CC BY
68
УДК 630*235.2:631.615(470.12)
Влияние реконструкции малоценных насаждений на гидромелиоративных системах на экологические условия среды в Кадниковском лесхозе Вологодской области
Карбасникова Елена Борисовна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесного хозяйства
e-mail: helen15@yandex.ru
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина»
Стрельникова Ирина Алексеевна, магистрант
e-mail: irina.strelnikova.92@mail.ru
ФГБОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия им. Н.В. Верещагина»
Аннотация: выполнена оценка влияния реконструкции насаждений на гидромелиоративных системах на экологические условия среды в Кадниковском лесхозе Вологодской области. Описана методика работ, приведена краткая характеристика объекта исследований. Приведены данные по качественному изменению водного и температурного режима почв после проведения реконструкции. Сделан вывод о возможности выращивания высокопродуктивных еловых насаждений.
Ключевые слова: экологические условия, реконструкция малоценных насаждений, водный режим, гидромелиоративные системы, лесовосстановление.
Безлесные площади после сплошных рубок и пожаров подвержены периодическому переувлажнению. Болотообразовательный процесс в нашей области заметно прогрессирует и в настоящее время. Однако основную роль в этом играет не новообразование, а прогрессивное развитие уже существующих болот, заболачивания вырубок, гарей. Ежегодное увеличение площади гидролесомелиоративного фонда за счет заболачивания вырубок и гарей составляет не менее 1400 га [1].
Периодическое и избыточное увлажнение почв на вырубках и гарях оказывает в большинстве своем негативное воздействие на лесовозобновительные процессы. При отсутствии урожая хвойных пород эти территории возобновляются малоценными лиственными насаждениями, в составе которых имеет распространение ива, осина, береза с низким качеством древесины. Последующее выращивание на таких территориях, в том числе на осушаемых землях, с лесоводственной и экономической точки зрения не оправдано [2].
Эффективным мероприятием в отношении ведения лесного хозяйства на таких площадях, должна быть реконструкция малоценных насаждений [3, 4]. Она направлена на коренное преобразование малоценных насаждений и обеспечивающее восстановление утраченной или существенное повышение существующей производительности участка леса (ОСТ 56-108-98). То есть реконструкцию лесных насаждений проводят с целью улучшения качественного состава лесов, повышения их продуктивности и природозащитных функций. Одним из реальных путей реконструкции является замена малоценных лесных насаждений из нежелательных древесных пород, выращивание которых неоправданно экономически, и они же отвечают выполнению экологических целей в данных условиях.
При реконструкции мелколиственных насаждений чрезвычайно важно учитывать взаимоотношения коренных лесообразующих пород со своими спутниками, их конкурентоспособность в различных лесорастительных условиях, а также динамику экологической обстановки, что позволяет обосновать режимы выращивания реконструируемых насаждений [5].
Объектом исследования явился опытно-производственный стационар, заложенный Вологодской лабораторией Северного НИИ лесного хозяйства. Подбор объекта осуществлен в соответствии со схемой типов леса заболоченных и болотных лесов, разработанной Н.И. Пьявченко (1976) на основе фитоценотической типологии В.Н. Сукачева (1976). При этом, учитывалось соответствие лесорастительных условий для произрастания ели.
Целью исследовательской работы является оценка реконструкции малоценных насаждений посредством создания лесных культур на осушаемых землях в условиях Сокольского лесничества Вологодской области.
Качественные и агрохимические показатели почв определялись по методикам, опубликованным в работах Е.В. Аринушкиной (1962) [6], С.Н. Тюремнова (1976),
Н.И. Пьявченко (1962) [7]. Отбор образцов велся до глубины 1 м.
Для оценки эффективности выполненных лесохозяйственных мероприятий закладывались пробные площади по общепризнанным методикам В.Н. Сукачева и С.В. Зона (1969) [8], В.Г. Рубцова, А.А. Книзе (1977) [9]. Определение морфометрических показателей сводилось к вычислению состава древостоя его средних диаметров, высот, полноты, бонитета, запаса древесины по общепринятым в лесоводстве и таксации методикам. Средняя высота после перечета деревьев по ступеням толщины определялась по графику, построенному на основании замера высот у 10-15 деревьев, согласно их пропорционально-ступенчатого распределения.
Описание живого напочвенного покрова выполнялось по методике В.В. Алехина (1938), когда травяно-кустарничковая растительность достигала полного своего развития. Учет подроста последующей генерации осуществлялся также на основе закладки учетных площадок в количестве 5 штук размером 2x5 м.
Водный режим изучался путем наблюдений за уровнем почвенно-грунтовых вод (ПГВ) по методикам С.Э. Вомперского (1993) [10] и Н.А. Дружинина (1993) [11]. Температура почвы измерялась термометрами Савинова (ТМ-5), которые устанавливались в типичном для участка месте на удалении от каналов на 0,1L и 0,5L общего расстояния между каналами. Показания температуры воздуха, на поверхности почвы и на глубине 10 и 30 см снимались одновременно с замерами уровня ПГВ.
Стационарный объект по реконструкции малоценных насаждений расположен на пойменной трассе реки Сухоны в кв. 127, 132 Сокольского лесничества на ме-зоолиготрофном болотном массиве "Доровское". Мощность торфяной залежи в центральной его части находится в пределах 0,2-0,9 м.
Развитие болотообразовательного процесса протекало при тесном взаимодействии и взаимообусловленности природных факторов (почвенно-гидрологические условия, рельеф, климат, растительность, животный мир). Основная роль в этом отводится геоморфологическим (избыточность увлажнения) и гидрологическим (тип водного питания) условиям.
Формирование болотного массива первоначально протекало по евтотрофному (низинному) типу заболачивания. По мере ослабления грунтового водного питания началось накопление мезотрофной (переходной) торфяной залежи. Болотный массив "Доровское" неоднократно пройден пожарами, о чем свидетельствуют и данные агрохимической характеристики торфяной залежи. На разных глубинах просматривается наличие послепожарной озоленной прослойки. По содержанию зональных элементов почва содержит достаточное количество питательных веществ, обеспечивающих успешный рост древесной, травяно-кустарничковой моховой растительности и собственно лесных культур ели.
Живой напочвенный покров после пожара 1972 года развивался совместно с лесовосстановительным процессом. На необлесившихся территориях доминантами являлись осоки, гипновые мхи и злаковые растения, о чем свидетельствуют данные первичного обследования (1983 год) выполненные Вологодской лабораторией СевНИИЛХ, а также учетные работы осуществленные при сборе полевого материала.
Общим для реконструируемой площади является отсутствие сплошного покрова из сфагновых мхов, что является последствиями пожаров [12]. Довольно изре-жен покров из типичных болотных кустарничков (багульник, кассандра, подбел). Отдельными пятнами встречается береза карликовая и особенно в местах с изре-женной древесной растительностью. Среди ив (Salix) довольно распространено три их вида белая (alba), ломкая (fragilis), прутовидная (viminalis). Два из них имеют кустарниковую форму.
Довольно распространен отдельными пятнами тростник с мозаичным его распространением. Единично в местах выхода гравитационной воды на дневную поверхность с полностью выгоревшей торфяной залежью - кал болотный (Kal palustris). При загущенности древесной растительности живой напочвенный покров изрежен. В нем среди моховой растительности доминируют зеленые и гипновые мхи. Сфагнумы, как отмечалось, носят мозаичный характер распространения.
По видовому составу живой напочвенный покров указывает на достаточно богатые лесорастительные условия. Здесь успешно могут произрастать не только сосна, но еловые насаждения.
Пожары 1972 г., как отмечалось ранее, привели к гибели насаждений на обширной площади болотного массива, в том числе и в его западной части, где в последующем осуществлена реконструкция малоценных молодняков. В то же время пожары оказали стимулирующее воздействие на лесовозобновительные процессы.
Гарь возобновилась преимущественно лиственными породами (табл. 1). Причем, долевой состав видов довольно разнообразный с преобладанием осины и березы. Значимым является участие ольхи. Примесь хвойных пород и, прежде всего, сосны незначительна, достигающая на отдельных объектах (п.п. 6) 230 шт./га.
Таблица 1. Количественный состав древесных пород
Количество (шт./га) хвойных и лиственных пород до (1), после (2) реконструкции
№ П.П. Лиственные Хвойные Всего
1 2 1 2 1 2
1 2215 1505 70 3550 2285 5055
2 2545 1665 185 4285 2660 5950
3 3620 2590 105 3475 3725 6065
4 2320 1470 45 3930 2365 5400
5 2235 1630 30 3825 2265 5455
6 2530 1960 230 3775 2760 5735
7 2730 2130 25 3620 2755 5750
В связи с этим, неслучайно насаждение, расположенное в 127 квартале Сокольского лесничества, выбрано для реконструкции малоценных насаждений посредством создания лесных культур.
Реконструкция малоценных насаждений велась посредством создания лесных культур и последующих уходов в них. Общая площадь освоения малоценных насаждений открытых и заросших кустарниковой растительностью территории равна 42 га.
В условиях Сокольского лесничества, как и в целом по Вологодской области на осушаемых землях с сетью каналов свыше 120-150 м реакция лиственных пород на повышение производительности древостоя после мелиорации не превышает II класса бонитета. В данных лесорастительных условиях лиственные породы (береза, осина, ивы, ольха и другие древесно-кустарниковые породы) характеризуются низким качеством стволовой древесины, ослабленным жизненным состоянием и разновозрастностью. Такие показатели и, прежде всего, состав древесной растительности ослабляют эффективность гидролесомелиорации.
Учитывая разнообразие древесных пород в древостое, их низкие таксационные показатели, подготовка почвы осуществлялась без разрубки полос под плужные борозды, которая выполнялась по технологии, разработанной ЛенНИИЛХ [13,14].
В результате подготовки почвы было обеспечено расстояние между центрами борозд в пределах 10-11 м. Глубина борозд достигла 40-50 см, а толщина пластов 30-35 см. Прикатывание пластов одновременно с нарезкой борозд не проводилась. Эта операция обеспечивалась в процессе передвижения агрегата при посадке лесных культур.
Таблица 2. Параметры лесокультурной площади и выполненные мероприятия по уходу
Размеры категории площади, (М, %): Количество посадочных мест т.шт/га
№ П.П. Мощ- ность Борозды и пласты Межбороздные пространства
торфа, м М % М % при посадке через 18лет
1 1,4 3,9 + -0,18 34 7,5 + -0,21 66 3,5 2,5
2 0,9 3,9 + -0,14 41 5,6+-0,23 59 4,2 2,2
3 0,3 3,8+-0,13 32 8,0+-0,26 68 3,4 1,6
4 0,6 3,2+-0,16 31 7,0+-0,23 69 3,9 2,2
5 0,8 2,6+-0,09 25 7,8+-0,18 75 3,8 2,2
6 0,1 3,2+-0,10 29 8,0+-0,19 71 3,6 1,5
7 0,5 3,1+-0,08 28 7,9+-0,21 72 3,6 1,9
Посадка культур - механизированная с использованием СЛН-2 в 2-х секционном варианте в агрегате с трактором Т-100Б. В качестве посадочного материала использованы 3-х летние сеянцы ели, приобретенные с Петровского питомника Ярославской области неизвестного происхождения. Шаг посадки - 0,5 м.
Последующие уходы включали на начальном этапе отаптывание, окашивание вдоль рядов (1986,1989 гг.), затем осветление и прореживание лиственного полога в межбороздных пространствах (1998 г.). Осветление и прореживание осуществлялось секором («Штиль») с измельчением порубочных остатков и их приземлением.
За счет подготовки почвы и создания лесных культур площадь, занимаемая лиственными породами уменьшилась на 25-30 % (табл. 2). Первоначальное количество посадочных мест достигало 3,5 тыс. шт./га. Приживаемость культур 1-го года на всех пробных площадях составила 95,6 %, на 3-й год сохранность составила 93,1 %.
Наряду с уменьшением площади, занимаемой лиственными породами, прокладка частых плужных борозд оказала несомненное влияние на гидротермальные условия объекта реконструкции малоценных насаждений.
Наблюдения за водным режимом почв внутри осушителей с прокладкой плужных борозд, выполненные ранее Вологодской лабораторией СевНИИЛХ и наши наблюдения подтверждают общие закономерности для осушаемых территорий с прокладкой открытой сети самотечных осушителей, выявленные многими учеными [15]. Для динамики почвенно-грунтовых вод (ПГВ) в исследуемых условиях характерно высокое стояние уровня воды весной и осенью, относительно низкое летом (табл. 3).
Только во время снеготаяния в каналах осушительной сети и в бороздах отмечается наивысшая отметка ПГВ. В дальнейшем после сброса паводковых вод в осушителях устанавливается сравнительно постоянный уровень, мало изменяющийся под влиянием дождевых осадков. В плужных бороздах с середины лета (июль-август) гравитационная вода повсеместно отсутствует, это указывает на то, что в течение летнего времени исправная осушительная сеть, и том числе и борозды, обеспечивают стабильную работу каналов и борозд по отводу избытка влаги с мелиорируемой территории.
Таблица 3. Водный режим почв
Индекс типа Рабочая Расстояние Среднемесячные (май - сентябрь) уровни ПГВ
леса глубина канала, м от канала, м ^,м) V VI VII VIII IX средние
Е.тр-сф,ос 0,9 18(0,^) 42 51 80 10.3 106 76+-2,3
90(0^) 18 21 54 67 61 44+-1,0
Е.ртр,ос 0,9 19(0,Щ 29 53 62 137 116 79+-1,8
47(0,25L) 31 47 64 128 111 76+-1,5
95(0^) 21 42 64 115 101 69 + -1,7
47(0,25L) 22 45 68 117 113 73 + -2,2
19(0,Щ 31 46 68 124 123 78+-2,0
После снеготаяния уже ранней весной и особенно к началу роста древесной растительности корнеобитаемый слой почвы (0-20 см) освобождается от гравитационной воды. В дальнейшем ПГВ постепенно понижается вплоть до середины сентября. Только после установившейся ненастной погоды начинается осенний подъем уровня ПГВ. К оптимальным условиям водного режима на лесокультурной площади следует отнести то, что бороздами обеспечивается дополнительное осушение. Кривая депрессии менее выражена по сравнению с прокладкой только одних осушителей. В итоге мелиоративная сеть, включая борозды, обеспечивает
V/ V/ ^ V/ V/
более стабильный водный режим с постоянством требуемой весенней и средневегетационной норм осушения [11, 16].
Наблюдения за температурным режимом почв велись на лесокультурной площади когда культуры уже сформировали сомкнутый II ярус в древостое (табл. 4).
Таблица 4. Продолжительность периода с температурой почвы выше 5-6 оС
Объект на- Даты перехода температуры через 5-6 оС на глубине почвы, см Продолжительность периода (дни) по гори-
блюдения зонтам, см
10 30 10 30 10 30
Сосняк 3-21,05 10-31,05 6-22,10 17-22,10 138-172 139-165
л/к площадь 1-20,05 2-28,05 7-17,10 15-20,10 135-169 140-171
Тем не менее, продолжительность периода с температурой почвы выше 5-6оС, когда начинается активный рост древесной растительности, составляет 135-172 дня. Такой вегетационный период вполне достаточен для успешного роста лесообразующих пород для подзоны южной тайги.
Процесс прогревания почв протекает следующим образом. После осушения в результате обезвоживания верхнего слоя торфяные почвы усиливают теплоизоляционные свойства, что отражено также и в литературе при изучении температурного режима почв [17]. Усилие теплоизоляционных свойств, препятствует проникновению тепла вглубь торфяных почв и наоборот. В сомкнутых культурах почвы холодней, чем на неосушенных территориях. Их прогревание до одной и той же температуры, по сравнению с неосушенными, запаздывает на 5-10 дней. На этот же срок поздней прогревается торф на глубине 30 см в сравнение с глубиной, равной 10 см.
В обратном порядке отмечается осеннее охлаждение. Однако этот период менее растянут во времени из-за особенностей осеннего климата (температурный режим).
В целом, период с температурой, обеспечивающей успешный рост растительности, не имеет существенных различий. В большинстве литературных данных указывается, что рост древесных растений и активизация жизнедеятельности корней происходит при температуре выше 5-6оС [18, 19]. Этот период, исходя из полученных данных, наступает с конца первой - начала третьей декады мая. Охлаждение почвы до прекращения активной жизнедеятельности хвойных пород приходится на вторую - начало третьей декады октября.
Таким образом, реконструкция малоценных насаждений посредством создания лесных культур за счет нарезки борозд и посадки ели в оба пласта, позволяет увеличить площадь занятую хвойными породами от 25 до 41%.
Нарезка плужных борозд улучшает водный режим почв. ПГВ не выходят на дневную поверхность даже в паводковый период. К началу роста растительности (май) корнеобитаемый слой почвы свободен от гравитационной воды, а средневегетационный уровень ПГВ по всем межканальном пространстве среди осушителей составляет 69-78 см.
Исходя из температурного режима почв, продолжительность вегетационного периода составляет исходя из глубины почвенного горизонта (10 см и 30 см) 135-172 дня. Лесорастительные (трофность почв, живой надпочвенный покров) и экологические условия (водный и температурный режим) вполне способны обеспечить выращивание высокопродуктивных еловых насаждений.
Список литературных источников:
1. Лесотаксационный справочник / Под ред. Б. И. Грошев, С. Г. Синицын, П.И. Мороз, И.П. Сеперович. - М. : Лесная промышленность, 1980. - 288 с.
2. Вомперский, С. Э. Лесовыращивание на осушенных землях // Проблемы повышения продуктивности лесов, Т. 2. - М. : Гослесбумиздат, 1959. - С. 34-39.
3. Высоцкий, Г. Н. Биологические, почвенные и фенологические исследования и наблюдения в Велико-Анадоле // Труды опытных лесничеств. - Вып.
1. - СПб., 1901. - С. 234-237.
4. Елагин, И. Н. Сезонное развитие сосновых лесов - М. : Наука, 1976. - 232 с.
5. Бабич, Н. А. Лесные культуры / Н. А. Бабич, Н. М. Набатов. - Архангельск : АГТУ, 2003. - 136 с.
6. Аринушка, Е. В. Руководство по химическому анализу почв . - М. : МГУ, 1962. - 492 с.
7. Поляков, Е. Г. Создание продуктивных насаждений на осушенных землях . - М. : Лесная промышленность, 1973. - 56 с.
8. Сукачев, В. Н. Методические указания к изучению типов леса / В. Н. Сукачев, С. В. Зонн. - М., 1961. - 143 с.
9. Рубцов, В. Г. Закладка и обработка пробных площадей в осушенных насаждениях / В. Г. Рубцов, А. А. Книзе. - СПб., 1977. - 43 с.
10. Вомперский, С. Э. О методике наблюдений за почвенно-грунтовами водами при гидромелиоративных исследованиях / С. Э. Вомперский // Лесной журнал. - 1964. - №1. - С. 63-67.
11. Дружинин, Н. А. Методика наблюдений за почвенно-грунтовыми водами и осадкой торфа / Н. А. Дружинин // Лесной журнал. - 1986. - №3. - С. 6769.
12. Мелехов, И. С. Влияние пожаров на лес / И. С. Мелехов. - М., 1948. - 213 с.
13. Константинов, В. К. О проведении инвентаризации осушенных лесных площадей / В. К. Константинов // Гидролесомелиоративные исследования. -Рига, 1970. - С. 327-335.
14. Организация и технология плантационного выращивания (Временные практические рекомендации) - Л. : ЛенНИИЛХ, 1981. - 102 с.
15. Константинов, В. К. Эксплуатация осушительных систем / В. К. Константинов. - М. : Лесная промышленность, 1979. - 152 с.
16. Вомперский, С. Э. О методике наблюдений за почвенно-грунтовами водами при гидромелиоративных исследованиях / С. Э. Вомперский // Лесной журнал. - 1964. - №1. - С. 63-67.
17. Корепанов, А. А. Влияние осушения на экологию произрастания леса / А. А. Корепанов, Н. А. Дружинин. - Красноярск: Красноярский ун-т, 1994. - 208 с.
18. Зворыкина, К. В. Влияние растительности нижних ярусов на фитоклимат сосняка черничного / К. В. Зворыкина // Сосновые боры подзоны южной тайги и пути ведения в них лесного хозяйства. - М., 1969. - С. 165-170.
19. Иванов, В. А. Фенологические наблюдения в насаждениях / В. А. Иванов // Труды по лесному опытному делу в России. - Вып. 1. - Петроград, 1914. - С. 68-73.
The effect of low-value forest stands reconstruction on hydro melioration systems on the environment in Kad-nikovski forestry enterprise in Vologda region
Karbasnikova Elena Borisovna, Can. of Sciences (Agriculture), associate professor of the Forestry Chair
e-mail: helen15@yandex.ru
FSBEI HPE the N.V. Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Strelnikova Irina Alekseevna, master
e-mail: irina.strelnikova.92@mail.ru
FSBEI HPE the N.V. Vereshchagin Vologda State Dairy Farming Academy
Abstract: the assessment of the stands reconstruction influence on the hydro melioration systems on the ecological medium conditions in Kadnikovski forestry enterprise in Vologda region has been performed. The methodology of the works is described as well as the short characteristic of the researching object is given. The data on the qualitative change of the water and temperature soil regime after the performed reconstruction. The conclusion on the possibility of planting high quality fir forest has been made.
Keywords: environmental conditions, reconstruction of low-value forest stands, moisture regime, hydro melioration systems, reforestation.
