Изменение свойств почв лесной экосистемы под влиянием механизированных лесозаготовок

УДК 630.114

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЧВ ЛЕСНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ЛЕСОЗАГОТОВОК

CHANGES OF SOIL PROPERTIES IN THE FOREST ECOSYSTEM UNDER THE INFLUENCE OF MECHANIZED LOGGING

Кожевников Н.В.

Ливадный А.О. (Национальный исследовательский Томский государственный

университет, г.Томск, РФ)

Koghevnikov N.V.

Проведено исследование изменений почв лесной экосистемы под влиянием сплошных вырубок в пределах Томской области с проведенными мерами содействия естественного лесовозобновления. Почвенные разрезы заложены на пасеке и пасечных волоках в пяти наиболее распространенных типах леса: мелкотравно-зеленомошном, зеленомошном, разнотравном, травяно-болотном и папоротниковом с давность рубки 38-49 лет. Поведенные исследования на вырубках не выявили достоверных различий в физических свойствах лесных почв под влиянием сплошных вырубок. Рубки с сохранением подроста по методу узких лент оказывает минимальное отрицательное воздействие на лесные почвы, а сохраняемый подрост и подлесок содействуют восстановлению темнохвойных лесов коренными породами.

Studies of changes in the soil of the forest ecosystem under the influence of clear cuttings in the Tomsk region were conducted with the measures to promote natural regeneration. Soil sections are laid in the apiary and beekeeping red tapes in the five most common types of wood: petty grass-green moss, green moss, forb, grass-swamp and fern with cutting prescription of38-49 years. Conducted studies on cuttings showed no significant differences in the physical properties of forest soils under the influence of clearcuts. Cuttings with preservation of the undergrowth by the method of narrow strips have a minimal negative impact on forest soils, and maintaining the undergrowth contribute to the restoration of conifer forests bedrock.

Ключевые слова: антропогенная нагрузка, дерново-подзолистые почвы, плотность сложения

Keywords: anthropogenic load, southern taiga, sod-podzolic soil, bulk density

Введение

В настоящее время не существует природных систем и составляющих их компонентов в естественном (ненарушенном) состоянии - все они в той или иной степени изменены хозяйственной деятельностью человека. Последствия такого воздействия, как правило, отрицательны и имеют тенденцию накапливаться.

Свой вклад в нарушение природной среды вносит и лесозаготовительная промышленность. Применение тяжелой лесозаготовительной техники на обширных территориях наших лесов привело и продолжает приводить к ряду неблагоприятных для леса и окружающей среды последствиям: нарушениям почвенно-гидрологического режима, повреждениям и гибели подроста и других компонентов лесных экосистем.

При оценке влияния лесозаготовительной деятельности на природную среду основное внимание уделяется проблемам сохранения и восстановления растительного покрова. В настоящее время не установлены характер и направление изменения физико-химических свойств почв под влиянием хозяйственной деятельности человека. Учитывая, что структурная целостность, функционирование и продуктивность лесных биогеоценозов в значительной степени связаны и определяются свойствами почв, выявление закономерностей их трансформации в процессе лесозаготовок является актуальным.

Материалы и методики исследования

Изучение свойств почв лесной экосистемы после проведения механизированных лесозаготовок проводилось в рамках лесоводственно-таксационных исследований на территории заказника «Калтайский» Томской области в 2010 - 2011 гг. На территории Калтайского участкового лесничества в конце 60-х -начале 70-х годов были апробированы рубки с сохранением подроста по методу узких лент.

Суть метода заключалась в организованной лесосеке с направленной валкой бензопилой вершиной на трелевочный волок под острым углом (3045°), для исключения разворота хлыста при вытаскивании из пасеки, при этом трелевка осуществлялась исключительно по волокам. В рубку поступали спелые разновозрастные темнохвойно-кедровые древостои мшистых и разно-

-5

травных типов леса с запасами 260-380 м /га древесины, где до рубки находилось 3-8 тыс. шт/га молодого поколения хвойных пород. После лесозаготовок, осуществлявшихся трактором ТДТ-40 трелевкой за вершины, сохранилось 1,5-2,8 тыс. шт/га [4].

В настоящее время на вырубках формируются смешанные лиственно-хвойные насаждения. Преобладающими породами являются ель, пихта, кедр из хвойных пород, и береза, осина из лиственных. Сохранение подпологового возобновления позволяет в будущем формировать достаточно продуктивные и качественные насаждения.

Цель настоящей работы заключается в исследовании изменения почв лесной экосистемы под влиянием механизированных лесозаготовок в различных лесорастительных условиях. Методика исследований включала в себя подбор модельных объектов и закладку почвенных разрезов в пяти наиболее распространенных типах леса: мелкотравно-зеленомошном, зеленомошном, разнотравном, травяно-болотном и папоротниковом с давность рубки 38-49 лет.

В почвенном покрове заказника преобладают дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоленности и оглеенности. Участки на вырубках находились в сравнимых почвенно-экологических условиях.

При проведении почвенных исследований использовались общепринятые способы отбора почвенных образцов. Изучение физико-химических свойств почв в лабораторных условиях производили по общепринятым методикам [1,2].

Результаты и их обсуждение

Для изучения изменение почв лесной экосистемы под влиянием сплошных вырубок был заложен ряд почвенных разрезов на пасеке и пасечных волоках. Контролем служил разрез дерново-подзолистой почвы, находящейся на территории заказника в квартале леса, который по архивным материалам не подвергался вырубкам.

Объектами данной работы являются почвы заказника «Калтайский» Томской области нарушенные лесозаготовками с сохранением подроста по методу узких лент. (таблица 1). Таксационная структура насаждений приведена по данным лесоводственно-таксационных исследований Дебкова Н.М.

[5].

Таблица 1 - Таксационная структура насаждений

Тип почв Тип леса Местоположение Давность рубки, лет Состав по запасу древесины

Р.1 Дерново-мелкоподзолистая иллю-виально-железистая легкосуглинистая почва Травяно-болотный тип леса кв. 361, выд. 7 42 56Е23П9К6Лц6Б

Р.2 Глееподзолистая ил-лювиально-железистая мелкая легкосуглинистая почва Зеленомошный тип леса кв. 359, выд. 14 38 44П21Е19К16Б

Р.3 Дерново-подзолистая иллювиально-железистая слабодерновая легкосуглинистая почва Разнотравный тип леса кв. 387, выд. 20 38 60Е11П26Б+К, ед. Лц, С

Р.4 Дерново-подзолистая иллювиально-железистая слабодерновая среднесуг-линистая почва Травяно-болотный тип леса 1кв. 388, выд. 13 38 44Е12К8П7Лц29Б

Р.5 Дерново-грунтово-глееватая оподзоленная среднесуглинистая почва Папоротниковый тип леса кв. 149, выд. 16 49 23П20Е54Б+К

Р.6 Дерново-глубокоподзолистая язы-коватая легкосуглинистая почва Папоротниковый тип леса кв. 150, выд. 8 48 48П18Е33Б ед. К

Р.7 Болотная мелкоторфянисто-подзолистая грунто-во оглееная легкосуглинистая почва Мелкотравно-зеленомошный тип леса кв. 357, выд. 10 39 44Е21К21П12Б+С

Применение тяжелой агрегатной техники при заготовке леса приводит к значительному по площади уничтожению верхних наиболее плодородных горизонтов почв, к образованию колеи на большой площади лесосеки [3,6,10]. Основное повреждение лесных почв лесозаготовительными машинами заключается в уплотнении почвы.

Вследствие уплотнения почвы уменьшается объем пор, из-за чего сильно меняется воздушно-водный режим, что также ухудшает физиологическое функционирование корневых систем растений - оказывает отрицательное

влияние на водный баланс [7]. В переувлажненной и уплотненной почве создаются неблагоприятные условия для растений, вследствие занятости почти всего объема пор водой и недостатком порами аэрации [3].

Использование мощной техники на лесозаготовках, может вызвать длительные отрицательные воздействия на лесные участки. Исследованиями установлено, что на участках интенсивного использования гусеничных машин почва остается уплотненной в течение 16-40 лет. Замеры, проведенные через 16 лет после работы машин, показывают, что почва уплотнена на 9-18% больше, чем на неповрежденных участках [1,3]. В нашем случае с момента последней вырубки прошло 38-49 лет, изменение физико-химических свойств исследуемых почв представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Физико-химические ^ свойства исследуемых почв

Горизонт Мощность, см Плотность твердой фазы Плотность сложения почвы Запасы гумуса, т/га. Содержание физической глины, %

г/см3

Р.1. Дерново-мелкоподзолистая иллювиально-железистая легкосуглинистая почва 2010

А1А2 пир 5-13 2,21 0,88 8,02 22,5

А2В 13-21 2,25 1,37 8,56 21,4

Р.2. Глееподзолистая иллювиально-железистая мелкая легкосуглинистая почва 2010

А22 5-16 2,34 1,15 15,57 21,8

А2ВРек 16-28 2,37 1,41 10,98 23,5

Р.3. Дерново-подзолистая иллювиально-железистая слабодерновая легкосуглинистая почва 2010

А1 7-20 2,21 1,17 51,52 26

А^Ре 20-34 2,29 1,42 21,50 23,3

А2ВРе 34-57 2,36 1,50 27,273 24,5

Р.4. Дерново-подзолистая иллювиально-железистая слабодерновая среднесуглинистая почва 2010

А1 8-28 2,18 1,16 82,34 30,7

А1А2 28-43 2,26 1,33 22,99 24,2

А2Бре 43-65 2,27 1,57 25,31 24,4

Р. 5. Дерново-грунтово-глееватая оподзоленная среднесуглинистая почва 2011

Аg 17-22 1,39 2,27 57,26 37,3

АВg 45-50 1,54 2,34 23,56 36,7

Р. 6. Дерново-глубокоподзолистая языковатая легкосуглинистая почва 2011

А1А2 7-12 1,33 2,29 19,51 29,4

А2В 23-28 1,48 2,36 9,17 29,8

Р. 7. Болотная мелкоторфянисто-подзолистая грунтово оглееная легкосуглинистая почва 2011

А2 12-16 1,31 2,11 7,72 23,1

А2Вfe,g 24-28 1,38 2,20 5,24 19.7

Проведенные исследования показали, что все разрезы (за исключением р.1) имеют плотность сложения не выше фоновых значений. Такая особенность, вероятно, связана с особенностями р.1 и меньшей антропогенной нагрузкой на этом участке в процессе рубки. В среднем верхние горизонты изученных почв уплотнены на 7-28% больше, чем на неповрежденных участках (рис. 1). Среднее отклонение от фона составляет 12,8%.

1,6

фон р. 1 р. 2 р. 3 р. 4 р. 5 р. 6 р. 7

2-20 см  20-40 см

Рисунок 1 - Изменение плотности сложения лесных почв под влиянием механизированных лесозаготовок

Далее вниз по профилю плотность сложения увеличивается, что указывает на усиление влияния уплотнения почвы с глубиной на нижележащие горизонты в ходе сплошно-лесосечных рубок. В среднем почва уплотнена на 420% больше, чем на неповрежденных участках (рис. 1). Среднее отклонение от фона составляет 10,8%. Ниже по профилю уплотнение почв лесотехникой происходит в наименьшей мере и в настоящее время не отличается от фонового значений (табл. 2).

Выводы

Механизированные лесозаготовки оказывают многофакторное длительное отрицательное воздействие на лесные почвы. При значительном повреждении лесных почв в ходе лесосечных работ происходит не только нарушение лесовозобновительного процесса, но и снижение продуктивности лесов, нарушение гидрологического режима территории, изменение структуры лесных ландшафтов. Последствия таких нарушений имеют долговременный характер и сказываются на протяжении нескольких десятилетий после проведения рубок.

Для уменьшения степени деградации лесной экосистемы рекомендуется использовать щадящие методы разработки лесосек, с применением техники оказывающей минимальное отрицательное воздействие на лесные почвы, которые позволяют сохранить подрост и подлесок. Поведенные исследования на вырубках 38-49 летней давности не выявили достоверных различий в физических свойствах лесных почв под влиянием сплошных вырубок. Этот способ рубки позволяет сохранить подпологовое возобновления при лесозаготовках, из которого в будущем формируются достаточно продуктивные и качественные насаждения. Рубки с сохранением подроста по методу узких лент позволяет минимизировать воздействие на лесные почвы и содействовать восстановлению темнохвойных лесов коренными породами.

Список использованных источников

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. М.: Изд-во МГУ, 1970. 488 с.

2. Вадюнина А.Ф. Методы исследования физических свойств почв / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корччагина. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

3. Герасимов Ю.Ю. Воздействие лесозаготовительной техники на лесную среду / Ю.Ю. Герасимов, С.С. Карвинен, В.С. Сюнёв, В.К. Катаров // Актуальные проблемы лесного комплекса. Выпуск 21. Брянск: БГИТА, 2008. С. 186-188.

4. Дебков Н.М. Качество древостоев из подроста / Н.М. Дебков // Лесное хозяйство. 2011. № 6. С. 21-22.

5. Дебков Н.М. Таксационная структура древостоев из подроста / Н.М. Дебков, В.С. Паневин. // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2012. №1 (17). С. 122-129.

6. Ермичев В.А. Влияние уплотнения лесных почв на их лесорастительные свойства / В.А. Ермичев, В.Н. Лобанов, Г.Н. Кривченкова, А.В. Артемов // Актуальные проблемы лесного комплекса. Выпуск 21. Брянск: БГИТА, 2008. С. 206-210.

7. Куликов М.И. О взаимодействии системы «движитель - грунт - лесная среда» / М.И. Куликов // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып.3 Петрозаводск: ПетрГУ, 2001. С. 52-55.

8. Лобанов В.Н. Воздействие трелевочных машин на изменение почвенного покрова / В.Н. Лобанов, А.С. Горемыкин, И.В. Лазарев // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Брянск: БГИТА, 2002. С. 221-223.

9. Письмеров А.В. Влияние механизированных лесозаготовок на изменение почвенного покрова в лесах Уфимского плато / А.В. Письмеров, Р.И. Ханбеков // Горные леса Южного Урала. Уфа: Башкирское книжное издательство, 1971. С. 60-64.

10. Росновский И.Н. Повреждение почвы при летних лесозаготовках в Западной Сибири / И.Н. Росновский // Лесоведение. 2001. № 2. С. 22-26.