Содержание к диссертации
Введение
1 ЛЕСОЗАГОТОВКИ И ЭРОЗИЯ ПОЧВ 9
2 МЕСТО ПРОВЕДЕНИЯ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 20
2.1 Особо охраняемые природные территории и Сочинский национальный парк 20
2.2 Физико-географические условия региона исследований 26
2.3 Программа и методика исследований 44
3 РУБКИ В ГОРНЫХ ЛЕСАХ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ 51
3.1 Виды рубок в лесах Сочинского национального парка 51
3.2 Пользование лесом по видам рубок 54
3.3 Классификационная схема прочих рубок 63
Выводы 68
4 СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ЛЕСОВ В РАЙОНАХ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЧИХРУБОК 69
4.1 Разрубка трасс и расчистка лесных площадей под строительство различных объектов 69
4.2 Состояние лесов вблизи трасс газопроводов 75
4.3 Состояние лесов вблизи воздушных линий электропередач . 95
Выводы 102
5 ПОВЕРХНОСТНЫЙ СТОК, ЭРОЗИЯ И ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ НА ВЫРУБКАХ И ПЛОЩАДЯХ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ 103
5.1 Характеристика опытных объектов 103
5.2 Состояние живого напочвенного покрова и лесной подстилки, водно-физические свойства почв 114
5.3 Поверхностный сток 124
5.4 Эрозия и прочностные характеристики почв 139
Выводы 152
6 ТЕХНОЛОГИИ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЛЕСОСЕЧНЫХ РАБОТ ПРИ ПРОЧИХ РУБКАХ 154
6.1 Технологии работ 154
6.2 Экономическая эффективность прочих рубок 159
Выводы 166
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 167
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОСДТВУ 169
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 170
ПРИЛОЖЕНИЯ 183
- Особо охраняемые природные территории и Сочинский национальный парк
- Классификационная схема прочих рубок
- Состояние лесов вблизи воздушных линий электропередач .
Введение к работе
Актуальность темы определяется возрастающей во времени средо-защитной ролью горных лесов, которые пока остаются источниками получения древесины. Это определяет противоречие между коммерческими и природоохранными интересами общества (Итоги XI Всемирного лесного конгресса, 2000).
Для обеспечения охраны природы в горах создают системы разнообразных особо охраняемых природных территорий (ООПТ), обеспечивающих благоприятную экологическую обстановку, устойчивое управление ресурсами водосборных бассейнов, биологическое разнообразие экосистем и видов и др.
На Северо-Западном Кавказе Сочинский национальный парк и Кавказский государственный природный биосферный заповедник, расположенные по соседству, образуют ядро эффективно действующей системы ООПТ.
В лесах ООПТ рубки главного пользования запрещаются, а промежуточного - ограничиваются. При этом допускаются прочие рубки, при которых, согласно Лесному кодексу (1997), может осуществляться заготовка древесины.
Эколого-лесоводственные требования к рубкам в лесах Северного Кавказа регламентированы Правилами рубок главного пользования (1993) и Наставлениями по рубкам ухода (1993).
Что касается прочих рубок (разрубка трасс трубопроводов, воздушных линий электропередач и др.), то нет каких либо экологических ограничений к их проведению, кроме требования Лесного кодекса (1997) к лесопользователям, которые обязаны проводить любые рубки способами, предотвращающими возникновение эрозии и исключающими или ограничивающими их негативное воздействие на состояние и воспроизводство лесов, а также на окружающую среду.
В соответствующих нормативных документах предприятий транспорта и энергетики (СНиП Ш-42-80; СНиП IV-5-82 и др.) экологические ограничения к прочим рубкам не сформулированы, что затрудняет выполнение требо-
ваний Лесного кодекса РФ к лесопользователям. Однако в научной литературе негативные последствия рубок главного и промежуточного пользования широко освещены (Ф.К. Арнольд, 1893; Д. Кравчинский, 1901; Г.Ф. Морозов, 1927; М.Б. Ткаченко, 1939; В.Г. Нестеров, 1954; И.С. Мелехов, 1966;П.С. По-гребняк, 1968; А.В. Побединский, 1973; В.Г. Атрохин, 1976; А.П. Ливанов, 1983;В.С. Олийник, 1985; В.И. Обыденников, 1966; Г.К. Солнцев и др. 2001 и др.) В горных лесах эрозию почв на вырубках исследовали А.В. Поляков (1965), В.Н. Данилик (1972), Н.М. Горшенин (1974), В.Н. Дьяков (1972), Р.Г. Чагелишвили (1979), О.В. Чубатый (1980), В.А. Гордиенко, (1995), И.Г. Зыков (1998), И.П. Коваль, Н.А. Битюков (2000), Г.К. Солнцев и др. (2002 и др.), В.М. Ивонин и др. (2002) и др.
Таким образом, результаты исследований эрозии почв на вырубках горных склонов изложены в трудах лаборатории лесоведения РАН, ВНИИЛМ, НИИгорлесэкол, институтов горного лесоводства Украины и Грузии, УкрНИИЛХА и др.
Однако в лесах ООПТ Северного Кавказа эрозия почв активизируется на расчищенных площадях по трассам трубопроводов, ЛЭП, рекреационных и др. объектов, на вырубках сплошных санитарных рубок. Особенности проявления этой эрозии исследованы не достаточно.
Это определило направление наших исследований в рамках темы 11.02.03 "Приемы повышения почвозащитной роли горных и степных лесов Северного Кавказа в связи с рекреацией" координационного плана Россель-хозакадемии. Научно-исследовательские работы выполнялись в 1999-2003 гг. на кафедре экологии и лесных мелиорации ФГОУ ВПО "Новочеркасской государственной мелиоративной академии". Эксперименты проводили на землях ГУ СНП.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - установить связи показателей поверхностного стока и эрозии почв на вырубках и расчищенных площадях по трассам объектов транспорта, энергетики и рекреации, а также - обосновать хозяйственные мероприятия в прилегающих нарушенных
лесах по их восстановлению, улучшению санитарно-гигиенического состояния и водоохранно-защитных функций в условиях ООПТ Северо-Западного Кавказа.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: -изучить состояние горных лесов ООПТ вблизи вырубок и линейных сооружений энергетики, транспорта и рекреации;
-исследовать поверхностный сток, эрозию и прочностные характеристики почв на вырубках и площадях линейных сооружений;
-уточнить эколого-лесоводственные требования к технологиям лесосечных работ при прочих рубках.
Научная новизна исследований заключается в следующем: -для нарушенных бурых лесных почв на расчищенных площадях линейных объектов (трассы трубопроводов, ЛЭП и др.) и вырубках установлены связи объемной массы, пористости почв и воздушно-сухой массы живого напочвенного покрова и лесной подстилки с коэффициентами стока, интенсивностью впитывания воды и эрозии;
-определено, что интенсивность стока и эрозия почв на площади линейных объектов зависят как от объемной массы слоя 0-20 см сухой почвы и воздушно-сухой массы живого напочвенного покрова и лесной подстилки, а так и от уклонов местности;
-в лесных экосистемах вблизи трасс объектов транспорта, энергетики и рекреации эрозия усиливается по мере уменьшения массы лесной подстилки и живого напочвенного покрова ниже 7 т/га;
-в связи с расчисткой площадей от лесной растительности, нарушенностью и уплотнением почв, эрозия усиливается, несмотря на увеличение сдвигающих усилий.
Практическая значимость работы определяется: -в горных ООПТ вблизи линейных объектов транспорта, энергетики и рекреации конкретизированы мероприятия по улучшению санитарно-ги-
гненического состояния и повышенгао водоохрашго-защитной роли лесных
экосистем;
-при рубках, не связанных с лесным хозяйством, уточнены эколого-лесо-
водственные требования к технологиям лесосечных работ.
Апробация работы проводилась на научно-практической конференции "Защитное лесоразведение на юге России и перспективы его развития", посвященной 80-летию высшего лесного образования на юге России (Новочеркасск, 2000); расширенном заседании кафедры экологии и лесных мелиорации ФГОУ ВПО НГМА (Новочеркасск, 2003); конференции, посвященной двадцатилетию Сочинского национального парка (Сочи, 2003).
Публикации. По материалам исследований опубликовано три печатных работы.
Реализация результатов исследований проведена в ГУ СНП, лесные земли которого занимают около 181 тыс. га. Кроме этого результаты исследований внедрены в учебный процесс лесохозяйствешюго факультета ФГОУ ВПО'НГМА".
Структура работы содержит введение, шесть глав, общие выводы и предложения производству, список использованной литературы и приложения.
Объем диссертации включает 192 страницы, в т.ч.126 страниц машинописного текста, 57 таблиц, 53 рисунка и 16 таблиц трех приложешш. Список использованной литературы включает 147 источников, в т.ч. 10 на иностранном языке.
В диссертации использованы данные Проекта организации территории и ведения лесного хозяйства Сочинского национального парка Краснодарского управления лесами Федеральной службы лесного хозяйства Россші (Автор проекта Ильин В.В.) - Воронеж, 1998, а также метеоданные Лазаревской климатической испытательной станции МО РФ, показатели изысканий по трассам газопроводов и некоторые экономические характеристики деятельности ГУ СНП.
Данные по искусственному дождеванию почв получены автором при его участии в работе экспедиции сотрудников и студентов кафедры экологии и лесных мелиорации НГМА, организованной в лесах Сочинского национального парка (2001 г.) под руководством проф. В.М. Ивонина.
Почвенные образцы анализировали в грунтовой лаборатории отдела инженерных изысканий АО "Южпроекткоммунстрой" (г. Сочи).
Все остальные исследования проведены лично автором под руководством проф. В.М. Ивонина, которому автор выражает глубокую признательность.
Особо охраняемые природные территории и Сочинский национальный парк
В соответствии с Законом об особо охраняемых природных территориях (1995) различают следующие их категории: а) государственные природные заповедники, в т.ч. биосферные; б) национальные парки; в) природные парки; г) государственные природные заказники; д) памятники природы; е) дендрологические парки и ботанические сады; ж) лечебно-оздоровительные местности и курорты.
Государственные природные заповедники - это природоохранные научно-исследовательские и эколого-просветительские учреждения, имеющие целью сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений, генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экологических систем.
Национальные парки - это природоохранные эколого-просветительские и научно-исследовательские учреждения, где допускается регулируемый туризм.
Природные парки - это природоохранные рекреационные учреждения, где создаются условия для отдыха и сохранения рекреационных ресурсов.
Заказники - это участки территории, где постоянно или временно запрещено использовать определенные виды природных ресурсов.
Памятники природы - это объекты природы, имеющие научный, исторический или культурный интерес.
Дендрологические парки и ботанические сады - имеют научный интерес и открыты для контролируемого посещения рекреантов.
Лечебно-оздоровительные местности и курорты характерны округами санитарной охраны. Мировой реестр охраняемых природных территорий включает более 8500 объектов на площади 850 млн. га в более 120-и странах. Считают, что от общей площади физико-географического региона средняя оптимальная доля охраняемых природных территорий (ОПТ) должна быть равна 5-6 %, что обеспечивает: стабильное состояние биологических ресурсов; поддержание биологического разнообразия; укрепление систем саморегулирования биосферы; сохранение природных ландшафтов, редких видов растений и животных; понижение природных механизмов самоподдержания экосистем (информационного потенциала экосистем). Взаимосвязанные охраняемые природные территории физико-географических регионов образуют системы ОПТ (В.М. Ивонин, СМ. Водяной, 2000).
Согласно документов пан-европейской стратегии по сохранению видового и ландшафтного разнообразия (1993), основу системы ОПТ должны составлять ключевые территории или ядра.
На Северном Кавказе наиболее значительные ключевые территории СОПТ с горными лесами приведены в таблице 1. Таблица 1 - Характеристика наиболее значительных особо охраняемых природных территорий (с горными лесами) Северного Кавказа
Эти территории приспособлены к организации отдыха на природе при одновременном сохранении эталонных и уникальных природных комплексов и объектов (А.Ф. Реймерс и Ф.Р. Штильмарк, 1978; В.А. Борисов и др., 1985; Н.М. Забелина, 1987; И.В. Чебикова, 1996; В.М. Ивонин, В.Е. Авдонин, Н.Д. Пеньковский, 2000).
Поэтому рубки главного пользования здесь запрещены, а промежуточного пользования - ограничены (в Кавказским заповеднике - исключены). При этом ландшафтные рубки должны быть экологически обоснованы (В.М. Ивонин и др., 1999): после рубок не должен нарушаться закон Линде-мана, являющийся термодинамической интерпретацией циркуляции энергии по трофическим уровням экосистемы. Для того, чтобы биологический круговорот экосистемы соответствовал закону Линдемана на первом трофическом уровне, при рубках выборка деревьев не должна превышать 10 % по запасу. Сплошные рубки (при формировании полян, площадок и др.) возможны только на площадях не более 0,1 га.
На всех охраняемых природных территориях, охарактеризованных в таблице 1, в лесах проводились прочие рубки при прокладке газопроводов, линий электропередач и др. Однако изучение последствий этих рубок целе сообразно проводить в Сочинском национальном парке, где эти рубки отличались разнообразием и интенсивностью в многочисленных группах типов лесов.
Сочинский национальный парк (СНП) образован постановлением Правительства № 214 от 5.05.83 г. Характеристика лесного фонда СНП представлена в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристика земель лесного фонда СНП (Проект организации территории СНП, 1998)
На территории СНП лесоустройством (1997 г.) проведено функциональное зонирование: зона заповедного режима (51060 га), режима заказников (36585 га), рекреационного использования (75110 га), обслуживания посетителей (11882 га) и хозяйственного назначения (19100 га).
В лесах СНП насчитывается 15 групп типов, наиболее распространенными из которых являются: -очень сухие и сухие дубняки (ОСХДС, СХДИ) дуба скального и иберийского; -сухие, свежие (СХБК, СВБК) и влажные (ВЛБК) букняки; -свежие и влажные каштанники (СВКШ, ВЛКШ); -свежие дубравы дуба иберийского (СВДИ); -влажные пихтарники (ВЛП).
Классификационная схема прочих рубок
Эрозия почв возникает на вырубках горных склонов после прочих рубок. Во всех зонах СНП (исключая заповедную) фонд прочих рубок, связанных с лесным хозяйством (сплошные санитарные, разрубка просек, противопожарных разрывов, уборка единичных деревьев и др.), соответственно составляет: по площади 545 га, по объему - 137,5 тыс. га.
Кроме этого, к прочим рубкам, несвязанным с лесным хозяйством, относят расчистку лесных площадей под строительство рекреационных и др. объектов, разрубку трасс газопроводов, линий электропередач и прочих трасс. Объемы этих рубок лесоустройством не определены.
Приведем площади таких вырубок в некоторых лесничествах СНП (таблица 24).
- Площади трасс газопроводов, лэп и иных трасс в типичных лесничествах СНП
Примечание: в настоящее время к пос. Красная Поляна прокладывается новый газопровод.
Необходимо отметить, что вырубки, характеризуемые данными таблицы. 24, как правило не защищены лесной растительностью, подстилкой и имеют нарушенные почвы. Поэтому здесь наиболее интенсивно проявляются эрозионные процессы. Это особенно заметно на трассах газопроводов и воздушных линий электропередач (рисунок 11-12).
На трассах газопровода попятная эрозия наблюдается даже на хорошо задернованных участках (рисунок 13), а на трассах линий электропередач эрозионные уступы возникают по лесным опушкам в местах сосредоточения стока (рисунок 14).
Следует отметить, что на вогнутых участках склонов вырубки по линиям электропередач обычно вегетативно восстанавливаются и эрозионные процессы становятся малозаметными (рисунок 15). Однако на выпуклых участках склонов лесная растительность раскорчевывается, почвы нарушаются и теряют противоэрозионную устойчивость (рисунок 16).
1. В горных лесах особо охраняемых территорий Северо-Западного Кавказа опасность формирования местного стока и проявления эрозии представляют площади прочих рубок: трассы трубопроводов и воздушных линий электропередач, технологических дорог, вырубки сплошных санитарных рубок и территории, расчищенные от лесной растительности под строительство различных объектов.
2. Предложена классификационная схема прочих рубок, связанных и несвязанных с лесным хозяйством, объединяющая сплошные санитарные рубки, разрубки просек, противопожарных разрывов, лесных трасс трубопроводов и ЛЭП, расчистку лесных площадей и пр.
Состояние лесов вблизи воздушных линий электропередач
От трасс газопроводов воздушные линии электропередач отличаются тем, что их площади остаются лесопокрытыми. В Лазаревском лесничестве трассу ЛЭП-500 составляют вырубки (кв. 11. выд. 11; кв. 13, выд. 32; кв. 25, выд. 10; кв. 64, выд. 12; кв. 66, выд. 8, 12, 18 и 20; кв. 32, выд. 10) с вегетативным возобновлением ДНИ, Г, КШ, ОЛЧ, Г, КЛБ, АЛТ и др. при наличии кустарникового подлеска из АЗЛ, ЛЩ, лианы. Все это образует (рисунок 23) густые заросли, прерывающиеся раскорчеванными участками на выпуклых склонах и вблизи опор, установленных на специальные фундаменты. Площади этих трасс относят к открытому типу ландшафтов. Благодаря этому, по трассе ЛЭП-500 создаются своеобразные микроклиматические условия (изменяются скорости ветра, относительная влажность воздуха, эвапотранспирация, конденсация осадков, гололедные явления и пр.). Эти условия возможно корректирует и электромагнитное поле.
В районе наших исследований гололед вызывает не только аварийные ситуации на воздушных линиях электропередач, но и ледолом: ветвей, вершин и целых деревьев в насаждениях, примыкающих к трассам ЛЭП (рисунок 24 и 25).
Анализ таксационных характеристик лесов, пересекаемых трассой ЛЭП-500, провели с использованием данных лесоустройства по Лазаревскому лесничеству СНП (1998).
Данные этого анализа (таблица 36) показывают, что трасса ЛЭП-50 пересекает леса, относящиеся к типам СХДИ, СВДИ и СВКШ в зонах рекреационного использования, хозяйственного назначения и заказного режима.
К возрасту 130-140 лет дуб высокоствольный достигает высоты 22-25 м, формируя запас насаждений 220-360 м3/га (кв. 11, выд. 30; кв. 32, выд. 29; кв. 65, выд. 19; кв. 13, выд. 42 и кв. 66, выд. 29).
Каштанники к этому возрасту обладают высотой 25-29 м, формируя запас 210-460 м3/га (кв. 11, выд. 37 и 44; кв. 32, выд. 21; кв. 64, выд. 13; кв. 13, выд. 50 и кв. 66, выд. 13).
Возобновление хозяйственно-ценных пород под пологом этих насаждений связано с типом лесорастительных условий (таблица 37). Так, в свежих местообитаниях шестого-седьмого классов возраста насаждений жизнеспособный подрост ценных пород накапливается в количествах 0,5-4,0 тыс. шт/га. Причем, недостаточное количество подроста (кв. 11, выд. 30) или его полное отсутствие (кв. 13, выд. 50; кв. 32, выд. 29) связано с последствиями работ при установке опор ЛЭП (строительство технологических дорог, фундаментов под опоры, монтажные работы).
В сухих лесорастительных условиях (С1) подрост, как правило, отсутствует (кв. 32, выд. 11; кв. 13, выд. 42; кв. 66, выд. 29) или его недостаточно (кв. 65, выд. 19). Неблагоприятные лесорастительные условия в этих случаях усугублены техногенным воздействием.
Рекреационная оценка лесов в районе ЛЭП-500 представлена в таблица 38 Лесные ландшафты относятся, в основном, к закрытым вертикально сомкнутым (тип 1.2). Они характеризуются хорошей эстетической оценкой (балл 1 и 2). Плохая оценка (балл 3) относится к насаждениям с обломан-ными вершинами и др. проявлениями гололедных явлений (кв. И, выд. 30; кв. 11, выд. 44).
Санитарно-гигиеническая оценка насаждений сравнительно хорошая (у насаждения в кв. 32, выд. 21 - плохая). Захламление связано с последствиями гололедных явлений. Все насаждения являются биологически устойчивыми. Обнаружены единичные повреждения деревьев вредителями и болезнями.
Низкий балл рекреационной оценки (3) связан, главным образом, с крутизной склона более 25, что затрудняет передвижение рекреантов.
Выводы 1. Горные леса вблизи трасс газопроводов и воздушных линий электропередач (ЛЭП-500 и др.) характеризуются техногенным нарушением почв, захламленностью мертвой древесиной и поврежденностью гололедом, требуя проведения комплексных лесохозяйственных мероприятий по содействию естественному лесовозобновлению, предупреждению нежелательной смены пород, улучшению эстетического и санитарно-гигиенического состояния, биологической устойчивости и водоохранно-защитных функций.
