Тараканов Анатолий Михайлович. Рост осушаемых лесов Европейского Севера России и ведение хозяйства в них

Короткий опис

Тараканов Анатолий Михайлович. Рост осушаемых лесов Европейского Севера России и ведение хозяйства в них : диссертация ... доктора сельскохозяйственных наук : 06.03.02 / Тараканов Анатолий Михайлович; [Место защиты: Марийс. гос. техн. ун-т].- Архангельск, 2007.- 396 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-6/108

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
“СЕВЕРНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА” МПР РФ
На правах рукописи
Анатолий Михайлович
РОСТ ОСУШАЕМЫХ ЛЕСОВ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРА
РОССИИ И ВЕДЕНИЕ ХОЗЯЙСТВА В НИХ
Специальность 06.03.02 - «Лесоустройство и лесная таксация»
Диссертация
на соискание ученой степени доктора
сельскохозяйственных наук
Архангельск -2007
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ 11
2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 24
2.1. Программа и методика работ 24
2.2. Характеристика объектов исследования 35
2.3. Объем экспериментального материала 37
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОГО ФОНДА
И ИЗМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИИ 38
3.1. Характеристика заболоченных лесов и эффективность
их мелиорации 38
3.2. Характеристика осушаемых лесов 52
3.3. Изменение гидротермического режима и физико-химических
свойств осушаемых почв .62
3.4. Естественное возобновление леса под пологом древостоев 78
3.5. Трансформация напочвенного покрова 82
3.6. Формирование типов осушаемых лесов 85
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА ОСУШАЕМЫХ ЛЕСОВ 91
4.1. Реакция древостоев на осушение 91
4.2. Закономерности роста древостоев в зависимости от их
возраста, давности, интенсивности осушения и лесорастительных условий 99
4.3. Ход роста модальных сосняков и ельников 124
5. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ 133
5.1. Обоснование и общие принципы моделирования
гидролесомелиоративных систем 133
5.2. Формирование основных вопросов о поведении
гидролесомелиоративной системы 136
5.3. Декомпозиция системы на однородные блоки 137
5.4. Моделирование динамики технического состояния каналов
осушительной сети 139
5.5. Моделирование динамики производительности условий место-произрастания, роста и продуктивности осушаемых лесов 151
5.6. Алгоритм модели для прогнозирования технического состояния
каналов, роста и продуктивности осушаемых сосняков и ельников 156
5.7. Проверка имитационной модели 171
6. ТОВАРНАЯ СТРУКТУРА ОСУШАЕМЫХ СОСНЯКОВ 179
6.1. Развитие сортообразующих пороков древесины в осушаемых
сосняках 179
6.2. Распределение числа деревьев по ступеням толщины в
осушаемых модальных сосняках 188
6.3. Полнодревесность стволов в осушаемых сосняках 193
6.4. Особенности товарной структуры осушаемых сосняков 199
7. ВОЗРАСТЫ СПЕЛОСТИ И ГЛАВНОЙ РУБКИ ОСУШАЕМЫХ
ЛЕСОВ 205
8. ВЛИЯНИЕ РУБОК НА РОСТ, УСТОЙЧИВОСТЬ И
ФОРМИРОВАНИЕ ДРЕВОСТОЕВ 232
8.1. Изменение экологических условий под влиянием рубок 233 
8.2. Рост и устойчивость древостоев после несплошных рубок
главного пользования 241
8.3. Формирование насаждений после рубок главного пользования
на длительно осушаемых землях 253
8.4. Способы рубок главного пользования в осушаемых лесах 259
8.5. Естественное возобновление после рубок 262
8.6. Лесоводственная оценка ухода за лесом 275
8.7. Лесоводственные требования к проведению ухода в осушаемых
лесах 291
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 304
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 316
ПРИЛОЖЕНИЯ

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Избыточно-увлажненные земли на Европейском Севере РФ занимают 44% территории лесфонда. Наибольшее заболачивание наблюдается в северной части региона. С продвижением на юг снижается площадь переувлажненных земель, представленность открытых болот и лесов на бедных почвах. Избыточ¬но-увлажненные земли, пригодные для осушения, занимают 18,2 млн. га или 29% территории региона, из них 23% приходится на покрытые лесом.
Характерной особенностью заболоченных лесов региона является преоб-ладание спелых и перестойных древостоев (60-90%) с низкими полнотой (0,4¬0,5), бонитетом (V-V6), запасом и приростом древесины. Товарная структура их характеризуется низкими показателями выхода деловой древесины. Возобнов¬ление под пологом избыточно-увлажненных лесов идет не всегда удовлетвори¬тельно. За счет сохранения хвойного подроста, возможно, обеспечить лесовос¬становление лишь на 45-60% вырубок.
Проведение гидролесомелиорации позволяет предотвратить прогресси¬рующие процессы заболачивания лесных земель, повысить продуктивность ле¬сов, улучшить условия для естественного и искусственного лесовосстановления на вырубках, проведения рубок главного и промежуточного пользования лесом и тем самым увеличить размер лесопользования.
К настоящему времени в Архангельской, Вологодской областях и Рес¬публике Коми осушено 738 тыс. га переувлажненных земель, 81% из них по¬крыто лесом. Среди лесопокрытой площади 67% занимают сосняки, 24% - ель¬ники и 5% - березняки. Большая часть осушаемых лесов (52%) представлена насаждениями VI и выше классов возраста. Молодняки и средневозрастные древостой занимают 38%, значительная часть их имеет в составе до 40-60% бе¬резы и других лиственных пород. Большинство насаждений характеризуется разновозрастным строением, а хозяйственным группам возраста свойственен определенный тип возрастного строения. По лесорастительным условиям 70% осушаемых лесов относятся к I и П группам эффективности, 23% - к третьей и 7% - к четвертой. Средний ежегодный дополнительный прирост древесины со¬ответственно этим группам составляет 2-4, 1-2 и 1,5 м3/га.
Создание благоприятных условий для роста древостоев во многом зави¬сит от величины понижения УПГВ в межканальном пространстве, т.е. от глу¬бины каналов и расстояния между ними. При этом, чем выше трофность и мощность торфа, легче по механическому составу подстилающие грунты, тем существеннее зависимость уровней ПГВ от параметров осушительной сети. Объясняется это различием фильтрационных свойств торфа и подстилающих грунтов. Обильные дожди в течение лета сопровождаются подъемом уровня почвенных вод, но спад их в осушаемых лесах происходит значительно быст¬рее, чем в заболоченных и продолжительность подтопления корнеобитаемого слоя почвы (до 20 см), вызванного осадками, обычно не превышает 6 дней. Для обеспечения неподтопления корнеобитаемого слоя почвы с вероятностью 0,95 средневегетационный уровень ПГВ в центре между каналами должен быть в пределах 25-35 см. Большие величины этого диапазона относятся к верховым торфам, подстилаемым тяжелым суглинком, меньшие - к переходным и низин¬ным на легких и средних суглинках. Уравнения связи УПГВ с параметрами осушительной сети в различных почвенно-грунтовых условиях позволяют ус¬тановить оптимальную степень осушения, обеспечивающую как максимальную продуктивность древостоев, так и максимальную рентабельность гидромелио¬рации.
Изменение гидрологического режима, вызванного осушением, влечет за собой улучшение газообмена почвенного воздуха с атмосферным, повышение степени разложения торфа, увеличение его плотности, зольности и содержания подвижных элементов питания, снижение влажности и кислотности почв. Про¬цесс этот длительный и зависит от давности осушения.
При осушении усиливаются теплоизоляционные свойства торфяных почв, начало активной жизнедеятельности корней запаздывает, по сравнению с неосушенными почвами, на 5-10 дней. На этот же период позднее прогревается почва на глубине 30 см в сравнении с верхним 10 см слоем. В обратном поряд- ке идет осеннее охлаждение, поэтому период роста древесных пород на осу¬шенных и неосушенных землях примерно одинаков. Продолжительность его составляет 110-170 дней и зависит от климатической зоны, характера расти¬тельности, погодных условий вегетационного периода и предшествующей зи¬мы. В сосняках вегетационный период продолжительнее, чем в ельниках, за счет более раннего прогревания (примерно на две недели) почвы до 5°С весной.
Естественной реакцией леса на улучшение лесорастительных условий яв¬ляется повышение роста и продуктивности древостоев, активизация естествен¬ного лесовозобновления и изменение напочвенного покрова. При осушении со¬сновых молодняков на богатых низинных и переходных торфяных почвах про¬дуктивность их уже через два-три пятилетия достигает І-Ш классов бонитета, на бедных верховых не превышает IV класса во всех подзонах тайги. Еловые молодняки произрастают, как правило, под пологом березы, бонитет их повы¬шается лишь до HI-IV классов. Из молодняков формируются, в основном, вы- сокополнотные хвойно-лиственные и лиственно-хвойные насаждения. С повы¬шением возраста древостоев к началу осушения реакция их на понижение УПГВ снижается. По результатам исследований роста разновозрастных осу¬шенных насаждений установлено, что древостой сосны и ели на низинных и переходных почвах хорошо отзываются на осушение в возрасте до 160 лет, на верховых - до 120 лет. Через 60 лет запас сосняков и ельников травяно-болотной группы типов леса увеличивается в 2-3 раза и составляет 250-350 м3/га. При интенсивном осушении ельников и сосняков сфагновых запас древо- стоев достигает 150-200 м /га, дополнительный прирост - 2-3 м /га.
Под пологом древостоев активизируется процесс естественного возоб¬новления. При этом, чем богаче почвы и интенсивность осушения, тем больше в составе появляется ели и березы. В сосняках на низинных и переходных поч¬вах через 40 лет еловый подрост занимает господствующее положение и до¬вольно часто образует еловый ярус.
Под влиянием осушения формируются типы леса по составу пород, строению, продуктивности насаждений и видовому составу напочвенного по¬крова внешне сходные с суходольными лесами. В частности, из сосняков и ель¬ников травяно-болотных формируются травяно-кисличные, из осоково¬сфагновых - чернично-зеленомошные и чернично-долгомошные, из сосняков сфагновых - чернично-кустарничково-сфагновые типы леса.
Динамика прироста и накопления древесного запаса в осушаемых древо- стоях существенно отличается от суходольных. В результате осушения проис¬ходит как бы омоложение древостоев, в росте их происходит перелом, замед¬ленный рост переходит в ускоренный. Общим для всех осушаемых лесов явля¬ется то, что в первое десятилетие начинается постепенное увеличение темпов роста. Далее наступает кульминация прироста и затем снижение. В древостоях уже достигших максимального текущего прироста перед осушением, наблюда¬ется повторная кульминация его. Максимального значения прирост в высоту и по диаметру в сосняках достигает во втором-третьем десятилетиях с момента начала осушения, в ельниках - в третьем-четвертом, а по запасу - в четвертом- пятом.
При убывающем после кульминации приросте деревьев по диаметру и высоте прирост их по объему продолжает увеличиваться, так как в значитель¬ной степени зависит от размеров самих стволов. При меньшем увеличении при¬роста по диаметру и высоте крупномерными деревьями старшего возраста по сравнению с более молодыми деревьями меньшего размера прирост их по объ¬ему различается незначительно.