CC BY
38
Литература
1. «Материалы Лесного Попечительского Совета. Российская инициативная группа по добровольной лесной сертификации». Выпуск 1, М., 1999
2. Российский национальный рамочный стандарт по добровольной лесной сертификации. Национальная рабочая группа по добровольной лесной сертификации. - М., 2002.
3. Стандарты для лесного управления в Московской области, Россия, GFA TERRA SYSTEMS GmbH, 2002.
4. Федеральный закон «Об особо охраняемых природных территориях» от 14 марта 1995 года N 33-ФЗ (ст. 22 и ст.25)
5. Заключение экологической экспертизы по оценке экологического состояния и обоснованию перевода в категорию ценности лесного природного объекта на территории Щелковского района Московской области. - Щелково, 1992.
6. Отчет: оценка экологического состояния и обоснование перевода в категорию ценности лесного природного объекта на территории Щелковского района Московской области. - Щелково, 1992.
7. Проект государственного регионального памятника природы «Никольская лесная дача». - Щелково, 2002.
8. Проект государственного природного регионального заказника «Душоновских болот». - Щелково, 2002.
ВЛИЯНИЕ СПЛОШНЫХ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РУБОК НА ВОДООХРАННО-ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ ЛЕСОВ ВЕТЛУЖСКО-УНЖЕНСКОЙ РАВНИНЫ
К.Д. МУХАМЕДШИН, проф. ВНИИЛМа, д. с.-х. н., С А. РОДИН, член-кор. РАЕН, дыр. ВНИИЛМа, Ю.И. НЕВОЛИН, аспирант МГУЛа
Для решения сложной задачи по определению влияния сплошных концентрированных рубок на водоохранно-защитные функции лесов нами разработан экологоретроспективный метод комплексной оценки эффективности лесохозяйственных мероприятий, в том числе и рубок, учитывающий динамику лесов за длительный период и выполняемых ими функций на фоне глобальных и региональных климатических и экологических процессов. Собраны гидрометеорологическая, гелиофизическая и дендроклиматиче-ская информация за последние 1300 лет Голоцена. С учетом многолетней динамики лесов, климата, гидрологических характеристик Волги и ее притоков - Унжи, Ветлуги, Костромы и Керженца, разработана оригинальная методика количественной оценки влияния сплошных концентрированных рубок 1930—
1950 годов на водоохранные, водорегулирующие и почвозащитные функции лесов Ветлужско-Унженской равнины.
Средний годовой модуль стока воды л/сек с 1 км2 водосборной площади и распределение годового стока по месяцам в процентах вычислен нами по данным 32 по-
стов, водосборная площадь которых варьировала от 118 км2 (р. Номжа) до 479000 км2 (р. Волга). Средняя площадь водосборов рек изучаемого региона составляет 70782 км , а общая - около 2 млн. км2 (данные справочника «Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики», том 10, Верхневолжский район. Гидро-метеоиздат - Л., 1967,768С.)
Установлено, что динамика модуля стока рек Средней и Верхней Волги в основном зависит от климатических условий и гидрологических параметров рек региона. Наблюдаются как небольшие циклы продолжительностью. 3-7; 9-11 лет, так и более длительные - Брикнеровские (30-40 летние) и вековые (рис. 1). С использованием разработанной методики установлено, что после вырубки 80 % спелых древостоев, занимавших около 50% площади лесов, с 1952 по
1958 годы существенно изменился режим стока рек бассейнов Средней и Верхней Волги (рис. 2, 3, 4). Приведенные данные свидетельствуют о том, что интенсивные сплошные концентрированные рубки на больших площадях с использованием трак-
торной трелевки существенно повлияли как на объем, так и на распределение годового модуля стока воды (л/сек с 1 км2) и илистых наносов (т/км2) по месяцам. Разница между средними показателями стока до рубок, по-
сле рубок и после первого этапа лесовосстановления, т. е. с 1959 по 1962 годы, для всех проанализированных рек изучаемого региона статистически достоверная (табл. 1,2)
0)
о
?5
О
ІЗ
с
год
Унжа
•Ветлуга
• гидротерм ический к-т Селянинова
Рис.1 Динамика гидротермического коэффициента Селянинова и модуля стока рек бассейна Верхней и Средней Волги
после рубок
после восстанови~ ениялеса
1945-1951
годовой модуль стока ■ наносы
1952-1958
го»1
1959-1962
Рис.2 Влияние сплошных концентрированных рубок на больших площадях на годовой модуль стока, л/сек с 1 км2 и годовой сток наносов, т/км2;(средние показатели для бассейнов рек Ветлуги, Унжи, Волги, Костромы и Керженца.)
Таблица 1
Средние статистические показатели годового модуля стока воды и годовых наносов с 1 км2 бассейнов рек Верхней Волги, Унжи, Костромы, Керженца, Ветлуги и их динамика под влиянием сплошных концентрированных рубок
До рубок После рубок После лесовосстановления
Годовой модуль стока воды Годовые наносы Годовой модуль стока воды Годовые наносы Годовой модуль стока воды Годовые наносы
М ср. л/сек, т с 1 км2 6,71 5,28 9,88 8,95 6,92 6,93
ш 0,73 0,46 0,55 0,90 0,64 0,88
Ср. квадр. откл. 1,64 1,02 1,456 2,37 1,28 1,77
К-т вар. 24,45 19,36 14,70 26,46 18,51 25,50
Р точность 10,93 8,66 5,56 10,00 9,26 12,75
М2-М1 3,17 3,67
М2-МЗ 2,96 2,02
МГ-МЗ -0,21 -1,65
В бассейне р. Унжи по данным постов: г. Кологрив (площадь водосбора (5) 11500 км2; г. Мантурово (5 = 16200 км2); г. Макарьев (5 = 18500 км ) и д. Козлово (5 = 2800 км2), среднегодовой модуль стока воды в период с 1896 по 1951 годы, т. е. до существенного влияния сплошных концентрированных рубок, занимавших к этому времени (1952) около 50 % лесной площади, на водный режим территории составлял 7,93 л/сек с 1 км2 водосборной площади. Затем с 1952 по 1958 годы по всему бассейну р. Унжи модуль стока воды увеличился до 11,72 л/сек с 1 км2, т.е. на 47,8 %. С
1959 по 1962 годы среднегодовой модуль стока воды восстановился почти до первоначального и был равен 7,51 л/сек с 1 км водосборной площади, и составил 105,6 % от первоначального. Следует отметить, что 1951 год был засушливым и отличался увеличением количества крупных лесных пожаров. Это, видимо, также сказалось на изменении режима стока рек в 1952-1958 годах.
По бассейну р. Ветлуги с водосборной площадью 27500 км2 наблюдалась аналогичная закономерность. Средний показатель годового модуля стока воды за период с 1932 по
1951 годы, т.е. за 20 лет равнялся 6,1 л/сек с 1 км2 водосборной площади. После вырубки 50 % лесов с 1952 по 1958 годы модуль стока увеличился до 9,6 л/сек с 1 км2, т.е. на
3,5 л/сек с 1 км2 или на 57,4 %. В последую-
щие годы (1959-1962 годы) - в период завершения первой стадии формирования молодня-ков на вырубках - модуль стока восстановился до первоначального значения 6,1 л/сек с 1 км2. Средние за 20 лет (1932-1951 годы) показатели годового расхода воды р. Ветлуги составляют 169,2 м /сек. С 1952 по 1958 годы годовой расход воды увеличился на
97,5 м3/сек, или на 57,6 %, и составлял 266,7 м3/сек. В последующие 4 года - с 1959 по 1962 годы средний расход воды уменьшился на 1,5 м3/сек, или на 0,9 % по сравнению с показателями 1932-1951 годов. Это обусловлено, видимо, более сухими и относительно теплыми климатическими условиями, наступившими во второй половине XX века. Это же сказалось и на годовом слое стока, который в период с 1932 по 1951 годы был на 0,9 мм, или на 0,5 % больше (192,4 мм), чем в 1959-1962 годах (191,5 мм). В 1952-1958 годы средний годовой слой стока (303,3 мм) был на
110,9 мм, или на 57,6 % больше, чем в период с 1932 по 1951 годы (192,4 мм).
По реке Кострома, водосборная площадь которой равна 8870 км2, среднегодовой расход воды в 1952-1958 годах увеличился, по сравнению с 1941-1951 годы, на 342,8 м3/сек или на 49,1 %. В последующий период 1959— 1962 гг. годовой расход воды уменьшился, до
826,2 м3/сек и составил 118,3% от первоначального, т. е. наблюдавшегося в 1941-1951
годах. Годовой слой стока в 1952-1958 годах увеличился по сравнению с первоначальным периодом (1941-1951 гг.) на 113,6 мм, или на
54,5 %; а годовой модуль стока на 3,6 л/сек с 1 км2 водосборной площади, или на 54,5 %. В бассейне Верхней Волги (г. Ржев водосборная площадь равна 12200 км2) наблюдалась аналогичная картина. После проведения
40 г
сплошных концентрированных рубок на 50 % водосборной площади в 1952-1958 годах среднегодовой расход воды увеличился по сравнению с 1924-1951 годами с
1157,6 м3/сек. до 1424,9 м2/сек, т. е. на
267,3 м/сек., или на 23,1%; годовой слой стока увеличился на 58,9 мм или на 14,6 %, а годовой модуль стока - на 1,8 л/сек с 1 км2.
□ 1924-51
Унжа г.Макарьев
Д гЬ Д| [1
8 9 10 11 12
8 9 10 11 12
1400
1200
1000
г 800 £
» 600 400 200 0
Ветпуга
12 3 4
□ 1932-1951 @1952-1956 Ш1959-1962
12
Рис.4 Распределение среднего расхода воды по месяцам за разные периоды
По сравнению с первоначальным периодом (до 1952 года) по всем анализируемым рекам в период с 1952 по 1958 годы с мая по ноябрь наблюдается существенное увеличение расходов воды (рис. 2). В зимние месяцы и в марте разница незначительная. Максимальная разница наблюдается в осенние месяцы. В октябре средний расход воды в 1952-1958 годах увеличился по сравнению с 1896-1951 годами по реке Ун-же на 192 м3/сек, или в 2,6 раза, по реке Ветлуге на 239,8 м3/сек, или в 4 раза, Верхней Волге (г. Ржев) на 58,0 м3/сек., или на
53,9 % и по реке Кострома на 82,5 м /сек, или в 3,6 раза. В мае увеличение расхода воды составило: по реке Унже 268,7 м3/сек., или на 39,3 %; а по реке Ветлуге
381,4 м3/сек, или на 42,5%; по Верхней Волге (г. Ржев) 62,5 м3/сек., или 49,7 %.
Таким образом, в бассейне Средней и Верхней Волги сплошные концентрированные рубки 1930-1950 годов существенно повлияли как на водоохранные, так и на водорегулирующие функции лесов. Не меньшее влияние оказали они и на почвозащитную роль лесных экосистем (табл. 2).
Таблица 2
Влияние сплошных концентрированных рубок на годовой сток илистых наносов
Периоды,годы Годовой сток илистых наносов, т/км
Унжи Ветлуги Средние по Унже и Ветлуге Костромы
До 1952 года (до вырубки 50 % лесов) 7,80 5,55 5,84 4,95
С 1952 по 1958 годы Сразу после завершения рубок 13,63 7,20 10,41 8,36
1959-1962 годы, после восстановления вырубок 8,82 5,57 7,77 7,15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
□р.Волга в р.Ветлуга др.Унжа месяц
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
□р.Волга юр.Унжа ИрВеїпуг» месяц
Рис.5 Распределение илистых наносов(І) и расходов воды(2) по месяцам
3 4 5
В1982-58 О1ММ0
Средние показатели годового стока илистых наносов с двух бассейнов - Унжи и Ветлуги с 1952 по 1958 годы увеличились по сравнению с периодом до завершения рубок, т.е. до 1952 года на 4,57 т/км водосборной площади, или на 78,3 %. По реке Унже увеличение составило 5,83 т/км2, или 74,7 %, по Ветлуге - 1,65 т/км2, или 29,7 %,по Костроме - 3,3,41 т/км2, или 68,9 %.
В 1959-1962 годы, в период формирования молодняков и начальной стадии смыкания крон водоохранно-защитные функции лесов бассейна Средней и Верхней Волги в значительной степени восстановились. В бассейне р. Ветлуги годовой сток илистых наносов восстановился до первоначального, в бассейне р. Унжи разница равнялась 1,02 т/км2,
или на 13,1 %, а в бассейне р. Костромы - 2,2 т/км2, или 44,4 %. Вариабельность восстановительного процесса стока воды и наносов рек обусловлена не только объемом вырубок, но и составом и восстановительным потенциалом лесов и в целом природных комплексов регионов. Быстрое восстановление водо-охранно-защитных функций лесов бассейна р. Ветлуги обусловлено тем, что в этом регионе большой процент насаждений составляют ельники, березняки и осинники со вторым ярусом из ели. Процесс смены еловых древостоев на березняки и осинники и восстановление водоохранно-защитных функций лесов после сплошных концентрированных рубок проходил здесь значительно быстрее (за 3-5 лет).
40
35
30
25
1 20 ь
15
10 t 5 0
унжа
3 4 5
В1952-58 В195» 60
Унжа
Волга
раоод наносов %
Ветлуга
раоод на носов %
Рис.8 Зависимость расхода илистых наносов от расхода воды
По всем анализируемым рекам в период с 1952 по 1958 годы с мая по ноябрь существенно увеличился сток илистых наносов и изменилось процентное перераспределение их по месяцам (рис. 4,5). Максимальная разница наблюдалась в сентябре и октябре. Так, например, по реке Унже в сентябре средние расходы илистых наносов в 1952-1958 годы увеличились по сравнению
с периодом 1934-1951 годов с 0,44 до 8,31 кг/сек., т.е. в 18,9 раз; а в октябре с 0,77 до
3,9 кг/сек, или в 5,1 раз. По реке Ветлуге в 1940-1951 годы средние расходы илистых наносов в сентябре были в 7,3 раза меньше, чем в период с 1952 по 1958 годы, и в октябре в 14,6 раз. Они увеличились в октябре с 0,53 до 7,76 кг/сек. В эти годы осенний сток илистых наносов составил по Верхней Волге
14,6 %, по р. Костроме 18,9, по р. Унже 19,3, по р. Ветлуге - 21,1 % от годового. До 1952 года по р. Унже и р. Костроме он равнялся всего 5,2 %, а по р. Ветлуге - 3,5 %, по Верхней Волге - 6,5 %.
В период с 1959 по 1962 годы процентное распределение средних расходов илистых наносов по месяцам стало восстанавливаться и приближаться к первоначальному. По бассейнам малых рек и притоков (р. Нея, р. Керженец, р. Пугай) динамика режима стока воды и илистых наносов существенно не отличается от р. Унжи, Ветлу-ги, Костромы и Верхней Волги.
Нами установлено, что между расходами воды (м3/сек) и илистыми наносами (кг/сек) рек Средней и Верхней Волги наблюдается тесная корреляционная связь. Коэффициенты корреляции варьируют в пределах от 0,95 (р. Унжа) до 0,91 (р. Волга). Получены формулы связи между этими показателями для Верхней Волги
у = 0,3085а: + 5,7624;
Я2 = 0,8181.
Для р. Унжи
у = 0,6236*+ 3,1364;
Я2 = 0,9127.
Ветлуга
у = 0,7685л + 1,9295;
/?2 = 0,8251, где у - сток воды м3/сек;
х - сток илистых наносов, кг/сек;
/?2 - коэффициент достоверности аппроксимации.
Высокие коэффициенты достоверности аппроксимации свидетельствуют о высокой точности получения показателей илистых наносов по данным стока воды. Для большинства рек показатели стока илистых наносов приводятся за менее длительный период. По многим рекам и постам они вообще отсутствуют. Полученные уравнения связи позволяют с высокой точностью определить расходы илистых наносов и тем самым установить влияние рубок на эрозионные процессы.
Таким образом, в бассейнах рек Средней и Верхней Волги сплошные концентрированные рубки, проведенные в 1930-1950 годы на площади, составляющей около 50 % водосбора, существенно повлияли на водоохранно-защитные функции лесов. За счет снижения водопоглощающей емкости лесных экосистем на 40-50 % увеличился годовой модуль стока воды и годовой расход илистых наносов с 1 км2 водосборных площадей. С мая по ноябрь увеличились среднемесячные расходы воды (м3/сек) и илистых наносов (тыс. т/км2), существенно изменилось процентное распределение годового стока воды и илистых наносов по месяцам. Максимальное увеличение расходов в 1952-1958 годах (до 15-20 раз) по сравнению с периодом до завершения рубок, наблюдалось в мае и сентябре. Интенсивные эрозионные процессы, вызванные . сплошными концентрированными рубками, привели к обеднению почвенного плодородия. На отдельных участках с 1 гектара вырубок ежегодный дополнительный вынос почвы составлял 50-100 кг. Это является одной из главных причин снижения продуктивности вторичных лесов Ветлуж-ско-Унженской равнины, снижение полноты до 0,5-0,6, интенсивный отпад, наличие большого количества ослабленных деревьев и сильная депрессия прироста на отдельных участках чистых средневозрастных и приспевающих сосняков-брусничников (А2-А3). В таких древостоях необходимо проводить интенсивные рубки ухода с уборкой захламленности, выборочные санитарные рубки, а также повышение плодородия почвы методами химической мелиорации. Повторные сплошные концентрированные рубки на больших площадях в Ветлужско-Унженской равнине недопустимы.
Полученные уравнения связей между расходами воды и илистых наносов позволяют провести реконструкцию эрозионных процессов в бассейнах рек Средней и Верхней Волги в результате рубок по информации расходов воды.
