УДК 630*385
Устойчивость лесных болотных экосистем
SUSTAINABILITY OF FOREST SWAMP ECOSYSTEMS
Шурыгин С.Г., , Шурыгина М.С.
(Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова, С-Петербург, РФ)
Shurygin S.G., Shurygina M.S.
(St.Petersburg Forest Technical University under name of S.M. Kirov, St. Pet., Russia)
В работе приведены многолетние данные по глубине грунтовых вод на осушенных болотах. Определена зависимость класса бонитета древостоев от глубины грунтовых вод и устойчивость лесных болотных экосистем. Проведены исследования транспирации и задержания жидких атмосферных осадков на кронах деревьев.
The paper presents long-term data on the depth of groundwater in drained swamps. The dependence of the bonitet class of stands on the depth of groundwater and the sustainability of forest swamp ecosystems is determined. Studies of transpiration and detention of liquid atmospheric precipitation on the crowns of trees.
Ключевые слова: глубина грунтовых вод, норма осушения, класс бонитета, осушение болот, транспирация, задержание жидких атмосферных осадков на кронах деревьев
Key words: groundwater depth, drainage norm, bonitet class, drainage of moor, transpiration, detention of liquid atmospheric precipitation on the crowns of trees
Требования древостоев к водному режиму почв изменяются в зависимости от климатических условий, типа леса, типа почв, возраста насаждений. Огромная работа по уточнению этих положений была проведена Х.А. Писарьковым и П.И. Давыдовым [5]. Их исследования показали зависимость уровня грунтовых вод от состава насаждений, возраста и класса бонитета. Ими определены основные характеристики норм осушения для основных лесообразующих пород (сосны и ели), а также лиственницы.
Для хорошего роста леса на осушенных землях необходимо обеспечение нормы осушения в течение вегетационного периода (май–сентябрь), когда активно происходит рост и развитие растений. По данным исследований С.Э. Вомперского [2, 3], П.И. Давыдова и Х.А. Писарькова [4] оптимальная средняя за сезон глубина грунтовых вод (норма осушения) составляет 40–60 см от поверхности почвы. Кроме того, С.Э. Вомперский отмечает, что большое влияние имеет весенний период, к началу которого грунтовые воды на торфяных почвах должны быть понижены на 20–30 см.
Наблюдения за грунтовыми водами на Хейновском и Туровском болотах Лисинского учебно-опытного лесхоза показывают, что осушенные древостои могут расти при более низкой норме осушения по I – II классу бонитета. Хейновское болото с переходным и низинным торфом мощностью 1,3–1,5 м, осушили в 1842–1845 годах по проекту, составленному воспитанником Петербургского лесного института лесоводом, капитаном корпуса лесничих И.Г. Войнюковым, Туровское болото с верховым и переходным торфом мощностью 0,4–0,6 м было осушено в 1974 г.
Исследования за глубиной грунтовых вод и ростом леса проводились на пробных площадях в периоды вегетации, в течение которых осадков выпало на 14 % больше нормы. На Хейновском болоте было устроено три пробные площади (ПП), ПП-6 и ПП-19 расположены в перестойных сосновых древостоях естественного происхождения, а ПП-26 – на сплошной вырубке 1992 года (табл.1). На Туровском болоте исследования проводили на трех пробных площадях, ПП-2 и ПП-5 находятся на переходном участке болота, где произрастают средневозрастные и приспевающие сосново-березовые древостои, ПП-9 находится на верховом участке болота со средневозрастным сосновым древостоем.
Таблица 1 – Характеристика пробных площадей
|
№ ПП |
Ярус |
Состав |
Н, м |
Пол-нота |
Запас м3/ га |
Класс бони-тета |
Глу-бина гр. вод 15 мая, см |
Глубина гр. вод V-IX, см |
Глу-бина тор-фа, м |
Золь-ность тор-фа, % |
|
ТУРОВСКОЕ БОЛОТО |
||||||||||
|
2
|
1 |
10С80 |
20 |
0,31 |
98 |
I |
31 |
36 |
0,25 |
8,3 |
|
2 |
9Б501Е+ С |
12,8 |
0,4 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
5
|
1 |
10С110 |
21,4 |
0,81 |
292 |
I-Ia |
42 |
47 |
0,4 |
7,2 |
|
2 |
10Б60 |
13 |
0,1 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1 |
6С803С301Б |
8,4 |
0,46 |
49 |
III |
6 |
7 |
0,6 |
6,3 |
|
ХЕЙНОВСКОЕ БОЛОТО |
||||||||||
|
6 |
1 |
6C1354Е1251Б120едЕ40 |
26,7 |
1,2 |
540 |
II |
10 |
14 |
1,3 |
8 |
|
19
|
1 |
10С140 |
24,6 |
0,6 |
290 |
III |
11 |
14 |
1,4 |
8 |
|
2 |
7Е1303Б120 |
17 |
0,3 |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
26 |
|
Вырубка |
|
|
|
|
11 |
9 |
0,9 |
8 |
Из таблицы 1 видно, что при средней за вегетацию глубине грунтовых вод около 47 см средневозрастные древостои на осушенных переходных болотах (пробная площадь 5) растут по I–Iа классам бонитета, при глубине грунтовых вод около 36 см – приспевающие древостои по I классу бонитета (ПП-2), а при глубине грунтовых вод около 14 см – перестойные древостои могут расти по II и III классам бонитета (ПП 6 и 19). Норма осушения величина не постоянная, она меняется в ходе роста древостоев. В молодняках по данным Б.В. Бабикова [1] для роста леса норма осушения среднем за вегетацию определена в 25–30 см, средневозрастных сосновых древостоях она составляет уже 30–40 см, в приспевающих доходит 40–50 см, а перестойные сосновые древостои могут существовать и при норме осушения около 20 см.
Наиболее низкие уровни грунтовых вод наблюдаются в приспевающих древостоях, так как в этот период отмечается наибольший прирост и накопление запаса древостоев, соответственно и наибольшая транспирация. Многолетними исследованиями установлено, что с увеличением продуктивности древостоев увеличивается и расход влаги на суммарное испарение (транспирацию) [6]. В молодняках и перестойных насаждениях приросты и транспирация значительно ниже, поэтому древостоям достаточно обычно меньшей нормы осушения. Кроме транспирации с увеличением возраста древостоев до периода спелости обычно увеличивается и задержание осадков на кронах (табл. 2), что в свою очередь также привод к некоторому понижению уровней грунтовых вод.
Таблица 2 – Задержание осадков на кронах сосновых древостоев в течение периода вегетации, %
|
Насаждения |
Средневозрастные |
Приспевающие |
Перестойные |
|
Полнота |
0,71 |
0,91 |
1,0 |
|
Класс бонитета |
I |
I |
II |
|
Задержание жидких осадков на кронах, % |
25 |
32 |
29 |
Наши исследования показывают, что в средневозрастных древостоях на кронах деревьев задерживается 25 % жидких осадков, наибольшее задержание осадков наблюдается в приспевающих древостоях – 32 %, в перестойных чуть меньше – 29 %. Следует отметить, что сравнивая эти данные, возникает некоторая погрешность, связанная с различной относительной полнотой исследуемых древостоев, но в целом вышеуказанная тенденция сохраняется.
Следовательно, обеспечив необходимую норму осушения для древостоя определенного возраста, он далее сам сможет поддерживать требуемую норму осушения за счет транспирации и задержания осадков на кронах.
Проведенные исследования показали, что в начале вегетационного периода уровни грунтовых вод на вырубке и соседней с ней пробной площадью 19 находятся почти на одной глубине, однако средняя за период вегетации глубина грунтовых вод на пробной площади была на 5 см больше. Следовательно, за счет транспирации и задержания осадков на кронах деревьев перестойные сосновые древостои понижают уровень грунтовых вод на 5 см.
Наши данные подтверждают, что для хорошего роста сосновых древостоев минимально необходимая норма осушения в среднем за вегетацию в молодняках составляет 25–30 см, средневозрастных 30–40 см, в приспевающих 40–50 см. Перестойные сосновые древостои могут существовать и при норме осушения около 20 см.
Обеспечив древостою необходимую ему норму осушения в молодом возрасте, далее он сам сможет поддерживать требуемую ему норму осушения за счет эвапотранспирации и таким образом лесные болотные экосистемы приобретают определенную устойчивость.
Перестойные сосновые насаждения II–III класса бонитета за счет эвапотранспирации понижают средний за период вегетации уровень грунтовых вод на торфяниках на величину около 5 см.
Список использованных источников
1. Бабиков Б.В. Влияние осушительной сети на уровень почвенно-грунтовых вод лесных болот // Научн. Тр. / Ленинградской орд. Ленина ЛТА. им С. М. Кирова. 1970. Вып.142. С.56–64.
2. Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 310 с.
3. Вомперский С.Э. Экологическое обоснование норм лесоосушения. // Гидролесомелиоративные исследования. Рига: Зинатне, 1970. С. 39–52.– Библиогр.: С. 51. (20 назв).
4. Давыдов П.И., Писарьков Х.А. Нормы осушения // Научн. Тр. / Ленинградской орд. Ленина ЛТА. им С. М. Кирова. 1970. Вып. 142. С. 65–73.
5. Писарьков Х.А., Давыдов П.И. Влияние глубины грунтовых вод на производительность лесных земель // Науч. Тр. / Ленинградской орд. Ленина ЛТА. им С. М. Кирова. 1956. Вып.73.
6. Шурыгин С.Г. Водный баланс осушенных болот и минеральных земель // Повышение эффективности использования и воспроизводства природных ресурсов. Материалы научно-практической конференции. Редколлегия: М.В. Никонов [и др]., 2016. С. 147–149.