Формирование и динамика биотопа культур сосны на торфяных почвах после гидромелиорации

УДК

630*385.114

DOI:

10.37482/0536-1036-2020-4-27-39

Аннотация

Болота в лесном фонде России занимают более 12 % территории, превышая 100 млн га. В основном это облесенные болота с низкобонитетными древостоями. Значительная часть, преимущественно олиготрофных болот, вообще безлесна. Около 60 % болот евтрофного и мезотрофного типов являются потенциально богатыми питательными веществами. Здесь успешному росту леса мешает только избыток воды. В мировом лесном хозяйстве накоплен большой опыт регулирования водного режима почв посредством гидромелиорации (осушения). В России имеются классические примеры, когда на территориях в несколько тысяч гектар после гидромелиорации формировались древостои I класса бонитета. Примером может служить Хейновское болото площадью более 2 тыс. га, расположенное в Лисинском учебно-опытном лесхозе СанктПетербургского лесного института, осушенное в 1847 г. Однако достаточно примеров и неудачного осушения. Большая часть осушаемых болот до осушения была покрыта лесом. Гидромелиорация улучшила условия роста всех имевшихся до осушения древостоев, но на бедных евтрофных болотах рост леса недостаточно хорош. Цель исследования – изучение вновь созданных насаждений на осушенной территории с учетом всего цикла формирования биотопа и его изменений во времени. Для этого был заложен опытный участок на евтрофно-мезотрофном безлесном торфянике, где проведено осушение с помощью частой сети мелких канавок (борозд), сформированных двухотвальным плугом (каналокопателем) и выведеных в каналы осушительной сети, что обеспечивало постоянный отвод воды. По пластам, образовавшимся вдоль борозд, при участии автора созданы лесные культуры. Оценка изменения состояния насаждения проводилась регулярно через 5–10 лет в течение почти 60 лет. Исследования показали, что уже в первые годы после удаления избыточной воды вследствие лучшей прогреваемости почвы произошла осадка и сработка торфа. При глубине 0,4…0,5 м через 20 лет после посадки культур глубина торфа уменьшилась почти в 2 раза. Под влиянием осушения и появившегося насаждения изменился живой напочвенный покров. Исходный (болотный) тип почвообразования сменился дерновым, сформировалось высокобонитетное высокопродуктивное насаждение. При cопоставлении показателей этого искусственного насаждения и древостоев естественного происхождения по таблицам хода роста установлено, что запас созданного насаждения в 50-летнем возрасте почти в 2 раза превышает запас естественно возникшего древостоя. Можно предположить, что при выращивании древесной массы целевого назначения за 100 лет можно собрать два «урожая». За 50-летний период произошли изменения торфяной почвы. За счет интенсивного разложения торфа снизилось содержание углерода (С) и повысилось содержание общего азота (N), о чем свидетельствует уменьшение соотношения С : N. Проявилось формирование структуры в торфяной почве. Отмечено начало подзолообразовательного процесса. Вероятно, наличие хвойного опада повысило актуальную и гидролитическую кислотность. 

Сведения об авторах

Б.В. Бабиков, д-р с.-х. наук, проф.; ResearcherID: AAM-9500-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3280-572X
М.Б. Субота, канд. с.-х. наук, доц.; ResearcherID: AAM-9484-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3721-8604
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург, Россия, 194021; e-mail: babikov_boris32@mail.ru, subota_m@mail.ru

Ключевые слова

биотоп, гидромелиорация, водный баланс, водное питание, норма осушения

Для цитирования

Бабиков Б.В., Субота М.Б. Формирование и динамика биотопа культур сосны на торфяных почвах после гидромелиорации // Изв. вузов. Лесн. журн. 2020. № 4. С. 27–39. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-27-39

Литература

1. Бабиков Б.В. Состав воздуха торфяных почв и его влияние на рост культур сосны // Изв. вузов. Лесн. журн. 1963. № 6. С. 14–19. [Babikov B.V. The Air Composition of Peat Soils and Its Effect on the Growth of Pine Plantations. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 1963, no. 6, pp. 14–19. URL: http://lesnoizhurnal.ru/apxiv/1963.pdf
2. Бабиков Б.В. Воздушный режим почв осушенных переходных болот // Природа болот и методы их исследования. Л.: Наука, 1967. С. 145–150. [Babikov B.V. Air Conditions of Soils of Drained Transitional Swamp. Nature of Swamps and Methods for Their Study. Leningrad, Nauka Publ., 1967, pp. 145–150].
3. Бабиков Б.В. Экология сосновых лесов на осушенных болотах. СПб.: Наука, 2004. 166 с. [Babikov B.V. Ecology of Pine Forests in Drained Swamps. Saint Petersburg, Nauka Publ., 2004. 166 p.].
4. Бабиков Б.В. Расход влаги с осушенных лесных болот // Изв. вузов. Лесн. журн. 2012. № 4. С. 14–17. [Babikov B.V. Water Discharge from the Wooded Bogs. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2012, no. 4, pp. 14–17]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/61f/qfzb2.pdf
5. Бабиков Б.В. Болота в лесах России и их использование // Изв. вузов. Лесн. журн. 2014. № 6. С. 9–19. [Babikov B.V. Mires in the Forests of Russia and Their Use. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2014, no. 6, pp. 9–19]. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/3e4/1-_-bolota-v-lesakh-rossii-i-ikh-ispolzovanie.pdf
6. Бабиков Б.В. Гидрологическая роль болот и водное питание рек // Изв. вузов. Лесн. журн. 2018. № 5. С. 38–47. [Babikov B.V. The Hydrological Role of Wetlands and Water Supply of Rivers. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2018, no. 5, pp. 38–47]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2018.5.38, URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/502/38_47.pdf
7. Бабиков Б.В., Колесников Ю.Е. Формирование корневых систем культур сосны на осушенных торфяных почвах // Лесн. хоз-во. 1997. № 4. С. 39–40. [Babikov B.V., Kolesnikov Yu.E. Formation of the Root Systems of Pine Plantations on Drained Peat Soils. Lesnoye khozyastvo, 1997, no. 4, pp. 39–40].
8. Вомперский С.Э. Биологические основы эффективности лесоосушения. М.: Наука, 1968. 312 с. [Vomperskiy S.E. Biological Basis for Forest Drainage Efficiency. Moscow, Nauka Publ., 1968. 312 p.].
9. Лесотаксационный справочник по Северо-Западу / отв. ред. А.Т. Мошкалев. Л.: ЛТА, 1984. 320 с. [Forest Inventory Book for the North-West. Editor-in-Chief A.T. Moshkalev. Leningrad, LTA Publ., 1984. 320 p.].
10. Лопатин В.Д. Гладкое болото (торфяная залежь и болотные фации). Очерки по растительному покрову СССР // Учен. зап. ЛТУ. 1954. № 166. Сер.: Геогр. науки. Вып. 9. С. 95–181. [Lopatin V.D. Gladkoye Boloto (Peat Deposit and Swamp Facies). Essays on the Vegetation of the USSR. Uchenyye zapiski LTU, 1954, no. 166, Seriya: Geograficheskiye nauki, iss. 9, pp. 95–181].
11. Моисеев В.С. Таксация молодняков. Л.: ЛТА, 1971. 344 с. [Moiseev V.S. Inventory of Young Growth. Leningrad, LTA Publ., 1971. 344 p.].
12. Пахучий В.В. Водный режим в хвойных древостоях на староосушенных торфяниках. Л.: Наука, 1975. 72 с. [Pakhuchiy V.V. Soil Water Retention in Coniferous Stands on Old Drained Peatlands. Leningrad, Nauka Publ., 1975. 72 p.].
13. Сибирева М.Д., Вернандер Т.Б. Определение типов леса по растенияминдикаторам. М.; Л.: Гослесбумиздат, 1957. 148 с. [Sibireva M.D., Vernander T.B. Determination of Forest Types by Guide Plants. Moscow, Goslesbumizdat Publ., 1957. 148 p.].
14. Цепляев В.П. Леса СССР. М.: Сельхозгиз, 1961. 465 с. [Tseplyayev V.P. Forests of the USSR. Moscow, Sel’khokhgiz Publ., 1961. 465 p.].
15. Cline R.A., Ericson A.C. The Effect of Oxigen Diffusion Rate and Applied Fertilizer on the Growth, Yield, and Chemical Composition of Peats. Soil Science Society of America Journal, 1959, vol. 23, iss. 5, pp. 333–335. DOI: 10.2136/sssaj1959.03615995002300050009x
16. Heikurainen L. The Influence of Forest Drainage on Growth and Removal in Finland. Acta Forestalia Fennica, 1961, vol. 71, no. 8, art. 7117. DOI: 10.14214/aff.7117
17. Jenny H., Gessel S.P., Bingham F.T. Comparative Study of Decomposition Rates of Organic Matter in Temperate and Tropical Regions. Soil Science, 1949, vol. 68, iss. 6, pp. 419–432.
18. Kramer P.J., Jackson W.L. Causes of Injury to Flooded Tobacco Plants. Plant Physiology, 1954, vol. 29, iss. 3, pp. 241–245. DOI: 10.1104/pp.29.3.241
19. Meshechok B. From Experiments with Deforestation on Plantland in Norway. Transactions of the 2nd International Peat Congress, Leningrad, August 15–22, 1963. Edinburgh, HMSO, 1968. 1089 p.
20. Paavilainen E., Päivänen J. Peatland Forestry. Berlin, Springer, 1995. 250 p. DOI: 10.1007/978-3-662-03125-4
21. Salitis P. Merkopilas prieksnosa cijumi. Riga, 2006. 217 p.
22. Seppälä K. Relationship between Stem Diameter of Trees at Time of Draining and Their Post-Drainage Increment. Suo, 1976, vol. 27, no. 3, pp. 55–60.

Ссылка на английскую версию:

Formation and Dynamics of the Biotope of Pine Plantations on Peat Soils after Irrigation Improvement

FORMATION AND DYNAMICS OF THE BIOTOPE OF PINE PLANTATIONS ON PEAT SOILS AFTER IRRIGATION IMPROVEMENT

B.V. Babikov, Doctor of Agriculture, Prof.; ResearcherID: AAM-9500-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3280-572X
M.B. Subota, Candidate of Agriculture, Assoc. Prof.; ResearcherID: AAM-9484-2020,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3721-8604
Saint-Petersburg State Forest Technical University, Institutskiy per., 5, Saint Petersburg,
194021, Russian Federation; e-mail: subota_m@mail.ru, babikov_boris32@mail.ru

Wetlands in the Russian Forest Fund occupy more than 12 % of the country’s territory exceeding 100 mln ha. These are primarily afforested swamps with low-quality forest stands. A significant part of raised bogs is generally forestless. Meanwhile, about 60 % of the eutrophic and mesotrophic swamps are potentially rich. Here, only excess of water interferes with successful forest growth. The world forestry has accumulated wide experience in regulation of soil water retention through irrigation improvement and drainage. In Russia there are classic examples when stands of the 1st quality class grew in the large (several thousands of hectares) areas after irrigation improvement. One such case is the Kheynovskoye swamp with an area of over 2 ths. ha located in the Lisino training and experimental forest of the Saint-Petersburg State Forest Technical University and drained in 1847. However,  there are enough cases of unsuccessful drainage. The better half of the drained swamps before drainage were grown over with forests. Irrigation improvement has turned around the growth conditions of all stands existed before drainage, but in poor eutrophic swamps forest growth is insufficient. The research purpose was to study brand new stands in the drained territory taking into account the whole formation cycle of the biotope and its change with time. In order to get that done, a pilot plot was laid out on a eutrophic-mesotrophic treeless peat, where drainage was carried out using a frequent network of small grooves (furrows). They were dug with the help of a double moldboard (trench digger) and directed into the channels of the drainage network, thus providing for constant water drainage. Forest plantations were laid out on the layers formed along the furrows with the participation of the author. We had been assessing changes in the stand condition each 5–10 years for almost 60 years. The studies have shown that in the first years after removal of excess water and better soil warming, sedimentation and depletion of peat occurred. At a depth of 0.4–0.5 m in 20 years after planting the trees, the depth of peat decreased by almost 2 times. The living ground cover has changed under the influence of drainage and the developed stand. The initial (swamp) type of soil formation was replaced with soddy soil. High-quality heavyproducing plantation was formed. When comparing the parameters of the created artificial plantation with the stands of natural origin according to the growth course tables, it was found that the stock of the created stands at the age of 50 is almost twice higher than the stock of natural stands. It can be assumed that when growing wood pulp for its intended purposes in 100 years two yields can be harvested. Changes in peat soil have taken place during the last 50 years. The carbon (C) content decreased and the total nitrogen (N) content increased due to the intensive decomposition of peat, as evidenced by the decrease in the ratio of C:N. Structure developed in peat soil. The beginning of podzol-forming is noticed. Probably, the actual and hydrolytic acidity have increased due to the needle litter.
For citation: Babikov B.V., Subota M.B. Formation and Dynamics of the Biotope of Pine Plantations on Peat Soils after Irrigation Improvement. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry ournal], 2020, no. 4, pp. 27–39. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-4-27-39

Keywords: biotope, irrigation improvement, water balance, water supply, drainage rate.

Поступила 25.06.19 / Received on June 25, 2019