Эффективность гидролесомелиорации прежде всего определяется лесоводственным эффектом осушения. Для крайних северо-восточных районов Европейского Севера, представленных Республикой Коми и, в частности, Средним и Южным Тиманом, данные о лесоводственной эффективности гидромелиорации недостаточны. По гидролесомелиоративному районированию Республики Коми Тиманский кряж входит в центральный и юго-западный гидролесомелиоративные районы Республики Коми. Данные о влиянии лесоосушения на рост леса для этой территории ограничены двумя десятилетиями после строительства осушительных систем [1] и оценками роста и возобновления темнохвойных с участием кедра сибирского насаждений на осушаемых лесных землях [2]. Поэтому следует признать целесообразным определение величины текущего и дополнительного прироста насаждений на объектах лесоосушения на Тимане за более длительный период. Это позволит давать более объективную оценку эффективности гидромелиоративных работ в районе исследований и в Республике Коми в целом.
Цель исследования: определение величины текущего среднепериодического и дополнительного прироста в сосняках и ельниках травяно-сфагнового типа леса на объектах гидромелиорации на Тимане в Республике Коми, оценка зависимости текущего прироста от преобладающей породы и возраста древостоев на объектах лесоосушения, а также продолжительности периода, прошедшего после строительства осушительных систем в районе исследования.
Материалы и методы исследования
При исследованиях использовали традиционные лесоводственные, таксационные и гидромелиоративные методы [1, 3]. Текущий прирост устанавливали на основе зависимостей между величиной прироста по объему отдельных модельных деревьев и их приростом по площади поперечного сечения. Приведение насаждений к полноте 0,7 выполняли с использованием поправочных коэффициентов [1]. В качестве контрольных использовали насаждения соответствующих типов леса, удаленные от объектов гидромелиорации на расстояние более 300 м. Прирост деревьев по площади поперечного сечения определяли по данным перечета по ступеням толщины и величине радиального прироста.
Изучение влияния осушения на величину прироста по запасу выполняли в Ухтинском лесхозе (сейчас – Ухтинском лесничестве) Республики Коми на площадях, осушенных в 1974 г. Объекты исследования представлены сосняками и ельниками травяно-сфагновой группы типов леса. Расстояние между осушительными каналами изменяется от 70 до 130 м. Проектная глубина регулирующих осушителей составляет 1,0–1,2 м, проводящих собирателей – 1,2–1,4 м, магистральных каналов – 1,3–1,5 м.
Таксационная характеристика насаждений на объектах гидромелиорации приведена в табл. 1. Анализ данных табл. 1 показывает, что насаждения на опытных участках в основном относятся к травяно-сфагновой группе типов леса. Сосняки и ельники травяно-сфагнового типа леса следует рассматривать как основной объект лесоосушения. Потенциальное плодородие избыточно увлажненных лесных земель с древостоями данного типа леса достаточно для получения высоких результатов гидролесомелиорации. Поэтому выбор таких древостоев в качестве объектов исследования обоснован и целесообразен с лесоводственной точки зрения.
Таблица 1
Таксационная характеристика насаждений на объектах исследования в Ухтинском лесничестве
|
Номер пробной площади |
Характеристика ярусов |
Общая характеристика насаждений |
||||||
|
номер яруса и состав |
высота, м |
абсолютная полнота, м2/га |
полнота относительная |
запас, м3/га |
класс возраста |
класс бонитета по М.М. Орлову |
тип леса по В.Н. Сукачеву |
|
|
2001-4 |
9Е1Б |
15,0 |
24 |
0,85 |
185 |
VII |
V |
Е. тр.-сф. |
|
2001-5 |
7Е3Б |
14,1 |
23 |
0,85 |
167 |
V |
V |
Е. тр.-сф. |
|
2001-6 |
I 10Е |
15,0 |
13 |
0,45 |
98 |
VIII |
V |
Е. тр.-сф. |
|
II 10Б |
10,8 |
4 |
0,20 |
22 |
||||
|
2001-7 |
7Е3Б |
15,4 |
25 |
0,80 |
182 |
IX |
V |
Е. тр.-сф. |
|
2001-8 |
6Е4Б |
14,2 |
17 |
0,63 |
125 |
VIII |
V |
Е. тр.-сф. |
|
2001-17 |
10C+Е |
9,5 |
15,5 |
0,69 |
83 |
III |
IV |
С. тр.-сф. |
|
2001-18 |
8С2Е ед.Б |
9,1 |
18,0 |
0,82 |
78 |
III |
IV |
С. тр.-сф. |
|
2001-19 |
8С2Б+Е |
10,0 |
19,0 |
0,82 |
96 |
III |
IV |
С. тр.-сф. |
|
2002-6 |
10С |
3,9 |
2 |
0,14 |
6 |
II |
Vа |
С. тр.-сф. |
|
2002-7 |
10С |
4,9 |
7 |
0,44 |
22 |
III |
V – Vа |
С. тр.-сф. |
|
2002-8 |
10С |
4,8 |
3 |
0,19 |
10 |
II |
V – Vа |
С. тр.-сф. |
|
2002-9 |
10С |
5,4 |
8 |
0,48 |
28 |
III |
V |
С. тр.-сф. |
|
2002-10 |
10С |
5,2 |
6 |
0,37 |
20 |
III |
Vа |
С. тр.-сф. |
|
2002-11 |
10С |
8,7 |
12 |
0,56 |
58 |
III |
V |
С. тр.-сф. |
|
2002-12 |
10С |
6,5 |
14 |
0,78 |
56 |
IV |
Vа |
С. тр.-сф. |
|
2002-13 |
I 10С |
11,3 |
4 |
0,16 |
24 |
VIII |
Vа |
С. тр.-сф. |
|
II 10С |
6,9 |
4 |
0,22 |
17 |
||||
|
2002-14 |
10С |
9,6 |
11 |
0,49 |
58 |
IV |
V |
С. тр.-сф. |
|
2002-15 |
10С |
7,3 |
6 |
0,31 |
26 |
III |
V – Vа |
С. тр.-сф. |
Примечание: Е – ель, С – сосна, Б – береза; Е. тр.-сф. – ельник травяно-сфагновый, С. тр.-сф. – сосняк травяно-сфагновый.
Результаты исследования и их обсуждение
В табл. 2 показана зависимость текущего среднепериодического прироста от возраста древостоя в первые три десятилетия после осушения.
Таблица 2
Зависимость текущего среднепериодического прироста (Y, м3/га в год) от возраста древостоя (X, лет)
|
Тип леса |
Десятилетие после осушения |
Коэффициенты уравнения Y = AX + B |
Количество пробных площадей |
R2 |
R |
R0,05 |
|
|
A |
B |
||||||
|
С. тр.-сф. |
1 |
–0,0057 |
+1,5381 |
6 |
0,9023 |
0,95 |
0,81 |
|
С. тр.-сф. |
2 |
–0,0163 |
+4,1286 |
6 |
0,9670 |
0,98 |
0,81 |
|
С. тр.-сф. |
3 |
–0,0229 |
+5,9524 |
6 |
0,9692 |
0,98 |
0,81 |
|
Е. тр.-сф. |
1 |
–0,0130 |
+2,7300 |
5 |
0,9941 |
0,99 |
0,88 |
|
Е. тр.-сф. |
2 |
–0,0155 |
+4,2050 |
5 |
0,9806 |
0,99 |
0,88 |
|
Е. тр.-сф. |
3 |
–0,0160 |
+4,7200 |
5 |
0,9552 |
0,98 |
0,88 |
Примечание: С. тр.-сф. – сосняк травяно-сфагновый, Е. тр.-сф. – ельник травяно-сфагновый.
Согласно данным табл. 2 коэффициенты регрессии прироста по возрасту в уравнениях для рассматриваемых типов леса и десятилетий после осушения отрицательные. То есть чем выше возраст древостоев, тем меньше прирост. Это согласуется с общепринятыми положениями гидролесомелиорации.
В табл. 3 приведена зависимость текущего среднепериодического прироста от времени, прошедшего после осушения.
Таблица 3
Зависимость текущего среднепериодического прироста (Y, м3/га в год) от времени, прошедшего после осушения (X, десятилетие после осушения
|
Тип леса |
Коэффициенты уравнения Y = AX2 + BX + C |
Количество пробных площадей |
R2 |
R |
R0,05 |
||
|
A |
B |
C |
|||||
|
С. тр.-сф. |
–0,1833 |
+2,0833 |
–0,9333 |
18 |
0,7867 |
0,89 |
0,47 |
|
Е. тр.-сф. |
–0,3700 |
+3,3100 |
–0,6400 |
15 |
0,7289 |
0,86 |
0,54 |
Примечание: С. тр.-сф. – сосняк травяно-сфагновый, Е. тр.-сф. – ельник травяно-сфагновый.
Согласно данным табл. 3 для сосняков и ельников травяно-сфагновых во втором и третьем десятилетиях после осушения прирост увеличивается по сравнению с приростом в первом десятилетии после осушения.
На основе уравнений, представленных в табл. 2, 3, были рассчитаны показатели текущего среднепериодического и дополнительного прироста в насаждениях травяно-сфагновой группы типов леса при полноте древостоев 0,7 (табл. 4, 5).
Анализ данных табл. 4, 5 показывает, что прирост изменяется в зависимости от породы, возраста древостоя в период осушения и продолжительности влияния осушения. Текущий и дополнительный прирост в средневозрастных древостоях больше, чем в спелых и перестойных древостоях. С течением времени после осушения текущий и дополнительный прирост увеличивается. Различие средних показателей, приведенных в табл. 4, 5, с нормативными величинами находится в пределах ± 10 %.
Таблица 4
Текущий среднепериодический прирост (м3/га в год) при полноте древостоев 0,7 в сосняках травяно-сфагновых
|
Десятилетие после осушения |
Прирост |
Возраст насаждений на осушаемых лесных землях, лет |
В среднем |
|||||
|
41–60 |
61–80 |
81–100 |
101–120 |
121–140 |
141–160 |
|||
|
1 |
После осушения |
1,2 |
1,1 |
1,1 |
1,0 |
0,8 |
0,6 |
1,0 |
|
До осушения |
0,9 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
0,3 |
0,7 |
|
|
Дополнительный |
0,3 |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
|
|
2 |
После осушения |
3,2 |
3,0 |
2,7 |
2,5 |
2,1 |
1,5 |
2,5 |
|
До осушения |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
0,6 |
|
|
Дополнительный |
2,3 |
2,2 |
2,0 |
2,0 |
1,8 |
1,3 |
1,9 |
|
|
3 |
После осушения |
4,7 |
4,3 |
4,0 |
3,6 |
3,1 |
2,3 |
3,7 |
|
До осушения |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0,4 |
|
|
Дополнительный |
3,9 |
3,6 |
3,5 |
3,3 |
2,9 |
2,2 |
3,3 |
|
Таблица 5
Текущий среднепериодический прирост (м3/га в год) при полноте древостоев 0,7 в ельниках травяно-сфагновых
|
Десятилетие после осушения |
Прирост |
Возраст насаждений на осушаемых лесных землях, лет |
В среднем |
||||
|
61–80 |
81–100 |
101–120 |
121–140 |
141–160 |
|||
|
1 |
После осушения |
1,8 |
1,6 |
1,3 |
1,0 |
0,8 |
1,3 |
|
До осушения |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,5 |
0,4 |
0,6 |
|
|
Дополнительный |
1,1 |
0,9 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,7 |
|
|
2 |
После осушения |
3,1 |
2,8 |
2,5 |
2,3 |
1,8 |
2,5 |
|
До осушения |
0,7 |
0,7 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,5 |
|
|
Дополнительный |
2,4 |
2,1 |
2,0 |
1,9 |
1,5 |
2,0 |
|
|
3 |
После осушения |
3,6 |
3,2 |
3,0 |
2,8 |
2,2 |
3,0 |
|
До осушения |
0,7 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,4 |
|
|
Дополнительный |
2,9 |
2,7 |
2,6 |
2,5 |
2,0 |
2,6 |
|
Установленные тенденции изменения прироста в связи с возрастом, продолжительностью периода с момента осушения в основном согласуются с полученными ранее оценками текущего среднепериодического прироста для двух десятилетий после осушения для Ухтинского лесхоза (сейчас – Ухтинского лесничества [1].
Данные, приведенные в табл. 4, 5, позволили выполнить экстраполяцию (прогноз) прироста на 1/3 периода, прошедшего после строительства осушительных систем, т.е. на четвертое десятилетие после осушения. Результаты экстраполяции имеющихся данных за три десятилетия показывают, что в четвертом десятилетии после осушения текущий и дополнительный прирост насаждений в сосняках травяно-сфагновых на 0,4–0,7 м3/га в год больше, чем в третьем десятилетии, а в ельниках травяно-сфагновых изменений нет или увеличение не превышает 0,1–0,2 м3/га в год. При осушении более молодых насаждений (сосняков травяно-сфагновых второго класса возраста и ельников травяно-сфагновых третьего класса возраста) текущий и дополнительный прирост не увеличится по сравнению с приростом более старых осушаемых насаждений. Необходимо отметить, что прогнозные значения могут быть достигнуты только при условии не только строительства на объектах гидролесомелиорации осушительных систем, но и реализации комплекса эксплуатационных мероприятий, включающих надзор, уход и все виды ремонта (текущего, капитального, аварийного). Это согласуется с современным представлением о лесоводственно-гидромелиоративном уходе за лесами [4]. При планировании и реализации системы эксплуатации лесоосушительных систем наряду с имеющейся проектной документацией целесообразно комплексное использование лесоустроительных материалов, геоинформационных и спутниковых технологий [5].
При анализе результатов гидромелиорации целесообразно учитывать, что на участках со средней и глубокой торфяной залежью основным показателем для прогноза продуктивности как естественно произрастающих, так и искусственно созданных насаждений на осушаемых объектах является зольность торфа в верхних слоях [1, 6]. Согласно результатам зондирования торфяной залежи и общетехнического анализа торфов на объектах исследования установлено, что насаждения на опытных участках произрастают на торфяных почвах, формирующихся в основном на глубоких торфах. По ботаническому составу это осоково-древесные, древесно-осоковые, осоково-древесно-сфагновые, сфагновые и осоково-гипновые торфа. В зависимости от глубины расположения горизонта и ботанического состава торфа их степень разложения изменяется от 10 до 40 %, а зольность торфа – от 3 до 9 %. В отдельных случаях зольность достигает 20–30 %, что, видимо, связано с локальными загрязнениями, выбросами предприятий г. Ухты. Тем не менее можно допустить, что именно достаточное потенциальное плодородие торфяных почв на объектах исследования определило высокую лесоводственную эффективность гидромелиорации.
Заключение
В результате осушении сосняков травяно-сфагновых III–VIII классов возраста и ельников травяно-сфагновых IV–VIII классов возраста средний для первого – третьего десятилетия после осушения текущий среднепериодический прирост соответствует 1,0–3,7 м3/га в год и 1,3–3,0 м3/га в год, а дополнительный прирост составляет соответственно 0,3–3,3 м3/га в год и 0,7–2,6 м3/га в год. Различие полученных средних показателей с нормативными величинами находится в пределах ± 10 %.
Прогнозные значения текущего и дополнительного прироста в сосняках травяно-сфагновых в четвертом десятилетии после осушения могут быть на 0,4–0,7 м3/га в год, а в ельниках травяно-сфагновых – не более чем на 0,1–0,2 м3/га в год, больше, чем фактические приросты в третьем десятилетии. При осушении сосняков травяно-сфагновых второго класса возраста и ельников травяно-сфагновых третьего класса возраста текущий и дополнительный прирост не увеличится по сравнению с приростом в осушаемых более старых насаждениях.
Установленные показатели лесоводственной эффективности гидромелиорации и ее прогнозные оценки могут быть достигнуты только при условии реализации на объектах лесоосушения комплекса эксплуатационных мероприятий, включающих систему надзора, ухода и всех видов ремонта осушительных систем.