Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние осушения на режим почвенно-грунтовых вод и производительность сосновных насаждений

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

Автореферат диссертации по теме "Влияние осушения на режим почвенно-грунтовых вод и производительность сосновных насаждений"

' ¿о

АКАДЕМИЯ ПАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ЛЕСА И ДРЕВЕСИНЫ ИМЕНИ В. Н. СУКАЧЕВА

На правах рукописи КОРЕПАНОВ Анатолий Анатольевич УДК 630*116.24 : 630*548 : 631.626.5(043.3)

ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НА РЕЖИМ ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ ВОД И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ

(на примере Нечерноземного Прикамья)

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

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ ДОКТОРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ЬйеЛ'еъсЬо-е. г^Н^ -С- ^ ¿г^

г 3 сЛт^&о

Красноярск — 1989

Работа выполнена в Марийском ордена Дружбы народов политехническом институте, им. А. М. Горького

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник КОРСУНОВ В. М. доктор биологических н^ук, старший научный сотрудник ГЛЕБОВ Ф. 3. доктор биологических наук, старший научный сотрудник ПЕТРОВ Е. Г.

Ведущее предприятие — Белорусский технологический институт им. С. М. Кирова

Защита состоится « » 1989 года в часов

на заседании специализированного совета Д 002.70.01 при Институте леса и древесины им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения АН СССР (Академгородок, Институт леса и древесины им. В. Н. Сукачева, зал заседаний)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса и древесины им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения АН СССР

Автореферат разослан

Ученый секретарь

ВИШНЯКОВА 3, В.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Постановление Верховного Совета СССР «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов», решения XXVII съезда КПСС и третьей сессии Верховного Совета СССР II созыва определили основные направления научных исследований в области экологии и охраны окружающей среды. В результате этих исследований необходимо разработать систему мероприятий по комплексному использованию п охране земельных, водных и лесных ресурсов. Применительно к лесным экосистемам важнейшей задачей является установление оптимальных параметров водного, воздушного, теплового и пищевого режимов почв, обеспечивающих формирование высокопродуктивных насаждений (Протопопов, 1980, 1982, 1984, Ефремов, 1987 и др.)-

Одним из эффективных мероприятий, способствующих повышению продуктивности лесных фитоценозов, является поддержание оптимального водного режима местообитаний. Повышение продуктивности лесов является основной задачей лесного хозяйства. В ее решении важная роль отводится лесоосушению. В научном и практическом аспекте этот вопрос следует решать по регионам.

Для условий Нечерноземного Прикамья, куда входят Пермская и Кировская области, Удмуртская АССР и частично Марийская, Коми АССР и Горьковская область (Чазов, 1966), является актуальной проблемой повышение продуктивности лесов с помощью гидромелиорации, так как болотные леса составляют 27,4% площади гослесфонда. Прикамье занимает одно из ведущих мест в СССР по заготовке диевесины, в результате чего промышленные запасы истощены. К числу лесохозяйственных мероприятий, способных за короткий срок значительно увеличить лесосырьевые запасы и создать условия для постоянного лесопользования, относится гидролесомелиорация. Несмотря на широкомасштабное развитие гидромелиорации, в регионе не изучена лесоводственная эффективность осушения, не разработаны региональные нормы осушения и параметры лесоосушительной сети, отвечающие как лесоводственным, так и экологическим требованиям. Не выявлены экологические последствия изменения водного режима территорий в результате лесоосушения.

Цель работы. Выявление закономерностей влияния основных

экологических факторов на производительность сосновых насаждений, произрастающих на осушенных и неосушенных лесных болотах и прилегающих суходолах. Разработка региональных норм осушения и параметров лесоосушительной сети. Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

— установление закономерностей режима грунтовых вод в основных типах сосновых насаждений в условиях естественного и искусственного дренажа;

— выявление комплекса экологических факторов, влияющих на производительность сосновых насаждений;

— изучение естественного лесовозобновления на осушенных болотах;

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

— определение влияния осушения на живой напочвенный покров, смолопродуктивность и товарную структуру сосновых насаждений.

Научная новизна, постановлены закономерности динамики УГВ лесных болотных экосистем в условиях естественного и искусственного дренажа и прилегающих суходолов. Выявлены закономерности влияния водного режима осушенных и неосушенных лесных болот на комплекс основных экологических факторов роста леса и их влияние на производительность сосновых насаждений. Определены параметры увлажнения и комплекс экологических факторов, обеспечивающих максимальную производительность сосняков. Разработана эколого-лесоводственная классификация сосновых насаждений по почвенно-гидрологическим условиям и получена зависимость между УГВ и показателями продуктивности сосновых насаждений в диапазоне от избыточного до недостаточного грунтового увлажнения.

Практическая значимость работы. Разработаны региональные нормы осушения и параметры осушительной сети, выявлены сроки понижения уровня ПГВ в весенний период, обеспечивающие задачи лесоосушения и охраны природы. Установлены межремонтные периоды и основные лесохозяйственные мероприятия на осушаемых землях, повышающие продуктивность сосняков. Выявлены закономерности хода естественного лесовозобновления на осушенных болотах и определена лесоводственная эффективность осушения сосняков в условиях Прикамья. Установлена продолжительность наблюдений за УГВ, необходимая для получения достоверных данных в основных типах сосновых насаждений в условиях естественного и искусственного дренажа. Разработана модель роста сосняков на болотах и суходолах в зависимости от УГВ и комплекса экологических факторов.

Автором разработан раздел по гидролесомелиорации в «Основных положениях организации и развития лесного хозяйства Пермской области», одобренных в/о «Леспроект» и Министерством лесного хозяйства РСФСР. Практические рекомендации «Повышение продуктивности основных типов болотных сосняков Прикамья», методические рекомендации «Определение интенсивности осушения заболоченных лесов», «Лесокультурное освоение осушенных и избыточно увлажненных лесных площадей», «Оценка влияния осушения на прилегающие суходолы» нашли применение при разработке проектов по осушению лесов Воронежским филиалом института «Союзгппролесхоз» в Прикамье. В процессе переработки «Технических указаний по осушению лесных площадей» (1971) были использованы исследования автора, касающиеся вопросов лесоосушения и освоения осушенных земель в Прикамье. Результаты комплексных многолетних исследований послужили основой для составления генеральных схем освоения заболоченных земель Кировской и Пермской областей.

Объекты исследований. По геоморфологии район исследований является восточным крылом полесий русской равнины и представлен Вятско-Камскнм и Ветлужским полесьями (Абатуров, 1968; Зайдельман, Зако, 1972) Площадь учтенных заболоченных и болотных земель занимает около 5 млн. га, что составляет 25 °/0 общей площади региона. По классификации Н. Я. Каца (1971) болотные массивы относятся к Камско-Ветлужской провинции зоны евтрофных и олпготрофных сосново-сфагновых торфяников, а по торфяно-болотному районированию С. Н. Тю-ремнова (1976) входят в Вятско-Камскую торфяную область. С этой точки зрения район исследований характеризуется целостностью, а исходные типы лесорастительных условий обладают достаточной степенью достоверности.

Объем обобщаемого материала. В работе приводятся данные, полученные по результатам исследований на 291 пробной площади, в том числе' на 146 постоянных, заложенных в период с 1963 по 1976 годы. На всех пробных площадях проведены таксационные работы со сплошным перечетом и замером высот, а на постоянных пробных площадях -— дополнительно 2—3 раза. Для изучения хода роста древостоев срублено и раскряжевано на одно-или двухметровые отрубки более 1500 деревьев, на выпиленных кружках замерены приросты по диаметру. Взято на анализ для определения кислотности, зольности, подвижных форм азота, Фосфора, калия, кальция и магния около 1100 образцов почвы. Замеры УГВ проводились в течение вегетационного периода на 680 скважинах с максимальной продолжительностью 16 лет, в том числе круглогодично на 65 скважинах в течение 3—5 лет.

Личный вклад автора. Автором опубликовано по теме дис-

еертации 69 работ, в том числе 2 монографии, 4 практических и методических руководства, 2 статьи изданы за рубежом.

На всех этапах работы автор проводил исследования по международной и всесоюзной гидромелиоративной тематике ЛенНИИЛХ и МарПИ им. А. М. Горького, выполняя плановые разделы как ответственный исполнитель или руководитель. Автор лично участвовал в разработке программ и методических положений, организации, руководстве и непосредственном проведении полевых стационарных и экспедиционных исследований, обработке и анализе экспериментального материала, обобщении результатов исследований, участии во внедрении практических рекомендаций.

Государственная регистрация тем: № 45 «Гидро» — «Разработка рекомендаций по эксплуатации лесоосушительных систем и хозяйственному освоению и использованию осушаемых болот»; № 24 «Дрена» III.10. МНТС (Финляндия)— «Разработать региональные системы мероприятий по повышению продуктивности заболоченных лесных площадей и улучшению природной среды путем их гидротехнической мелиорации на базе комплексной механизации» ; № 4.2.2— «Усовершенствовать рекомендации по освоению болот и улучшению лесного фонда на осушенных землях»; № 1.01 (07) 01— «Применение методов САПР при проектировании гидромелиоративных систем и гидротехнических сооружений».

Апробация работ. Материалы исследований по теме диссертации докладывались или представлялись заочно на Всесоюзных научных совещаниях и конференциях (Рига, 1968; Петрозаводск, 1969, 1987; Пушкино, 1970; Минск, 1971, 1978; Архангельск, 1971; Пермь, 1973, 1976; Москва, 1978; Пущино, 1980; Тюмень, 1980; Львов, 1983; Новосибирск, 1984; Вологда, 1985; Йошкар-Ола, 1986; Ленинград, 1982, 1986; Ровно, 1986; Сыктывкар, 1988; Таллин, 1988) ; Международном симпозиуме по лесоосу-шению (Хельсинки-Оулу, 1974); Советско-финском симпозиуме «Осушение лесных земель» (Петрозаводск, 1978); Международном симпозиуме «Мелиорирование заболоченных лесных территорий» (Таллин, 1983).

На защиту выносится:

— закономерности режима грунтовых вод и их влияние на тепловой и пищевой режим почв и производительность сосновых насаждений;

— эколого-лесоводственное обоснование лесоосушения в Прикамье

— рекомендации по проектированию гидролесомелиоративных систем.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий

объем диссертации 570 страниц; из них: текст—272 машинописные страницы, на остальных —214 таблиц, 68 рисунков и список литературных источников (517 наименований, в том числе 62 на иностранных языках). Приложение в виде отдельного тома на 226 страницах.

Автор признателен члену-корреспонденту АН СССР Н. И. Пьявченко, доктору биологических наук, профессору JI. П. Смоля»ку, доктору с.-х. наук В. К. Константинову за оказанную научно-методическую помощь.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ

Высокая заболоченность лесов оказала определенное влияние на развитие народного хозяйства Прикамья. Первоначальное обследование болот было тесно связано с практическими задачами, поставленными заводами для выявления их энергетических ресурсов. Поэтому исследования были направлены на геоботаническое описание болот, качественную характеристику торфяных залежей; выявлены основные условия формирования и развития болог, определен примерный возраст отдельных торфяников, их энергоресурсы (Генкель, 1974;- Герасимов, 1926; Игошина, 1930 и др.). В дальнейшем уточняются региональные особенности формирования и развития болот, выявляются закономерности болотообразовательного процесса (Данилова, 1964; Денисов, 1978; Комин, 1967; Сторожева, 1965; Шкараба, 1967). Лесоводственная эффективность осушения болот Прикамья изучена недостаточно и касается лишь нескольких лесхозов Кировской области и УАССР (Иванов, 1974; Рубцов, Федюков, 1980; Тимофеев, 1965, 1968, 1969; Чиндяев, 1976 и др.).

О роли УГВ в росте леса на минеральных, особенно песчаных, почвах мнения лесоводов и гидрологов очень разноречивы. Так, ряд авторов решающим фактором в росте леса на песчаных почвах отводят осадкам (Корнев, 1974) ,оглеенности почвы (Вал-миене, 1964 и др.), ортзандовым, суглинистым, гумуснрованным прослойкам (Воронков, 1970; Кравченко, Дударев, Мельников, 1971 и др.), рельефу (Гаель, Судницын, 1971; Зюсь, 1971 и др.)1-F. 01 xowski (1973) для условий Польши не отмечает зависимости роста сосны на песчаных почвах от УГВ. Нет единого мнения о критической глубине УГВ. Однако оптимальная глубина грунтовых вод у всех авторов примерно одна в пределах 1—1,5 м (Молчанов, 1952; Смоляк, Петров, 1978; Погребняк, 1955; Воронков, 1973 и др.). Отмечается тесная связь между УГВ и осадками (Не-стеренко, 1974; Рудаков, 1972; Farrell, О' Hare, 1974 и др.). Несмотря на отрицательные высказывания некоторых авторов, можно утверждать, что между режимом грунтовых вод и ростом

Леса на nec4áHbix почвах наблюдается тесная связь, особенно в условиях близкого их залегания, В условиях глубокого залегания грунтовые воды влияют на продуктивность леса слабо. Здесь важную роль приобретают различные почвенно-климатические факторы.

В условиях избыточного увлажнения режим ПГВ является одним из решающих факторов жизнедеятельности древесной растительности. В свою очередь на режим ПГВ большое влияние оказывают агрохимические и физические показатели торфяных почв, рельеф дна и поверхности болота, подстилающие торф породы, проточность грунтовых вод, стратиграфия торфяной залежи (Веретенников, 1964; Вомперский, 1964; Залитис, 1978; Орлов, 1973; Смоляк, Реудкий, 1971, и др.).

Глубокое и всестороннее изучение режима грунтовых вод на болотах и суходолах в условиях естественного и искусственного дренажа показало сложный характер этого явления, обусловленного влиянием комплекса почвенно-климатических факторов. В связи с этим, гидролесомелиоративные исследования в СССР и за рубежом имеют региональную направленность (Бабиков, 1970; Блинцов, Ипатьев, 1974; Глебов и др., 1978; Ефремов, 1975; Ильинский, 1970; Медведева, 1971; Михович, 1979;Пет-ров. 1983; Сабо, 1966; Heikurainen, 1959).

Развитие гидролесомелиорации в СССР отражается в работах nb исследованию основных факторов, влияющих на эффективность лесоосушения. Г, Д. Эркин (1934) установил зависимость между мощностью торфа, бонитетом и расстоянием от осушителя: А. Д. Дубах (1945) определил влияние возраста древостоя на эффективность осушения. М. П. Елпатьевский (1957) установил период наступления максимального прироста после осушения. Н. И. Пьявченко (1959, 1963) разработал классификацию заболоченных лесов для целей лесоосушения. Зольность торфов как показатель эффективности лесоосушения исследованы С. Э. Вомперским, (1968).

Важным показателем эффективности осушения является ход естественного лесовозобновления. Большой вклад в исследование этого вопроса внесли в европейской части СССР С. Э. Вомперский (1957), Л. П. Смоляк (1969), В. Г Рубцов (1973) и др.; в Сибири — Ф. 3. Глебов и др. (1983), С. П. Ефремов (1972), Н, П. Поликарпов (1962), С. С Федотов (1973) и др.; в Западной Европе — Björkman, Lundeberg (1971), Lorio, Howe, Martin (1972), Paavilainen (1968) и др.

Очень противоречивы выводы о влиянии осушения на рост леса прилегающих суходолов Так, А. В. Бойко, JI. П. Смоляк (1971), С. X. Будыка (1959), В. А. Ипатьев, Э. Н. Макеев, В. И. Блинцов (1980), А. И. Михович, П. В. Литвак (1970) и др. в Белорусском и Украинском Полесьях, К. Ф. Хмелев (1981) в

лесостепной и степной зонах РСФСР указывают на отрицательное влияние осушения болота на рост леса на суходолах. Е. Д. Сабо (1959, 1976) в Рязанской Мещере и Вологодской области, П. Г1. Залитис (1983) в Латвии, Ю. Лайне, К. Сеппяля (1978) в Финляндии не отмечают отрицательного влияния осушения на рост леса на суходолах.

Из анализа литературных источников видно, что наблюдаются значительные расхождения во взглядах на современное состояние проблемы. Это обусловлено, главным образом, региональным подходом к рассматриваемым вопросам и применением разных методов.

Исследования в Прикамье в зависимости от поставленных задач носили маршрутный, полустационарный и стационарный характер. Изучение производительности сосновых древостоев и режима грунтовых вод проводилось методом закладки постоянных и временных пробных площадей. В основу методики обследования были взяты разработки М. М. Елпатьевского (1971), А. А. Книзе (1972), Е. Д. Сабо (1966) и др. Производительность древостоев оценивалась текущим классом бонитета с учетом влияния осушения (Буш и др., 1960; Пьявченко, Сабо, 1962; Рубцов, Кузнецов, Книзе, 1975). На стационарах проводились комплексные многолетние исследования: за динамикой УГВ, влажностью почв, снегонакоплением и снеготаянием, динамикой водно-физических и агрохимических свойств почв, динамикой теплового режима почв, деформацией каналов, динамикой напочвенного покрова, ходом естественного лесовозобновления, ходом роста сосняков, их товарной структурой и смолопродуктив* ностью, зависимостью продуктивности сосняков от УГВ. В основу методики наблюдений за УГВ были взяты разработки С. Э. Вом* перского (1964), Н. Ф. Кулика (1958). Изучение состояния каналов проводилось по методике В. К. Константинова (1979), естественного возобновления — по методике С. П. Ефремова (1972). агрохимические и физические свойства почв изучались по общепринятым методикам с уточнением для торфяных почв (Вом-перский, 1968; Ефремова, 1975). В разделах диссертации, где в этом есть необходимость, излагаются оригинальные методики, разработанные автором для решения конкретных вопросов.

Глава 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ПРИКАМЬЯ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Нечерноземное Прикамье расположено в восточной части европейской территории СССР и занимает бассейн реки Камы, кроме ее горных притоков. По строению поверхности Прикамье представляет всхолмленную равнину, являющуюся продолжением Предуралья. Оно сложено коренными породами пермского периода. В результате таяния ледников четвертичного периода

коренные породы покрылись слоем моренных н флювиогля-циальных отложений. Климат Прикамья континентальный с продолжительной холодной многоснежной зимой и умеренно теплым летом. Здесь под пологом хвойных лесов создались условия для образования подзолистых почв. Степень оподзоленности уменьшается с севера на юг. Особенности климата и рельефа обусловили широкое распространение торфяных почв.

Лесной фонд Прикамья составляет 13,7 млн. га, из них покрытая лесом 12,4 млн. га. Основные лесообразующие породы — ель, сосна, береза, осина. В геоботаническом отношении леса находятся на стыке трех растительно-климатических зон: европейской тайги, сибирской тайги и европейской лесостепи. Общая заболоченность гослесфонда равна 3,8 млн. га, что составляет 27,4%. Большая часть заболоченных лесов сосредоточена в северной части региона. По типам условий местопроизрастания преобладают древостой на торфянисто-подзолистых почвах — 40,4%, затем древостой на низинных болотах—33,5%, переходных болотах —14,0%, верховых болотах—12,1%,

Исследования проводились на 5 стационарах (Совьинский и Быстрицкий в Кировской области, Сюзьвинский и Гайнский в Пермской области, Лебедань в МАСС-Р) и полустационарах (Казанское болото в Горьковской области, Ласьвинское болото в Пермской области, Лычное, Илышское и Кирсовое болото в Кировской области, группа болот Подборное в МАССР). Также использовались участки лесоосушения, проводимого в широких масштабах в этих областях с 60-х годов. На стационарах пробные площади характеризуют основные типы сосняков Прикамья в условиях естественного и искусственного дренажа.

Глава 3. РЕЖИМ ГРУНТОВЫХ ВОД СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА БОЛОТАХ И СУХОДОЛАХ

Динамика УГВ является основным показателем проточности и определяет продуктивность леса. Формирование режима грунтовых вод, его воздействие на растительность в различных климатических зонах проявляется по-разному, т. е. носит региональный характер. Однако в пределах региона режим грунтовых вод обусловлен геоморфологией и почвами, что влияет на формирование растительности (типов леса) и производительность насаждений. По разнообразию условий местопроизрастания сосновые насаждения разделены на 5 групп: 1) насаждения на почвах недостаточного грунтового увлажнения, 2) насаждения на почвах благоприятного грунтового увлажнения, насаждения на торфяных почвах 3) верховых, 4) переходных и 5) низинных болот. В пределах этих групп дается анализ динамики грунтовых вод по типам леса (табл. 1),.

Динамика грунтовых вод обусловлена такими факторами

Динамика грунтовых вод сосновых насаждений

Класс бонитета Среднемесячный УГВ, см Амплитуда, см

Тип леса V VI | VII I VIII XI среднее за Уг1Х среднее за год У-1Х максимальная

1. Почвы недостаточного грунтового увлажнения

С. лишайниковый V 623 610 612 622 627 619 635 17 120

С. лишайниковый IV 262 263 277 285 289 275 271 27 140

С. мшистоглишайнико- :

вый Ш 173 181 192 203 206 191 204 33 150

2. Почвы благоприятного грунтового увлажнения

С. мшистый II 126 136 154 178 182 155 163 56 170

С. брусничник I 72 92 101 111 114 98 98 42 130

С. кисличник 1а 21 35 60 90 110 63 81 89 136

С. черничник св. I 35 61 72 85 87 68 78 42 115

С. черничник вл. II 21 41 50 65 68 49 59 47 109

3. Верховые болота

С. кустарничково-сфаг- Уб 3 8 9 14 13 9 — 11 41

новый.

С. пушицево-сфагновый Уб 0,5 5 7 11 8 6 — 10 30

4. Переходные : [болота

С. осоково-сфагновый + 5 1 5 13 12 5 4 18 65

С. травяно-сфагновый V + 2 2 6 13 12 6 — 15 65

5. Низинные болота

С. сфагново-разнотрав- + 7 19 76

ный V + 1 4 12 8 3 2

С. осоково-тростнико- 28

вый V + 3 1 1 4 2 1 — 7

С. болотно-разнотрав-

ный IV 1 8 19 38 24 16 16 37 101

среды, как атмосферные осадки, испаряемость, температура и влажность воздуха, Физико-механические свойства почв и подстилающих грунтов. Это наглядно проявляется по группам типов леса. Так, насаждениям, произрастающим в условиях недостаточного увлажнения, характерна меньшая зависимость УГВ от осадков, в связи с этим, меньшая амплитуда колебания, запаздывание их реакции на сезонные климатические изменения, низкая влажность почвенных горизонтов, по сравнению с древо-стоями, произрастающими в условиях наиболее благоприятного увлажнения. Амплитуда колебания грунтовых вод в течение вегетационного периода является одним из ведущих показателей производительности древостоев. Она возрастает от сосняков недостаточного грунтового увлажнения до сосняка оптимального увлажнения (сосняк кисличник) и затем понижается до сосняка, произрастающего в наиболее неблагоприятных почвенно-гидроло-гических условиях (сосняк пушицево-сфагновый). Средневегета-ционный показатель УГВ не всегда характеризует худшие условия произрастания, особенно на торфяных почвах. Здесь важное значение имеет степень проточности.

Анализ данных по суточной динамике ПГВ выявил специфические их особенности по типам леса. Практически во всех болотных типах леса отток, испарение и транспирация не способны значительно понизить УГВ во влажные годы, что приводит к их подъему из-за осадков и притока. Показано, что чем выше проточность болот, тем быстрее сброс ПГВ после дождя.

Осадки существенно влияют на режим грунтовых вод. Особенно тесно эта зависимость проявляется между суммой осадков вегетационного периода и средневегетационным показателем УГВ. Связь выражается уравнением прямой. Например, для сосняка кустарничково-сфагнового у = — 8,19х + 388,21 при г = — 0,83. Такие уравнения составлены для каждого типа леса. По сумме осадков вегетационного периода можно определять средневегетационный УГВ любого типа леса, кроме сосняков недостаточного грунтового увлажнения.

Важным показателем режима ПГВ служит подтопление почвенных горизонтов. Определялось подтопление почвенных горизонтов до глубины 1 м в течение мая, мая-июня и вегетационного периода. Для древостоев, произрастающих в условиях недостаточного грунтового увлажнения, характерно отсутствие подтопления метрового слоя почвы. В условиях благоприятного увлажнения не подтапливается полуметровый слой почвы. В условиях избыточного увлажнения ПГВ .'стоят на поверхности весной и в начале июня, слой почвы 0-10 см подтапливается почти весь июнь. Для жизнедеятельности корней древесных пород остаются микроповышения — кочки.

Отмечается тесная зависимость производительности древосто-

м'/га 500

АО О 300 200

100

197/ г у | VI [ ум I VI» | 7х

V | VI I VII I VIII I IX

и

58.9

1

4.9 | но,<\ч2,г\->?.? | » н.и • Я2 * 12. Ч \ + //, /

') 7У.ь I »», ¿'| ii.il «е.» 13. и,з

О-липтраФнос ¿<//6 г

ее трофнос

' О 7 \ 4,5 \ •<2 0\,Ю.2

7£.?\ if.fi лЫ Я,9

' Л?, 4 ! - о. а • <0, о

М.7 I ¿2,5 УЧ.З

НО 120 в /00 \

611 ^

20

ЬО 100 150 20О 250 И,ОМ

Рис.1. Зависимость продукти&иости (м3/га) сосновых насаждений от глувшш 3алегания грунтовых вод, (н)

Рис.2, Сезонная динамики подвижных ъапасоб N , К20 в слое

пощы 0 10 см на осушениых. во лотах

ев от УГВ и их амплитуды колебания. Так, на близких по производительности песчаных и торфяных почвах верховых болот по мере уменьшения влажности почв до сосняка брусничника зависимость между УГВ и запасом древостоя на графике выражается прямой линией при коэффициенте корреляции г = 0,930—0,982, между УГВ и высотой — г =0,913—0,982. Дальнейшее понижение УГВ приводит к снижению класса бонитета и производительности древостоя, а зависимость на графике принимает вид гиперболы (рис.1).

В свою очередь, грунтовые воды существенно влияют на агрохимические свойства, влажность, температуру и промерзание почв, уровень и расход воды в водоприемнике.

Изложенные выше материалы и установленные закономерности указывают, что тип леса и его продуктивность обусловлены водообеспеченностью. Получена высокая корреляционная связь между производительностью насаждений и УГВ, а также УГВ и факторами, определяющими его динамику (осадки, испаряемость, расход и уровень воды в водоприемниках). Учитывая необходимость природоохранных мероприятий, лесоосушение следует проектировать на такое понижение УГВ, которое не требует резкого изменения водного режима водоприемников и суходолов. Полученная высокая корреляционная связь между уровнем яоды в реках и болотах дает основание рекомендовать понижение УГВ применительно к датам понижения уровня воды в водоприемниках.

Глава 4. РЕЖИМ ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ ВОД НАСАЖДЕНИЙ НА ОСУШЕННЫХ БОЛОТАХ И ПРИЛЕГАЮЩИХ СУХОДОЛАХ

Круглогодичные наблюдения за режимом грунтовых вод осушенных болот и прилегающих суходолов проводились в течение 6—12 лет. Изучалась суточная, сезонная и годовая динамика ПГВ, подтопление почвенных горизонтов, влияние осушения на режим грунтовых вод прилегающих суходолов, физичес кие и агрохимические свойства почв, качественную характеристику ПГВ.

Интенсивность осушения существенно влияет на динамику ПГВ и значительно отличается по типам болот, что особенно наглядно проявляется при изучении сезонной динамики (табл. 2). В результате осушения дата максимального подъема ПГВ в весенний период смещается на более поздний период, растягивается период снеготаяния. Поэтому возрастает возможность перевода поверхностного стока во внутрипочвенный. Это обусловлено ухудшением теплового режима осушенных лесных болот в связи с понижением УГВ и развитием древесно-кустарникового яру-

Сезонная динамика ПГВ осушенных болот

Зимнее попикепие Весен uiii подъем Летнее нони кснне Осенний подъем

Удаление от канала, м — -3 - ~ ^ Ó Н СИОН Ó и С- У ч ¿P ; о Ü ■-> Í í и и н С. "0 ~ н о ^ ° „ п 3 п н 2 í ^ 61 О C-U о ~ ■ i 6 п " -ч ? 5 ° 5 о ь М 1 2 -Э S (- и Ь О >> С. о

= S = и а ^ О с £ = и а и ^ о а V и аз и cj

Олиготрофное болото

10 30 50 не осушено 142 133 133 99 20 26 11 5 0,14 0,20 0,08 0,05 46 45 46 50 63 50 26 20 1,47 1,11 0,57 0,40 129 133 133 134 67 43 23 23 0,52 0,32 0,17 0,17 48 54 53 82 24 19 8 8 0,50 0,35 0,15 0,09

Мезотрофиое болото

10 50 75 125 не осушено 148 148 131 131 108 56 59 45 42 5 0,39 0,40 0,34 0,32 0,05 34 34 49 49 59 99 90 66 59 14 2,91 2,65 1,35 1,20 0,24 156 156 158 158 105 91 72 58 59 52 0,58 0,46 0,37 0,37 0,50 27 27 27 27 93 48 41 37 42 43 1,78 1,52 1,40 1,55 0,46

Евтрофиое болото

1 20 105 не осушено 128 128 128 128 15 20 28 18 0,12 0,16 0,22 0,14 64 64 64 45 36 51 59 28 0,56 0,80 0,92 0,62 112 112 112 116 40 75 81 45 0,36 0,67 0,72 0,38 61 61 61 76 19 34 50 35 0,31 0,56 0,82 0,46

О'

Ьа, препятствующего прогреванию почвы. На верховых и переходных болотах с увеличением интенсивности осушения увеличивается амплитуда колебания ПГВ. Высокая проточность и меньшая мощность торфяной залежи низинных болот обеспечивают в межканальной полосе значительное понижение ПГВ. Этим объясняется возможность проектировать большие расстояния между осушителями при сохранении высокой эффективности ле-соосушения в межканальной полосе.

Продолжительность подтопления торфяных почв зависит, как и динамика ПГВ, от интенсивности осушения. В результате осушения олиготрофных болот ПГВ не выходят на поверхность, даже в 1 км от канала. Однако в дождливые годы, даже при интенсивном осушении, ПГВ подтапливают верхние 10 см в мае-июне, а в сухие годы опускаются до 50 см. В результате очес пересыхает, и корневая система древесной растительности испытывает дефицит влаги. На осушенных мезоолиготрофных и мезо-трофн'ых болотах при расстоянии между каналами 50 м ПГЁ не подтапливают слой почвы 0—50 см в течение всего вегетационного периода, независимо от климатических условий сезона. Под-тОплёнйе почвенных горизонтов осушенных низинных болот рассматривается пв двум группам в зависимости от и£ трофности, обусловленной ботаническим составом, степенью разложения и ЭоЛьностЫо тйрфа,. Продолжительность подтопления на евтрофных болотах меньше, чем на мезоевтрофных той же интенсивности осушения. Так, при расстоянии между каналами 180 м на мезоевтрофных болотах ПГВ выходят на поверхность весной на 6 дней, а на евтрофных болотах лишь подтапливают слой почвы О—10 см 7 дней. Низинные болота Прикамья оттаивают только в июне, после чего наблюдается быстрый сброс ПГВ из корне-обитаемых горизонтов почвы. Поэтому к началу роста корневая система бывает свободна от почвенной влаги.

Суточная динамика ПГВ значительно отличается по типам болот. Она наиболее выражена на мезотрофном, затем мезооли-готрофном, олиготрофном и евтрофном болотах. ПГВ низинных болот в результате осушения опускаются на значительную глубину, поэтому они меньше подвержены влиянию атмосферных осадков, испарению и транспирации. Приток и отток ПГВ стабилен, что в какой-то мере объясняет особенности их сезонной динамики.

В связи с развитием гидромелиорации в регионе важное значение имеет изучение влияния осушения на режим грунтовых вод прилегающих суходолов. Зона влияния осушения возрастает от 300 м в сосняке лишайниковом до 800 м в сосняке черничнике. В сухие годы действие осушения на УГВ увеличивается, а во влажные годы наблюдается подпитка суходолов водами из каналов. В абсолютных величинах максимальное понижение

средневегетационного УГВ наблюдается в пределах до 40 сМ. Наибольшее понижение характерно весеннему периоду, когда их роль в росте леса несущественна. В целом понижение УГВ находится в пределах его колебания по годам. Суходолы в некоторой степени регулируют динамику ПГВ осушенных болот в годы, различные по увлажнению.

Осушение влияет на температуру, глубину промерзания и продолжительность оттаивания почв, особенно на низинных болотах. Наблюдается тесная прямая зависимость между УГВ и глубиной промерзания почв, УГВ и влажностью торфяных почв. С улучшением гидрологического режима увеличивается динамика содержания элементов питания в почве, что обусловлено возрастанием их потребления растительностью осушенных болот (рис. 2).

Г л а в а 5. ИЗМЕНЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БОЛОТНЫХ И СУХОДОЛЬНЫХ СОСНЯКОВ В СВЯЗИ С ОСУШЕНИЕМ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ

В результате осушения болот улучшаются условия произрастания древесной растительности.

Сравнение со шкалой успешности естественного возобновления В. Г. Рубцова (1973) показывает, что оно на осушенных болотах Прикамья происходит хорошо и обеспечивает необходимое количество деревьев на всей межканальной полосе (табл. 3).

Возобновление на осушенных верховых болотах представлено сосной, на осушенных переходных болотах — сосной с при^ месью березы. Однако естественное возобновление хвойными породами на осушенных низинных болотах — явление редкое. Благоприятные почвенно-гидрологические условия способствуют зарастанию не покрытых лесом осушенных площадей лиственными породами. Для регулирования состава и полноты возобновления на осушенных низинных болотах необходима реконструкция лиственных молодняков и искусственное лесовосстановление.

Осушение олиготрофных болот дает очень незначительный ле-соводственный эффект, молодняки сосны повышают производительность с V6 до V—IV класса бонитета. Еще меньше эффективность осушения приспевающих и спелых древоетоев (табл. 4). Молодняки сосны на осушенных мезоолиготрофных болотах достигают II-III класса бонитета, а приспевающие и спелые —V.

Молодняки сосны на осушенных мезотрофных болотах достигают I-II класса бонитета, такой же производительностью отличаются средневозрастные и приспевающие древостой. После мелиорации приросты сохраняются на высоком уровне в течение 70 лет.

На осушенных евтрофных болотах сосняки повышают производительность с V до I класса бонитета, возрастают все лесотак-

Таблица 3 Влияние осушения на естественное лесовозобновление

Я си 5 14 § 2 и 5 н я и — о & УГВ, см га н <и с я н ^ и о 5

н га и £ и ^ О. о о, К ¡- о о> сс ч = а Д и ч> Ч о ч V VI \ЧХ и н и га ~ 5 5 \о Я О О. к я .Ь. 01 РчП Ь- = 2 га н а О и 2 ч я 5 О-Ь = Н Ь ~ а ~

Олиготрофные болота (сосняк пушицево-сфагновый)

5 38 38 42 58 65 111,9 4,68 ЮС 1880

50 38 38 19 24 38 У>2 1,80 юс 2600

«500 49 38 9 19 19 Уа 0,85 юс 4230

Мезоолиготрофные болота (сосняк кустарничково-сфагновый)

б 39 39 52 61 73 11,2 8,95 юс 3600

50 39 39 47 62 73 III, 3 6,82 юс 4800

100 39 39 41 57 61 III,8 6,01 ЮС, ед Б 7510

Мезотрофные болота (сосняк осоково-сфагновый)

б 34 74 38 40 49 1.8 12,52 7СЗБ 7000

70 35 74 — — — 11,5 9,96 8С2Б 5390

140 34 74 — — — IV, 2 2,82 9С1Б 3230

сационные показатели. Отмечается общая тенденция снижения прироста с увеличением возраста осушаемого древостоя. В целом текущий прирост, даже спелых древостоев, после осушения достигает значительных величин и держится на высоком уровне в течение 30—40 лет.

Осушение 60-х годов положительно повлияло на рост молод-няков и средневозрастных древостоев. Средневозрастные и приспевающие древостой после осушения страдают сильным вывалом и усыханием. Осушение спелых сосняков не дало лесоводствен-ного эффекта. В результате вывала и усыхания основные лесо-таксационные показатели древостоев снижаются. Установлена тесная корреляционная связь между интенсивностью осушения (УГВ) и классом бонитета, УГВ и запасом древостоя (м3/га), которая выражается уравнением прямой линии при коэффициенте корреляции г = 0,899—0,986. (табл. 5). На основании показателей УГВ можно прогнозировать производительность сосняков в зависимости от интенсивности осушения, класса в Траста древостоя и типа болота.

Из вышеприведенных данных видно, что осушение болот влияет на режим грунтовых вод прилегающих суходолов. В связи с этим определялось влияние осушения на рост сосняков чернич-

Влияние осушения на производительность сосняков

0) — УГВ, см Класс бонитета — г> Текущий прирост,

ск О С^Э Возраст, лет и и после до осу- осуше- шеиня а \о м3га Увеличение прироста, м;!/га

и и осупг лет V VI \'-1Х & и и О н до осу- после

а. О 3 ним 'гъ = шения осушения

Мезолиготрофные болота (сосняк кустарничково-сфагновый)

10 102 47 48 73 86 IV,2 11,8 1,4 2,78 7,83 5,05

75 104 49 27 48 52 IV,2 III,6 0,6 2,42 6,05 3,57

150 104 49 22 39 44 IV, 2 IV,! ОД 1,89 4,71 2,83

Мезотрофные болота (сосняк осоково-сфагновый)

20 56 22 26 37 42 Va 11,0 4,0 0,80 4,32 3,52

150 51 22 16 25 29 Va IV,! 2,9 0,86 2,11 1,25

50 90 30 15 26 49 ^8 1,5 4,3 1,47 7,92 6,45

10 203 73 Va Va 0,0 0,49 1,51 1,02

Мезоевтрофные болота (сосняк сфагново-разнотравный)

20 88 64 22 34 42 IV, 2 11,1 2,1 1,26 5,34 4,08

125 97 64 11 21 29 IV,7 11,8 1,9 2,15 4,60 2,45

Евтрофные болота (сосняк болотио-разнотравный)

20 70 35 34 52 68 IV, 7 111,0 1,7 1,44 15,04 13,60

90 73 35 11 33 46 IV,7 111,2 1,5 1,64 10,90 9,26

Корреляционная связь между средневегетационным уровнем грунтовых вод н а) классом бонитета (высотой), б) запасом сосняка

II класса возраста

^Гип болота

т г

Уравнений

а} высотой древостоя, м

Олиготрофноё 0,975 ± 0,017 У = 6,433 X + 2,820

Мезоолиготрофное 0,919 ± 0,055 У = 6,675 X — 7,232

Мезотрофное 0,915 ± 0,058 У = 4,205 X — 2,406

Евтрофное 0,939 ± 0,053 У = 6,024 X — 26,282

6) запасом стволовой массы, м3 /га

Олиготрофноё 0,945 ± 0,038 У = 0,550 X + 14,693

Мезоолиготрофноо 0,928 ± 0,049 У = 0,245 X + 23,498

Мезотрофное 0,899 ± 0,068 У = 0,141 X + 13,760

Евтрофное 0,986 ± 0,063 У = 0,183 X + 6,096

Таблица 6

Показатели различия в приростах сосняков суходолов под влиянием осушения

Показатель существенности различия приростов (1) 1 по диаметру | по высоте

Тип леса

по объему

СоСняк черничник

Сосняк брусничник

Сосняк мшистый

Сосняк мшисто-лишайниковый

1,30 < 2,26 2,71 > 2,26 0,26 < 2,26

0,27 < 2,26

0,49 < 2,26 1,58 < 2,26 0,89 < 2,26

0,40 < 2,26

0,68 < 2,45 0,44 < 2,45 0,66 < 2,45

0,91 < 2,45

ников, брусничников, мшистых и мшисто-лишайниковых. Подбирались древостой в зоне действия осушения и как контроль вне его. Сравнивались показатели прироста за 10 лет до осушения и за 10 лет после осушения. Данные обрабатывались методом вариационной статистики с целью установления существенности различия приростов по высоте, диаметру и объему до осушения, после осушения и на контроле вне осушения. Анализ хода роста древостоев показал, что осушение оказало некоторое отрицательное влияние на прирост сосняков прилегающих суходолов лишь

в сухие годы. Во влажные и средние по увлажнению годы приросты до осушения и после осушения существенно не отличались, т. е. осушение не оказало заметного отрицательного влияния на рост сосняков на прилегающих суходолах (табл. 6).

Исследования торфяных почв до и после осушения показывают, что повышение производительности древостоев происходит не только за счет увеличения элементов питания в почве после осушения, а главным образом за счет улучшения условий среды для жизнедеятельности корневой системы. Содержание азота, калия и фосфора в хвое сосны на осушенных олиготрофных, мезоолиготрофных и евтрофных болотах увеличивается.

Товарная структура сосняков изучалась в древостоях, произрастающих на верховых, переходных и низинных болотах. Для сравнения взят высокобонитетный сосняк черничник. В результате осушения переходных и низинных болот сформировались высокопроизводительные насаждения с достаточно высоким качеством древесины. На верховых болотах качество древесины практически не улучшается.

Проведены исследования по определению интенсивности смоловыделения и качественного состава живицы в сосняках, произрастающих на подзолистых песчаных, торфянисто-подзолистых и торфяных почвах верховых, переходных и низинных болот различной интенсивности осушения. Установлено, что избыток влаги и ее недостаток отрицательно отражается на смо-лопродуктивности сосновых древостоев. Мелиорация приводит к увеличению выхода живицы в 1,5—2 раза, по сравнению с суходольными сосняками. Наблюдается также тесная зависимость содержания монотерпенов в живице сосны от УГВ. Так, понижение УГВ приводит к повышению содержания а — пинена при г = + 0,923. Поэтому регулированием УГВ можно значительно повысить выход живицы и улучшить ее качественные показатели.

Осушение влияет на растительный покров болот. На мезоолиготрофных болотах за 20-летний период после осушения изменение флористического состава не произошло. Несколько увеличилось обилие семигигрофитов — черники, брусники, зеленых мхов на фоне снижения гигрофитов — багульника, пушицы, сфагновых мхов. Часть гигрофитов увеличило обилие и встречаемость в древостоях всех классов возраста — голубика.

На староосушенных верховых болотах изменился флористический состав. С увеличением интенсивности осушения возрастает обилие зеленых мхов и лишайников, снижается обилие сфагновых мхов, болотных кустарничков, клюквы. Подавление жизнедеятельности сфагновых мхов заметно проявляется только в зоне интенсивного осушения. Поэтому по их обилию в напочвен-

ном покрове можно судить о норме осушения сосняков на олп-готрофных и мезотрофных болотах.

На переходных болотах произошло некоторое изменение флористического состава и проективного покрытия растений. Исчезла клюква, уменьшилось обилие пушицы, багульника,кассандры, сфагновых мхов. Увеличилось обилие семигигрофитов — черника, начали появляться мезофиты — ожика волосистая. Наблюдается снижение проективного покрытия, особенно в молодняках, что можно объяснить увеличением сомкнутости сосняков.

На низинных болотах видовой состав напочвенного покрова очень разнообразен. Однако за период после осушения флористический состав не изменился. Несколько снизилось обилие гигрофитов и субгигрофитов, сильно снизилось обилие сфагновых мхов. Семигигрофиты и пермезофиты увеличили свое обилие, сильно уменьшилось проективное покрытие травяно-кустарнич-кового и мохово-лишайникового яруса.

Лесоосушительные системы за период их эксплуатации разрушаются и не отводят избыток влаги с осушаемой территории. Для установления сроков ремонта каналов и их влияния на осушаемый древостой проведена оценка состояния осушительных каналов на основных объектах мелорации Прикамья на основе разработок ЛенНИИЛХ (Константинов, 1970). Установлены основные причины повреждения каналов — размыв придонной части, зарастание дна сфагновыми мхами на верховых болотах, деформация и зарастание откосов, заиление, завал деревьями на низинных болотах. Осушительные системы быстрее и значительнее повреждаются на низинных болотах, медленнее и в меньшей степени на переходных и верховых.

На верховом болоте увеличение прироста по диаметру продолжается в течение 20 лет, на мезоолиготрофном —16 лет, на переходном -—15 лет, на низинном—12 лет. Эти величины можно взять как придержки по времени наступления ремонтных работ на осушительной сети.

Ход роста древостоя зависит от комплекса почвенно-климати-ческих условий. Однако степень влияния отдельных факторов неравнозначна. Требуется выявить основные почвенно-климати-ческие факторы, определяющие прирост древостоя по типам леса. Для этой цели нами взято максимально возможное количество факторов —30, из которых выбраны наиболее информативные. Эти факторы были включены в математическую модель. В основу модели был взят метод множественной регрессии. Практическая реализация этого метода проводилась с использованием пакета прикладных программ, разработанных кафедрой таксации Украинской сельскохозяйственной академии (Швиденко, Юдиц-кий, 1983). Исходными материалами для моделирования послужили экспериментальные исследования за период с 1963 го-

да. дополненные метеоданными региона. В модели включены факторы, которые по 1 — критерию Стьюдента значимо влияют на зависимую переменную на уровне 5 %. Так, для сосняка осо-ково-сфагнового модель прироста в высоту имеет следующее уравнение: гп = 82,416—4,032х,о—0,159х1э+0,637x22+0,194X29+ + 0,185х?0, где

Хю — температура за июль текущего года, град.;

Х19 — испаряемость за июнь-август предыдущего года, мм;

х22 — влажность вегетационного периода предыдущего года, % ;

Х29 — амплитуда колебания УГВ текущего года, см;

х30 — амплитуда колебания УГВ предыдущего года, см

При оптимальном сочетании факторов связь между исследуемыми показателями функциональна или близка к ней, а в остальных случаях большая. Независимая переменная — УГВ, которая определяет производительность древостоев таежной зоны, не во всех типах леса статически значима. Однако надо учитывать, что влияние УГВ корреляционно связано с почвенно-климатическими факторами, входящими в модель. Полученная обобщающая математическая модель позволит определить оптимальные параметры почвенно-климатических факторов.

Величина экономического эффекта рассчитывалась как разница между доходом от реализации продукции и затратами на ее получение в условиях естественного и искусственного дренажа. Для расчета стоимости круглых лесоматериалов использовались оптовые^ цены на лесопродукцию по прейскуранту 07—03, расчет стоимости древесины на корню проведен по прейскуранту 07—01. Использовались также расценки и нормы выработки на заготовку и вывозку древесины, себестоимость заготовки клюквы и живицы. Определены затраты на строительство и ремонт осушительной сети. При расчетах учитывался класс возраста осушаемого древостоя и тип леса. В результате осушения выявляется дополнительный доход, превышающий доход от эксплуатации неосушенных болотных сосняков в 3,9 раза. Дополнитель. ные затраты на получение продукции составляют 1639,29 р/га, тем не менее чистый доход равен 3647,25 р/га. Коэффициент эффективности затрат составляет 2,23, что значительно выше нормативного.

Глава 6. ИНТЕНСИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ

Из вышеизложенного материала видно, что требование древесных пород к режиму ПГВ зависит от почвенно-климатических условий. Учитывая особенности водно-минерального питания болот и требование древесных пород к почвенно-гидрологнческим

условиям, Н. И. Пьявченко (1963) разработана типологическая классификация заболоченных и болотных лесов РСФСР. В основе этой классификации лежит эколого-фитоценотическая схема В. Н. Сукачева (1930). Все разнообразие типов леса, представленное в материалах по Прикамью, вписывается в эту лесоти-пологическую классификацию.

При проведении лесоосушения необходимо установить оптимальный режим увлажнения.

Лесоводственный эффект от лесоосушения увязывается с уровнем ПГВ.

Исходя из почвенно-климатических условий, годового распределения стока и режима ПГВ, основным расчетным периодом при проектировании лесоосушительных систем должен быть весенний послепаводковый период. Весной важно быстро освободить корнеобитаемый слой почвы от ПГВ. Осушительная система должна отвести почвенно-грунтовые воды ко времени прогревания почвы до 5—6°С. Этот период для подзоны южной тайги на верховом болоте на глубине 10 см наступает 26 мая, в зоне хвойно-широколиственных лесов —3 мая, на переходном болоте соответственно 2 июня и 7 мая, на низинном 21 июня и 20 мая. Для расчетного периода нормы осушения можно использовать также начало спада уровня воды в водоприемнике в весенний период. Это очень важное обстоятельство, которое позволяет проводить мелиорацию без ущерба для окружающих суходолов, водоемов, пойм рек, лугов. Исследования показали, что сроки начала вегетации сосны практически совпадают со сроками спада весеннего уровня воды в реках, который тесно связан с уровнем ПГВ. С учетом установленных особенностей режима ПГВ мелиорированных насаждений и реакции их на осушение можно рекомендовать следующие нормы осушения лесных земель (табд. 7). В таблице 7 предлагаются нормы осушения на начало вегетационного периода, первый месяц вегетации и сред-невегетационные.

В литературе можно найти очень разноречивые придержки по степени осушения, даже в одном регионе. Разнообразие вариантов по глубинам каналов и расстояниям между ними обусловлено не только почвенно-климатическими условиями и нормой осушения. Важное значение здесь имеет экономический фактор и способ создания осушительной сети. Существует несколько методов определения степени осушения. Нами использовался, главным образом, лесохозяйственный, при котором разница в продуктивности древостоя у канала и в межканальном пространстве не должна превышать один класс бонитета.

Почвенно-гидрологические и лесоводственные исследования привели нас к выводу, что наиболее оптимальное расстояние между осушителями на верховых болотах около 50 м при глу-

Нормы осушения заболоченных и болотных лесов Прикамья

Группа типов леса Почва Класс бонитета Нормы осушения см

до осушения после осуше-иия начало вегетации мерный месяц вегетации среднее за веге-тацион. период

Сосняки долгомошники Торфянисто-подзолистая IV I 30—40 50—60 60—70

песчаная

Перегнойно-глеевая

на двучленном наносе III 1а 20—30 30—40 40—50

Ельники долгомошники Перегнойно-глеевая на

карбонатном суглинке IV I 30—40 40—50 50—60

Сосняки и. березняки Торфяная переходная

осоково-сфагновые на мелких торфах IV—V I 20—30 30—40 50—60

Торфяная переходная на

средних и глубоких торфах V—Уа П—I 20—30 30—40 40—50

Сосняки и березняки Торфяная низинная

травяно-болотные на мелких торфах IV I 10—20 20—30 40—50

Торфяная низинная на

средних и глубоких торфах IV—V 10—20 20—30 30—40

Ельники травяно-болотные Торфяная низинная на

мелких и глубоких торфах IV—V I 20—30 30—40 40—50

Сосняки сфагновые Торфяная верховая

на мелких торфах V—Уа И—III 30—40 40—50 50—60

Торфяная верховая на

средних и глубоких торфах Уа—Уб IV—V 30—40 40—50 50—60

Торфяная мезоолиготрофная

на средних и глубоких

торфах V—Уа III—IV 30—40 40—50 50—60

Расстояние между осушителями в зависимости от мощности торфа и глубины каналов

Сосняки долгомошники

Ельники долгомошники

Соснякн долгомошники

Сосняки багульниковые

Ельники и березняки багульниковые

Сосняки сфагновые

Сосняки и березняки осоково-сфагновые

Сосняки и березняки травяно-болотные

Перегнойно-глеевая на двучленном наносе

Перегнойно-глеевая на карбонатном суглинке

Торфянисто-подзолисто-глеевая песчаная

Торфяно-глеевая на песках

Торфяно-глеевая на суглинке

Торфяная верховая на песке

на суглинке

Торфяная переходная н: песке

на суглинке

Торфяная низинная на песке

на суглинке

до 0,3 0,6-07 200-250

до 0,3 0,6-07 200-250

до 0,3 0,6-0,7 250-300

0,3-0,5 0,6-0,8 200-250

0,3-0,5 0,6-0,8 180-200

0,5-1,0 0,8-1,2 130-150

0,5-1,0 1,0-1,2 100-130

более 1,0 1,3-1,5 100

0,5-1,0 0,8-1,2 180-200

0,5-1,0 1,0-1,2 170-180

более 1,0 1,0-1,3 150-170

0,5-1,0 0,8-1,0 270-300

0,5-1,0 0,8-1,0 250-270

более 1,0 1,0-1,2 250-270

бине каналов 1,3 м. Это обеспечивает производительность дре-востоев по IV классу бонитета. Учитывая низкую лесоводствен-ную эффективность осушения, а также лесохозяйственную и экономическую нецелесообразность проведения такой густой осушительной сети, рекомендуется проведение каналов через 100 м (табл. 8). Цель осушения — улучшение санитарно-эстетической роли пригородных лесов путем отвода влаги из верхних горизонтов почвы и создание условий для доступа на осушенную территорию.

Сосновые древостой на осушенных переходных болотах снижают производительность на один класс бонитета на расстоянии 70—80 м от канала. Поэтому расстояние между осушителями должно быть ограничено 150—170 м при глубине каналов 1,0— 1,3 м. Учитывая проточный характер обводнения и значительное снижение уровня ПГВ в течение вегетационного периода, на

низинных болотах рекомендуется расстояние между каналами 250—300 м при глубине 0,8—1,0 м.

На перегнойно-глеевых, торфянисто-подзолистых и торфяно-глеевых почвах глубина осушителей 0,6—0,8 м с целыо использования при лесоосушении каналокопателей.

ВЫВОДЫ

1. Особенности режима грунтовых вод проявляются не только в различной глубине их стояния, но и в годовой, сезонной, внутрисезонной и суточной динамике. Поэтому величина, продолжительность, скорость колебания УГВ, период и величина подтопления того или иного горизонта почвы в течение сезоло:; года имеют свои специфические особенности по типам леса.

Для болот Прикамья характерна большая амплитуда колебаний уровня ПГВ в течение сезонов года по сравнению с аналогичными условиями в западных районах СССР при относительно близких их средневегетационных показателях.

2. Режим грунтовых вод зависит от количества атмосферных осадков, их интенсивности и распределения в течение вегетационного периода. Для каждого типа леса характерна определенная корреляционная зависимость между суммой осадков вегетационного периода и средневегетационным УГВ.

3. На мелирированных торфяных почвах ПГВ не только опускаются на большую глубину, но и отличаются более выраженной динамикой. Дата весеннего максимума подъема ПГВ наступает позднее, что является важным фактором регулирования весеннего стока.

При равной интенсивности осушения для условий Прикамья отмечается большее понижение уровня ПГВ по сравнению с западными районами СССР, особенно на низинных болотах. То есть для достижения нормы осушения требуется меньшая интенсивность осушения.

4. Осушение влияет на режим грунтовых вод суходолов. Во всех типах леса средневегетационный УГВ после осушения понижается до 40 см и проявляется на расстоянии до 800 м. Наибольшая величина изменения УГВ приходится на весенний период и в более увлажненных типах леса.

5. Осушительные работы в Прикамье дали высокий лесовод-ственный эффект. Древостой на осушенных мезотрофных и ев-трофных болотах повышают производительность с IV—V до I—II, а на мезоолиготрофных с V—Уа до П-Ш класса бонитета. Осушение олиготрофных болот не дает заметного лесоводственного эффекта. Независимо от типа болота спелые и перестойные древостой не реагируют на осушение. Поэтому после осушения их необходимо вырубать.

6. Осушение положительно влияет на ход естественного лесовозобновления. Верховые и переходные болота после мелиорации возобновляются сосной с примесью березы. Низинные болота возобновляются лиственными с примесью хвойных. Чем интенсивнее осушение, тем успешнее лесовозобновление;

Ъ, Осушение болот не влияет существенно на рост сосновых древостоев на прилегающих суходолах. Это обусловлено тем, что наблюдаемое понижение УГВ приходится в основном на весенний период и величина его не превышает колебаний по годам;

8. Между УГВ и запасом древостоя, УГВ и высотой древостоя (классом бонитета) существует закономерная связь, близкая к функциональной, особенно на осушенных болотах.

9. Повышение производительности сосняков после осушения характеризуется существенным улучшением их товарной структуры. По выходу сортиментов они не уступают высокопроизводительным соснякам на минеральных почвах. Улучшаются физико-механические свойства древесины.

10. В результате осушения, сосняков в 1,5—2 раза увеличивается еыход живицы, повышается ее качество.

11. В течение вегетационного периода наблюдаются значительные колебания элементов питания в торфяных почвах. Их динамика тем больше выражена, чем продуктивнее древостой, т. е. чем интенсивнее осушение и богаче почва, что обусловлено интенсивным потреблением элементов питания растительностью.

12. Осушение существенно влияет на Живой напочвенный покров, исчезают гигрофиты и появляются мезофиты. Выпадение из состава напочвенного покрова сфагновых мхов может служить индикатором интенсивности осушения.

13. Период увеличения прироста сосняков на осушенных болотах зависит, главным образом, от состояния осушительной сети. На верховых болотах увеличение прироста по диаметру продолжается в течение 20 лет, на мезоолиготрофных —16 лет, на переходных —15 лет, на низинных —12 лет. Эти величины взяты как придержки по времени наступления ремонтных работ на осушительной сети.

14. Между производительностью сосняков и почвенно-кли-матическими условиями их произрастания установлена тесная связь, где определяющими факторами являются температура, УГВ и его динамика. Построены модели этих связей.

15. Несмотря на большие затраты на строительство и ремонт осушительной сети, выпадение из состава напочвенного покрова клюквы, гидролесомелиорация дает высокий экономический эффект за счет повышения производительности сосняков, произрастающих на осушенных мезоолиготрофных, мезотрофных и ев-трофных болотах.

16. Оснойной расчетный период при проектировании осушительной сети определяется по началу спада уровня воды в водоприемнике и времени прогревания корнеобитаемых горизонтов почвы до 5—г6°. Эта дата на верховых болотах подзоны юж-яой тайги приходится на 26 мая, в зоне хвойно-Широколпствэн-ных лесов — на 3 мая, на переходных болотах соответственно — на 2 июня и 7 мая, на низинных — на 21 июня и 20 мая-.

17. Предлагаемые в диссертации нормы осушения и параметры лесоосушительной сети учитывают почвенно-гидрологичес-кпе условия Прикамья и могут быть рекомендованы для прилегающих областей. Они нашли практическое применение в гидролесомелиорации, что отражено в «Основных положениях организации и развития лесного хозяйства Пермской области», утвержденных в/о «Леспроект» и Минлесхозом РСФСР, в акте о внедрении, утвержденном на заседании технического совета Воронежского филиала института «Союзгипролесхоз» от 6 февраля 1985 года.

18. К настоящему времени в Прикамье осушено более 100 тыс. га избыточно увлажненных лесных земель. Из них лесопо-крытая площадь занимает 85,0%, вырубки, гари, редины —5,6%, открытые болота—4,3%, сенокосы—1,1%, на остальные земли приходится 4,0 %. Основные площади осушения расположены в подзоне южной тайги и зоне хвойно-широколиственных лесов. На осушенных землях с целью максимального повышения продуктивности лесов необходимо провести комплекс лесохозяй-ственных мероприятий: рубки главного пользования на площади 27,2 тыс. га. рубки промежуточного пользования —18,6 тыс. га, лесные культуры —16,4 тыс. га, содействие естественному лесовозобновлению —1,2 тыс. га, улучшение сенокосов —1,4 тыс. га и др., '

19. В 13 пятилетке необходимо сократить объемы лесоосуше-ния с 5 тыс. га до 1—2 тыс. га в год, увеличив работы по реконструкции и ремонту осушительных систем. Основные объекты лесоосушения надо сосредоточить в подзоне южной и частично средней тайги (Кировская и Пермская области), а в зоне хвойно-широколиственных лесов проводить только реконструкции и ремонт (Марийская и Удмуртская АССР).

20. Вопросы лесохозяйственных мероприятий на осушенных землях использованы для условий Прикамья при переработке «Технических указаний по осушению лесных площадей» и отражены в актах внедрения.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. О влиянии уровня грунтовых вод на живой напочвенный покров в сосновых насаждениях Кировской области // Изв. высш.

учебных заведений. Лесной журнал.—1968.—№ 3.—С. 10—11.

2. Суточная динамика грунтовых вод в некоторых типах сосняков Кировской области // Изв высш. учебных заведений. Лесной журнал,—1970,—№ 1.— С. 170—172.

3. Влияние осадков на режим грунтовых вод сосновых насаждений // Сб. тр. / КирНИИЛП,— Киров.—1970.— Вып. 3.— С. 227—233.

4. Влияние удобрений на рост сосны на осушенных болотах // Лесохозяйственная информация / ЦБНТИлесхоз.— М.—1971.— Вып. 16,— С. 15—18.

5. Качественная характеристика почвенно-грунтовых вод^ сосновых насаждений // Сб. тр. / МПЙ им А. М. Горького.— Йошкар-Ола, 1972,— С. 202—205,

6. Режим почвенно-грунтовых вод осушаемых сосняков Кировской области // Осушение и восстановление леса на заболоченных землях северо-запада: Сб. науч тр. / ЛенНИИЛХ.— Л.— 1973.— О. 80—86„

7. Заболоченные и болотные леса Пермской области в связи с перспективами лесовыращивания П Опыт и пути улучшения л^сс выращивания в Предуралье: Матер., докл. и сообщ. науч.-техн. конф,— Пермь.—1973.— С. 17—23.

8. Сезонная динамика почвенно-грунтовых вод сосновых насаждений // Лесное хоз-во.— М.— 1974.— С. 35—37.

9. Влияние осушения на режим грунтовых вод и производительность сосновых насаждений на переходных болотах /7 Повышение продуктивности лесов Прикамья.— Пермь.—1975.— Вып. 1,— С. 115—125,

10. Определение интенсивности осушения заболоченных лесов: Методические рекомендации.— Л., 1975.—42 с.

11. Лесоводственная эффективность осушения сосновых насаждений на низинных болотах // Лесохозяйственная информация / ЦБНТИ лесхоз,—1975 — Вып. 15 — С. 12—13, Соавтор А. И. Мартынов.

12. Мелиорация заболоченных площадей // Основные положения организации и развития лесного хозяйства Пермской области,— Пермь,—1977с— С. 424—437.

13. Повышение продуктивности основных типов болотных сосняков Прикамья: Практические рекомендации.— Л., 1977.— 28 с. Соавторы Н. 3. Ворончихин, Н. А. Дружинин»,

14.- Лесокультурное освоение осушенных и избыточно увлажненных лесных площадей: Методические рекомендации.— Йошкар-Ола, 1977.—32 с?. Соавторы Н. 3. Ворончихин, Н. 3. Дружинин.

15. Динамика растительного покрова болот. Среднего Урала после осушения // Генезис и динамика болот.— М.: Изд-во МГУ, 1978.— Вып. 2,— С. 115—120. Соавтор Н. А. Дружинин.

16. Состояние древостоя на объектах старого лесоосушения /'/ Осушение лесных земель: Тез. докл. советско-финского симпозиума,— Петрозаводск, 1978.— С. 84—86. Соавторы Н. 3. Ворончн-хин, Н. А. Дружинин.

17. Использование дендроклиматических методов при учете эффективности лесоосушения в Прикамье // Дендроклнматнчес-кпе исследования в СССР: Тез. докл. III Всесоюзн. конф. по дендроклиматологни.— Архангельск. —1978.— С. 170—171. Соавторы В. К. Константинов, Н. А. Дружинин.

18. Оценка влияния осушения на прилегающие суходолы: Методические рекомендации.— Л.—1978.—36 с. Соавторы Н. А. Дружинин, М. А. Данилов.

19. Режим грунтовых вод в хвойных лесах бассейна р. Вятки: Тр./ГГИ.— Л.: Гидрометиздат, 1979,—Вып. 259,—С. 101—112.

20. Влияние осушения на производительность сосняков Прикамья.— Ижевск: Удмуртия, 1980.—138 с.

21. Влияние осушения на растительный покров болот Прикамья // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Меж-вуз. сб.—М.—1980.—Вып. 9.—С. 102—106. Соавтор К. И. Малеев.

22. Зависимость интенсивности смоловыделенпя сосны обыкновенной от уровня грунтовых вод // Гидролизная и лесохимическая промышленность—. М.—1983. — № 3.— С. 24—26. Соавторы Н. 3. Ворончихин, Н. А. Дружинин, М. А. Данилов,

23. Режим почвенно-грунтовых вод и производительность сосновых насаждений на песчаных почвах Прикамья // Роль экологических факторов в лесообразовательном процессе на Урале / УНЦ АН СССР,.—1981.— С. 85—94. Соавтор В. И. Маковский.

24. Режим почвенно-грунтовых вод основных типов сосняков Пюикамья // Современные проблемы лесной типологии: Тез. докл. Всесоюзн. конф.— Львов.—1983.— С. 171—172,.

25. Водный режим лесов Прикамья.— Ижевск: Удмуртия, 1984,—125 с.

26. Температурный режим осушенных торфяных почв // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение: Межвуз. сб. научн. тр.— Л.— 1984.— С. 53—59.

27. Влияние осушения на режим грунтовых вод и рост сосняков прилегающих суходолов Прикамья // Средоулучшающая роль леса: Тез. докл. Всесоюзн. научн.-практ. конф.— Новосибирск,—1984,— С. 122—124.

28. Фитомасса сосновых молодняков на осушенных и удобренных торфяных почвах // Лесоведение.—1985.—№ 1.— С. 26 —30. Соавторы Н. А. Дружинин, М. А. Данилов.

29. Влияние осушения и минеральных удобрений на содержание азота и зольных элементов в хвое сосны // Изв. высш. уч.

завед. Лесной журнал.—1985.—№ 1,— С. 16—17. Соавтор Н. А. Дружинин.

30. Товарная структура сосновых древоетоев на осушенных переходных болотах // Эффективность гидромелиорации в Вологодской области и ведение хозяйства в осушенных лесах: Тез. докладов.— Вологда.—1985. С. 23.

31. Лесоводственная эффективность осушения мезоолиготроф-ных болот Прикамья // Лесное хозяйство.—1986.—№ 2.— С. 29. —32.

32. Гидрологические и лесохозяйственные аспекты осушения заболоченных лесов в лесной зоне европейской части СССР // Тез. докл. V Всесоюзн. гидрологического съезда.— Л.—1986.— С. 163—164. Соавтор О. И. Крестовский.

33. Режим грунтовых вод и влажность торфяных почв // Почвы Марийской и Чувашской АССР и пути их рационального использования.— Йошкар-Ола.—1986.— С. 108—111.

34. Динамика содержания основных элементов питания в торфяной почве // Лесоводство, лесные культуры и почвоведение : Межвуз. сб. научн. тр.— Л.—1988,— О. 62—67.

35. Subsoil waters of marsh pine forests in the Pre-Urals // Proceedings of the international symposium of forests drainage,— Helsinki —1974.— P. 97—107.

Э-01236. Подписано в печать 16.06.89. Печать высокая. Усл. печ, л, 1,8, Тираж 100 экз. Заказ № 671/35 ф.

Республиканское полиграфическо-редакционное объединение Госкомиздата МАССР 424700 Йошкар-Ола, ул. Комсомольская, 112