Введение к работе
Актуальность проблемы. Постановление Верховного Совета СССР «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов», решения XXVII съезда КПСС и третьей сессии Верховного Совета СССР II созыва определили основные направления научных исследований в области экологии и охраны окружающей среды. В результате этих исследований необходимо разработать систему мероприятий по комплексному использованию п охране земельных, водных и лесных ресурсов. Применительно к лесным экосистемам важнейшей задачей является установление оптимальных параметров водного, воздушного, теплового и пищевого режимов почв, обеспечивающих формирование высокопродуктивных насаждений (Протопопов, 1980, 1982, 1984, Ефремов, 1987 н др.)-
Одним из эффективных мероприятий, способствующих повышению продуктивности лесных фитоценозов, является поддержание оптимального водного режима местообитаний. Повышение продуктивности лесов является основной задачей лесного хозяйства. В ее решении важная роль отводится лесоосушению. В научном и практическом аспекте этот вопрос следует решать по регионам.
Для условий Нечерноземного Прикамья, куда входят Пермская и Кировская области, Удмуртская АССР и частично Марийская, Коми АССР и Горьковская область (Чазов, 1966), является актуальной проблемой повышение продуктивности лесов с помощью гидромелиорации, так как болотные леса составляют 27,4% площади гослесфонда. Прикамье занимает одно из ведущих мест в СССР по заготовке доевесины, в результате чего промышленные запасы истощены. К числу лесохозяйственных мероприятий, способных за короткий срок значительно увеличить лесосырьевые запасы и создать условия для постоянного лесопользования, относится гидролесомелнорация. Несмотря на широкомасштабное развитие гидромелиорации, в регионе не изучена лесоводственная эффективность осушения, не разработаны региональные нормы осушения и параметры лесоосушительной сети, отвечающие как лесоводственным, так н экологическим требованиям. Не выявлены экологические последствия изменения водного режима территорий в результате лесоосушения.
Цель работы. Выявление закономерностей влияния основных
экологических факторов на производительность сосновых насаждений, произрастающих на осушенных и неосушенных лесных болотах и прилегающих суходолах. Разработка региональных норм осушения и параметров лесоосушительной сети. Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:
установление закономерностей режима грунтовых вод в основных типах сосновых насаждений в условиях естественного и искусственного дренажа;
выявление комплекса экологических факторов, влияющих на производительность сосновых насаждений;
изучение естественного лесовозобновления на осушенных болотах;
определение производительности сосновых насаждений в зависимости от режима грунтовых вод и комплекса почвенно-климатических факторов;
определение влияния осушения на живой напочвенный покров, смолопродуктивность и товарную структуру сосновых насаждений.
Научная новизна. Постановлены закономерности динамики УГВ лесных болотных экосистем в условиях естественного и искусственного дренажа и прилегающих суходолов. Выявлены закономерности влияния водного режима осушенных и неосушенных лесных болот на комплекс основных экологических факторов роста леса и их влияние на производительность сосновых насаждений. Определены параметры увлажнения и комплекс экологических факторов, обеспечивающих максимальную производительность сосняков. Разработана эколого-лесоводственная классификация сосновых насаждений по почвенно-гидрологическим условиям и получена зависимость между УГВ и показателями продуктивности сосновых насаждений в диапазоне от избыточного до недостаточного грунтового увлажнения.
Практическая значимость работы. Разработаны региональные нормы осушения и параметры осушительной сети, выявлены сроки понижения уровня ПГВ в весенний период, обеспечивающие задачи лесоосушения и охраны природы. Установлены межремонтные периоды и основные лесохозяйственные мероприятия на осушаемых землях, повышающие продуктивность сосняков. Выявлены закономерности хода естественного лесовозобновления на осушенных болотах и определена лесоводственная эффективность осушения сосняков в условиях Прикамья. Установлена продолжительность наблюдений за УГВ, необходимая для получения достоверных данных в основных типах сосновых насаждений в условиях естественного и искусственного дренажа. Разработана модель роста сосняков на болотах и суходолах в зависимости от УГВ и комплекса экологических факторов.
Автором разработан раздел по гидролесомелиорации в «Основных положениях организации и развития лесного хозяйства Пермской области», одобренных в/о «Леспроект» и Министерством лесного хозяйства РСФСР. Практические рекомендации «Повышение продуктивности основных типов болотных сосняков Прикамья», методические рекомендации «Определение интенсивности осушения заболоченных лесов», «Лесокультурное освоение осушенных и избыточно увлажненных лесных площадей», «Оценка влияния осушения на прилегающие суходолы» нашли применение при разработке проектов по осушению лесов Воронежским филиалом института «Союзишролесхоз» в Прикамье. В процессе переработки «Технических указаний по осушению лесных площадей» (1971) были использованы исследования автора, касающиеся вопросов лесоосушення и освоения осушенных земель в Прикамье. Результаты комплексных многолетних исследований послужили основой для составления генеральных схем освоения заболоченных земель Кировской и Пермской областей.
Объекты исследований. По геоморфологии район исследований является восточным крылом полесий русской равнины и представлен Вятско-Камскнм и Ветлужским полесьями (Абатуров, 1968; Зайдельман, Зако, 1972) Площадь учтенных заболоченных и болотных земель занимает около 5 млн. га, что составляет 25 % общей площади региона. По классификации Н. Я. Каца (1971) болотные массивы относятся к Камско-Ветлужской провинции зоны евтрофных и олпготрофных сосново-сфагновых торфяников, а по торфяно-болотному районированию С. Н. Тю-ремнова (1976) входят в Вятско-Камскую торфяную область. С этой точки зрения район исследований характеризуется целостностью, а исходные типы лесорастительных условий обладают достаточной степенью достоверности.
Объем обобщаемого материала. В работе приводятся данные, полученные по результатам исследований на 291 пробной площади, в том числе' на 146 постоянных, заложенных в период с 1963 по 1976 годы. На всех пробных площадях проведены таксационные работы со сплошным перечетом и замером высот, а на постоянных пробных площадях -— дополнительно 2—3 раза. Для изучения хода роста древостоев срублено и раскряжевано на одно-или двухметровые отрубки более 1500 деревьев, на выпиленных кружках замерены приросты по диаметру. Взято на анализ для определения кислотности, зольности, подвижных форм азота, Фосфора, калия, кальция и магния около 1100 образцов почвы. Замеры УГВ проводились в течение вегетационного периода на 680 скважинах с максимальной продолжительностью 16 лет, в том числе круглогодично на 65 скважинах в течение 3—5 лет.
Личный вклад автора. Автором опубликовано по теме днс-
сертации 69 работ, в том числе 2 монографии, 4 практических и методических руководства, 2 статьи изданы за рубежом.
На всех этапах работы автор проводил исследования по международной и всесоюзной гидромелиоративной тематике ЛенНИИЛХ и МарПИ им. А. М. Горького, выполняя плановые разделы как ответственный исполнитель или руководитель. Автор лично участвовал в разработке программ и методических положений, организации, руководстве и непосредственном проведении полевых стационарных и экспедиционных исследований, обработке и анализе экспериментального материала, обобщении результатов исследований, участии во внедрении практических рекомендаций.
Государственная регистрация тем: № 45 «Гидро» — «Разработка рекомендаций по эксплуатации лесоосушительных систем и хозяйственному освоению и использованию осушаемых болот»; № 24 «Дрена» III.10. МНТС (Финляндия)— «Разработать региональные системы мероприятий по повышению продуктивности заболоченных лесных площадей и улучшению природной среды путем их гидротехнической мелиорации на базе комплексной механизации» ; № 4.2.2— «Усовершенствовать рекомендации по освоению болот и улучшению лесного фонда на осушенных землях»; № 1.01 (07) 01— «Применение методов САПР при проектировании гидромелиоративных систем и гидротехнических сооружений».
Апробация работ. Материалы исследований по теме диссертации докладывались или представлялись заочно на Всесоюзных научных совещаниях и конференциях (Рига, 1968; Петрозаводск, 1969, 1987; Пушкино, 1970; Минск, 1971, 1978; Архангельск, 1971; Пермь, 1973, 1976; Москва, 1978; Пущино, 1980; Тюмень, 1980; Львов, 1983; Новосибирск, 1984; Вологда, 1985; Йошкар-Ола, 1986; Ленинград, 1982, 1986; Ровно, 1986; Сыктывкар, 1988; Таллин, 1988) ; Международном симпозиуме по лесоосу-шению (Хельсинкл-Оулу, 1974); Советско-финском симпозиуме «Осушение лесных земель» (Петрозаводск, 1978); Международном симпозиуме «Мелиорирование заболоченных лесных территорий» (Таллин, 1983).
На защиту выносится:
закономерности режима грунтовых вод и их влияние на тепловой и пищевой режим почв и производительность сосновых насаждений;
эколого-лесоводственное обоснование лесоосушения в Прикамье ?'
рекомендации по проектированию гидролесомелноратив-ных систем.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий
объем диссертации 570 страниц; из них: текст—272 машинописные страницы, на остальных —214 таблиц, 68 рисунков и список литературных источников (517 наименований, в том числе 62 на иностранных языках). Приложение в виде отдельного тома на 226 страницах.
Автор признателен члену-корреспонденту АН СССР Н. И. Пьявченко, доктору биологических наук, профессору Л. П. Смоляику, доктору с.-х. наук В. К. Константинову за оказанную научно-методическую помощь.
