цчикд- бадед сущаггазиаои значение для повышения продукпито-.-i л ;аооло;:еталл лесов, чем в пойледукацнз, когда уеллвваегсл соитие на цодпый рс-■лит почв самих насаждении,

Колачь-стусши-ю оценки влиддия л>. ..•евлдегвмицдх л гидрологических факторов на рост ли.:а cvu'Kvax псфомйлиорицн; согласуются с известным указанием па ю. р-ло лссоосушснис -это средство именно регулировании водного режима (Бабиков 1976). В связи с этим, несмотря на различный вклад данных фа* торов в варьирование продуктивности мелиорированных насаж дений, недопустимо их противопоставление. Гидротехнически« приемы являются обязательным элементом, направленным w начальных стадиях водной мелиорации па регулирование водно го режима, а в последующем — важной составной частью шгген сивных систем ведения лесного хозяйства на осушенных лесньц землях.

ВЫВОДЫ

1. В выполненной работе дано лесоводствешго-пщрологпча кое обоснование целесообразности проведения гидромешорахн ных мероприятий, направленных на повышение продуктивноет заболоченных среднетаежкых лесов восточной части Еврояейскс го Севера. Показано, что при экстенсивном лесопользовании

- 2-4 -

высокой заболоченности лесного ({зонда гидролесомелиорация является важным условием интенсификации лесного хозяйства. Проведением гидромелиоративных работ созданы реальные предпосылки для вовлечения в хозяйственный оборот резервов низкопродуктивных лестдх массивов с запасом древесины около 5 млн.м^, Лесоосушенне в регионе представляет собой единственный апробированный в производственных условиях промышленный метод пошлшения продуктивности заболоченных лесов. Ежегодный дополнительный прирост на осушенных лесных землях составляет 120-130 тыс.м^, а дополнительное накопление запаса на всей мелиорированной площади за 2 десятилетия — 1,11,2 млн.м°.

2. На базе усовершенствованной методики выполнено гидролесомелиоративное районирование территории. Установлен особый характер зональности лесоводсгвенного эффекта осушения. Он выражается в снижении расчетной продуктивности мелиорированных насаждений не только в широтном, но и меридиональном направлении. Последнее обусловлено усилением континсн-тальности климата в направлении с запада на восток и влиянием горного Урала. Обосновано выделение зоны целесообразного осушения, детализированы ее северная граница и линии относительной продуктивности, позволяющие корректировать величину прироста в связи с географическим положением районов ищ-родесомелиорашш,

3. Б результате изучения взаимосвязей между приростом деревьев идревоетоеп, биометрическими характеристиками деревьев и такеащюшшми показателями насаждений дифференцированно по типам леса разработаны региональные нормативы лесо-водственной эффективности осушка.¡л, позволяющие определять или прогнозировать токущий и дополнительш т прирост в мелио-

ш-шованных насаждения, Во второе после осушения 10-летие

ч

средний дополнитол;ли.1 й прирост изменяется от 0.3 до 4.0 м / га-год и возрастает м ряду групп типов леса: долгомошиики, сфагновые, трпипко-офаг-зопые, болотно-травяные. На староосу-шешшх объектах установлено вторичное увеличение прироста по площади поперечного сечсашя деревьев. Оно обусловлено возрастанием роли температурного режима в формировании радиального прироста текущего года и усилением :;ффект.а биологического осушения вследствие усложнения .формы и состава насаждений и повышения их продуктивности с течением времени после гидромелиорации. Прирост, соответствующий вторичной кульминации, может достигать величхшы, максимальной для всего периода е .момента осушения.

4. Установлены количественные характеристики естественного возобновления под пологом мелиорированных насаждений и на осушенных болотах. Показан экспоненциальный характер изменения общей густоты естественного возобновления и участия в его составе хвойных пород с продвижением от опушки леса к центру болотного массива. Удовлетворительное возобновление хвойных пород можно ожидать в полосе до 40-50 м от опушки леса. Даны рекомендации о подборе пород, методах и способах лесоразведения ^а осушенных торфяниках на границе подзон средней и северной тайги.

5. Впервые в регионе проведены комплексные исследования элементов водного режима мелиорированных насаждений, включая режим выпадения и интерцепции осадков, динамику уровней воды и влажности почвы, сток по каналам. На'их основе и в связи с характеристиками продуктивности древостоев, погодными условиями и конструкцией осушительной сети развиты методические и решены практически важные вопросы оптимизации норм и интенсивности осушения заболоченных лесов. Обоснованы целесообразность и методика расчета теоретического максимума производительности условий местопроизрастания, как верхнего предела варьирования классов бонитета древостоев вблизи осушительных каналов на заданном уровне значимости.

6. Рассчитаны средневегетационные нормы осушения, обеспечивающие выращивание насаждений максимальной продуктивности. Для июня-августа при 25% обеспеченности осадков дифференцированно по типам леса они изменяются от 20 до 34 см. В северных районах для выращивания насаждений максимальной продуктивности можно рекомендовать меньшие нормы осуше-. ния по сравнению с южными районами. В результате практической реализации данного положения возможно более рациональное использование водных ресурсов и уменьшение вероятности возникновения пожаров на осушенных объектах. При условии обеспечения средневегетационной нормы осушения влажность почвы достаточна для нормального роста деревьев и подроста.

7. Выяснено, что колебанием уровней почвенно-грунтовых вод объясняется до 92% изменения влагозапасов и более 70% вариации модулей стока на водосборной площади. На основе частных моделей, описывающих зависимость между данными показателями, показано, что при регулировании водного режима в сосняках сфагновой группы типов леса гидротехнические приемы являются основными, а в сосняках и ельниках долгомошни-ковой группы типов леса — дополнительными к комплексу лесо-хозяйственных мероприятий, направленных на повышение про-

дуктивности насаждений, увеличение сомкнутости древесного полога и величины суммарного испарения.

В летний период расчетные модули стока по осушительным каналам превышают модули стока по малым водотокам облесенных водосборов или несущественно отличаются от них. Т.е. осушение не ведет к ухудшению водного питания рек в меженный период.

8. Установлено, что при осушении лесных земель для обеспечения условия максимальной продуктивности необходимо увеличить интенсивность осушения в насаждениях болотно-травяной, травяно-сфагновой и сфагновой групп типов леса. В зависимости от тгша заболачивания, типа леса и почвегою-грунтовых условий расстояния между каналами, при которых достигается максимальная продуктивность, изменяются от 40 до 105 м при установившейся глубине каналов 0,8-1,0 м. Большие в указанном диапазоне расстояния могут быть рекомендованы при гидромелиорации водораздельных участков с двучленными почвообразующи-ми породами и мощностью дренирующего слоя супеси и песка более 0,7 м.

Расстояния между регулирующими осушителями, отвечающие требованию максимальной рентабельности в 1,5-3 раза больше расстояний, отвечающих требованию максимальной продуктивности, и в 1,3-2 раза больше расстояний, рассчитанных на основе гидрологических зависимостей.

9. При проектировании осушительных систем, отвечающих условию максимальной продуктивности, при прочих равных условиях не всегда требуется уменьшать расстояния между каналами по мере продвижения на север территории. Это обусловлено тем, что в указанном направлении снижается продуктивность насаждений на естественно дренированных участках, уменьшаются коэффициенты регрессии классов бонитета по расстоянию до канала, допускается уменьшение норм осушения.

10. В пределах конкретного географического района при гидромелиорации лесных массивов, включающих насаждения различных типов леса, общим влиянием лесоводственных и гидрологических факторов объясняется 96-99% изменения класса бонитета или прироста древесины в мелиорированных насаждениях. При этом от 56 до 96% вариации данных показателей обусловлено изменением типов леса, а от а до 27% — влиянием гидрологических факторов. При раздельном анализе влияния лесоводственных и гидрологических факторов на продуктивность мелиорированных насаждений потеря информации об изменчивости показателей продуктивности может достигать 13%.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Динамика радиального прироста сосновых древостоев // Известия ВУЗов "Лесной журнал". —1978. -№ 1. — С.15-18.

2. Особенности водного режима в хвойных древостоях на осушенном торфянике // Известия ВУЗов "Лесной журнал". —1978. — № 5. — С.13-15.

3. Рост леса на осушенном болоте Сулланда // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение. Межвуз. сб. науч. тр., вып.8. —1979. — С.123-127.

4. Производительность хвойных древостоев в связи с водным режимом почв на объектах старого осушения // Цзвестия ВУЗов "Лесной журнал". -1982. — № 2. -С.26-29.

5. Динамика влажности почвы на староосушенном торфянике // Биогеоценологические исследования хвойных фотоценозов на Севере. — Сыктывкар, 1983. — С. 13-19.

6. Влияние возраста и диаметра деревьев на величину их объемного прироста в осушенных сосновых древостоях // Рациональное использование природных ресурсов Европейского Севера: Тез. докл. — Архангельск, 1984. — С.48. Соавтор ЛЛ.Братенков.

7. Лесоводственная эффективность осушения хвойных древостоев в связи с потенциальным плодородием и водным режимом почв Ц Комплексные биогеоценологические исследования хвойных лесов Европейского Северо-Востока. — Сыктывкар, 1985. — С, 83-91.

8. Водный режим в хвойных древостоях на староосушенных торфяниках. — Л.: Наука, 1985. — 72 с.

9. Влияние осушения на производительность сосновых древостоев на комплексах болотных и подзолисто-болотных почв // Эффективность гидромелиорации в Вологодской области и ведение хозяйства в осушенных лесах: Тез. докл. — Вологда, 1985. — С. 42.

10. Прогноз производительности хвойных древостоев на осушенных торфяных почвах // Математическое моделирование в биогеоценодогии: Тез. докл. — Петрозаводск, 1985. — С.25,

11. Опыт создания культур кедра и сосны на осушенных болотах в Коми АССР. — Деп ВИНИТИ 18.06.85, № 4295-85 Деп., 1985. -10 с. ;

12. Сток на староосушенной лесной площади // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение, Межвуз. сб. науч. тр., 1985. — С. 83-88.

13. Пути повышения эффективности лесоосушителькых работ в Коми АССР // Проблемы комплексного использования и

воспроизводства лесных ресурсов Коми АССР. — Сыктывкар, 1986. - С.135-142. Соавтор С.А.Созин.

14. Влияние климатических и эдафических факторов на рост сосны // Продуктивность таежных биогеоценозов: Тез. докл. — Красноярск, 1986. — С.122. Соавтор А.И.Патов.

16. Влияние гидролесомелиорации на температурный режим почв в Коми АССР // Биологические проблемы Севера: Тез докл.

- Якутск, 1986. - С.4647.

16. Лесоводствениая эффективность осушения сосновых дре-востоев в средней подзоне тайги Коми АССР. — Сыктывкар:

1986. -16 с.

17. Влияние зольности торфа и глубины почвенно-грунтовых вод на рост сосновых древостоев на осушенных мелкозалежных торфяниках // Известия ВУЗов "Лесной журнал". —1987. — № 1.

— С. 13-15.

18. Эдафические факторы осушенных хвойных фитоценозов в средней подзоне тайги Коми АССР // Влияние гидрологического режима на структуру и функционирование биогеоценозов: Тез. докл. — Сыктывкар, 1987. — С. 69-70.

19. Моделирование водного режима почв на осушенном лесном водоразделе // Эксперимент и математическое моделирование в изучении биогеоценозов лесов и болот: Тез. докл. — М.,

1987.-С. 178-181.

20. Оценка эрозионной опасности осушенных лесных водоразделов // Основные направления научно-технического прогресса в лесном комплексе Коми АССР: Тез.докл. — Сыктывкар,

1988.-С. 183-184.

21. Рациональное лесоосушение в подзоне средней тайги Коми АССР // Эффективность и организация работ по осушению лесных земель в Коми АССР: Тез, докл. — Сыктывкар, 1988. — С.8-10.

22. Факторы производительности осушенных хвойных насаждений на слабооторфованных лесных землях // Эффективность и организация работ по осушению лесных земель в Коми АССР: Тез. докл. - Сыктывкар, 1988. - С.91-92. Соавтор А.П.Урнышев.

23. Эффективность осушения ельников в Коми АССР // Лесное хозяйство. -1988. - № 8. — С.25-26.

24. Динамика накопления древесины в староосушенных насаждениях в Коми АССР I/ Экология лесов Севера: Тез. докл. — Сыктывкар, 1989. - С. 28-29.

25. Коэффициенты коррекции прироста и взаимосвязь между ними // Актуальные проблемы осушения лесов на Среднем Урале: Тез. докл. - Свердловск, 1989, - С.33-34.

26. Взаимосвязь производительности осушенных насаждений с факторами среды // Актуальные проблемы осушения лесов на Среднем Урале: Тез. докл. — Свердловск, 1989. — С,138-140„ А.П.Урнышев.

27. Нормы осушения таежных лесов в Коми АССР // Опреде леяие норм осушения при гидролесомелиорации. — М,, ЛенНИИЛХ, 1989.-С. 53-60.

28. Оценка лесовозобновления на осушенных лесных землях в Коми АССР Ц Гидролесомелиорация Северо-Востока ETC: Тез. докл. - Горький, 1990. — С,66-67.

29. Оценка взаимодействия фитоценоза и факторов среды на осушенных лесных землях // Проблемы лесоведения и лесной экологии: Тез. докл. — Минск, 1990. — С. 472-474. Соавтор А.П. Уриышев,

30. Лесоводственное обоснование интенсивности лесоосуше-ния. — Сыктывкар: 1990. —10 с.

31. Гидролесомелиоративное районирование Коми АССР // География и природные ресурсы. — 1990. — № 4. — С.147-149, Соавторы С.А.Созда, А.П.Урнышев.

32. Оптимизация параметров осушительных систем на слабо-оторфованных лесных землях // Известия ВУЗов "Лесной журнал". - 1991.-№ 1.-С. 118-120.

33. Лесоводственное обоснование интенсивности осушения лесных земель с двучленными почвообразующими породами // Гидролесомелиоративный мониторинг и эксплуатация осушительных систем. -Л., ЛенНЙИЛХ, 1991. -С, 104-107.

34. Факторы продуктивности осухяенных насаждений Европейского Северо-Востока. — Сыктывкар, Коми НЦ УрО АН СССР

1991.-101с.

35. Лесообразовательные процессы на осушенных болотах восточной части Европейского Севера // Теория лесообразова-тельного процесса: Теэ.докл. — Красноярск: 1991. — С.114-116.

36. Взаимосвязь производительности болотных лесов и интенсивности осушения // Лесное хозяйство. —1991, — № 9, — С,22-23,

37. Прогноз эффективности лесного дренажа в условиях Севера Ц Эколого-географические проблемы сохранения и восстановления лесов Севера: Тез. докл. — Архангельск, 1991. — С,111-114.

38. Гидролесомелиорация и охрана природы в восточных районах европейского Севера // Гидролесомелиорация и рациональное природопользование. — Санкт-Петербург, ЛенНИИЛХ,

1992. - С. 87-88.