close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1846.ЭРОЗИЯ ПОЧВ НА ВЫРУБКАХ И РАСЧИЩЕННЫХ ЛЕСНЫХ ПЛОЩАДЯХ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На правах рукописи
Коляда Игорь Владимирович
ЭРОЗИЯ ПОЧВ НА ВЫРУБКАХ И РАСЧИЩЕННЫХ
ЛЕСНЫХ ПЛОЩАДЯХ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ
ТЕРРИТОРИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА
Специальность: 03.00.16 - "Экология"
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Новочеркасск, 2003
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
Работа выполнена на кафедре экологии и лесных мелиорации Феде­
рального государственного образовательного учреждения высшего профес­
сионального образования "Новочеркасскойгосударственноймелиоративной
академии".
Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, За­
служенный деятель науки РФ Ивоинн Владимир
Михайлович.
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Полулегок Евгений Валерьянович;
кандидат сельскохозяйственных наук Водяной
Сергей Михайлович.
Ведущая органюация ГУ "Кавказский государственный природный био­
сферный заповедник".
Защита состоится "28 " ноября 2003 г. в 12 часов на заседании дис­
сертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВПО "Новочеркасская государ­
ственная мелиоративная академия" по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Рос­
товской области, ул. Пушкинская, III.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО
"НГМА".
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью пред­
приятия, просим направить ученому секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан " •& " <Р/?££^ШзЬЪ г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук,
профессор, Заслуженный мелиоратор
Российской Федерации
-Сенчуков Г.А.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
ОБЩАЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы определяется возрастающей во времени средозащитной ролью горных лесов, которые пока остаются источниками получения
древесины. Это определяет противоречие между коммерческими и природо­
охранными интересами общества.
Для сглаживания этого противоречия в горах создают системы разно­
образных особо охраняемых природных территорий (ООПТ), обеспечиваю­
щих благоприятную экологическую обстановку, устойчивое управление ре­
сурсами водосборных бассейнов, биологическое разнообразие экосистем и
видов и др.
На Северо-Западном Кавказе Сочинский национальный парк и Кавказ­
ский государственный природный биосферный заповедник, расположенные
по соседству, образуют ядро эффективно действующей системы ООПТ.
В лесах ООПТ рубки главного пользования запрещены, а промежуточ­
ного - ограничены, но допускают прочие рубки, при которых, согласно Лес­
ному кодексу (1997), может осуществляться заготовка древесины.
Эколого-лесоводственные требования к рубкам в лесах Северного Кав­
каза регламентированны Правилами рубок главного пользования (1993) и
Наставлениями по рубкам ухода (1993).
Что касается прочих рубок (разрубка трасс трубопроводов, воздушных
линий электропередач и др.), то нет каких либо экологических ограничений к
их проведению, кроме требования Лесного кодекса (1997) лесопользовате­
лям, которые обязаны проводить любые рубки способами, предотвращаю­
щими возникновение эрозии и исключающими или ограничивающими их не­
гативное воздействие на состояние и воспроизводство лесов, а также на ок­
ружающую среду.
В соответствующих нормативных документах предприятий транспорта
и энергетики (СНиП Ш-42-80; СНиП 1V-5-82 и др.) экологические ограниче­
ния к рубкам не сформулированы, что затрудняет выполнение требований
Лесного кодекса РФ к лесопользователям.
... , г . „ г ^д
fi>o*« клуч.чсЛ /litre ратурк*
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4
В .научной литературе негативные последствия рубок главного и промежу­
точного пользования широко освещены (Ф.К. Арнольд, 1893; Д. Кравчинский, 1901; Г.Ф. Морозов, 1927; МБ. Ткаченко, 1939; ВТ. Нестеров, 1954;
И.С. Мелехов, 1966; П.С. Погребняк, 1968; Л.В. Побединский, 1973; В.Г. Атрохин, 1976; А.П. Ливанов, 1983; B.C. Олийник, 1985; В.И. Обыденников,
1996 и др.). В горных лесах эрозию почв на вырубках исследовали А.Ф. По­
ляков (1965); В.Н. Даншшк (1972); Н.М. Горшенин (1974); В.Н. Дьяков
(1972); Р.Г. Чагелишвили (1979); О.В. Чубатый (1980); ПН.Датунишвили и
др. (1986); В.А.Гордиенко (1995); ИЛI. Коваль, Н.А. Битюков (2000); Г.К.
Солнцев и др. (2002); В.М. Ивонин и др. (2002).
В целом, результаты исследований эрозии почв на вырубках горных
склонов изложены в трудах Лаборатории лесоведения РАН, ВНИИЛМ, НИИгорлесэкол, институтов горного лесоводства Грузии и Украины, УкрНИИЛХА и др. НИИ и высших учебных заведений России и зарубежья.
Однако в лесах ООПТ эрозия почв наиболее активна на расчищенных
площадях по трассам трубопроводов, ЛЭП, рекреационных и др. объектов, на
вырубках сплошных санитарных рубок. Особенности проявления этой эро­
зии исследованы не достаточно.
Это определило направление наших работ в рамках темы 11.02.03 Ко­
ординационного плана Россельхозакадемии. Научно-исследовательские ра­
боты выполнялись в 1999-2003 гг. на кафедре экологии и лесных мелиорации
ФГОУ ВПО НГМА. Эксперименты проводили на землях ГУ СНП.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - установить связи
показателей поверхностного стока и эрозии почв на вырубках и расчищен­
ных площадях по трассам объектов транспорта, энергетики и рекреации, а
также обосновать хозяйственные мероприятия в прилегающих нарушенных
лесах по их восстановлению, улучшению санитарно-гигиенического состоя­
ния и водоохранно-защитных функций в условиях ООПТ Северо-Западного
Кавказа.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5
-изучить состояние горных лесов OOIIT вблизи вырубок и линейных соору­
жений энергетики, транспорта и рекреации;
-исследовать поверхностный сток, эрозию и прочностные характеристики
почв на вырубках и плошадях линейных сооружений;
-уточнить эколого-лесоводственные требования к технологиям лесосечных
работ при прочих рубках.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
-для нарушенных бурых лесных почв на расчищенных площадях линейных
объектов (трассы трубопроводов, лэп и др.) и вырубках установлены связи
объемной массы, пористости почв и воздушно-сухой массой живого напоч­
венного покрова и лесной подстилки с коэффициентами стока, интенсивно­
стью впитывания воды и эрозией;
-определено, что интенсивность стока и эрозия почв на площадях линейных
объектов зависят как от объемной массы слоя 0-20 см сухой почвы и воз­
душно-сухой массой живого напочвенного покрова и лесной подстилки, так
и ог уклонов местности;
-в лесных экосистемах вблизи трасс объектов транспорта, энергетики и рек­
реации эрозия усиливается по мере уменьшения массы лесной подстилки и
живого напочвенного покрова ниже 7 т/га;
-в связи с расчисткой площадей от лесной растительности, нарушенностъю и
уплотнением почв, эрозия усиливается, несмотря на увеличение сдвигающих
усилий.
Практическая значимость работы:
- в горных ООПТ вблизи линейных объектов транспорта, энергетики и рек­
реации
конкретизированны
мероприятия
по
улучшению
санитарно-
гигиенического состояния и повышению водоохранно-защитной роли лесных
экосистем;
-при рубках, не связанных с лесным хозяйством, уточнены эколого-лесовод­
ственные требования к технологиям лесосечных работ.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
Апробация работы проводилась иа научно-практической конференции
"Защитное лесоразведение на юге России и перспективы его развития", по­
священной 80-летию высшего лесного образования на юге России (Новочер­
касск, 2000); Всероссийской конференции, посвященной 20-летию образова­
ния Сочинского национального парка (Сочи, 2003); расширенном заседании
кафедры экологии и лесных мелиорации ФГОУ ВПО НГМА (Новочеркасск,
2003).
Публикации. По материалам исследований опубликовано три печат­
ных работы.
Реализации результатов исследовании проведена в ГУ СНП. Кроме
этого результаты исследований внедрены в учебный процесс лесохозяйственного факультета ФГОУ ВПО НГМА.
Структура работы содержит введение, шесть глав, общие выводы и
предложения производству, список использованной литературы и приложе­
ния.
Объем диссертации включает 192 страницы, в т.ч. 126 страниц маши­
нописного текста, 57 таблиц, 53 рисунка и 16 таблиц, трех приложений. Спи­
сок использованной литературы включает 147 источников, в т.ч. 10 - на ино­
странном языке.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе дан обзор литературы но эрозии почв в лесах, в связи с
лесозаготовками, на основе которого представлены лесоводственно-экологические требования к проведению главного и промежуточного пользования.
Отмечено, что эрозия почв на вырубках в горных лесах детально исследова­
на. Однако недостаточно изучена эрозия на расчищенных площадях, вырубках сплошных санитарных рубок в лесах ООПТ. Это затрудняет выполнение
требования Лесного кодекса РФ (1997) к лесопользователям, обязанным про­
водить любые рубки способами, предотвращающими возникновение эрозии
почв и исключающими или ограничивающими негативное воздействие на
окружающую среду.
Во второй главе характеризуется место, условия и методика исследо­
ваний, которые проводились в ГУ "Сочинский национальный парк" (общая
площадь лесных земель равна 181667 га). В составе лесов преобладают: бук
восточный; дуб иберийский; капгган посевной; граб кавказский, пихта кав­
казская. Общий запас сырой древесины составляет 6359148 дес. м \ средний
прирост насаждений равен 2,6 м'/ra покрытых лесом земель, текущий при­
рост - 1,6 м3/га.
Рельеф представлен хребтами и склонами Северо-Западного Кавказа,
тип рельефа - низкогорье и среднегорье с глубоко врезанными долинами.
Абсолютные отметки вершин водоразделов изменяются от 200 до 1918 м над
уровнем моря. В лесах в основном распространены бурые лесные почвы.
Территория ГУ СНП расположена в Колхидской провинции с теплым и
влажным климатом. Среднемесячная температура воздуха изменяется от 14
(Сочи) до 3,7° (Ачишхо). На побережье за период исследований наиболее за­
сушливым оказ&чея 1998 г. (1479 мм осадков), а наиболее влажным - 2001 г.
(2375 мм). Максимальные интенсивности эрозионноопасных ливней наблю­
дались в мае - октябре: в 2000 г. - 1ю ^ 1,95; в 2001 г. - 1]0 = 3,62 мм/м. Кроме
эрозии в местах распространения глинистых пород отмечены оползни, а пес­
чаников и известняков - осовы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8
Методика исследований предусматривала использование материалов
лесоустройства СНП (Воронежлеспроект, 1998). Пробные площади с учетом
требований ОСТ 56-69-83, тренировочного вида характеризовали контроль­
ные варианты лесов. Ландшафтную таксацию проводили используя методи­
ческие положения, приведенные в работах В.В. Ильина (1983), В.М. Ивонина
и др. (2000).
Исследования проводили в Марьинском, Лазаревском и Краснополянском лесничествах на следующих объектах:
1)"Белые скалы" - проба 1.1 (трасса газопровода, щебень с глинистым
заполнителем, уклон 0,4452, северо-западная экспозиция); проба 1.2 (трасса
лэп, злаковая вырубка, аллювиально-делювиальная почва, уклон 0,1944, югозападная экспозиция); проба 1.3 (лес в охранной зоне газопровода
4ДНИ1Я051Т, возраст 90 лет, V класс бонитета, ОСДИ, запас 100 м'/га; ал­
лювиально-делювиальная почва с нарушенной подстилкой, уклон 0,1763,
юго-западная экспозиция);
2)"Мамедово ущелье" - проба 2.1 (трасса газопровода, щебень с глини­
стым заполнителем, уклон 0,1763, восточная экспозиция); проба 2.2 (лес в
охранной зоне газопровода 7Г2ДНИ1КЛБгКШ,ОЛЧ, возраст граба - 90 лег,
IV класс бонитета, СХДИ, запас 230 м'/га, бурая лесная нарушенная почва,
уклон 0,2679, юго-восточная экспозиция); проба 2.3 (технологическая дорога
вдоль газопровода, примитивная щебенистая почва, уклон 0,2126, югозападная экспозиция); проба 2.4 (девственный лес 7Г2ДНИ1КЛБ+КШ,ОЛЧ,Я
подлесок ЛЩ, КЗЛ, возраст граба - 90 лет, IV класс бонитета, СХДИ, запас
230 м'/га, бурая лесная почва, уклон 0,4663, южная экспозиция);
3) "Слияние рек Псезуапсе и Хаджико" - проба 3.1 (технологическая
дорога вдоль газопровода, уклон 0,2679 щебень, северо-западная экспози­
ция); проба 3.2 (трасса газопровода, густой напочвенный покров из ажины и
травянистой бузины, подрост 80ЛЧ2Г - 5 лет);
4)"Сахарная голова" - проба 4.1 (котловинная иапоротниково-ажиновая
вырубка сплошной санитарной рубки 1998 г. при вертолетной трелевке, бу-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9
рая лесная почва, уклон 0,3839, северо-восточная экспозиция); проба 4.2
(девственный лес 8КШ1ПБК, подлесок ЕЖВ, ЛЩ, возраст каштана - 130
лет, III класс бонитета, СВКШ, запас - 300 м'/га; бурая лесная почва, уклон
0,3839, северо-восточная экспозиция); проба 4.3 (котловинная ажиновая вы­
рубка сплошной санитарной рубки 1998 г. при тракторной трелевке, культу­
ры каштана посевного 2000 г,, бурая лесная нарушенная почва, уклон 0,4040,
северо-восточная экспозиция); проба 4.4 (пасечный волок, щебень с глини­
стым заполнителем, пятна лесной подстилки, уклон - 0,3057, восточная экс­
позиция); проба 4.5 (девственный лес 7КШ2БК1ДИ+Г, КЛВ, подлесок ЕЖВ,
возраст каштана - 130 лет, II класс бонитета, СВКШ, запас - 420 м'/га, бурая
лесная почва, уклон 0,1228, северо-восточная экспозиция); проба 4.6 (маги­
стральный волок, слои мергеля, уклон 0,4663, северная экспозиция).
5) "Альпика-Сервис" - проба 5.1 (скоростная лыжная трасса, бурая лес­
ная нарушенная почва, уклон 0,2309, северная экспозиция); проба 5.2 (веге­
тативный лес 2БК2КШ5ЛОЧ1Г, возраст 30 лет, I класс бонитета, ВЛБК, за­
пас - 90 м'/га, темно-бурая почва, уклон 0,1405, южная экспозиция); проба
5.3 (крутой участок технологической дороги, слои мергеля, уклон 0,5317,
южная экспозиция).
На каждой пробе закладывали по две стоковых площади-близнеца, на
одной из которых проводили искусственное дождевание, а на другой - отби­
рали образцы почв, лесной подстилки и живого напочвенного покрова. Поч­
венные образцы отбирали, перевозили и хранили соблюдая требования ГОСТ
12071. Дождевание проводили в соответствии с методикой В.М. Ивонина и
Н.Д. Пеньковского (2003), используя капельно-струйную установку, изготов­
ленную в мастерских Лазаревского лесничества. При дождевании выдержи­
вали условие Who - idem.
В почвенных образцах определяли: влажность (ГОСТ 5180-79), преде­
лы и числа пластичности (ГОСТ 5183-77), водно-физические характеристики
(ГОСТ 5180-84). Прочностные характеристики почв и фунтов (коэффициен­
ты внутреннего трения и сцепления) определяли на приборе ПСГ-2М по схе-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
le быстрого сдвига в условиях незавершенной консолидации при водонасыдении образцов.
Анализы проводили в грунтовой лаборатории института Сочиграждан|роект.
В третьей главе анализируются рубки в горных лесах ГУ СНП. Покаано, что опасность формирования местного стока и проявления эрозии
федставляют площади прочих рубок: трассы трубопроводов, воздушных ли­
ши электропередач, технологических дорог, вырубок санитарных рубок и
ерритории расчищенные от лесной растительности под строительство разичных объектов.
Предложена классификационная схема прочих рубок (рисунок !)
''
Т
Не связанные с ведением
лесного хозяйства
Связанные с ведением лесного
хозяйства
1
Сплош­
ные сасанитарные
рубки
1
Разрубка
просек, про­
тивопожар­
ных разры­
вов лесных
дорог
1
Уборка
отдель- '
ных де­
ревьев и
рубки
для
иных
1
Т
Расчи­
стка
лесных
площа­
дей под
строи­
тельство
;
Разрубка
трасс под
трубопрово­
ды, воздуш­
ные лэп и др.
линейные
объекты
1
Рубки
для
иных
целей
Рисунок 1 - Классификационная схема прочих рубок
В четвертой главе исследовано состояние горных лесов в районах
фоведения прочих рубок. Было выяснено, что горные леса вблизи трасс га.опроводов и воздушных линий электропередач (ЛЭП- 500 и др.) характериуются техногенным нарушением почв, захламленностью мертвой древесиюй и поврежденностью гололедом. Эти леса требуют проведения комплексшх лесохозяйственных мероприятий по содействию естественному лесовоюбновлению, предупреждению нежелательной смены пород, улучшению эс-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11
тетического и санитарно-гигиенического состояния, биологической устойчи­
вости и водоохранно-защитных функций.
В пятой главе анализируются поверхностный сток, эрозия и прочност­
ные характеристики почв на вырубках и площадях линейных сооружений.
Интегральными показателями проявления эрозии почв в лесных экосистем
является масса живого напочвенного покрова (жнп) и лесной подстилки (лп),
а также водно-физические свойства верхнего слоя почв (таблица 1).
•а
Таблица 1-Характеристика воздушно-сухой массы жнп и лп и физические
свойства слоя почв 0-20 см
про­
бы
Масса
жнп и
лп, т/га
1.1
1.2
1.3
0.32
0.54
6.48
2.1
2.2
2.3
2.4
0
2.34
1.92
8.04
3.1 !
3.2
0.70
8.20
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
19.98
12.92
6.32
0
19.50
0
5.1
5.2
: 5.3
0.52
15.96
0
Пределы пласта ч- Масса почв, г/см1 Порис­ Коэффиности
удельная объемная тость,
порисверхний нижний
тости
/0
Объект 1 - "Белые скалы"
0.203
2.60 1 1.64
0.341
37.0
0.585
0.353
2.51
1.39
44.7
0.478
0.808
0.543
0.482
1.07
2.32
53.8
1.165
Объект 2 - "Мамедово ущелье"
0.223
1.64
0.354
2.60
37.0
0.585
0.598
0.98
57.5
0.627
2.32
1.365
0.430
0.284
1.43
44.8
2.60
0.813
0.420
57.7
0.98
1.362
0.537
2.32
Объект 3 - "Слияние pp. Псезуапсе и Хаджико"
не опр. не опр. не опр.
2.64
0.387
2.51
1.58
0.554
37.2
0.593 '
Объект 4 - "Сахарная голова"
0.523
0.359
2.51
1.28
49.1
0.964
0.611
0.550
2.32
47.8
0.918
1.21
0.558
1.14
50.7
0.627
2.32
1.030
0.197
1.49
42.7
0.746
0.342
2.60
0.214
2.51
1.23
50.9
1.035
0.351
0.242
2.51 i 1.30
48.3
0.932
0.367
Объект 5 - "Лльпика-Сервис"
2.51
1.36
0.370
0.257
45.6
0.839
0.588
0.529
2.51
1.26
49.9
0.994
0.488
0.343
2.60
1.66
36.1
0.564
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12
В целом, воздушно-сухая масса лесной подстилки в девственных лесах
достигает 18 т/га, а живого напочвенного покрова - 2,5 т/га. В нарушенных
лесных экосистемах масса подстилки снижается до 7 т/га, а живой напочвен­
ный покров перестает соответствовать типам леса; на вырубках масса лесной
подстилки уменьшается, а живого напочвенного покрова - увеличивается; на
волоках, технологических дорогах и площадях линейных объектах эти показатели уменьшаются до нуля, за исключением участков с сеяными травами
или периодически обновляемой порослью.
За время наших наблюдений объемная масса слоя 0-20 см сухой почвы
в девственных и нарушенных лесных экосистемах изменялась от 0,98 до 1,23
г/см3; на вырубках (пасеках) - от 1,14 до 1,38; трассах лэл и лыжных спусках
- от 1,30 до 1,50; технологических дорогах и трассах газопроводов - от 1,43
до 1,66 г/см3. Пористость и коэффициенты пористости слоя почв 0-20 см из­
менялись соответственно.
Все это определяло условия формирования стока при ливнях и прояв­
ления эрозии почв (таблица 2).
На объекте "Белые скалы" по вариантам 1.1 - 1.2 коэффициенты стока
изменялись от 0,52 до 0,88, а под пологом нарушенного насаждения охран­
ной зоны газопровода этот показатель снизился до 0,04.
В девственном лесу объекта "Мамедово ущелье" (проба 2.4) стока во­
обще не было, в нарушенном лесу охранной зоны (проба 2.2) коэффициент
стока составил 0,27, а на трассах газопровода и технологической дороги - со­
ответственно 0,55 и 0,79.
На объекте "Слияние pp. Псезуапсе и Хаджико" значительный сток за­
фиксирован на варианте технологической дороги (проба 3.1). В то же время
на трассе газопровода (проба 3.2) наблюдался лишь капельный сток. Во вре­
мя дождевания капли возникали при смачивании листьев подроста и живого
напочвенного покрова, передвигались по ним и падали в приемный лоток. На
15-ой минуте дождевания передвижение капель по листьям закончилось и
сток прекратился.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2 - Характеристики поверхностною стока и эрозии почв
Влажность слоя
почв 0-20 см,
%
1.1
1.2
1.3
19.5
21.0
21.3
73
75
75
2.1
2.2
2.3
2.4
18.9
47.8
26.2
44.6
75
75
75
75
3.1
3.2
10.7
11.1
75
75
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
23.6
18.2
29.5
19.5
28.1
22.4
75
75
75
75
75
75
5.1
5.2
5.3
18.7
28.7
16.1
75
75
75
Средняя интенсивность,
Коэффи­
мм/м
циент
впитывания
стока
стока
Объект 1 - "Белые скалы"
2.091
0.282
0.879
64.2
1.269
1.126
39.2
0.523
0.216
2.366
3.3
0.044
Объект 2 - "Мамедово ущелье"
41.2
0.549
1.104
1.373
20.6
0.701
0.275
1.721
1.947
59.0
0.787
0.518
0
0
0
2.500
Объект 3 - "Слияние pp. Псезуапсе и Хаджико"
44.6
1
0.595
1
1.467
0.984
0.2
0.003
0.050
2.493
Объект 4 - "Сахарная голова"
0
0
1
0
2.500
0
0
i
0
2.500
0.001
|
0.007
2.497
0.3
1.943
0.476
60,0
0.800
0
0
0
2.500
60.2 |
0.803
1.967
0.468
Объект 5 - "Альпика-Сервиг"
53,1
1.883
0.708
0.088
0
0
0
2.500
73.8
i
0.984
!
2.365
0.037
Слой, мм
стока
дождя
Средняя
мутность
стока, г/л
Ifl
№
про­
бы
10.00
3.60
0.03
6.420
1.411
0.001
24.80
0.01
17.20
0
10.218
0.002
10.148
0
19.40
0
8.652
0
0
0
0.01
41.4
0
88.0
0
0
0
24.840
0
5.976
21.2
0
84.0
11.257
0
61.992
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14
На объекте "Сахарная голова" стока не было, как на вырубке при верто[етной трелевке (проба 4.1), так на контрольном участке леса (проба 4.2). В
1ервом случае этому способствовала большая масса живого напочвенного
юкрова, образовавшаяся на вырубке, при сохранившейся массе лесной подггилки.
На вырубке (пасеке) с тракторной трелевкой (проба 4.3) поверхность
ючвы покрывала лесная подстилка перемешанная с порубочными остатками.
Сроме этого двухлетние культуры каштана посевного своей листвой прикры1али поверхность стоковой площадки, способствуя возникновению капельюго стока, подобного стоку на пробе 3.2.Во время дождевания участка па:ечного волока (проба 4.4) зафиксирован сток с пульсацией расходов, в связи
: возникновением микропрудков воды перед плотниками из остатков подггилки и порубочных остатков и прорывания этих шютинок. На магистральюм волоке (проба 4.6) сток возник на 55 сек. дождевания. Расходы его поггепенно увеличивались, достигли максимума, далее оставаясь постоянными.
На объекте "Альпика-Сервис" сток сформировался на лыжной трассе
проба 5.1) и на полотне технологической дороги (проба 5.3). В первом слуiae в процессе дождевания отмылся слой щебня на поверхности площадки.
Регрессионный анализ данных экспериментов привел к уравнениям свя|и:
S= 1,137-1.13
при
г = 0,641 ±0,143;
(1)
S =- 0,77 YO - 0,93
при
г =0,573 ±0,158;
(2)
S =1,909-0,033 п
при
г= -0,586 ±0,159;
(3)
S=1,19-0,91E
при
г = -0,585 ±0,159;
(4)
S =1,54-2,44 WT
при
г = -0,664 ±0,136.
(5)
В уравнениях (1) - (5) принято: S - коэффициент стока; у и 7о — объем1ая масса слоя 0-20 см почв соответственно сухой и влажной почвы, г/см3;
1 - пористость слоя 0-20 см почв, %; Е - коэффициент пористости слоя 0-20
:м почв; WT - верхний предел пластичности слоя почв 0-20 см, доли едини­
цы; г - парный коэффициент корреляции.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15
Анализ уравнений (1) - (5) показывает, что сток возможен в случае, ко­
гда у > 1,2 г/см3, а также при п < 57 % или Е < 1,3. Верхний предел пластич­
ности существенно корректирует сток. Если почва достигает уровня влажно­
сти, превышающего потерю её пластических свойств (WT > 0,6), то наступает
текучее состояние, что наблюдается в стадии эрозионноопасного стока.
Однако, если на поверхности склона сохраняются лесная подстилка и
живой напочвенный покров, это вносит существенные коррективы в условия
формирования стока т.к.
S - 0,639 - 0,044 m
при г --0,802 ± 0,084.
(6)
где m - воздушно-сухая масса жнп и лп, т/га.
Интенсивность стока (1с, мм/м), определяемая его слоем и временем
стекания воды, прямо зависит от уклона местности:
Ь " 2,62 у + l , 1 4 i - 2 , 9 0
при R-0,650 ±0,139;
(7)
1 С - 1,45-0,11 m + 4,03i при R - 0,813 ±0,079
(8)
В уравнениях (7) - (8) принято: i - уклон, tg крутизны склона; R - коэф­
фициент множественной корреляции.
По уравнениям (7) - (8) следует, что на местоположениях где на по­
верхности почвы сохранена подстилка и живой напочвенный покров уклон
оказывает существенно большее влияние на интенсивность стока, по сравне­
нию с местностью, где сток определяется только объемной массой почв.
Известно, что сток во время ливней формируется с определенного мо­
мента времени от начала дождя, когда уменьшающая во времени интенсив­
ность впитывания воды становится равной интенсивности дождя.
Интенсивность впитывания воды (I, мм/м) определяется физическими
свойствами почв и массой жнп и лп:
1„- 5,26 -2,82 у
при г--0,609 ±0,152;
(9)
1 В -4,73-1,96 7о
при г--0,606 ±0,149;
(10)
1„ = 0,08 п-2,35
при г-0,558 ±0,167
1В-2,27Е-0,53
при г--0,553 ±0,168
(12)
1В - 6,47 W T -1,57
при г-0,668±0,134
(13)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16
le - 0,11 m +0,82
при г - 0,803 ± 0,084.
(14)
По данным зависимостей (9) - (14), интенсивность впитывания воды
возрастает до максимума при у < 1 г/см3, ау 0 < 1,15 г/см'. Она снижается до
нуля при у > 1,86 г/см3 и у0 > 2,41 г/см3. Пористость, изменяясь от 36 до 58 %,
по мере увеличения способствует возрастанию интенсивности впитывания.
Это происходит и при увеличении коэффициентов пористости от 0,5 до 1,4.
Возрастание верхних пределов пластичности почв приводит к резкому уве­
личению интенсивности впитывания.
Регулирование интенсивности впитывания лучше проводить за счет
проведения мелиоративных приемов по улучшению таких динамических
водно-физических свойств почв как объемная масса сухой почвы (у) и порис­
тость (п). Эти мелиоративные приемы необходимо осуществлять при отсут­
ствии или минимальном количестве жнп и ли. При наличии развитой лесной
подстилки ( т > 15 т/га) отпадает надобность в любых приемах по улучше­
нию водно-физических свойств почв.
По данным таблицы 2, особенно сильно эрозия почв проявляется на
крутых участках волоков и технологических дорог (пробы 4.6 и 5.3). Значи­
тельных величин она достигает на переуплотненных участках пасечного во­
лока, трасс газопровода, лыжной трассы и др. (пробы 1.1;2.1; 2.3; 3.1; 4.4;
5.1). В лесах охранных зон газопровода эрозия почв малозаметна (пробы 1.3
и 2.2), а на вырубках при вертолетной и тракторной трелевке (пробы 4.1 и
4.3) она отсутствует, так как развитый живой напочвенный покров или лист­
ва двухлетних культур каштана посевного защищают поверхность почвы от
ударного воздействия дождевых капель. В девственных (пробы 2.4; 4.2; и 4.5)
л вегетативных (проба 5.2) лесах эрозия почв не проявляется.
При регрессионном анализе экспериментальных данных получены
следующие уравнения:
Э = 71,66 i+18,31 у-36,26 при R = 0,573 ± 0,162;
(15)
Э = 64,17 i- 1,04 m -3,14
(16)
при R = 0,648 ±0,138.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17
В зависимостях (15) - (16) принято, что Э - эрозия почв, т/га. Анализ
уравнения (15) позволяет полагать, чго на местоположениях где не просле­
живается решающего защитного воздействия массы лесной подстилки и жи­
вого напочвенного покрова на склонах при i = 0,1763 (10°) эрозия активизи­
руется при у > 1,3 г/см5; на склонах крутизной 20 + 30° эрозионные процессы
возможны при любых значениях объемной массы почв, т.е. они не исключены даже в лесах (у - 0,9 - 1,0 г/см ), где по какой-то причине нарушен или
уничтожен защитный слой лесной подстилки. При этом эрозия усиливается
по мере уплотнения почв,
По уравнению (16), на пологих склонах (крутизной до 10*) эрозия воз­
можна при m меньше 7 т/га. При полном отсутствии лесной подстилки и живо­
го напочвенного покрова ( т - 0 ) на пологих склонах эрозия достигает 8 т/га;
на покатых (крутизна до 20°) - 20 т/га; на крутых (30° и более) - 34 т/га.
При m < 0,7 т/га (трассы газопроводов, лэп, лыжные зрассы и т.п.) эрозия
уменьшается несущественно; при m < 7 т/га (леса охранных зон, вырубки
сплошных санитарных рубок при тракторной трелевке и др.) эрозия уменьша­
ется на пологих склонах до 0,9: на покатых - до 11,9; на крутых - до 26,6 т/га.
На вырубках сплошных санитарных рубок с вертолетной трелевкой при
сохранившейся лесной подстилке и возросшей массе живого напочвенного по­
крова ( т = 20 т/га), эрозия возможна только на крутых склонах (30° и более). В
девственных лесах при такой крутизне склонов эрозия теоретически возможна,
но практически отсутствует.
После проведения прочих рубок и нарушения почв на площадях линей­
ных объектов, расчищенных от лесной растительности, на склонах часто на­
блюдаются вертикальные и горизонтальные смешения массивов почвогрунтов,
вследствие нарушения их устойчивости. На трассах газопроводов во время лив­
ней наблюдается оползание масс нарушенных почв или движение вязкой жижи;
на лыжных спусках - эрозионно-оползневые явления по крутым участкам трас­
сы. По типам строения эти оползни относим к поверхностным и мелким, консе­
квентным.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18
По М.Н. Гольштейну (1962) равновесие масс горных пород при водонасыщении неизбежно нарушается, если уклон склона составит более половины
коэффициента внутреннего трения.
В соответствии с уравнением Кулона, сдвигающие усилия (т, МПа) опре­
деляются как коэффициентами внутреннего трения (tg q>), так и сцеплением
(С, МПа) между частицами ночвогрунта. Результаты наших исследований
прочностных характеристик почв на вариантах исследований (таблица 3) пока­
зывают, что опасность оползней (К= tg / tg <p > 0,5) существует на трассах газо­
проводов (за исключением пробы 2.1, заложенной на пологом склоне), техноло­
гических дорогах, лыжных спусках вырубках сплошных санитарных рубок, па­
сечных и магистральных волоках. Угроза оползней отсутствует на вариантах
грассы лэп (проба 1.2), девственного и вегетативного леса (пробы 4.5 и 5.2), где
крутизна склонов не превышает 11°.
Таблица 3 - Прочностные характеристики слоя почв 0-20 см и показатели
устойчивости склонов (К)
пробы
1
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
2.4
3.1
3.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Уклон,
tga
2
Угол внутреннего
Сцепление,
K-tga/tgq>
трения, tg (p
МПа
3
5
4
Объект 1 - "Белые скалы"
0.4452
i
0.400
0.032
1.11
0.400
0.040
|
0.49
0.1944
0.250
0.030
|
0.70
0.1763
Объект 2 - "Мамедово ущелье"
0.043
0.387
0.45
0.1763
0.2679
0.350
0.020
0.76
;
0.325
0.035
0.65
0.2126
0.036
0.350
1.33
0.4663
Объект 3 - "Слияние pp. Псезуапсе и Хаджико"
0.2679
1
неопр.
I
неопр.
не опр.
0.375
0.040
0.87
0.3249
Объект 4 - "Сахарная голова"
0.350
0.032
1.09
0.3839
0.3839
0.425
0.015
0.86
1.01
0.4040
0.400
1
0.027
0.425
0.025
0.72
0.3057
0.325
0.025
0.38
0.1228
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19
Продолжение таблицы 3
1
4.6
2
0.4663
5.1
5.2
5.3
0.2309
0.1405
0.5317
|
3
4
0.375
0.030
Объект 5 - "Альиика-Сервис"
0.400
0.040
0.400
0.030
0.400
0.020
5
1.24
0.58
0.35
1.33
По мнению В.М. Ивонина, В.А. Тертеряна, СМ. Водяного (2001), эрозия
почв и сцепление между почвенными частицами по отношению друг к другу
находятся в обратной зависимости, т.к. сцепление возрастает за счет уплотне­
ния почв, что, в свою очередь, увеличивает сток при ливнях, а значит - и эро­
зию.
Корреляционный анализ соответствующих данных таблиц 2 и 3 под­
тверждает это мнение. Однако связь между сцеплением и эрозией оказалось
слабой (г = -0,22).
В шестой главе представлены технологии и эффективность лесосечных
работ при прочих рубках. Здесь сформулированы эколого-лесосодственные
требования к прочим рубкам при тракторной и вертолетной трелевке с учетом
разработок В.А. Гордиенко (1996) и наших исследований.
При себестоимости 501 руб/м3 заготовка древесины при прочих рубках
экономически выгодна, если не учитывать ущерба наносимого окружающей
(природной) среде тракторной трелевкой.
Вертолетная трелевка всей ликвидной древесины (себестоимость 1060
руб/м') с делянки экономически не выгодна. Коммерческий интерес представ­
ляет лишь воздушная трелевка деловой древесины. Однако это приводит.к об­
разованию вырубок заваленными порубочными остатками и дровяной древеси­
ной. Эту аревесину при строительстве линейных сооружений обычно сталки­
вают в охранные зоны или прилегающие к трассам участки лесов, что снижает
их эстетическую, санитарно-гигиеническую оценку и вызывает другие негатив­
ные последствия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20
Поэтому нами рекомендуется дополнительный поправочный коэффици­
ент к ставкам базовой арендной платы, учитывающий затраты на уборку засламленности и проведения лесовозобновительных мероприятий в лесах, при­
выкающих к арендованным объектам (около 2 руб /м2 площади захламленных
юсов).
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
I. В горных лесах охраняемых природных территорий Северо-Западного
Кавказа опасность формирования местного стока и проявления эрозии
почв представляют вырубки прочих рубок и площади линейных соору­
жений (ЛЭП, газопроводов и др.) а также расчищенные от лесной расти­
тельности территории рекреационных объектов.
I. Предложена классификационная схема 1грочих рубок, связанных и не свя­
занных с лесным хозяйством, объединяющая сплошные санитарные рубки,
разрубки просек, противопожарных разрывов, лесных дорог, трасс трубо­
проводов и ЛЭП, расчистку лесных площадей и др.
I. Горные леса вблизи трасс газопроводов и воздушных линий электропере­
дач характеризуются техногенным нарушением почв, захламленностью
мертвой древесиной, поврежденностью ветровалом, снеголомом и гололе­
дом, требуя проведения комплексных лесохозяйственных мероприятий по
содействию естественному лесовозобновлению, предупреждению нежела­
тельной смены пород, улучшению эстетического и санитарно-гигиениче­
ского состояния, биологической устойчивости и водоохранно-защитных
функций.
I. В девственных лесах воздушно-сухая масса лесной подстилки (лп) может
достигать 18 т/га и более, живого напочвенного покрова (жнп) - 2,5 т/га. В
нарушенных лесных экосистемах лп снижается до 7 т/га, а жнп перестает
соответствовать типам леса; на вырубках жнп увеличивается, а лп - уме­
ньшается; на волоках, технологических дорогах и площадях линейных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21
объектов эти показатели уменьшаются до нуля, за исключением участков
с сеянными травами или периодически обновляемой порослью.
5. За период наших наблюдений объемная масса слоя 0-20 см сухой почвы в
девственных и нарушенных лесах изменялось от 0,98 до 1,23 г/см3; на вы­
рубках (пасеках) - от 1,14 до 1,28; волоках, трассах лэп и лыжных спусках
- от 1,30 до 1,50; технологических дорогах и трассах газопроводов - от
1,43 до 1,66 г/см5. Соответственно изменялись пористость и коэффициен­
ты пористости.
6. При дождевании получены тесные связи коэффициентов стока с объемной
массой сухой и влажной почвы, пористостью и коэффициентами пористо­
сти; границами текучести слоя почв 0-20 см, а также - воздушно-сухой
массой жнп и лп.
7. Интенсивность стока определяется уклонами местности, объемной массой
верхнего слоя сухой почвы и воздушно-сухой массой жнп и лп, а интен­
сивность впитывания воды - динамическими (объемная масса, пористость
и коэффициенты пористости, воздушно-сухая масса жнп и лп) и статиче­
скими (границы текучести) характеристиками почв.
8. Эрозия почв находится в прямой зависимости от уклонов местности, объ­
емной массой слоя 0-20 см сухой почвы и в обратной - от воздушно-сухой
массы жнп и лп. На местоположениях лишенных жнп и лп на пологих
склонах эрозия активизируется при плотности верхнего слоя почв более
1,3 г/см3, а на покатых и крутых склонах - при любых значениях этого по­
казателя.
9. Прочностные характеристики определяются свойствами почв, их нарушенностью и армирующим воздействием корневых систем. На волоках,
технологических дорогах и площадях линейных объектов увеличиваются
показатели сдвигающих усилий в нарушенных почвах при их уплотнении.
Это приводит к возрастанию показателей и эрозии.
10. Прочие рубки с тракторной трелевкой выгодны, если не учитывается
ущерб, наносимый окружаюшей (природной) среде, вертолетная трелевка
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22
ликвидной древесины экономически не оправдана; выгодна вертолетная
трелевка деловой древесины, что, однако, приводит к захламленности вы­
рубок неликвидом и дровяной древесиной, вывоз которой наземным тран­
спортом затруднен.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Эколого-лесоводственные требования к лесосечным работам при прочих
рубках должны включать: запрещение сталкивания неликвида и порубоч­
ных остатков с площадей строящихся линейных объектов энергетики и
транспорта, а также с иных плошадей (рекреационных объектов и др.) под
полог соседних лесных насаждений; необходимость укладки в бурты вре­
менного хранения как измельченных неликвида и порубочных остатков,
так и лесной подстилки с гумусовым слоем при последующем их исполь­
зовании для рекультивации почв по завершении строительных работ.
2. При определении арендной платы за пользование участков лесных земель
ООПТ предлагается к ставкам арендной платы применять дополнитель­
ный компенсационный коэффициент, учитывающий затраты на уборку за­
хламленности и проведение лесовосстановительных мероприятий в лесах,
примыкающих к арендованным участкам.
Список опубликованных работ по теме диссертации
1. Коляда И.В. Особенности технологии вертолетной трелевки в горных
лесах // Защитное лесоразведение и перспективы его развития в южном
федеральном округе: Сб. стУНГМА. - Новочеркасск, 2000. - Ч. 1 - С. 116-129.
2. Нвонин В.М., Коляда И.В. Сток и эрозия почв на вырубках в горных
лесах //Лесное хозяйство. - 2003. „Чз 4. С. 35-39(автор 70 %).
3. Коляда И.В. Эрозия почв па вырубках горных склонов в лесах Сочин­
ского национального парка.// Научная мысль Кавказа. Приложение,
2003. № 5 . - С . 105-106.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23
Подписано в печать IU.10.2UU3r
Заказ №-J2i~L_
ул. Пушкинская, 111
Объем 1 п.л.
Тираж 100 экз.
Типография НГМА 346428, г. Новочеркасск,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
* 16 8 58
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа