Влияние обновительных рубок ухода на некоторые элементы микроклимата в ельниках черничных

ВЛИЯНИЕ ОБНОВИТЕЛЬНЫХ РУБОК УХОДА НА НЕКОТОРЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИКРОКЛИМАТА В ЕЛЬНИКАХ ЧЕРНИЧНЫХ

Д.Н. ТОРБИК, асп. АГТУ,

П.А. ФЕКЛИСТОВ, проф. каф. экологии и защиты леса АГТУ, д-р с.-х. наук

feklistov@agtu.ru

Успех проведения рубок ухода в значительной степени зависит от того, насколько правильно произошло изменение лесной обстановки в том или ином насаждении, насколько соответствуют новые условия среды росту и развитию оставшихся на корню деревьев.

Имеется достаточно сведений, подтверждающих изменение метеорологических факторов в хвойных насаждениях после проведения в них рубок ухода [5, 6, 9, 10], но все они относятся к насаждениям, пройденным рубками ухода равномерно по площади. На сегодняшний день остается практически не изученным вопрос об изменениях экологических факторов по площади, пройденной коридорными рубками ухода, а именно вдоль линий, расположенных перпендикулярно волокам.

Нами были исследованы ельники черничные в районе Малых Карел (Архангельское участковое лесничество), рубки обновления в которых осуществлялись в 2002 г., при этом технологические коридоры (волока) шириной 4-5 м прорубали через каждые 3040 м в направлении восток-запад.

Для изучения изменения экологических факторов в связи с рубками ухода нами были проведены микроклиматические исследования согласно методическим указаниям [1, 4, 8], при этом использовали линейный метод измерений [7]. По трансектам, расположенным перпендикулярно волокам, на различных расстояниях от границы пасека-волок закладывали контрольные точки, на которых систематически делали необходимые замеры. На волоках точки были заложены в центре и у краев волоков, на пасеках - на расстояниях 2, 4, 8, 12 м от границы пасека-волок и в центрах пасек. Это позволило проследить изменение метеофакторов по площади лесосеки. В качестве показателей, характеризующих экологические условия и средообразующие

свойства леса на участках рубок ухода, выбраны: освещенность, температура и влажность воздуха. В течение вегетационного периода серия замеров температуры и влажности воздуха на высоте 0,15 м и 1,3 м от поверхности почвы проводилась 2-3 раза в месяц при помощи метеостанции WS 3600. Замеры освещенности осуществлялись эпизодически в условиях безветренной погоды в дневные часы на высоте 1,3 м люксметром Ю-16, дающим представление о потоке лучистой энергии видимой части солнечного спектра.

Исследования показали, что обновительные рубки ухода существенным образом изменяют световой режим в насаждениях (рис. 1). Источником освещения при таком способе рубок становятся волока, освещенность на которых в 1,4 раза выше, чем на пасеках. Интенсивность освещенности на волоках зависит от их ширины. С увеличением ширины волока на 1 м освещенность на волоке увеличивается на 100 лк.

На пасеке значения освещенности изменяются в зависимости от расстояния от границы пасека-волок. Наибольшие средние значения освещенности отмечены на краях пасеки, по мере продвижения к центральной части пасеки освещенность постепенно уменьшается: на расстоянии 4 м от волока в среднем на 0,4 тыс. лк, на расстоянии 8 м -еще на 0,15 тыс. лк и достигает наименьших значений на расстоянии 12 м от южного края волока, где освещенность в 1,4 раза ниже освещенности пасеки у границы с волоками.

Радиационный баланс, а, следовательно, и освещенность, оказывает влияние на термический режим воздуха и, как следствие, тепловой режим почвы.

Анализ температурного режима на высоте 1,3 м и 0,15 м от поверхности почвы показал, что температура в припочвенном слое воздуха всегда выше температуры воздуха на высоте 1,3 м (рис. 2).

« 7

ч 6 6 3

н -

о

h О О

и

(D

I?

(D Ш О

с:

направление

по оси юг-север

волок 5 м

пасека 32 м

волок 4 м

Рис. 1. Изменение освещенности по площади лесосеки

с 24

л 23

& 22

с« а 21

& 20

а е 19

п

м е 18

Н 17

ч -•-1,3 м

-±-0,15 м

AAA***"

направление

* ' по оси юг-север ¿г-<

волок 5 м

пасека 32 м

волок 4 м

Рис. 2. Изменение температуры воздуха по площади лесосеки на различных высотах

65

62

J

CJ о 59

н 56

ла

W 53

50

-А- 1,3 м -»-0,15 м

..........

^^ направление по оси юг-север

волок 5 м

пасека 32 м

волок 4 м

Рис. 3. Изменение влажности воздуха по площади лесосеки на различных высотах

Наибольшая разница температур на различных высотах наблюдается на волоках - 3,64,7 °С, средняя разница для пасеки составляет 3,5 °С. Меньше всего различаются температуры на высоте 1,3 м и 0,15 м в северной части пасеки (центр пасеки - расстояние 8 м от края волока), здесь разница составляет 3,3 °С.

Из рис. 2 видно, что в дневное время воздух на лесосеке прогревается неравномерно. Наибольшие значения температуры воздуха в течение всего периода наблюдения отмечались на волоках, причем значения температуры воздуха на различных участках волоков существенно отличаются. На северном краю волока воздух, как правило, на 0,3 °С

(1,3 м) и на 0,9 °С (0,15 м) выше, чем на южном краю, и на 0,2 °С (1,3 м) и 0,5 °С (0,15 м) теплее воздуха центральной части волока. Повышение температуры на северном краю волока можно объяснить его большей освещенностью в часы наблюдений. Температура воздуха на волоках также зависит от их ширины. Так, на волоке шириной 5 м среднедневная температура на 0,5 °С (1,3 м) и на 0,9 °С (0,1 м) выше соответствующих температур на волоке шириной 4 м.

Исследования температурного режима воздуха в различных частях пасеки позволили выявить следующие закономерности. Температура воздуха на пасеке в целом на 0,8 °С (1,3 м) и 1,2 °С (0,15 м) ниже соответствующих температур на волоках. По мере удаления от границы пасека-волок температура воздуха как на высоте 1,3 м, так и на уровне напочвенного покрова постепенно уменьшается и достигает минимальных значений в центральной части пасеки. В южной части пасеки эти изменения более выражены. Так, температура воздуха при продвижении от южного края пасеки к центру в среднем уменьшается на высоте 1,3 м на 0,9 °С, а на высоте 0,15 м на 2 °С, в северной части пасеки, на 0,3 °С и 0,4 °С соответственно. Наибольшая средняя температура воздуха на пасеке отмечена на полосе шириной 12 м, прилегающей к северному краю волока. На этом участке лесосеки воздух на высоте 1,3 м прогревается на 0,3-0,9 °С лучше, чем воздух центральной части пасеки. Температура припочвенного слоя воздуха здесь на 0,4-2,0 °С выше соответствующего значения в центре пасеки.

Наблюдения за показателями влажности воздуха на высоте 1,3 м и 0,15 м вдоль линий, расположенных перпендикулярно волокам, позволили выявить ряд закономерностей в изменениях значений влажности воздуха по площади, пройденной рубками обновления.

Исследования показали, что на высоте 1,3 м влажность воздуха выше, чем на уровне напочвенного покрова (рис. 3). Разница относительной влажности на высоте 1,3 м и на уровне напочвенного покрова составляет: на волоках 7,4 %, на пасеках - 7,8 %.

В дневное время влажность воздуха на волоках обычно на 2,1 %

ниже, чем на пасеках. Повышение относительной влажности на пасеках можно объяснить увеличением проективного покрытия растений травяно-кустарничкового яруса [2]. Растения испаряют большее количество воды и тем самым обогащают водяным паром приземный слой атмосферы, в нем наблюдается повышенное влагосодержание воздуха по сравнению с волоками, на которых проективное покрытие растений меньше. Увеличению влажности воздуха на пасеках способствует еще и уменьшение растительным покровом скорости ветра, а следовательно, и турбулентной диффузии пара [3], а также более низкие температуры воздуха и почвы [10].

Из рис. 3 видно, что наименьшие значения влажности воздуха отмечены на волоке шириной 5 м (влажность воздуха на высоте 1,3 м на 3 %, а на высоте 0,15 м на 2,2 % ниже соответствующих значений на пасеке). На волоке шириной 4 м относительная влажность воздуха всего на 1,2 % (на высоте 1,3 м) и на 1,1 % (на уровне напочвенного покрова) меньше влажности пасеки. Таким образом, с увеличением ширины волока влажность воздуха на нем понижается.

На пасеке закономерности изменения средних за период наблюдения показателей влажности воздуха на различных высотах несколько отличаются. На высоте 1,3 м наименьшие значения влажности наблюдаются на краях пасеки, причем на южном краю относительная влажность воздуха на 0,5 % ниже, чем на северном. По мере удаления от границ пасека-волок относительная влажность воздуха постепенно повышается и достигает максимальных значений на расстоянии 8 м от волоков. В центральной части пасеки влажность воздуха немного снижается, здесь она на 0,5 % меньше максимальных значений для этой высоты.

Анализ изменения показателей влажности воздуха на высоте 0,15 м по площади пасеки показывает, что наименьшие значения влажности наблюдаются на южном краю пасеки. По мере удаления от южной границы пасека-волок влажность воздуха постепенно повышается в сумме на 2,4 % и достигает максимальной величины на расстоянии 8 м от южного края волока. На полосе шириной 4 м вдоль северной границы пасека-волок влажность

воздуха снова снижается, но менее значительно

- на северном краю пасеки влажность всего на 0,3 % меньше максимального значения.

В среднем за период наблюдения наибольшие значения относительной влажности воздуха отмечены на расстоянии 8 м от южного края волока. Наименьшие - на полосах шириной 4 м и 2 м вдоль северного и южного краев волока соответственно.

Таким образом, характерной особенностью фитоклимата насаждений в связи с обновительными рубками ухода является изменение показателей метеофакторов по площади лесосеки.

1. Источником освещения при таком способе рубок становятся волока, на которых освещенность в 1,3-1,5 раз выше освещенности пасек. Влияние волоков на освещенность пасеки прослеживается по всей ширине последней. Наименее освещенным является участок пасеки на расстоянии 12 м от южного края волока, с уменьшением расстояния до волоков освещенность пасеки постепенно увеличивается.

2. Температура воздуха на волоках на 0,8 °С (1,3 м) -1,2 °С (0,15 м) выше, чем на пасеке. На пасеке, на полосе шириной 12 м вдоль северного края волока, в дневные часы создается зона наибольшего прогревания воздуха. Температура воздуха на высоте 1,3 м и

0.15 м от поверхности почвы изменяется в пространстве синхронно, но вблизи почвы ее значения в среднем выше на 3,6 °С.

3. Микроклимат на волоках, по сравнению с пасеками, характеризуется пониженной относительной влажностью воздуха (влажность воздуха на волоках на 1,7-2,1 % ниже влажности на пасеках). Наибольшее влияние волоков на влажность воздуха пасеки проявляется на высоте 1,3 м

- в полосе шириной 4 м вдоль северного края волока, на уровне напочвенного покрова - в южной части пасеки. На уровне напочвенного покрова влажность воздуха в среднем на 7,4-7,8 % меньше, чем на высоте 1,3 м.

Библиографический список

1. Бабич, Н.А. Лесная метеорология: лабораторный практикум / Н.А. Бабич, Н.П. Гаевский, Г.И. Трав-никова. - Архангельск: РИО АГТУ, 1995.- 76 с.

2. Бурова, Н.В. Антропогенная трансформация пригородных лесов / Н.В. Бурова, П.А. Феклистов. - Архангельск: АГТУ 2007.- 264 с.

3. Лосев, А.П. Агрометеорология / А.П. Лосев, Жу-рина Л.П. - М.: Колос, 2001.- 304 с.

4. Косарев, В.П. Лесная метеорология / В.П. Косарев, В.И. Таранков. - М.: Экология, 1991.- 176 с.

5. Савин, Е.Н. Коридорный уход за елью в елово-лиственных насаждениях / Е.Н. Савин // Лесное хозяйство, 1963. - № 2.- С. 10-15.

6. Савина, А.В. Физиологическое обоснование рубок ухода / А.В. Савина. - М.-Л.: Госпромиздат, 1961.- 100 с.

7. Софронов, М.А. О "линейном" методе описаний и измерений при изучении лесной растительности / М.А. Софронов, Волокитина А.В. // Лесной журнал. 1997. - № 4.- С. 52-57.

8. Чертовской, В.Г. Практическое пособие по исследованию предтундровых лесов / В.Г. Чертовской, В.А. Семенов и др. - Архангельск: АИЛиЛХ. 1977.- 35 с.

9. Чибисов, Г.А., Вялых Н.И., Минин Н.С. Рубки ухода за лесом на Европейском Севере: практическое пособие / Г.А. Чибисов, Н.И. Вялых, Н.С. Минин. - Архангельск, 2004.- 128 с.

10. Рубки ухода и фитоклимат: монография / Г.А. Чибисов, А.И. Нефедова. - Архангельск, 2007.- 266 с.