Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ МЕЛИОРАЦИИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ УДМУРТИИ

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

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ МЕЛИОРАЦИИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ УДМУРТИИ"

- Зкмо

На правах рукописи

Ладыгин Виктор Васильевич

ВЛИЯНИЕ ОСУШИТЕЛЬНОЙ МЕЛИОРАЦИИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ УДМУРТИИ

Специальность 06.03*03 - Лесоведение и лесоводства; лесные пожары и борьба с ними.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена на кафедре лесоводства Нижегородской государственной сельскохозя йствен ной академн и

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация;

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заслуженный лесовод РФ

Корепанов Анатолий Анатольевич

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,

Кольцов Анатолий Сергеевич

Доктор биологических наук, профессор,

Чиндяев Александр Сергеевич

Кандидат сельскохозяйственных наук, старший

научный сотрудник,

Терехов Геннадий Григорьевич

Агенство лесного хозяйства РФ по Удмуртской

республике

Защита диссертации состоится 27 января 2005 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.281.01 Уральского государственного лесотехнического университета по адресу: 620100, Россия, г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного лесохозяйствениого университета

Автореферат разослан 20,1? года.

Учёный секретарь диссертг к ного . Л.И. Аткина

совета, д-р с.-х. наук, проф : ¿>, '

ВВЕДЕНИЕ

В Удмуртской республике ГЛМФ составляет 206500 га, из них осушено 13925 га. Нпчнная с 1969 г. осушение проводилось систематической сетью каналов с применением механизации до 1985 г.

Актуальность проблемы. Однн из наиболее эффективных мероприятий, способствующим повышению продуктивности и устойчивости лесных фитоце-нозов, является поддержание естественного оптимального водного режима местообитаний. Водный режим является наиболее динамичной составляющей комплекса экологических факторов подверженных антропогенным воздействиям. Не смотря на широкомасштабное развитие гидромелиорации, недостаточно изучены региональные особенности лесоводственноП эффективности осушения, не разработаны региональные нормы осушения и параметры осушительной сети отвечающих как лесоводственным, так и экологическим требованиям. Только научно обоснованный подход с учётом всех региональных почвенно-кли магических условий позволит максимально повысить продуктивность лесов с минимальным негативным влиянием.

Це.чь и задачи исследования. Целью работы является проведение многосторонних мелиоративио-лесоволственных исследований:

- установление динамики грунтовых вод в преобладающих типах еловых насаждений;

• определение производительности еловых насаждений в зависимости от УГВ и комплекса почвенно-климатическнх факторов;

- изучение комплекса экологических факторов влияющих на производительность еловых осушаемых насаждений;

- разработка региональных норм и параметров лесоосушительной сети отвечающих как экологическим так и лесоводственным требованиям ведения лесного хозяйства на осушаемых площадях.

Научная новизна. В условиях Удмуртской республики: -выявлена закономерность влияния уровня ПГВ на влажность и агрохимические показатели торфяных почв на рост еловых насаждений в основных преобладающих типах леса на мелиоративных землях;

-выявлена, лесоводственно-хозяйственная эффективность мелиорации в основных трех преобладающих типах болот республики определены параметры лесо-осушнтельноП сети в еловых лесах;

-внесены предложения по ведению лесного хозяйства на осушенных землях с учётом влияния на окружающую среды.

Положения выдвигаемые на защиту

1) Оценка почвенно-экологических факторов режима ПГВ и влажности торфяных почв влияющих на произрастание осушаемых еловых древостоев.

2) Особенности роста и продуктивное™ осушаемых древостоев ели, ведение лесного хозяйства на осушаемых землях в условиях Удмуртской республики,

3) Определение оптимальных норм осушения и параметров осушительной сети при осушении еловых лесов Удмуртской республики.

Обоснованность выводов у достоверность Д; нные ис<|ледо^ц^проводились по апробированным методикам с до полнен и ян i^b^^^ fjao^o^^y ^aTyptj

проводились продолжительный период. Сформулированные в работе научные положения, полученные выводы и рекомендации обоснованы теоретическими и экспериментальными данными, полученными в ходе выполнения работ. Онн базируются на достаточном количестве материала, обработанного при использовании современных методов математической статистики, с получением математических моделей, использования которых возможно в допустимых пределах критериев достоверности и адекватности уравнений.

Практическая ценность и внедрение результатов исследований Разработаны региональные нормы осушения еловых древостое в Удмуртии в основных типах леса с целью повышения продуктивности заболоченных лесов, а таюке улучшения природной среды п поддержания мелиоративных систем в рабочем состоянии под воздействием гидротехнической мелиорации на базе комплексной механизации, Ведение лесного хозяйства на осушенных землях с проведением рубок ухода, позволяет повысить эффективность осушения ельников и получеть дополнительную прибыль от проведения данных работ и следить за санитарным состоянием древостоя.

Личное участие автора Автору принадлежит постановка проблем и проведение исследований в соответствии с методиками, сбор материала в лесу, лабораторные анализы образцов почвы, получение в камеральных условиях лесо-водственно-таксацнонных характеристик в осушаемых лревостоях ели на П,П, систематический анализ, обработка результатов исследования, разработка рекомендаций. Полевой материал собран с 1998-2003 гг.

АпроГ>аиият работы .Основные результаты исследований изложены на конференциях: труды научно-практической конференции «Актуальные проблемы аграрного сектора» Ижевск, 1997; научно-методическая конференция «Новые образовательные технологии н педагогические новации высшего сельскохозяйственного образования» Ижевск 1997; научно-производственные конференции, ИжГСХА,1998; научи о-практическая конференция «Аграрная наука на рубеже тысячелетий» Ижевск, 2001; научно-практическая Пермской ГСХА, 2001; научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов «Перспективы развития регионов России в XXI веке», 2003; всероссийская научно-практическая конференция «Адаптивные технологии в растениеводстве» Ижевск, 2003; научная конференция Российской академии естествознания, Италия, Рим,- 2003; всероссийская научно-практическая конференция «Устойчивое развитие АПК - научное обеспечение» Ижевск, 2004;

Публикации. г)ак1ш)м. Основное содержание диссертации изложено В 12 печатных работах.

Структура а обппГюты. Диссертационная работа состоит из введения, б разделов, заключения, списка используемой литературы в количестве 232 наименований и приложений. Основное содержание изложено 270 страницах, иллюстрировано 40 рисунками и 91 таблицами. Приложение включает 25 страниц из 5 таблиц и 4 рисунков.

1. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В соответствии с поставленной целью исследований рассмотрены следующие программные вопросы:

1. Влияние динамики ПГВ на рост и протводителыiость еловых древостоев на осушаемых болотах.

2. Комплекс экологических факторов влияющих на произвол!стельность еловых осушаемых насаждений

3. Изменение производительности болотных ельников от режима ПГВ и комплекса по') вен но-климатических факторов в результате осушения.

4. Интенсивность и нормы осушения лесных земель.

Работа проводилась на площадях с разно Ii давностью мелиорации в основных типах еловых древостоев. Район исследования относится к подзоне южной тайги.

Закладка и обработка материалов пробных площадей проводилась в соответствии с методиками Лен НИИЛХа, Поволжского лесоустроительного предприятия (1988). Описание почвенного покрова на пробных площадях выполнено по методике В.В. Алёхина (1938).

Уровни расположения ПГВ измерялись по методике С.Э. Вомиерского (1964), М.П. ЕлпатьевскиЙ (1961). Для наблюдения за УГВ в течение суток использовался недельный термограф. При этом термопара заменялась рычажком, на конце которого был укреплён шарнирно стержень, к нему крепился поплавок и опускался в скважину. Уровень волы в скважине записывался с помощью самописца термографа, выполняющего роль второго плеча рычага. Периодичность замеров колебалась от 7 до 10 дней в зависимости от времени года. В весенний период (май) замеры проводились не реже одного раза в педелю, а в кон не лета, осенью и в начале весны замеры проводятся через 10 дней, в зимний не реже двух раз в месяц.

На основании полученных данных глубины залегания грунтовых вод брались средние показания по скважинам и колодцам пробных плошалей, и вносилась поправка на среднюю отметку поверхности.

Химические анализы проводились в соответствии «руководства по химическому анализу почв» Е.В. Аринушкнна(1970).

При определении содержания кислорода и химического состава грунтовых вод применялся йолометрический метод П,Д. Винокурова, анализ грунтовых вод проводился по методике A.A. Резника.

На всех пробных площадях было проведено м орфо логн чес кое описание почвенных разрезов. В отобранных образцах проводился агрохимический анализ почв, определялось содержание К;0 (по методу Я.В. Пейве), Р:05 (по методу А.Т. Кирсанова), кальций и магний, pH солевой вытяжки (потенциометрнчееккм методом).

Для определения гранулометрического состава почв но генетическим горизонтам проводилась по методу Сабаннна.

Для определения коэффициента фильтрации торфа применялся полевой метод восстановления воды в скважине после откачки.

Влажность почвы определялась весовым метолом по смешанным образцам »3 4-х разрезов,

Л истово Л анализ проводился в соответствии с методическим руководством по ускоренному анализу растениП.

Для определения количества осадков брались данные ближайших метеостанций. Определение зимних осадков и высоты снежного покрова определяли по группам типов леса и на участках различной степени осушения с помошью маршрутноП съемки и на постоянных снегомерных квадратах.

Сезонная динамика грунтовых вод определялись на основании замеров УГВ в течение года.

Глубина промерзания и оттаивания почв определялась с помощью мерз-лочетра Дан пли на.

Для определения продолжительности подтопления почвенных горизонтов замеры проводили на глубину до 100 см, с распределением по горизонтам выше поверхности. Показатели продолжительности подтопления брали с графиков УГВ, наносились на план в масштабе на миллиметровку.

Для определения влияния осушения на режим почвенно-грунтовых вол и роста леса осушаемых болот для проведения наблюдений заложены пробные плошали еловых древостоях на торфяных почвах. В одном и том же древостое сравниваются показатели режима УГВ за периоды до и после осушения прилежащих болот. Дополнительно к этому устанавливались контрольные пдошади за режимом УГВ аналогичных древостоях вне действия осушительных систем, У взятых модельных леревьев полностью по всему стволу замерялись линейные годичные приросты в высоту. Точность в последовательности приростов контролировалась по приростам и годичным кольцам на каждом древесном срезе. Все полученные данные позволили установить влияние мелиорации на рост окружающих ельников. Комплекс лесоводстве иных и почвепно-гидрологнческие исследования проводили на постоянных пробных площадях.

2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Республика подразделяется на две части северную и южную, с подразделением по зонам. Северная часть её - располагается в подзоне южной тайги; южная часть - располагается в северной подзоне зоны смешанных лесов с преобладанием хвойных порол. Основные лесообразуюшие породы в республике в подзоне южной тайги ель, сосна, пихта, берёза, осина; в подзоне смешанных лесов - преобладание хвойных. На незначительных плошадях встречаются смешанные насаждения с дубом, клёном, ильмом.

Средний состав лесного фонда данным лесоустройства за 1998 г. в республике составляет 34Е17С1Пх36Б60с5Лп Юл.

Исследования проводились в основных типах болот республики мезооли-готрофном, переходном, низинном осушаемых с 1969 - 1976 гг. в Глазовском, Балезинском, Игринском, Селтписком лесхозах. Мелиоративные участки располагаются в подзоне южной тайги. Объекты исследований подобраны в преобладающих типах леса республики. Экспериментальные работы проводились на 10 опытных участках, включающих 31 пробную площадь с описанием всех такса-

1Ш0НИЫХ показателей, а также состояния осушительной сети. Заложено 72 смотровых водомерных колодиа, где проводились наблюдения за уровнем ПГВ (1999-2004гг.) С каждой пробной плошали взяты модельные деревья, произведён полный анализ хода роста каждого модельного дерева. Обработка полученных данных проведена на ЭВМ.

3, ДИНАМИКА ПОЧВЕННО - ГРУНТОВЫХ ВОД ОСУШАЕМЫХ БОЛОТ

Динамика ПГВ рассматривалась в 3-х типах осушаемых болот республики: мезоолиготрофном, переходном, низинном.

Наблюдения за динамикой ПГВ проводились на осушенных мезоаччго-трофных болотах в разновозрастных насаждениях. Подобраны участки с различной степенью осушения и расстоянием между осушителями 160 и 200 м при глубине осушительного канала 0,6-0,8 м. Полученные данные по мезоолнго-трофному болоту представлены в таблице К Данные расстояния между каналами обеспечивают рост еловых древостоев по IV и V классам бонитета в межканальной полосе.

Таблица 1. Динамика почвенно-грунтовых вод на мезоолиготрофном болоте Селтинского лесхоза _

Расстояние до какала, м Среднемесячный ночьснисм кол, см

V | VI | VII | VIII | IX | Сред, У-ГХ

1. = 160 м

] 38,6 56.3 68.2 73.1 74,3 62.1

10 27,6 49,2 59,6 67.3 64,7 53.7

40 24, В 36.5 45.2 56.3 52,6 43.0

80 15,6 19.8 29,4 32,6 30,8 25,6

40 19,6 28.6 38,6 49,3 46,8 36,6

10 22,3 46.2 54,3 58,4 55,3 47,3

1 32.9 50,3 662 68,1 66.3 50,7

1. = 200 м

1 29,2 38,4 43,4 46,4 44,6 40,4

10 11.6 20,4 28,2 зи 28.2 23,9

50 10 16.6 19,6 25,1 24,3 19.1

100 8,5 14.2 16.4 23.2 18.6 16,1

50 12.2 23.3 22,7 28,2 26,3 22,5

10 13 24,4 32,3 38,4 33,7 28,3

1 33 42.2 46,6 50.6 46.7 43.8

Из (табл. 1) видно, при расстоянии между осушителями 160 м в межканальном пространстве уже в весенний период ПГВ понижаются до 10 см в глубь торфяной почвы. Для сравнения приводятся данные математическоП обработки по режиму ПГВ в осушенных объектах.

Рассматривая динамику ПГВ на мезоолиготрофном болоте по годам, имеем существенные отличия в зависимости от количества выпадающих осадков за вегетационный период. Имеется связь между уровнем ПГВ и расстоянием от канала при осушении открытыми каналами различной глубины, профиль которых расположен в верхнем слое, (рис. 1).

s

Расстояние от канала, м

О 10 20 30 40 50 60 70 90 90 100

• УГВ при межкэнальнои расстоянии 160 м

• УГВ при межкзнзльном расстоянии 200 м

Рисунок 1,- Выровненные варианты значения средне вегетационного уровня ПГВ при осушении мезоолиготрофных болот.

На приведённых рисунках видно, что принятое расстояние в 160 м позволяет понижать уровень ПГВ на глубину ло 30 см в вегетационный период, создавая оптимальные условия для произрастания еловых насаждений. При расстоянии в 200 м отмечается подтопление верхних корнеобитаемых горизонтов торфяной почвы на протяжении всего вегетационного периода, что создаёт неблагоприятные условия для роста и развития древостоя.

На осушенных переходпыг болотах наблюдения за динамикой ПГВ проводились в разновозрастных лревостоях 11 - V класса бонитета. По степени осушения подобраны участки с расстояниями между осушителями 180, 200 м при их глубине капала от 0,9 до 1,1 м, в (табл. 2).

Таблица 2. Динамика почве и и о-фунтовых вод осушаемом переходном

болоте Игринского лесхоза

Расстояние до канала, м Среднемесячный уровень почвенио-груитовых вод. см

V | VI t VII | VIII I IX I Сред. V-IX

L= 180 м

| 67 72 76 78 74 73,4

10 45 55 69 75 70 62.8

40 за 45 64 63 Sft.O

80 20 32 46 51 48 39,4

40 34 40 59 64 60 51.4

10 40 44 66 69 64 56.6

1 64 68 70 76 68 69.2

L = 200 м

1 54 66 72 74 70 67.2

20 48 54 66 69 67 60,8

50 36 4S 58 64 62 53.6

100 18 23 42 48 46 35,4

50 33 42 56 6t 58 50.6

20 42 48 64 63 60 5S.4

1 49 56 66 68 64 60.6

При расстоянии между осушителями в 180 м и глубине капала 0,9 м обеспечивался полный сброс ПГВ из межканального пространства. Наибольшее понижение УГВ наблюдается в приканальной части, а наименьшее в межканальной части. Таким образом, чем интенсивнее проведено осушение, тем больше реакция уровня ПГВ на обилие выпадающих осадков в вегетационный период. Между каналами глубина расположения грунтовых вод в вегетационный период составляет 40 - 45 см, а у канала соответственно 60 - 70 см.

Отсюда следует, что на внутри сезонную динамику фунтовых вод интенсивность осушения на переходном болоте существенно не влияет из за высокой порозносги и внутренних водотоков в торфяной почве. При расстоянии между каналами в 200 м и глубине канала 1,1 м осушение, также как и при первом варианте, не оказывает существенного влияния на уровень ПГВ.

Расстояние от какала, м о ю го зо ¿о ао 60 70 во эо »оо

0 -10 -20 § -30 т -40 £ -50 •60 -70

-во

y = 5,3933Ln(x)-e9,691*

у «6.7129Ln(*) - 74,525

| УГВ при межиэ на льном расстоянии 1В0 м

* УГ8 при межканальном расстоянии 200 м

Рисунок 2.- Выровненные варианты средне вегетационных значений уровня ПГВ при осушенин переходных болот

На переходных болотах уровень ПГВ зависит от расстояния и характера торфяной залежи, На (рис. 2) приведена кривая депрессии, профиль которых располагается в двух слоях торфяной залежи. Имеется связь между уровнем ПГВ п расстоянием между каналами, это показывает линейное уравнение. В данном случае примятые значения межканальных расстояний в 180 и 200 м, при осушении осушителями на 1,0-1,2 м, понижают ПГВ в среднем за вегетационный период на глубину до 40 см. Таким образом, принятые для региона расстояния между осушителями для переходных болот в 180-200 м полностью отвечают гидрологическим и лесоводственным требованиям.

На осушаемых низинных болотах наблюдения за динамикой ПГВ проводилась в разновозрастных древостоях, По степени осушения подобраны участки с расстоянием между осушителями 180, 200, 250 м, при глубине каналов от 0,8 до 1,2 м в преобладающих типах леса республики, (табл. 3). Из представленных табличных данных видно, что такие расстояния между осушителями оказывают существенное изменение в динамике ПГВ. При расстоянии между осушителями в 250 м почвенно-грунтовые к талые воды выходят на поверхность почвы в межканальной полосе.

Таблица- 3 . Динамика почвешю-грунтовых вод осушаемых ельников на 1ШЗШШЫХ болотах Глазове ко го и Балеринского лесхозов

Расстояние ло канала, м Среднемесячный уровень почвемно-грунтовых вод. см

V I VI 1 VII 1 VIII i IX 1 Сред. V-IX

L = 180 м

1 64 76 78 80 75 74,6

15 56 68 74 75 73 69,2

40 42 64 66 72 65 61,8

90 24 48 54 58 55 47.8

40 36 56 62 68 63 57.0

15 42 62 72 74 70 64.0

1 58 67 74 76 73 69.6

L-200M

I 56 62 68 72 70 65,6

20 49 56 64 68 66 60.6

50 31 47 50 65 56 49,8

100 16 24 36 44 42 32,4

50 36 52 56 67 62 54,0

2(1 52 59 64 76 69 64.0

1 68 73 77 so 76 74,3

L = 250 м

1 26 i 41 55 61 56 47,8

10 12 30 44 49 45 36,0

25 7 21 35 42 37 28,4

75 4.2 17 30 33 31 23,0

125 3 10 17 18 15 12,6

75 3,6 16 26 29 27 20,3

25 6 19 31 36 33 25,0

10 9 25 39 44 41 31,6

1 22 36 50 57 52 43,4

Лучшие показатели по уровню ПГВ получены при расстоянии 180-200 м. После оттаивания почвы отмечается резкое понижение ПГВ на всём межканальном пространстве. Проведён корреляционный анализ многолетннх наблюдений за уровнем ПГВ на низинном болоте при различном удалении от канала, {рис. 3).

Расствнии* от киналч, м

-5 5 15 25 35 45 55 65 75 В5 95 <05 Т(5 125

1-0-т------ -----------

ч »7.21ieun»>_- 50,023 _ J,

izt------------

у »5,3S19LnM-77.279

УГВ при межканальном расстоянии ISO м

• УГВ при межканальном расстоянии 200 и

в УГВ при межканальном расстоянии 250 м

Рисунок. 3- Выровненные варианты средне вегетационных значений уровня ПГВ при осушении низинных болот

При анализе меж канальных расстоянии низинного осушенного болота наиболее оптимальное расстояние составляет 180-200 м, при котором обеспечивается оптимальная норма осушения. При межканальном расстоянии в 250 м уровень грунтовых вод принимает минимальные значения. В приканальной части УГВ располагается на глубнне 30 см, а межканальной - 10 см, что неблагоприятно для роста древостоя.

4, ВЛИЯНИЕ ОСУШЕНИЯ НЛ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЕЛОВЫХ ДРЕВОСТОЕВ

Режим грунтовых вод не одинаково влияет на рост и производительность еловых древостоев в течение всего периода вегетации. Особенно наглядно это проявляется в древостоях недостаточного и избыточного увлажнения, т.е. в условиях, когда УГВ становится основным фактором, влияющим на жизнедеятельность и производительность древостоев. Во всех вариантах осушения отмечается снижение прироста с возрастом спелости лревесных пород и в благоприятных почвенно-грунтовых условиях. В мезоолпготрофных осушенных болотах отмечается разновозрастность произрастающих древостоев. Более молодые деревья меньших диаметров на осушенных мезоолпготрофных болотах отличаются хорошей отзывчивостью на осушение. Кроме того, древостой на болотах более молодые, по сравнению древостоями на суходолах. Ото положительно отражается на их приросте после осушения. На переходном и низинном болоте также наблюдается прирост древостоя в значительно больших размерах. Мо-лодняки на осушенном переходном болоте повышают производительность с IV до II класса бонитета, спелые древостой с V до III класса бонитета. На низинных болотах существенно возросли все лесотаксаи ионные показатели. В молод-няках производительность ельников повысилась с IV до I класса. Таким образом, подтверждается общепринятое мнение о нецелесообразности осушения спелых и перестойных древостоев на торфяных почвах.

Изменение лесотаксанионных показателей осушенных болот наглядно проявляется при изучении хода роста различных по возрасту древостоев. Из данных (рис. 4), наглядно просматривается роль лесоосушения в увеличении приростов по высоте, диаметру и объёму. Прирост по высоте увеличивается в ельниках во всех типах болот. Чем моложе древостой, тем прирост значительнее.

Прирост древесины в спелом древостое не только ниже, но и значительно запаздывает после осушения, по сравнению с молоди якам и и средневозрастными древостоями. Это вызвано продолжительной адаптацией спелых еловых деревьев к новым почвенно-гидрологическим условиям. Вследствие чею в переходных и низинных болотах происходит усыхание и вывал перестойных деревьев. Текущий прирост по диаметру в спелом древостое после осушения практически не увеличивается.

В молодняках наблюдается резкое увеличение прироста, а в средневозрастных древостоях через 5-8 лет наблюдается снижение прироста, вызванного высокой сомкнутостью и густотой древостоя. Большое количество сухостоя, особенно в нижних ступенях толщины, вызывает необходимость проведения рубок ухода.

* 0.6 ,

0 1965

—..— - *

-■-а

4'

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

5 0.45 1

£ 0,4

| 0.35 {

5 0.3 ■

5 0.25 ;

6 °-21 о 0,15 -I о. ]

0,1 0,05 ч

3 &

.О

1

о -—

1965

сг

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

х

£ Ф

£ о о

ЕГ

Б £

0.009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 -о.ооз ; 0,002 -0,001 ^ о I —

1965

л

----я

1970 1975 1900 19В5 1990 1995 2000 2005 -Молодняки — а — Средневозрастные -- л- •-Приспевающие —• - Спелые

Рисунок 4,- Ход роста модельных деревьев.

Запас древостоя находится в тесной зависимости от режима грунтовых вод. Приводим данные древостоя (табл. 4).

Таблица 4. Основные таксационные показатели ельников осушаемых болот

№ Расстоя- Уро- Спета в Ви> Среди»* Средний Класс Пол- Запас м'/га

п.п ние ОТ вень ряст. высота, диаметр. бонн- нота на 1 га по эле-

канала. ПГВ, лет м см тета мен-

м см там

1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12

Метоол к готроф! те болото

До осушешгя 5Е(75>2С(6013 Б(55) 7. V 0,6 80

При межканалы юм расстоянии 160 м

1а 10 0.45 6Е1СЗБ Е(70) 16,0 17,6 Ш 0,70 161.5 99,6

С(50) 15.0 14,3 11,9

Б(50) 16.0 15,0 50,0

2а 40 0.50 6Е4Б Е{70) 15,8 15.8 М1 0,69 132,7 83,9

Ц50) 16,0 14.2 48,8

За 80 0.25 4Е2С4Б Е(70) 14.0 16,3 III 0,56 127,1 54,7

С(50> 12,3 16,1 25,6

Б(60> 14.5 15,7 46,8

До осушения 4Е(35)6Б(30> 8 10 V 0,6 50

При межкапалыгом расстоянии 200 м

Ш 10 0.25 5Е2СЗБ Е(70) 17,0 16,3 ш 0,65 164,0 77,5

С(50) 16.0 14.8 35.8

Б(60> 17,0 14,6 50,6

26 50 0,20 6Е1СЗБ Е(70) 16.4 15,9 111 0,59 139,5 79,3

С(50) 16.0 13.9 12,9

Б(60) 16.6 14.2 47,4

36 100 0.16 4Е2С4Б Е(70> 15,0 16.3 IV 0,57 106,6 47.0

С(50) 12.3 15.3 23,0

Б(60) 14.8 15,7 36,7

Переходное болото

До осушения 4Е(75)6Б<30) 13 14 IV 0.7 ПО |

При межканалыюм расстоянии 160 м

1о 10 65.5 5Е5БОС Е(75) 20.0 21,1 11 0,80 263.6 48,4

Б( 30> 22,0 21,6 47,1

0с<60) 21.8 24,1 4,4

2а 40 53.5 5Е4Б1()с Е(75) 20,0 21,6 II 0,80 260,5 131.1

В(Я0) 22,0 21,3 101.3

0с(60> 22,0 22,5 28.0

За 80 39,4 5Е4ГЛОС Е(75) 20,0 21.2 II 0.78 259,0 121,7

Б(80) 22,0 22,0 105,9

0с160> 22,0 22,7 31,3

До осушеш ш 4Е(90)5Б(50)ОЛС(45) 15 16 IV 0,6 130

Пргг игежкагтальпом расстоянии 200 м

16 10 57.7 5Е5Б+С Е(75) 20.7 21.6 II 0,75 263.3 122.1

П(90) 22.3 26,2 21,5

С(63) 23.5 22.2 119,8

26 50 51.5 5Е1С4Б Е<75) 21.3 21,7 II 0,71 233,0 116,3

С(90) 22,0 27,1 21,2

Б(60) 23.7 22.1 116,2

36 100 35,4 5Е5Б Е(80) 20,3 22,1 111 0.68 242,8 133,6

С(60) 22.0 22,0 109,2

Окончание таблицы 4.

1 2 3 4 5 6 7 « 9 | 10

Нтинное болото

До осушения 8Е( 11(Н80)2Б{70) 18 20 IV 0.7 190 |

При ыелканальном расстоянии 180 м

1а 15 66,5 5Е4БЮс Н60) 21,0 21 1 1 0,89 297,4 156,4

Б(50) 22,0 19,9 117,5

0с(40> 21.3 21,7 23,5

2а 40 59,5 5Е5Б+ОС Е(60> 20.7 21,6 I 0.89 285,6 150,9

Б(50) 21.7 21,0 127.0

0с(40) 20,7 20,3 7,7

За 90 47,8 6Е4БЮс Е(60) 20.8 21,1 1 0,84 284,7 158,1

Б(50) 22,0 20,7 115,5

0с(50) 20,6 19,4 11,0

До осушения 8К(80)2Б(55) и 16 IV 0,7 120

При мел канальном расстоянии 200 м

16 20 67,5 5Е5Б К(76) 21,5 21,9 [ 0,84 330,3 158.9

Б(65> 22,5 22,3 144,5

26 50 52 5Е5Б К(76) 20,5 21.7 II 0.87 271,0 121,0

«65) 21,8 22.8 150.0

ЗС 100 32,4 4Е6Б Н(76) 19,6 20,9 111 0,85 257.0 113,7

Е(65) 21,0 22.5 144,0

До осушен не 8 Е{ 100+80)25 0) 16 16 V 0,7 100

При межканальноы расстоянии 250 м

1в 10 43,0 5Б5Е Е(60> 21,5 21,9 I 0,84 303,3 158,9

Б{70) 22,5 22,3 144,5

2в 20 35.0 5Б5К Е(60) 20,8 21,7 II 0 81 255,4 122,9

Б(70) 21,0 22.2 (32.5

Зв 70 29.0 5Б5Е Е(60) 19 0 21.1 II 0,75 221,5 116,9

Б(70) 20 6 19 9 104,6

4в 125 12.6 5Б5Е Н(60) 18.4 20,6 III 0,74 194,1 0,74

Б(70) 19,0 19,4

Как видно из таблицы 4, наибольшим запасом обладают древостой высоких классов бонитета, т.е. древостой с оптимальным режимом залегания грунтовых вод.

Между запасом, полнотой и классом бонитета в древостое обнаруживается тесная связь, чем выше класс бонитета, тем больше его запас и полнота. Тогда как УГВ не всегда отражает эту зависимость. Древостой на болотно-торфяных почвах отличаются небольшим запасом и полнотой, по сравнению с древостоя-ми того же класса бонитета, на минеральных почвах. Таким образом, между ве-, гетационным расположением УГВ, классом бонитета и запасом древостоя установлена тесная зависимость. Проведённый анализ в различных типах болот н различных межканальных вариантах наблюдений показал очень тесную линейную связь уровня ПГВ осушаемых болог с запасом и средней высотой древостоя, (рис 5,6, 7). Регрессионный анализ связи уровня ПГВ и запаса показал, что линейное уравнение с логарифмическим факторным признаком адекватно описывают связь запаса древостоя и уровня ПГВ.

а)

б)

180 160 МО 120 10а -

г5

зо

* 160 м

-выравнивающая

и 200 м — —выравнивающая

М 55 60

Уровень ПГВ, си

Рисунок 5,- Выровненные значения средних высот и запасов древостоя в зависимости от межкапальных вариантов па мезоолнготрофном болоте.

а)

»а,

ч _ »

ц- »0 ---» " ♦

5 "о | '<■

""" и»

б)

3

а

О

Уровень ПГВ. си

3

5

270 260 \ г»

240 -230 220 210 200

30

160 М -кырэенивгюгцая

5 60 1

г 200 м — —выравнивающая

ео 65

Уровень ПГВ, см

Рисунок 6,- Выровненные значения средних высот и запасов древостоя в

зависимости от межканальных вариантов па переходном болоте.

а)

а а

а »

10 : <« I "

I " й 10

С)

350 2 300 § 250

я гоо

150

6—

____

-ч-

та во

УровеньПГВ,см

ю

180 и

го зо *о

* 200 и

выравнивающая — —. выравнивающая

10 чо

1 250 м

— выравнивающая

Уровень ПГВ, ем

Рисунок 7,- Выровненные значения средних высот и запасов древостоя в

зависимости от межканальных вариантов на низинном болоте.

Влияние типа болотной залежи на производительность ельников наглядно проявляется при сравнении агрохимических показателей торфяных почв на ме-

зоолиготрофных, переходных, низинных болотах, (рпс.11). а) *

I 60.00

^ 40.00 * 20 .00 5" 0.00

б)

■ (Лзэоолиготрсифное

НАПЬ «АГуСТ

— - - Переходное

Сентябрь СяТйбрь

- - - Низинное

С <0.00

а

^ ».00

И4йПЬ Лпгуст С-ГНИ*Ьр4,

- Мезоолигатрофное — - Переходное - - - Низинное

в) 'I 1000 е

I 500 С?

вГ о оо

свмт^рь

«КТПбрЬ

-Меэоогоготрофное — - • Переходное - - - ■ Низинное

Рисунок 11.- Средне вегетационная динамика Ы.Р.К в осушаемых торфяных болотах.

Торфяные почвы имеют значительные отличия по кислотности, зольности, содержанию капьпия и магния, ко при этом пег значительных различил по содержанию подвижного калия и фосфора. Не только содержание ЫРК, но н общие условия усвоения питательных веществ из почвы при осушении изменяются.

Всё это указывает на то, что рост древостоя улучшается после осушения не только за счёт увеличения количества подвижных форм азота и зольных элементов, а главным образом за счёт улучшения обмена веществ между почвой и древостоем.

5, ВЕДЕНИЕ ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА НА ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ

Ведение лесного хсняйства на осушаемых болотах должно проводится совершенно в иной форме, чем на суходолах.

Практика показывает, что про ре леи не рубок ухода (обновления) позволяют улучшать санитарное состояние насаждения и формировать новое поколение высокопродуктивных и ветроустойчивых древостое в из полроста и жердняков ели и первого яруса берёзы. Рубка проводилась п ельнике лолгомошннке V класса возраста состав 9Е1 БОл с ухудшенным санитарным состоянием.

Основная иель рубок ухода в осушаемых лесах это улучшение санитарного состояния древостоя и формирование нового поколения высоко продуктивных лревостоев, рекреационных и санитарпо-гигиенических насаждений из елового подроста и первого яруса берёзы.

Рубки проводились в два приёма:

- при проведении первого приёма рубки ухода осушаемых древостоях рационально проводить одновременно с разрубкой трасс, при этом вырубались спелые и перестойные деревья, кроме ели вырубались берёза (не более 10 • 15% стволов). Остаются не более 700-750 стволов берёзы на I га осушенной площади в биогруппах подроста ели, причём с западных сторон осушительной трассы количество стволов берёзы оставляется максимальным,

- второй приём рубок назначались через 10-15 лет, цель данного приёма реконструкция II яруса и полроста ели. При этом берёзовый древостой дополнительно изреживалнсь на 20-25% вырубались подлесочные породы - ива, осина, ольха.

Для проведения рубок ухода плошали между осушителями разбивались волоками на своеобразные квадраты пасеки шнриной 30-40 м, которые способствовали проведению лесоводсгвенных уходов за лесом.

При этом прорубленные волока не способствуют ветровалу ели, так как главная порола находится в смесн с сопутствующими породами. Проведение рубок ухода положительно влияет на рост и развитие елового полроста так и на его рост, таблица 6.

Мы проанализировали два осушенных участка после проведением рубки ухола (обновление) и без ухода, в разновозрастных ельниках, с целью омоложения. В целом, проведение данных рубок обновления позволило повысить продуктивность древостоя, сохранить коренные типы леса, сформировать породный состав и обеспечить непрерывность лесопырашнвання хвойных порол.

Таблица 6. Динамика роста и возобновления елового подроста с проведением

рубок ухода на низинном болоте (Гл азовский лесхоз)

Год наблюдения Участок с проведением рубок ухода KoirtpiMbiiun уча ею к 6e:j у* ода

Прирост по высот«, см Количество жизнеспособного пол роста, тыс. шт/та Прирост ПО высоте, см Количество жизнеспособного подроста, тыс. шт/га

1974 2Т19 1.8 2.2 1.6

1986 20.3 6.3 16.8 2.8

2003 22.4 19,5

ИТОГО 172,4 4.5 121.2 2.2

6. ИНТЕНСИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ЗЕМЕЛЬ

Для расчёта нормы осушения для условий республики использовалась методика Ю.Ю. Русецкаса (1989), а также графический метод с использованием методики П.П. Залитиса (1989).

Для определения расстояний между осушителями использовалась формула Роте при известной глубине канала после осадки торфа То - 1,1-1,2 м при требуемой средне вегетационной норме осушения. Данный метод расчета межканальных расстояний использовался (П.В. Бабнков 1987г, A.C. Чиндяев 1995г). В результате проведённых исследований определены оптимальные нормы осушения и расстояния между каналами при осушении болот в Удмуртской республике, таблииа 7.

Таблица 7. Нормы осушения и оптимальные расстояния регулирующей сети

осушаемых болот Удмуртии

Средне многолетний уро- Норма осушения, см Расстояние

вень ПГВ, см Весен- Средняя. ia вегетации) между ка-

весеимнЯ вегета иконный няя по методу но графику средняя налами,

Русецкаса м

Ельник кустари пч ко во- сфа гно вы ii

15 40-50 5 49 43 46 160

ЁЛЫШК ДОЛ [ОМОЮ пиковый

35 50-60 19 56 52 58 193

Ельник травяно-ГкумгныП

30 40-50 8 38 | 47 51 1S1

Ельннк черничник

38 60-70 24 | 63 60 ! бз 169

7. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1, Почвенно-климатнческне особенности Удмуртии из-за континеиталыюсти климата отчётливо влияют на характер режима грунтовых вод. Прежде всего, это выражается в большой динамике грунтовых вод в течение вегетационного периода.

2. Основной особенностью мелиоративного объекта являете» режим ПГВ, который проявляется не только на различной глубине их стояния, но и в годовой, се-

зонной 11 суточной динамике. Поэтому продолжительность вегетационного периода, колебание УГВ, величина подтопления определённого горизонта почвы на протяжении всего года имеет свои специфические особенности в зависимости от тина изучаемого болота.

3. Высокая амплитуда колебания грунтовых воя является показателем продуктивности елового древостоя. Весенний период мелиоративная сеть отводит талые п грунтовые воды из корпеобнтаемого горизонта и в последующем на протяжении всего вегетациоиною периода обеспечивает воздушно-минеральный обмен между почвой и грунтовыми водами.

4. Режим грунтовых вод в торфяной почве находится в полной зависимости от количества выпадающих атмосферных осадков, а также ог их интенсивности на протяжении вегетационного периода. В каждом типе леса имеется своя корреляционная зависимость между суммой осадков вегетациоиною периода и зависимостью средне вегетационного УГВ в любом типе леса.

5. На мелиоративных объектах уровень ПГВ в торфяных почвах колеблется на большую глубину, чем на неосушенных н отличается более выраженной динамикой.

6. На осушенных лесных бологах дата весеннего максимума подъема ПГВ отодвигается на более поздний срок (на 1-2 недели), поэтому растягивается период снеготаяния, являясь важным фактором регулирования вссснпего стока.

7. Мелиоративные работы, проведенные в Удмуртии, дали высокий лесово-дственный эффект на низинных н переходных болотах. Древостой ели сибирской на осушенных переходных и низинных бологах повышают продуктивность с IV - V на I - II класс бошгтета. Осушение мезоолнгогрофных болот ожидаемого лесоводстве иного эффекта не лпет, независимо от возраста древостоев. Поэтому проведение мелиоративных работ назначается в санитарно-зстетнческих целях.

8. УГВ находится в тесной взаимосвязи с запасом (типом леса) и высотой (класс бонитета) древостоя и близка функциональной.

9. Повышение производительности ельников после осушения характеризуется существенным улучшением товарной структуры. По выходу сортиментов из ствола дерева осушенные ельники уступают только высоко и роизволительным ельникам, произрастающих на минеральных почвах. Кроме того, улучшаются товарные и технические свойства древесины.

10. На протяжении вегетационного периода наблюдаются значительные колебания содержания элементов питания в торфяных почвах. Их динамика находится в тесной зависимости ог древостоя и интенсивности осушения. При этом нужно учитывать расположение корневых систем, так как корневая система ели поверхностная. Существенного увеличения содержания основных элементов питания после осушения не отмечается, так как они потребляются лревесно-кустэрннковой и травяно-моховой растительностью.

11. В результате осушения ухудшается тепловой режим ночв. Осу [пенные торфяные почвы холоднее почв пеосушенных бодог, сильнее промерзают и медленнее оттаивают. Причиной этого является понижение УГВ и затеняющая роль древесно -ку ст ар н и к ово го яруса.

12. Осушение существенно влияет на живой напочвенный покров, исчсзаюг гигрофиты н появляются мезофиты. Выпадение из состава напочвенного покрова сфагновых мхов служит индикатором интенсивности осушения. Кроме того, обилие черники н брусники определяется не только степенью осушения, а также развитием аревеспо-кустарннкового н травя и о-ку стар ннчковога яруса.

13. Оценки модели текущего прироста и почвснно-климатпческлх условий основных типов еловых древостоев показали, что производительность ельников в Удмуртии определяется температурой, УГВ и его динамикой. УГВ не во всех типах леса статистически значимая величина. Однако нужно учитывать, что влияние УГВ корреляционно связано с почвснио-клнматгмескимн факторами. Период увеличения прироста ельников на осушенных болотах находится в тесной зависимости от технического состояния осушительной сети.

14. Несмотря на большие затраты при строительстве и ремонте осушительной сети в результате гидромелиорации, ельники даюг экономический эффект за сч&г создания благоприятных условий роста и развития древостоев на переходных и низинных болотах.

Предлагаемые в диссертации нормы осушения для еловых древостоев н параметры лесоосушнтелыюй сети рекомендованы для внедрения в производство.

Список работ онубликовтш ых по теме диссертации

1. Ладыгин В.В. Кольцов A.C. Характеристика лесною фитоценоза Удмуртии в зависимости от рельефа, почвенного покрова и влагообеспеченностн,// Труды научно-практической конференции «(Актуальные проблемы аграрного сектора» Ижевск, 1997.- С. 51-53.

2. Ладыгин В.В. Влияние осушительной мелиорации на продуктивность заболоченных лесов7/ Труды научно-практической конференции ИжГСХА, Ижевск, 1998.-С. 35-36.

3. Ладыгин В.В. Определение степени осушения заболоченных лесных земель.// Труды научно практической конференции ИжГСХА, Ижевск, 2002.- С. 25-27.

4. Ладыгин В.В. Ефимов Н.Г. Влияние осушительной мелиорации на экологию леса // Сборник статей, XXVIII Научно-производственная конференция Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. ПжГСХА, Ижевск, 1997,- С. 128-129.

5. Ладыгин В.В. Основные принципы и задачи гидротехнической мелиорации в лесном хозяйстве.// Сборник IX Научно-методическая конференция "Новые образовательные технологии и педагогические новации высшею сельскохозяйственного образования". ИжГСХА, Ижевск, 1997,-С. 96-98.

6. Ладыгин В.В. К методике проведения учебных практик но гидротехнической мелиорации. // Труды научно практической конференции ИжГСХА, Ижевск, 2002.- С. 34-35.

7. Ладыгин В.В. Продуктивность еловых древосгоев в зависимости от затопления грунтовыми волам и У/ Труды научно практической конференции НГСХА, Н-Новгорол, 2003. - С 44-45.

8. Лодыгин В.Fi. Ефимов Н.Г. Рабочая программа по курсу «таксация леса» специальности 260400 Лесное и лесопарковое хозяйство.// Материалы IX научно-методической зональной конференции «Новые образовательные технологии и педагогические новации высшего сельскохогяйственното образования» (21-23 мая 1997 года, г. Ижевск) Ижевск 1997,- С. 20-21.

9. Ладыгин В,В. Коренаhör A.A. Влияние лесоводственного ухода в осушенных ельниках па Армирование древостоя и напочвенного покрова// Труды научно практической конференции НГСХЛ, Н-Новгород, 2002, С. 48-52.

10. Лалыгин В.В. Мероприятия по улучшению условий местопроизрастания заболоченных лесных земель в Удмуртии// Пермский аграрный вестник: 85 лет высшему образованию на Урале: О кол о го-агрономические и зооветеринарные вопросы АПК, - Пермь: ПГСХА - Выпуск. 1V-4M23c. (64-65с.)

11. Ладыгин В.В. Кольцов A.C. Корепанов A.A. Условия полдержания высокой эффективности осушенных древостпеи в различных типах болот.// Успехи современного естествознания №12 . Москва, 2003.- С. 93-94.

12. Ладыгин В.В. Влияние г и лро лесомелиоративных работ на болотные экосн-стемы леса и эксплуатация лесоосушнтельных систем// Труды научно практической конференции НГСХЛ, 2003.

На правах рукописи

Ладыгин Виктор Васильевич

Влияние осушительной мелиорации па продуктивность еловых лесов

Удмуртии

Специальность 06.03,03. - Лесоведение и лесоводство; лесные пожары и борьба с ними Автореферат диссертации иа соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Формат 60х 84/16, Объём 1,3 пл. Тираж 100 экз. Заказ № 7593 Гарнитура Times New Roman. Отпечатано на Rex-Rotary ФГОУ ВПО ИжГСХА

»25152