ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2007, № 4, с. 18-24
УДК 630*18+630*642:630*651.78
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ РУБОК В ОСУШАЕМЫХ ЛЕСАХ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА
© 2007 г. А. М. Тараканов
Северный научно-исследовательский институт лесного хозяйства 163062 Архангельск, ул. Никитова, 13 Поступила в редакцию 07.06.2006 г.
Приведены количественные показатели изменения уровня почвенно-грунтовых вод (УПГВ), радиационного режима леса, снегонакопления, промерзания и температуры почвы под влиянием различных видов рубок ухода и главного пользования в осушаемых лесах. Рассчитан максимально возможный объем выборки по запасу в зависимости от УПГВ до рубки. Установлено, что по лесовод-ственным и экологическим условиям предпочтение следует отдавать несплошным рубкам главного пользования.
Осушаемые леса, рубки ухода, выборочные и сплошные рубки, уровень почвенно-грунтовыи вод, солнечная радиация, снегонакопление, промерзание и температура почвы, экологические факторы.
Разнообразие лесорастительных условий, породного состава и возрастного строения осушаемых лесов, различная реакция их на изменение природной среды и специфические особенности роста требуют разработки специальных систем ведения хозяйства, направленных на улучшение структуры лесов и повышение их продуктивности, обоснованных как с лесоводственной, так и экологической и экономических точек зрения. Рядом авторов [1-4, 7-14, 16-19] для различных географических регионов предложены подходы к обоснованию некоторых видов рубок в осушаемых лесах, однако окончательного решения в этом вопросе ввиду недостаточности экспериментальных материалов еще нет. По этой причине нет и утвержденного нормативного правового документа, а также широкого производственного опыта проведения рубок ухода и несплошных рубок главного пользования в осушаемых лесах. Применение же существующих наставлений по рубкам ухода и правил рубок главного пользования, разработанных для суходольных лесов, приводит к значительному экономическому ущербу.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
Для обоснования способов и интенсивности рубок главного и промежуточного пользования в осушаемых лесах было заложено 35 опытных участков размером 5-10 га с различными вариантами их проведения, где наряду с лесоводственны-ми исследованиями осуществлялись наблюдения за изменением наиболее важных экологических факторов. Объекты исследований располагаются в северной и средней тайге на территории Хол-
могорского и Емецкого лесхозов Архангельской обл. Участки, предназначенные для каждого варианта рубок, обычно занимают две межканальных полосы, одна из которых не вырубалась и служила в качестве контроля. В пределах участков для наблюдения за ростом и формированием древостоев, однородных по почвенно-грунтовым, гидрологическим и лесоводственным условиям, заложено по две постоянных пробных площади размером 0.3-0.5 га, одна из которых является контрольной. Наблюдения за гидротермическим режимом почв проводились по методике С.Э. Во-мперского [5]. На всех участках через каждые 510 дней в течение 4-6 лет измерялись уровни почвенно-грунтовых вод и температура почвы на глубине 5, 10, 15, 20 см. Данный период наблюдений включает как сухие, так и влажные годы, адекватно отражает средние величины и дисперсию измерений и поэтому вполне достаточен для сравнительного анализа изменения экологических условий при различных вариантах рубок. На 10 участках сосняков и ельников, наиболее контрастных по интенсивности рубки, изучали динамику снегонакопления, промерзания и снеготаяния. Маршруты снегомерных съемок прокладывались летом, а места установки мерных реек фиксировались вешками. Высота снежного покрова замерялась снегомерной рейкой, а вес пробы (плотность) - весовым снегомером. Запас воды в снеге определялся как произведение средней высоты на величину средней плотности снега. Для определения глубины и характера промерзания почвы использовались мерзлотомеры Данилина и метод бурения. На каждом участке устанавливались 5-10 мерзлотомеров с расчетом
ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ РУБОК
19
охвата всех элементов микрорельефа. При изучении режима солнечной радиации иод пологом древостоев и на открытом месте измеряли освещенность, суммарную, рассеянную и отраженную радиацию [15].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Учет экологических факторов при выборе способов и интенсивности рубок имеет важное значение. Изменение состава и густоты древостоев при проведении рубок ухода и главного пользования оказывает существенное влияние на уровень почвенно-грунтовых вод, радиационный режим леса, снегонакопление, промерзаемость и температуру почвы. Повышение УПГВ связано в основном с уменьшением объема транспирируе-мой древостоями влаги и зависит от интенсивности рубок, состава и возраста вырубаемой и оставляемой частей древостоя. Так, при проведении прочисток в перегущенных кустарничково-сфагновых молодняках с интенсивностью 23-64% по числу стволов и 21-34% по запасу древесины средневегетационный УПГВ в межканальном пространстве повысился на 11-22% (табл. 1). Прореживания в осоково-сфагновых средневозрастных сосново-березовых древостоях с выборкой березы и старовозрастных деревьев сосны (36% запаса) вызвали подъем почвенно-грунто-вых вод на 23-28%. При проведении проходных рубок слабой интенсивности (11% запаса) в разновозрастных сосняках за счет выборки фаутных и отставших в росте деревьев сосны и березы средневегетационный УПГВ поднялся на 11%. На участках несплошных (выборочных) рубок главного пользования в разновозрастных насаждениях изменение водного режима менее выражено, чем в молодняках и средневозрастных древостоях. В сосняках травяно-болотных и кустарничко-во-сфагновых при интенсивности рубки 40-50% по запасу древесины УПГВ повышается по сравнению с контролем на 8-12%, а при высокой интенсивности рубки (83% по запасу) с сохранением второго яруса ели и березы - на 23-33% (табл. 2). В ельнике чернично-сфагновом на торфянисто-подзолистой почве выборочная рубка умеренной интенсивности (42% по запасу) вызвала повышение УПГВ на 14%. Особенно заметно ухудшается водный режим почв при проведении сплошных рубок, где по сравнению с контролем УПГВ повышается на 30-35%. На сплошных вырубках даже незначительные дождевые осадки вызывают подъем УПГВ, а обильные дожди приводят к длительному подтоплению корнеобитаемого слоя почвы в летний период. Изменчивость подъема УПГВ по годам довольно существенная (15-38%) и связана с погодными условиями отдельных лет. Используя для регрессионного анализа данные 6-летнего периода наблюдений, в течение которого
Интенсивность рубки по запасу, %
Рис. 1. Повышение УПГВ в осушаемых торфяных почвах в зависимости от интенсивности рубок ухода (1) и главного пользования (2) по запасу, (%).
отмечались как сухие, так и влажные годы, мы установили, что в 79-84% случаев величина подъема УПГВ зависит от интенсивности изрежива-ния, а 16-21% связано с погодными условиями и биологическими особенностями вырубаемых пород деревьев. Например, вырубка березы в большей степени влияет на изменение водного режима, чем сосны. Среднее повышение УПГВ в процентах от исходной его величины до рубки в зависимости от интенсивности выборки запаса выражается уравнениями (рис. 1):
при рубках ухода
у = 0.576х + 0.00255х2, R = 0.89, (1)
5 = 3.19, п = 19,
при рубках главного пользования
у = 0.171х + 0.001558х2, R = 0.91, (2)
5 = 4.15, п = 29,
где у - повышение УПГВ в межканальной полосе, %, х - интенсивность рубки по запасу, %, п - число наблюдений, R - коэффициент корреляции, 5 -стандартная ошибка.
Использование в уравнениях относительных величин изменения УПГВ в отличие от абсолютных обусловлено тем, что это позволяет сравнивать данные измерений на объектах осушения не только с разными параметрами осушительной сети, но и разным породным составом и запасом насаждений, что во много раз сокращает число объектов наблюдений. При использовании абсолютных величин потребовалось бы строить уравнения для каждого типа лесорастительных условий и параметров осушительной сети.
Данные уравнения позволяют установить максимальную интенсивность изреживания древостоев, при которой не происходит подтопление корнеобитаемого слоя почвы. Поскольку основная масса физиологически активных корней находится в верхнем 20-сантиметровом слое [6], то
Таблица 1. Влияние рубок ухода на динамику почвенно-грунтовых вод за период вегетации
к» о
Вид рубки Состав и возраст Полнота Число стволов, шт. га-1 Запас, 3 -1 м3 га 1 Интенсивность рубки, % Глубина каналов, Расстояние между Средневегетационный УПГВ, см
каналами,
древостоя по числу стволов м м средний колебания
по запасу по годам
а
М О О В М
и
М
д
я
М
г
4
Сосняки кустарничково-сфагновые, давность осушения до рубки 22 года
Прочистки
Контроль
Прореживания Контроль
10С40 + Б
10С40 + Б
10С40 + Б 10С40 + Б
9С501Б40
41С5034Б40 17С1608Б80
0.54 0.45 0.80 1.24
3880 2900 8450 11780
27 22 30 43
62 64 23
34 30 21
1.1-1.2 1.1-1.2 1.1-1.2 1.1-1.2
120 120 120 120
Сосняки осоково-сфагновые, давность осушения до рубки 17 лет
0.67 1.1
1430 2640
72 90
63
36
0.5-0.6 0.5-0.6
60 60
Сосняки осоково-сфагновые, давность осушения до рубки 17 лет
25.4 26.3
27.5 31.7
42.7 59.1
22.6-28.1 22.7-29.9 24.4-30.7 28.9-34.5
29.6-58.8 41.2-76.4
Ч >
>
я >
Д
О И
Проходные 5С604С160 1Б60ед.М80 0.96 2614 96 38 11 0.5-0.6 90 38.4 35.8-41.0
Контроль 5С604С160 1Б60ед.Е80 1.2 3945 117 - - 0.5-0.6 90 40.9 38.9-42.9
о Примечание. Таксационная характеристика древостоев приведена после проведения рубок ухода. До уходов на опытных участках она была близкой к контролю.
»
»
а м о о в м
и
м
д
и
м
г
4
о о о
Таблица 2. Влияние рубок главного пользования на динамику почвенно-грунтовых вод за период вегетации
Вид рубки Состав и возраст древостоя Полнота Число стволов, шт. га-1 Запас, 3 -1 м3 га 1 Интенсивность рубки,% Глубина каналов, м Расстояние между Средневегетацион-ный УПГВ, см
по числу стволов по запасу каналами, м средний колебания по годам
К
00 £
И Д И Д К
И Ш Я О й О ч К
л
И
о я
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.