Оценка лесоводственной эффективности облесения мелиорируемых болот сфагновой группы на основе их мониторинга: На примере Северо-Запада европейской России

общая характеристика работы).

Актуальность темы

Обусловлена большой представленностью болот сфагновой группы в лесном фонде страны и на Северо-Западе и неоднозначной лесоводственной эффективностью их мелиорации. Во многих случаях при осушении сфагновых болот получены низкие лесоводственные результаты, что объясняют бедностью их лесорастительных условий — малой зольностью верховых и верхово-переходных торфов в корнеобитаемом горизонте торфяной почвы, и такие земли рекомендуется исключать из гидролесомелиоративного фонда. Вместе с тем, не ясны причины достижения хороших лесоводственных результатов даже в этих условиях. Кроме того, бедные сфагновые болота осушаются специально или вынужденно, например, в рекреационных целях при мелиорации зеленых зон и лесопарков или в защит- -ных целях при прокладке дорог через болотные массивы с созданием лесов достаточно высокой производительности.

Уточнение классификации сфагновых болот по группам лесоводственной эффективности осушения и обоснование рекомендаций по достижению приемлемых лесоводственных результатов в наиболее бедных лесорасти-в тельных условиях при специальной их мелиорации требует постановки мониторинговых взаимосвязанных комплексных исследований лесоводственно-мелиоративного характера на объектах длительного осушения, представленных разными лесоболотными урочищами.

Связь работы с научными программами. Исследования проводились в рамках тем Федеральной службы лесного хозяйства и Министерства природных ресурсов России: «Разработать рекомендации по инвентаризации ф гидролесомелиоративных систем и уточнению земель мелиоративного фонда с использованием имеющейся информационной базы, аэрокосмических и наземных методов» (1991;1995 гг., № ГР 01.09.6 000 075), «Оценка эколого-лесоводственного состояния осушаемых земель на ландшафтно-типологической основе и разработка рекомендаций по улучшению их использования» (1996;2001 гг., № ГР 01.960.7 709), «Стационары» (1996;2000 гг., № ГР 01.960.7 691), выполнявшихся в этот период в лесхозах Ленинградской и Новгородской областей, в том числе по хоздоговору в Рощинском опытном лесхозе на Карельском перешейке (1999;2002 гг.) с участием группы специалистов из Финляндского научно-исследовательского института леса, возглавляемой доктором лесных наук Еркки Ахти.

Цель и задачи исследований. Заключаются в уточнении классификации лесоводственной эффективности осушения и лесокультурного освоения болот сфагновой группы с применением методов гидротехнической и трофической мелиорации и ландшафтного подхода при изучении их лесорасти-тельных условий.

Научная новизна. Определены критерии отнесения болот сфагновой группы к гидролесомелиоративному фонду с учетом ландшафтного подхода. По эффективности мелиоративного освоения они разделены на две подгруппы. Первую с верхово-переходной и верховой залежью при мощности торфа менее 1 м предлагается разделить по подстилающим породам — на глинистых (2−3 группа лесоводственной эффективности) и на песчаных грунтах (3−4 группа). Вторая, при тех же типах торфяной залежи, но при мощности торфа более 1 м разделяется в зависимости от уклона поверхности: с уклонами поверхности более 0,0025 (4 группа лесоводственной эффективности), менее 0,0025 (5 группа). Установлены закономерности естественного и искусственного облесения болот без применения удобрений и с удобрением почв, а также при разных способах обработки поверхности. Изучена динамика производительности сформировавшихся на мелиорированных болотах сосновых насаждений при длительном их осушении в зависимости от условий дрени-рованности.

Практическая значимость. Разработанные рекомендации позволяют более эффективно использовать мелиорируемые болота сфагновой группы в лесоводственных, рекреационных и защитных целях. Они являются основанием для назначения части из этих болот к реконструкции и капитальномуремонту лесоосушительных систем. ч.

Обоснованность и достоверность выводов. Обеспечена мониторинговыми исследованиями лесоводственной эффективности длительной (до 70 лет) мелиорации болот сфагновой группы в сочетании с характеристикой их водного и трофического режимов на постоянных пробных площадях и путем сопоставления разновременных материалов лесоустройства и аэрофотосним-1 ков на ряде стационарных и опытно-производственных объектах гидролесомелиорации. При обработке экспериментального материала использованы' методы математической статистики.

Личный вклад. Автор разработал программу и методику исследований, подобрал объекты работ, в том числе лесные культуры кандидата с.-х. наук М. М. Елпатьевского 1960;х годов на болоте «Ширский мох» в Опытном лесхозе «Сиверский лес», участок опытного лесоосушения 1930;х годов «Мет-сола», заложенный финским ученым проф. О. Луккала на территории Линду-' ловского лесничества, продолжил исследования на гидролесомелиоративных стационарах и опытно-производственном объекте ЛенНИИЛХ-СПбНИИЛХ,' созданных под руководством В. К. Константинова в 1960 — 1990 гг., выполнил анализ полученных материалов, сделал выводы и дал рекомендации производству.

Апробация и публикации. Основные результаты исследований доложены на 8 совещаниях российских мелиораторов и лесоводов с участием специалистов из ближнего и дальнего зарубежья (г.Кириши Ленинградской области, 1992 г.- пос. Варнавино Нижегородской области, 1997 г.- г. Вологда, 1998 г.- г. Екатеринбург, 1999 г.- пос. Лисино-Корпус Ленинградской области, 2001 г., г. Москва, 2001 г., г. Бокситогорск Ленинградской области, 2002 г. и г. Гомель в Белоруссии, 2003 г.) обсуждались в СПбНИИЛХ (1995, 1999, 2000, 2001, 2002 гг.) и в Финляндском НИИ леса (г. Вантаа, 1999, 2000, 2003 гг.).

По результатам исследований опубликовано 16 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения С основными выводами и рекомендациями, списка литературы и 6 приложений. Она содержит 132 страницы текста, 27 таблиц и 30 рисунков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате выполненных мониторинговых комплексных исследова-' ний на объектах длительной опытной и производственной гидролесомелиорации решена одна из задач мелиоративного лесоводства, связанная с осушением и лесокультурным освоением торфяных болот сфагновой группы, отличающихся неоднородностью по лесорастительным условиям, которая обусловлена ландшафтными особенностями их образования и развития.

Определены критерии отнесения этих болот к гидролесомелиоративному фонду на основе предложенной принципиальной блок-схемы взаимосвязи лесорастительных условий болотного участка на уровне фации — био-^ геоценоза с природными факторами, отвечающими за лесоводственную эффективность осушения земель. Все факторы объединены в шесть блоков, четыре из которых: «Климатические и геоморфологические условия местности», «Условия водно-минерального питания болотного массива», «Почвен-но-грунтовые условия болотного участка» и «Вид мелиорации болотного участка» непосредственно влияют на лесорастительные условия болотного участка, а два: «Растительный покров болотного участка» и «Продуктивность древостоя на болотном участке» испытывают взаимное влияние с ним. Среди названных блоков выделены наиболее важные позиции, определяющие бо-• гатство лесорастительных условий и надежно выявляемые на современном уровне знаний.

К таким позициям принадлежат: «Местоположение болотного участка на болотном массиве» и «Уклон поверхности болотного массива» (блок первый), «Обводненность и проточность вод» (блок второй), «Лесомелиоративный тип торфяной залежи в ее верхнем слое» (блок третий) и «Фитоценоз» (блок четвертый).

Уточнена лесоводственная эффективность длительного (до 80 лет) ф осушения сфагновых болот с мощностью торфа менее и более 1 м, сформировавшихся в озерно-ледниковых ландшафтах Северо-Запада европейской части России на ленточных глинах и песках, отличающихся по орографии, степени заболоченности и площади болотных массивов.

Показано, что наибольшее дополнительное накопление запаса, достигая максимума через 50 лет после осушения (в среднем до 2,8 м /га в год в расчете на полноту 0,7), наблюдается в кустарничково-сфагновых сосняках на неглубоких торфах, подстилаемых глинами и суглинками, а наименьшеена глубокооторфованных участках с различной минеральной подошвой. Тем самым подтверждена целесообразность разделения сфагновых болот на две группы по глубине торфа (до и более 1 м) и выделение в первой группе торфяников, подстилаемых тяжелыми (глинами, суглинками) и легкими (песками, супесями) минеральными грунтами.

Установлено, что лесоводственная эффективность осушения глубоких торфяных болот тесно связана с величиной уклона поверхности. При уклоне поверхности более 0,0025, что обычно наблюдается в средней части склонов выпуклых моховиков (болот центрально-олиготрофного хода развития), лесоводственная эффективность осушения может характеризоваться II — III классом бонитета сформировавшихся лесорастительных условий, а при уклонах менее 0,0025 даже при интенсивном осушении — на класс меньше.

Среди сфагновых болот следует различать болота с верхово-переходной торфяной залежью в верхнем метровом «мелиоративном» слое, которые характеризуютсь верховой стадией (фазой) современного развития и по эффективности лесоосушения близки к переходным болотам.

Лесоводственная эффективность искусственного облесения осушаемых болот сфагновой группы сосны выше по сравнению с их естественным облесением независимо от способа посадки или посева (в плужные пласты или в целину), что объясняется только их повышенной густотой и как следствие большей полнотой, и также зависит от строения торфяной залежи, глубины торфа, подстилающего торф минерального грунта, уклона поверхности болота и состояния каналов регулирующей сети, с первым ремонтом которых и в этом случае надо приходить через 15 лет.

Сфагновые болота с глубокими торфами и уклонами поверхности менее 0,0025 неперспективны для лесокультурного освоения.

Внесение полного минерального удобрения позволяет в течение длительного времени поддерживать хороший рост естественного возобновления, посадок и посевов сосны без подготовки почвы на осушаемых болотах на уровне II — III классов бонитета, которые к 25 — 30 годам накапливают запасы до 100 — 150 и более м /га, при этом посадки не имеют преимущества перед посевами и даже уступают им. По результатам использования различных доз удобрений лучшей была признана N200 Рюо К50. Фрезерование поверхности болота на глубину 10 — 15 и 50 см не улучшило роста культур.

Выявлены особенности длительной (до 80 лет) динамики лесного фонда по семи таксационным показателям на объектах гидролесомелиорации с различной представленностью сфагновых болот в пределах отдельных урочищ, обусловленной ландшафтными условиями. Использовались разновременные материалы лесоустройства, аэрофотоснимки и постоянные пробные площади.

При представленности таких болот до 10% все они после осушения полностью облесились и практически не влияют на общую высокую производительность мелиорируемых лесов. При представленности болот до 50% около 30% их осталось безлесными и через 25 лет после осушения, что существенно отразилось на общей производительности лесов на мелиорируемой площади.

При проведении работ по реконструкции лесоосушительных систем в этих условиях необходимо исключить из осушаемого гидролесомелиоративного фонда все необлесившиеся сфагновые болота и сосняки Va класса бонитета на глубоких торфах.

Сформулированы требования к локальному гидролесомелиоративному мониторингу, на основе которых можно принимать правильные решения по управлению лесоосушительными системами в том числе с различной представленностью болот сфагновой группы.

Уточнена классификация переувлажненных земель и локальному гидролесомелиоративного фонда для сфагновой группы типов условий местопроизрастания, куда включены сосняки кустарничково-сфагновые на торфяниках и кустарничково-сфагновые болота. Она может быть использована при выборе объектов нового осушения, объектов реконструкции лесоосушитель-ных систем и осуществлении гидролесомелиоративного мониторинга. Важными критериями, позволяющими объединить в этой группе леса и безлесные болота, являются средняя величина дополнительного накопления запаса и группа эффективности осушения.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Гидролесомелиоративные работы в Киришском комплексном леспромхозе (в соавторстве с Безруковым В.И.) // Гидролесомелиорация и рациональное природопользование — Информационные материалы к координационному научно-производственному совещанию, г. Кириши Лен. обл., 9−12 июля 1992 г. — СПб.: ЛенНИИЛХ, 1992. — С. 18−22.

2. Влияние удобрений на рост лесных культур на осушенных верховых болотах (в соавторстве с Кирием Ю. Г., Рябининым Б.Н.) // Гидролесомелиорация: задачи и координация исследований — Информационные материалы к координационному научно-производственному совещанию, пос. Сиверский Лен.обл. 21−23 сентября 1994 г.- СПб.: СПбНИИЛХ 1994. -С.39−40.

3. О критериях отнесения болотных участков с бедными торфами к гидролесомелиоративному фонду // Гидролесомелиорация: наука — производству — Материалы совещания, пос. Лисино-Крпус Лен.обл., 18−19 сентября 1996 г.-СПб.: СПбНИИЛХ, 1996. — С.10−11.

4. Пространственно-временная динамика лесоводственного состояния длительно осушаемых земель (в соавторстве с Великановым Г. Б., Карповичем С. И., Лукьянович А. Ю., Соколовым A.A.) // Гидротехническая мелиорация земель, ведение лесного хозяйства и вопросы экологии: Тр. СПбНИИЛХ. — СПб, 1997. — С.34−40.

5. Лесоводстенное состояние осушаемых земель на опытном объекте в Рощинском лесхозе (в соавторстве с Константиновым В. К., Великановым Г. Б., Ахти Е.) // Гидролесомелиорация и эффективное использование земель лесного фонда — Информ. материалы к совещанию в г. Вологда, 12−14 августа 1998 г. — Вологда, 1998. — С.66−72.

6. Влияние удобрений на рост культур сосны в условиях осушенного кус-тарничково-сфагнового болота // Там же, 1998. — С. 127−131.

7. Опыт лесохозяйственного освоения болотного массива «Ширский мох» // Таежные леса на пороге XXI века: Тр. СПбНИИЛХ. — СПб, 1999. -С.137−148.

8. Результаты длительного осушения земель лесоболотного урочища «Рай-вола-Метсола» в Рощинском опытном лесхозе (в соавторстве с Ахти Е., Константиновым В. К., Великановым Г. Б., Журавлевой E.H.) // Региональные проблемы изучения и использования избыточно увлажненных лесных земель: Материалы к Всероссийскому совещанию г. Екатеринбург, 6−8 сентября 2000 г. — Екатеринбург. УГЛТА, 2000. — С.41−43.

9. Рост культур сосны в связи с состоянием осушительной сети // Там же, 2000. — С.34−37.

10. Производительность лесного массива на длительно осушаемых землях и пути ее повышения (в соавторстве с Александровым А. Б, Константиновым В. К., Введенским В. М., Николаевым А. Д., Порошиным A.A.) // Мониторинг осушенных лесов — Материалы совещания. СПб.: СПбЛТА,.

2001. — С.56−62.

11. Угнетение культур сосны в связи с выходом из строя осушительной сети // Там же, 2001. — С. 106−109.

12. Опыт создания культур сосны в чернично-долгомошных лесораститель-ных условиях в Линдуловском лесничестве (в соавторстве с Александровым А. Б., Мороз И. В., Ничипорец A.C.) // Там же, 2001. — С.96−98.

13. Стационарные гидролесомелиоративные исследования Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства в Ленинградской, Новгородской и Псковской областях (в соавторстве с Константиновым В. К., Великановым Г. Б., Ахти Е.) // Там же, 2001. -С.11−13.

14. Гидролесомелиоративный мониторинг и профессор Г. Г. Сомайлович (в соавторстве с Константиновым В. К., Александровым А.Б.) // Аэрокосмические методы в лесном комплексе: Материалы международной научно-практической конференции 16−17 мая 2002 г. — СПб.: СПбЛТА,.

2002. — С.40−42.

15. О влиянии различных факторов на рост древостоев при длительном осушении (в соавторстве с Ахти Е.) // Проблемы комплексного использования и мелиорации земель на водосборе: Материалы симпозиума г. Бокситогорск Лен.обл., 13−17 августа 2002 г. — СПб.: СПбНИИЛХ, 2002. — С.108−112.

16. Результаты длительного осушения в Рощинском лесхозе Ленинградской области (в соавторстве с Александровым А.Б.) // Эколого-экономические аспекты гидролесомелиорации: Сб. науч. тр. ИЛ HAH Беларуси по материалам международн. науч. конф. Вып. 58 — Гомель, 2003. — С.76−78.