Влияние лесоосушения на лесорастительные условия сосняков кустарничково-сфагновых северотаежного района Архангельской области

Экспериментальные данные были получены в 2016-2021 году. Этап оценки состояния
сосняков кустарничково-сфагновых проводился на территории северной подзоны тайги и
частично притундровых лесов в границах Архангельской области. При этом проводили полное
геоботаническое описание пробных площадей по стандартной методике (Оценка и
сохранение…, 2000), заложенных на олиготрофных лесоболотных комплексах, для оценки
лесорастительных условий сосняков кустарничково-сфагновых, как осушаемых, так и
неосушаемых. На основании полученных данных были выбраны ключевые участки для
детальных исследований.
Полевой этап работы на выбранных ключевых участках включал в себя: измерение
параметров микроклимата (температуры и влажности воздуха, измерение температуры
напочвенного покрова и торфяной залежи на различной глубине путем закладки логгеров) и
измерение уровня болотных вод в гидрологических скважинах согласно (Наставление…, 1985);
закладку пробных площадей в границах выбранных ключевых участков для исследования
таксационных показателей древостоя в соответствии с (ОСТ 56-69-83); определение возраста и
динамики радиального прироста в исследованных древостоях (Ваганов и др., 1996); изучение,
оценку структуры и состава живого напочвенного покрова на трансектах по укрупненным
показателям (Лавренко, Корчагина, 1964; Дылис, 1974; Работнов, 1983); отбор гербарных
образцов мхов и высших растений с целью их идентификации в лабораторных условиях;
заложение почвенного профиля для определения типа почв (Оценка и сохранение…, 2000), а
также с целью отбора проб для лабораторных анализов согласно (ГОСТ 17644-1983);
исследование физико-химических показателей торфяной залежи (pH и ОВП) in situ по методике
указанной в (Орлов и др., 2017; Зубов и др., 2019).
В лабораторных условиях проведен анализ массива метеорологических данных
ближайших метеостанций за 50-летний период (1971-2021 гг.); определена видовая
принадлежность отобранных гербарных образцов (Флора Северо-востока…, 1974; Игнатов,
Игнатова, 2004; Киселева и др., 2005; Маевский, 2014; Носкова, 2016); определена
принадлежность видов к эколого-ценотическим группам по (Смирнов и др., 2006) и отношение
видов к факторам трофности и влажности по (Загольнова, 2008); проведены исследования
группового химического состава органического вещества согласно авторской методике
(Методика измерений…, 2017) и агрохимических свойств отобранных образцов торфа согласно
общепринятым методикам; проведен анализ микробиологической активности образцов торфа
(Методы почвенной…, 1991) и оценен состав пигментного комплекса сфагновых мхов
(Починок, 1976; Муравьева и др., 1987).
Статистическую обработку полученных данных проводили с привлечением методов
описательной статистики, корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов
(Дворецкий, 1971; Бондаренко, Жигунов, 2016).
Объём выполненных работ включает: анализ метеоданных с ближайших метеостанций
(Архангельск и Холмогоры) за 50-летний период (1971-2021 гг.); полное геоботаническое
описание 25 пробных площадей (400 м2); обустройство гидрологических скважин (12) с
замером уровня болотных вод. Всего 144 замера; оценка динамики параметров микроклимата
(температуры атмосферного воздуха, верхнего слоя торфяной залежи, количества осадков) –
12 пунктов наблюдения. Всего 144 замера; отбор и обработка кернов для уточнения возрастной
структуры древостоя. Всего 105 кернов; описание живого напочвенного покрова заложенных
трансектах – 1200 учетных площадок; определение структурных особенностей торфяных
залежей – 3 разреза торфяной залежи. Всего 218 анализов; определение агрохимических,
химических свойств торфа – 9 образцов. Всего 51 анализ; определение физико-химических
свойств торфяной залежи in situ – 7 ключевых участков в течение вегетационного сезона 2019-
2021. Всего 864 замера; определение микробиологической активности торфа – 9 образцов.
Всего 36 анализов.
3 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Природные условия района исследований
Природно-климатические условия Архангельской области очень разнообразны.
Избыточное увлажнение и низкие среднегодовые температуры в совокупности особенностями
рельефа и процессов почвообразования способствуют формированию обширных заболоченных
территорий (как заболоченных лесов, так и открытых болот).
3.2 Объекты исследования
При обследовании олиготрофных лесоболотных комплексов (2016-2020 гг.) были
заложены пробные площади (20) в сосняках кустарничково-сфагновых в подзоне северной
тайги и притундровых лесов Архангельской области (в Холмогорском, Архангельском,
Онежском, Лешуконском и Мезенском лесничествах), как на естественных участках (12), так и
на осушаемых участках (8). Схематическое расположение объектов исследований приведено
на рисунке 1.
В качестве ключевых участков диссертационного исследования были выбраны сосняки
кустарничково-сфагновые V класса бонитета на мощных верховых болотных торфяных почвах,
подстилаемых моренными, озерно-ледниковыми и флювиогляциальными отложениями
среднего и легкого гранулометрического состава, расположенные в Исакогорском участковом
лесничестве Архангельского лесничества.

Рисунок 1 – Расположение объектов исследования

4 СОСТОЯНИЕ ОСУШАЕМЫХ СОСНЯКОВ КУСТАРНИЧКОВО-СФАГНОВЫХ
СЕВЕРОТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЫ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

4.1 Древесный ярус
Изменение гидрологического режима участков в результате осушительных мероприятий
оказывает влияние на древесный ярус сосняков кустарничково-сфагновых, однако это не
приводит повышению класса бонитета на осушаемых участках. Наиболее значимым ответом
(Таблица 1) на понижение уровня грунтовых вод является увеличение среднего диаметра
древостоя: на участках, осушенных 50 и более лет назад средний диаметр – 3,0-7,72 см, что на
18,3 % больше по сравнению с неосушаемыми. Высота древостоя на осушаемых участках на
53,0-63,2 % при выполнении нормы осушения, на 6,0-32,9 % при высоком уровне болотных вод
выше, чем на неосушаемых участков.
4.2 Живой напочвенный покров
В процессе длительного (более 50 лет) осушения меняется структура нижних ярусов
растительности осушаемых участков. Связь параметров живого напочвенного покрова с
уровнем болотных вод значительная (Таблица 1). При уровне болотных вод, соответствующему
норме осушения (Тараканов, 2004), фитоценозы развиваются в направлении прогрессивной
сукцессии с некоторым увеличением видового разнообразия, усложнения структуры
фитоценозов, формирования яруса кустарничков и постепенного улучшения условий
произрастания. При недостаточном понижении уровня болотных вод через 50-80 лет
наблюдается восстановительная сукцессия сосняков кустарничково-сфагновых в сторону
исходных фитоценозов неосушаемых олиготрофных лесоболотных систем.

Таблица 1 – Теснота связи параметров древостоя, живого напочвенного покрова и торфяной
залежи от уровня болотных вод в осушаемых и естественных сосняках кустарничково-
сфагновых
Ошибка
КоэффициентПоказатель
коэффициента
Параметркорреляции,достоверности, Теснота связи*
корреляции,
rtr
Mr
Средняя высота древостоя, м-0,436±0,1862,347умеренная
Средний диаметр древостоя, см-0,605±0,1454,160значительная
Сомкнутость древостоя-0,496±0,1732,867умеренная
Запас древостоя, м3/га-0,420±0,1842,281умеренная
Количество видов ЖНП, шт.-0,584±0,1513,863значительная
Общее ПП, %0,648±0,1334,869значительная
ПП травяно-кустарничкового
-0,685±0,1225,625значительная
яруса, %
ПП мохово-лишайникового яруса,
-0,492±0,1742,829умеренная
%
Степень разложения,%-0,504±0,1712,945значительная
Показатель рН (in situ)-0,276±0,2121,302слабая
Мощность подстилки, см0,372±0,1981,882умеренная
Мощность торфяной залежи, см0,378±0,1971,922умеренная
Примечание: жирным выделена значительная связь
4.3 Торфяная залежь
Изменения свойств торфяных залежей исследованных сосняков кустарничково-
сфагновых через 50-80 лет после проведения мелиоративных работ при отсутствии уходов за
лесом и осушительной сетью минимальны. Наиболее тесная связь наблюдается между
степенью разложения торфа верхнего слоя торфяной залежи и уровнем болотных вод
(r = -0,504), что объясняется улучшением условий аэрации верхних слоев торфа на осушаемых
участках. Наименьшая теснота связи наблюдается между уровнем болотных вод и активной
кислотностью (r = -0,276).
Помимо общих тенденций изменения лесорастительных условий сосняков
кустарничково-сфагновых под влиянием длительного осушения, прослеживается зависимость
исследованных параметров компонентов экосистемы от качества осушения (Таблица 2). Таким
параметром считается норма осушения, которую для данной группы типов леса
А. М. Тараканов (2004) определяет в 24-28 см.

Таблица 2 – Результаты однофакторного дисперсионного анализа (α = 0,05) изменения
показателей сосняков кустарничково-сфагновых от уровня болотных вод
Сумма
Критерий
квадратовФакторнаяОстаточная
ПараметрФишера*,
отклоненийдисперсиядисперсия
Fнабл
фактическая
Средняя высота древостоя, м20,8210,412,354,43
Средний диаметр древостоя, см29,6214,813,853,85
Сомкнутость древостоя0,150,070,0088,26
Количество видов ЖНП, шт.28,9314,471,987,30
Общее ПП, %2000,181000,5960,7816,46
ПП травяно-кустарничкового яруса, %3274,181637,0972,0722,73
ПП мохово-лишайникового яруса, %4485,992242,99263,058,53
Степень разложения, %190,6695,3332,662,92
Показатель рН (in situ)0,280,140,500,28
Мощность очеса/лесной подстилки, см192,4396,2229,333,28
Мощность торфяной залежи, см27451,3813725,694284,453,20
Примечание: * Fкрит = 3,63; жирным выделены достоверные значения параметра
Исследованные участки с вероятностью 95 % разделили на три группы: неосушаемые,
эффективно осушаемые и неэффективно осушаемые, отличающиеся по параметрам древесного
яруса, живого напочвенного покрова и торфяной залежи (Рисунок 2).

а)б)

в)
Рисунок 2 – Средние показатели исследованных параметров на изученных участках с
различной эффективностью осушения: а – древесного яруса; б – живого напочвенного
покрова; в – торфяной залежи
Было установлено, что при выполнении нормы осушения осушаемые участки
развиваются в рамках прогрессивной сукцессии с постепенным улучшением лесорастительных
условий, а при высоких уровнях болотных вод осушаемые участки развиваются в рамках
восстановительной сукцессии, постепенно восстанавливая лесорастительные условия близкие
к неосушаемым участкам.
Для раскрытия механизмов взаимодействия компонентов лесоболотных экосистем в
процессе длительного осушения был проведен блок детальных исследований всех компонентов
осушаемых сосняков кустарничково-сфагновых как в процессе эффективного, так и в
результате неэффективного осушения, на ключевых участках.

5 ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА СОСНЯКОВ
КУСТАРНИЧКОВО-СФАГНОВЫХ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ

На микроклимат лесоболотных экосистем важное влияние оказывают климатические
условия региона. Температура и влажность воздуха на конкретном участке лесоболотной
экосистемы тесно связана (коэффициент корреляции 0,71-0,99) с метеоусловиями,
фиксируемыми на ближайших метеостанциях. Однако, через 50 лет проведения
гидромелиорации на участках с эффективным осушением за счет разрастающегося древесного
яруса формируется специфичный микроклимат и изменяются механизмы регулирования
температурного режима, по сравнению с интактными участками.
В результате на эффективно осушаемых участках температура воздуха в диапазоне
повышенных температур (выше 20 ºС) ниже на 0,6-2,1 ºС, по сравнению с неосушаемыми, а в
диапазоне пониженных температур (ниже 20 ºС) на 0,2-3,0 ºС выше. На участках с
неэффективным осушением наблюдается «парниковый» эффект, вызванный совокупным
действием дискретно обводняющейся торфяной залежью (после обильных осадков) и
функционированием древесного яруса. Данный эффект проявляется в повышенной
температуре воздуха на 1,4-1,7 ºС относительно неосушаемого участка в течение всего
вегетационного сезона.
Температурный режим торфяных залежей исследованных участков повторяет динамику
температуры воздуха только до глубины 10 см. В начале вегетационного сезона осушаемые
торфяные залежи прогреваются лучше, в это время эффективное осушение обеспечивает
прогрев верхнего слоя торфяной залежи на 1,5-4,5 ºС выше по сравнению с неосушаемыми
участками, а неэффективное на 5,5-10,0 ºС. В середине вегетационного сезона температурный
режим верхнего слоя эффективно осушаемой торфяной залежи и неосушаемой торфяной
залежи уравниваются, а «парниковый» эффект на участках с неэффективным осушением
приводит к превышению температуры верхнего слоя торфа на 1,4-3,3 %. Ход температур на
больших глубинах торфяной залежи мало зависит от суточных колебаний температур и имеет
вид плавной кривой с постепенным изменением температуры от 9,0-9,5 ºС в начале
вегетационного сезона до 13,0-13,5 ºС в середине-конце августа и последующим постепенным
плавным снижением температуры торфяной залежи до 7,0-7,5 ºС в конце вегетационного
сезона. На участках с эффективным осушением быстрый прогрев торфяной залежи в начале
вегетационного сезона обеспечивает эффективный отвод талых вод, а на неэффективно
осушаемых участках более сильный прогрев (на 2,5-3,0 ºС выше по сравнению с остальными
участками) обеспечивает дискретное обводнение.
6 ИЗМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА СОСНЯКОВ КУСТАРНИЧКОВО-
СФАГНОВЫХ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ОСУШЕНИЯ

6.1 Древесный ярус
Исследованные осушаемые сосняки кустарничково-сфагновые представляют собой
средневозрастные насаждения (59-73 года), сформировавшиеся, преимущественно из
последующего осушению возобновления.
В процессе лесоосушения на эффективно осушаемых участках увеличивается
сомкнутость сосняков кустарничково-сфагновых до 0,6-0,7, в составе древостоя появляется
береза (Betula pubescens Ehrh.), активно растущая вдоль осушителей. На неэффективно
осушаемых участках сомкнутость ниже – 0,3-0,4. При эффективном осушении наблюдается
увеличении радиального прироста сосны до 0,8-1,0 мм в течение 40 лет, тогда как на участках
с неэффективным осушением прирост через 20 лет начинает снижаться и достигает показателя
0,1-0,2 мм, что соответствует приросту на неосушенных участках и говорит о развитии
процессов ренатурализации (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Усредненная динамика абсолютного прироста модельных деревьев
Pinus sylvestris L: неосушаемый участок;участок с эффективный осушением;
участок с неэффективным осушением

Снижение эффективности осушения приводит к замедлению роста древостоя сосняка
кустарничково-сфагнового. Через 50 лет после осушения таксационные показатели участка с
неэффективным осушением ниже, чем на участке с эффективным осушением: средняя высота
на 40,5 %, а средний диаметр на 27,8 %. Это связано с угнетением корневой системы постоянно
меняющимся уровнем болотных вод.
6.2 Живой напочвенный покров
Осушение не способствует резкому увеличению видового богатства – видовой состав
фитоценозов включает 15-18 видов, как на неосушаемых, так и на осушаемых участках.
На участках с эффективным осушением повышается участие травяно-кустарничкового
яруса с 2-6 % до 60-80 %. При этом на доминирующие позиции выходят кустарнички
(Vaccinium uliginosum L и Ledum palustre L.), с коэффициентом участия 15-76 % и средним
проективным покрытием 29,7-39,7 %. Сфагновые мхи снижают участие в структуре
фитоценозов осушаемых участков до 10-55 %, по сравнению со 100 % на неосушаемых
участках. Наибольшее участие сфагнумов в центре межканального пространства. В составе
фитоценоза появляются лесные зеленые мхи и лишайники рода Cladonia. Пространственная
структура мохово-лишайникового яруса становится дискретной (Рисунок 4). На участках с
неэффективным осушением процессы ренатурализации приводят к восстановлению сплошного
мохово-лишайникового покрова (до 100 %), особенно в центре межканального пространства, и
восстановлению доминирующих позиций сфагновых мхов в структуре фитоценоза.
Осушение оказывает влияние на эколого-ценотическую структуру нижних ярусов
растительности. Доля олиготрофной (болотной) флоры в составе травяно-кустарничкового
яруса снижается до 60-75 % по сравнению с нативными местообитаниями (90-100 %).
Заметную роль начинают играть бореальные (лесные) виды (10-30 %), а также появляются
луговые и лугово-опушечные виды (8-10 %). В мохово-лишайниковом ярусе осушаемых
участков изменение гидрологического режима способствует выпадению из покрова типичных
болотныхвидовсфагновыхмховирасселениюлесоболотногоSphagnum
capillifolium (Ehrh.) Hedw., увеличению участия лишайников рода Cladonia, а также появлению
лесных видов зеленых мхов.

Рисунок 4 – Участие отдельных групп растительности в структуре фитоценоза
исследованных ключевых участков

Осушение оказывает влияние на спектр экологических групп растений по отношению к
фактору трофности и влажности. Более требовательные к трофности местообитаний
олигомезотрофы и мезотрофы не занимают доминирующих позиций в структуре травяно-
кустарничкового яруса осушаемых фитоценозов (15-30 % и 7-10 %, соответственно). В мохово-
лишайниковом ярусе участие мезотрофов в спектре достигает 65 %. Процессы
ренатурализации на участках с неэффективным осушением способствуют тому, что
олиготрофные виды начинают восстанавливать доминирующие позиции: олиготрофов и
мезотрофов в мохово-лишайниковом покрове становится поровну. В травяно-кустарничковом
ярусе осушение приводит к снижению доли гигрофитов до 70-75 %. В составе фитоценозов
появляются виды, относящиеся к мезофитам (8-10 %) и склерофитам (15-20 %). На участках с
неэффективным осушением доля склерофитов снижается до 8 %. В мохово-лишайниковом
ярусе на осушаемых участках спектр представленных экологических групп также изменяется –
доминируют мезофиты и ксерофиты (25-37 % и 37-50 %, соответственно), с заметным участием
гигромезофитов (7-10 %). При этом гигрофиты и гидрогигрофиты из спектра экологических
групп не выпадают.

7 ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ В ПРОЦЕССЕ ДЛИТЕЛЬНОГО
ОСУШЕНИЯ

7.1 Физико-химические свойства торфа
На мелиорированных участках выравнивание показателей ОВП и рН происходит на той
же глубине, что и на ненарушенном участке. При эффективном осушении происходит
изменение окислительно-восстановительного режима в верхнем аэрированном слое
(Рисунок 5): ОВП и кислотность снижаются почти в 2 раза (до 130-150 мВ и рН 3,3-3,4,
соответственно), что связано с трансформацией органического вещества и уплотнением
структуры залежи. Процессы ренатурализации на участках с неэффективным осушением не
приводят к полному восстановлению окислительно-восстановительных условий аэрированного
слоя торфа до исходного состояния, для окислительно-восстановительного потенциала
параметры восстанавливаются в среднем на 83,4 %, для кислотности – на 73,4 %.

а)б)
Рисунок 5 – Изменение физико-химических показателей ненарушенного и осушаемых
участков торфяной залежи по глубине (in situ):
а – ОВП торфа; б – актуальная кислотность торфа;
неосушаемый участок;эффективно осушаемый участок;
неэффективно осушаемый участок

7.2 Агрохимические свойства торфа
Под влиянием длительного осушения отсутствуют явные изменения в полевой
влажности, зольности, насыпной плотности и степени разложения торфа, что приводит к
недоступности для растений имеющихся запасов биогенных элементов и поддерживает низкую
агрохимическую ценность осушаемых олиготрофных торфяных почв.
В торфяных почвах через 50 лет после осушения содержание биогенных элементов
остается достаточно низким (Таблица 3 фрагмент), хотя содержание доступных форм азота и
фосфора возрастает. По сравнению с неосушаемыми участками содержание аммиачного азота
повышается почти в 5,5 раз, нитратного – в 100 раз, а доступных форм фосфора в верхнем
корнеобитаемом слое − в 15 раз. Влияния осушения на содержание калия не выявлено.
Процессы ренатурализации при неэффективном осушении несколько снижают
содержание доступных форм питательных элементов, но их количество все же остается более
высоким, чем на неосушаемых участках: для аммиачного в 3,7 и нитратного азота в 150 раз, а
фосфора в 5 раз в корнеобитаемом слое.

Таблица 3 – Агрохимические характеристики торфяной почвы на исследованных ключевых
участках (фрагмент)
С эффективнымС неэффективным
ПоказателиНеосушаемый
осушениемосушением
Глубина отбора образцов, см5-800-3535-750-1010-70
рНводн.4,65±0,103,65±0,103,87±0,103,86±0,103,81±0,10
рНсол.3,25±0,102,62±0,102,76±0,102,75±0,102,68±0,10
Азот
1,4±0,77,5±1,17,5±1,15,0±0,75,0±0,7
(NH4), мг/100г почвы
Азот
менее 0,011,1±0,11,0±0,11,5±0,21,5±0,2
(NO3), мг/100г почвы
Фосфор
менее 115,0±3,215,0±3,25,0±1,15,0±1,1
(P2O5), мг/100г почвы
Калий
0,7±0,21,0±0,30,7±0,20,6±0,20,5±0,1
(K2O), мг/100г почвы
Гидролитическая кислотность,84,5137,7126,596,0116,2
ммоль/100 г почвы±10,0±21,0±21,0±10,0±21,0
Поглощенный Са, %0,03±0,010,04±0,010,04±0,010,03±0,010,02±0,01
Поглощенный Mg, %0,03±0,010,03±0,010,04±0,010,03±0,010,06±0,01
Сумма обменных оснований,
36,43105,66104,98115,01113,79
мг-экв/100 г почвы
Состав микробного комплекса и общая численность микроорганизмов в нативном и
осушаемых торфяных залежах (толща 100 см) примерно одинакова. Минерализация
органического вещества идет слабо в торфяных залежах вне зависимости от наличия осушения.
7.3 Фракционно-групповой состав органического вещества торфа
Осушение наиболее заметно сказывается на фракционно-групповом составе
органического вещества торфа в верхнем слое (таблица 4 фрагмент), что связано с изменениями
в составе и структуре фитоценоза.
В торфяных залежах осушаемых участков активно синтезируются и накапливаются
липиды (в 1,9 раза на эффективно осушаемом участке и в 2,2 раза активнее на участке с
неэффективным осушением), по сравнению с неосушаемыми участками. Доля геммицеллюлоз
с увеличением глубины залежи снижается в 2 раза, по сравнению с участками, где торфяная
залежь находится в обводненном состоянии.
Эффективное осушение приводит к смене характера гумусообразования в верхнем
аэрируемом слое участка с фульватно-гуматного на гуматный, в связи с активизацией
процессов трансформации органического вещества. При снижении эффективности осушения
происходит возврат к фульватно-гуматному гумусообразованию в связи с торможением
процессов трансформации органического вещества торфа.
Осушение оказывает влияние на содержание целлюлозы и лигнина в составе
органического вещества торфа. Доля целлюлозы в торфе эффективно осушаемого участка по
сравнению с неосушаемым участком снижается на 17,4 %, а на неэффективно осушаемом
участке на 39,0 %. Для лигноподобных соединений наблюдается обратная динамика: в верхнем
слое эффективно осушаемого участка доля лигнина возрастает на 37,6 %, а на неэффективно
осушаемом участке – на 65,9 %.

Таблица 4 – Фракционно-групповой состав органического вещества образцов торфа
исследуемых участков (фрагмент)
ГлубинаСодержание, %
Ключевойотборагуми-фуль-
участокобразца,ПС игеми- целлю-лиг-
липидовновыхвовых
смПФ*целлюлоз лозынина
кислоткислот
3,91,213,28,146,214,114,1
Неосушаемый5-80
±0,02±0,06±0,03±0,05±0,02±0,10±0,08
4,31,312,24,947,311,619,7
0-35
С эффективным±0,05±0,10±0,15±0,05±0,02±0,10±0,54
осушением8,91,724,33,531,66,325,3
35-75
±0,04±0,08±0,15±0,05±0,14±0,10±0,02
5,31,613,28,340,98,923,4
0-10
С неэффективным±0,05±0,02±0,38±0,05±0,15±0,10±0,09
осушением6,31,114,76,642,911,218,2
10-70
±0,05±0,07±0,17±0,05±0,05±0,10±0,30
Примечание: *водорастворимые полисахариды и полифенолы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования по теме «Влияние лесоосушения на лесорастительные
условия сосняков кустарничково-сфагновых северотаежного района Архангельской области»
впервые позволили комплексно изучить влияние процессов длительного осушения на
лесорастительные условия сосняков кустарничково-сфагновых, как наиболее характерных
лесоболотных комплексов северотаежной подзоны Архангельской области, а также выявить
основныезакономерноститрансформацииданныхэкосистемприразвитии
постмелиоративного сукцессионного процесса при отсутствии лесомелиоративных уходов как
по прогрессивному типу (при эффективном заболачивании), так и по восстановительному типу
(при неэффективном заболачивании). По результатам исследований можно сделать следующие
выводы:
1. На территории Архангельской области в северной подзоне тайги и близких к ним
притундровых лесах во второй половине XX века проводились лесоосушительные мероприятия
в сосняках кустарничково-сфагновых. За прошедший период существования осушительных
систем уходы за лесом и за осушительной сетью не проводились. В условиях Европейского
Севера за 50-80 лет осушения в сосняках кустарничково-сфагновых выраженного
лесоводственного эффекта не наблюдается: класс бонитета не меняется; увеличение прироста
по диаметру наблюдается только при выполнении нормы осушения.
2. Постмелиоративные сукцессии в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновой
группы имеют разную направленность. При сохранении нормы осушения (средний уровень
болотных вод на исследованных участках –32 см) развитие сукцессии идет по прогрессивному
типу, что отражает эффективность осушения. При нарушении нормы осушения (средний
уровень болотных вод на исследованных участках –16 см) развитие сукцессии идет по
восстановительному типу, что отражает неэффективность осушения. На осушение наиболее
быстро и выраженно реагирует живой напочвенный покров – активным разрастанием травяно-
кустарничкового яруса.
3. Климатические условия региона оказывают значимое влияние на микроклимат
сосняков кустарничково-сфагновых (коэффициент корреляции 0,71-0,99), но специфика хода
температур воздуха (на высоте 2 м) и верхних слоев торфяной залежи определяется
совокупным влиянием древесного полога и гидрологических условий. На эффективно
осушаемых участках в диапазоне температур ниже 20 ºС температура воздуха на 0,2-3,0 ºС, а
верхних необводненных слоев торфяной залежи на 1,5-4,5 ºС выше, чем на неосушаемых
участках; в диапазоне температур выше 20 ºС – температура воздуха ниже на 0,6-2,1 ºС, чем на
неосушаемых участках, а торфяная залежь прогревается аналогично неосушаемым участкам.
На неэффективно осушаемых участках температура воздуха и верхних слоев торфяной залежи
выше на 1,4-1,7 ºС и 5,5-10,0 ºС, соответственно, по сравнению с неосушаемыми участками в
течение всего вегетационного сезона.
4. Торфяная залежь эффективно осушаемых участков достигает максимума прогрева
на 10-14 дней раньше по сравнению с неосушаемыми участками; на неэффективно осушаемых
участках тенденции соответствуют неосушаемым участкам, но температуры максимального
прогрева на 2,5-3,0 ºС выше, чем на осушаемых. Ход температур торфяной залежи ниже 40 см
не зависит от суточных колебаний температуры воздуха и составляет 7-14 ºС.
5. Осушаемые сосняки кустарничково-сфагновые представлены средневозрастными
насаждениями (59-73 года), сформированными преимущественно из последующего осушению
возобновления. На эффективно осушаемых участках поселяется береза (до 3 единиц в составе).
Сомкнутость на эффективно осушаемых участках составляет 0,6-0,7, на неэффективно
осушаемых – 0,3-0,4. Различия по высоте и диаметру на участках с эффективным и
неэффективным осушением составляет 40,5 % и 27,8 %, соответственно. При отсутствии
уходов снижение радиального прироста начинается уже через 20 лет. Процессы
лесовозобновления на осушаемых участках спустя 20-25 лет начинают влиять на
сукцессионное развитие напочвенного покрова.
6. Осушение в целом не изменяет видового богатства живого напочвенного покрова
(15-18 видов). На участках с эффективным осушением участие травяно-кустарничкового яруса
в составе фитоценоза увеличивается (до 60-80 %), среднее проективное покрытие возрастает до
30-55 %. Встречаемость сфагновых мхов снижается в 2 раза, кроме того, происходит смена
видового состава сфагновых мхов на более экологически пластичный Sphagnum capillifolium
(Ehrh.) Hedw. Пространственная структура фитоценозов эффективно осушаемых участков
становится гетерогенной; появляются лесные зеленые мхи; лишайники. На участках с
неэффективным осушением пространственная структура травяно-кустарничкового яруса
близка к эффективно осушаемым участкам; в мохово-лишайниковом ярусе наблюдается выход
на доминирующие позиции лесоболотного Sphagnum capillifolium (Ehrh.) Hedw. и снижение
участия зеленых мхов и лишайников в составе фитоценоза, особенно в межканальном
пространстве.
7. Эколого-ценотическая структура живого напочвенного покрова на осушаемых
участках отличается от неосушаемых. Снижается (до 30-75 %) доля типичной болотной флоры,
за счет увеличения доли лесных видов; появляются лесоболотные (в частности Sphagnum
capillifolium (Ehrh.) Hedw.) и лугово-опушечные виды (в частности Deschampsia cespitosa (L.)
P.Beauv.). В составе ценофлоры травяно-кустарничкового яруса доминируют олиготрофы, а
олиго-мезотрофы и мезотрофы составляют 15-30 % и 7-10 %, соответственно. В мохово-
лишайниковом ярусе доля мезотрофов при эффективном осушении достигает 60 %, а при
неэффективном снижается до 50 %. Осушение приводит к снижению доли гигрофитов в
травяно-кустарничковом ярусе (до 70-75 %). В мохово-лишайниковом ярусе гигрофиты из
спектра групп не выпадают, но увеличивается доля мезофитов и ксерофитов (25-37 % и 37-
50 %, соответственно).
8. Изменения в ценофлоре и гидротермическом режиме осушаемых участков приводят
к изменению состава и свойств верхних аэрированных слоев торфяной залежи. При
эффективном осушении окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) снижается в 2 раза
(до 130-150 мВ), кислотность повышается до 3,3-3,4 единиц рН. При неэффективном осушении
идет восстановление ОВП и кислотности на 83 % и 73 % соответственно, по сравнению с
неосушаемыми участками. Значительных изменений полевой влажности, зольности, насыпной
плотности и степени разложения торфа не наблюдается. Состав микробного комплекса и общая
численность микроорганизмов практически не изменяются. Содержание биогенных элементов
остается достаточно низким, хотя в верхнем корнеобитаемом слое в разы повышается
количество аммиачного и нитратного азота и доступных форм фосфора, по сравнению с
неосушаемыми участками, наиболее заметное при эффективном осушении. Разложение
сдерживается понижением количества бактерий-аммонификаторов (в 30-400 раз) и
отсутствием грибной флоры.
9. Фракционно-групповой состав органического вещества в верхнем слое осушаемых
северотаежных сосняков кустарничково-сфагновых изменяется под влиянием состава и
структуры фитоценоза. В торфе в 2 раза увеличивается содержание липидов по сравнению с
неосушаемыми участками. На эффективно осушаемых участках с увеличением глубины залежи
заметно снижается содержание гемицеллюлоз. При этом эффективное осушение меняет
характер гумусообразования на гуматный, при неэффективном осушении сохраняется
присущий неосушаемым участкам фульватно-гуматный тип гумусообразования. При
эффективном осушении доля целлюлозы снижается на 17 %, а доля лигнина возрастает на 38 %;
при неэффективном осушении на 39 и 66 % соответственно.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Полученные результаты показали, что выраженного лесоводственного эффекта в
сосняках кустарничковых северной тайги можно добиться поддержанием нормы осушения,
путем обеспечения эффективной работы осушительной сети. При обустройстве осушительной
сети на мощных торфах рекомендуется прокладка осушительных каналов с заглублением в
минеральный грунт и устройство обводного канала, отсекающего сток с обводненных
открытых частей олиготрофных болот. После осушения обязательно проводить уходы за
мелиоративной сетью, не позволяя каналам зарастать сфагновыми мхами. Для поддержания
эффективной работы осушительной сети (например, при обеспечении отвода избыточных вод
от дорожного полотна) рекомендуется проводить уходы не позднее, чем через 20 лет.
Нарушение работы осушительной сети приводит к развитию восстановительных
сукцессионных процессов.
В настоящее время в осушаемых сосняках кустарничково-сфагновых не актуально
проведение лесоводственных рубок ухода. Возможно проведение содействия естественному
возобновлению путем удаления живого напочвенного покрова: на эффективно осушаемых –
кустарничкового, на неэффективно осушаемых – сфагнового.
Участки осушаемых сосняков кустарничково-сфагновых могут быть рекомендованы для
передачи арендаторам, ориентированным на побочное пользование лесами (агрофорест-
предприятия).
Данные по трансформации структуры и состава нижних ярусов растительности могут
быть использованы: для экологических природоохранных подходов к выделению ключевых
биотопов при совершенствовании методических рекомендаций по отводу и разработке лесосек
с учетом требований по сохранению биоразнообразия в рамках добровольной лесной
сертификации по схеме Лесного попечительского совета.
Полученные результаты будут полезны: при учете вклада осушаемых и нативных
объектов в глобальный углеродный цикл, при прогнозировании влияния климатических
изменений, в первую очередь связанных с изменением гидротермического режима и
трансформации торфяных залежей, а также при стоимостной оценке экосистемных услуг.