Экология осушаемых лесов таежной зоны

 
 
 
 
Н. А. Дружинин, Ф. Н. Дружинин 
 
 
 
 
 
 
 
ЭКОЛОГИЯ ОСУШАЕМЫХ ЛЕСОВ ТАЕЖНОЙ ЗОНЫ 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 
1 
 

УДК 630*2 
ББК 43.4 
Д76 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой лесного хозяйства 
и деревообработки Сыктывкарского лесного института (филиал) ФГБОУ ВПО «СПБГЛТУ» 
Пахучий Владимир Васильевич; 
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Вологодского государственного университета 
Новоселов Анатолий Сергеевич; 
кандидат биологических наук, доцент Вологодской государственной молочнохозяйственной 
академии имени Н. В. Верещагина Пилипко Елена Николаевна  
 
 
 
 
 
 
Дружинин, Н. А. 
Д76   
Экология осушаемых лесов таежной зоны : монография / Н. А. Дружинин, Ф. Н. Дружинин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 
156 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1663-4 
 
Содержит результаты длительных мониторинговых исследований (более 40 лет) 
по экологическим, лесорастительным условиям в естественных, осушаемых и пройденных рубками хвойных насаждениях. Среди экологических факторов оценены снегонакопление и снеготаяние, промерзание и оттаивание, водный и температурный режимы 
торфяных почв. Выявлены зависимости влияния климатических показателей на водный режим почв, установлена связь между средневегетационными уровнями почвенногрунтовых вод по типам леса и выпадающим осадкам в разрезе годичных их величин, 
а также с учетом их количества за календарные и гидрологические годы. Выявлена эффективность лесоосушения по типам заболачивания почв, типам насаждений и их хозяйственным группам возраста. 
Для работников предприятий лесопромышленного комплекса в рамках реализации концепции интенсивного использования и воспроизводства лесов. Может быть использовано при разработке программ развития лесного хозяйства в Российской Федерации. 
 
УДК 630
2 
ББК 43.4 
 
 
ISBN 978-5-9729-1663-4 
” Дружинин Н. А., Дружинин Ф. Н., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 
 

Оглавление 
 
Перечень сокращений и обозначений ....................................................................... 5 
 
Введение ....................................................................................................................... 6 
 
1. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА ..................... 7 
1.1. Природные условия 
........................................................................................... 7 
1.2. Гидрология и водные ресурсы ......................................................................... 8 
1.3. Структура лесного фонда ................................................................................. 9 
1.4. Методические подходы, реализованные в рамках исследования .............. 10 
1.5. Стационарные объекты исследования .......................................................... 14 
1.6. Объем выполнения полевых работ 
................................................................ 23 
 
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ЭКОЛОГО-ЛЕСОВОДСТВЕННЫХ            
ИССЛЕДОВАНИЙ НА ТОРФЯНЫХ ПОЧВАХ .............................................. 25 
2.1. История изучения и хозяйственного освоения болот ................................. 25 
2.2. Экологические аспекты гидромелиорации 
................................................... 27 
2.3. Лесоводственная эффективность осушения 
................................................. 30 
 
3. ГИДРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫЙ ФОНД .................................................. 32 
3.1. Болотообразовательные процессы ................................................................ 32 
3.2. Типы болот 
....................................................................................................... 34 
3.3. Типы заболоченных и болотных лесов ......................................................... 36 
3.4. Гидролесомелиоративный фонд .................................................................... 50 
3.5. Целесообразный для осушения гидролесомелиоративный фонд .............. 52 
3.6. Осушаемый гидролесомелиоративный фонд 
............................................... 53 
3.7. Мелиоративные системы 
................................................................................ 55 
 
4. МОНИТОРИНГ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ                                     
ПОСЛЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ............................................. 56 
4.1. Снежный покров, промерзание почв............................................................. 56 
4.2. Температурный режим почв .......................................................................... 59 
4.3. Влияние прогревания поверхности торфяных почв                                     
на возобновление леса после мер хозяйственного воздействия ....................... 62 
4.4. Суточная динамика температуры воздуха в приземном слое .................... 64 
4.5. Водный режим почв ........................................................................................ 66 
4.6. Суточная динамика почвенно-грунтовых вод ............................................. 71 
4.7. Влияние климатических переменных на водный режим почв 
................... 72 
4.8. Изменение водного режима почв под влиянием рубок .............................. 75 
 
5. МОНИТОРИНГ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ                             
ПОСЛЕ ОСУШЕНИЯ И РУБОК 
......................................................................... 81 
5.1. Водно-физические свойства почв 
.................................................................. 81 
5.2. Биохимический состав почвенно-грунтовых вод ........................................ 83 
5.3. Содержание азота и зольных элементов в почве ......................................... 86 
5.4. Содержание азота и зольных элементов в хвое ........................................... 89 
3 
 

5.5. Содержание азота и зольных элементов в хвое после осушения                  
и внесения азотно-фосфорно-калийных удобрений 
........................................... 92 
5.6. Трансформация живого напочвенного покрова 
........................................... 93 
5.7. Трансформация типов леса и типы вырубок 
................................................ 96 
 
6. ДИНАМИКА РОСТА И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДРЕВОСТОЯ           
В ЕСТЕСТВЕННЫХ, ОСУШАЕМЫХ И ПРОЙДЕННЫХ РУБКАМИ 
НАСАЖДЕНИЯХ 
.................................................................................................... 98 
6.1. Сезонная динамика роста древостоя в высоту 
............................................. 98 
6.2. Сезонная динамика роста древостоя по диаметру 
..................................... 105 
6.3. Влияние климата на радиальный прирост древостоя 
................................ 109 
6.4. Производительность насаждений на торфяных почвах 
............................ 118 
 
7. ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНОЙ СЕТИ                       
И ВТОРИЧНОЕ ЗАБОЛАЧИВАНИЕ 
............................................................... 125 
7.1. Состояние и долговечность сети мелиоративных каналов 
....................... 125 
7.2. Вторичное заболачивание гидролесомелиоративных систем .................. 130 
 
Заключение 
............................................................................................................... 135 
 
Библиографический список 
.................................................................................... 141 
 
 
 
 
4 
 

Перечень сокращений и обозначений 
 
ЛенНИИЛХ 
(СПбНИИЛХ) 
– 
Ленинградский (Санкт-Петербургский) научно-исследовательский 
институт лесного хозяйства 
СевНИИЛХ 
– 
Северный научно-исследовательский институт 
лесного хозяйства 
ГЛМФ 
– 
Гидролесомелиоративный фонд 
ПП 
– 
пробные площади 
ПГВ 
– 
почвенно-грунтовые воды 
Ббол.-ртр. 
– 
березняк болотно-разнотравный 
Ебол.-тр. 
– 
ельник болотно-травяный 
Ебол.-тр.о 
– 
ельник болотно-разнотравный осушенный 
Сбол.-ртр. 
– 
сосняк болотно-разнотравный 
Сбол.-тр. 
– 
сосняк болотно-травяный 
Свах.сф.о 
– 
сосняк вахтово-сфагновый 
Сдм (баг) 
– 
сосняк долгомошный 
Скуст.-сф. 
– 
сосняк кустарничково-сфагновый 
Сос-сф. 
– 
сосняк осоково-сфагновый 
Сос-тр. 
– 
сосняк осоково-травяный 
Спуш.-сф. 
– 
сосняк пушицево-сфагновый 
Сртр 
– 
сосняк разнотравный 
Ссф.-ртр. 
– 
сосняк сфагнгово-разнотравный 
Стр.-сф. 
– 
сосняк травяно-сфагновый 
Стр.сф.о 
– 
сосняк травяно-сфагновый осушенный 
Счер.-сф. 
– 
сосняк чернично-сфагновый 
Счер.-сф. о. 
– 
сосняк чернично-сфагновый осушенный 
L, м 
– 
расстояние между мелиоративными каналами, ширина межканального 
пространства 
Д, см 
– 
диаметр 
Н, м 
– 
высота 
Р 
– 
полнота абсолютная и относительная 
Б 
– 
бонитет 
М, м3 
– 
запас 
Jк,  
– 
индекс количества деревьев 
N, шт./га 
– 
количество деревьев 
Z, м3/га 
– 
прирост по запасу 
 
 
5 
 

Введение 
 
Повышение производительности лесов и обеспечение мероприятий по лесовосстановлению является постоянно действующей задачей, в том числе и в насаждениях на торфяных почвах. Необходимым условием при этом должно являться знание закономерностей роста и развития лесных экосистем под воздействием на них различных экологических факторов после лесоосушительной 
мелиорации и выполнения мероприятий по освоению осушаемых лесов посредством сплошных и выборочных форм рубок. 
Особенно важно это для обширного северного региона европейской России с характерной бедностью лесных почв, сильной их заболоченностью вследствие комплекса неблагоприятных климатических и почвенно-гидрологических 
условий. Связано это с тем, что нормативными документами (Правила заготовки древесины…, 2011, 2017, 2020) на торфяных почвах предусматривались только сплошные рубки. Их производство по нашим данным и ряда других исследователей [Бабич, 2004; Дружинин 2006], приводит к ухудшению экологических и 
лесорастительных условий, вторичному заболачиванию осушаемых территорий. 
По мнению выдающегося ученого Н. И. Пьявченко (1972) только стационарные исследования дают возможность охвата всего комплекса факторов, определяющих эффективность лесоосушения. Ведущее место при этом принадлежит 
оценке трансформации экологических и лесорастительных условий после осушения и различных видов сплошных и выборочных форм рубок. Такая оцен- 
ка становится возможной по материалам наших исследований, охватывающих 
в целом 40-летний период наблюдений на специально заложенных стационарных объектах. По материалам выполненных изысканий приведены теоретические обобщения и отражено практическое обоснование лесоосушительной мелиорации с системой хозяйственного воздействия посредством сплошных и выборочных форм рубок. 
 
6 
 

1. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕГИОНА 
 
Исследованиями охвачена территория Балтийско-Белозерского и Южно- 
таежного лесных районов Европейской части Российской Федерации. Стационарные опытные, опытно-производственные объекты исследования заложены, 
преимущественно, в Вологодской области (рис. 1).  
 
 
 
Рисунок 1 – Схема размещения опытных объектов (*) в Вологодской области 
 
1.1. Природные условия 
 
Климат  умеренно-континентальный, с продолжительной холодной многоснежной зимой, короткой весной, относительно коротким, умеренно теплым 
увлажненным летом, сырой осенью (Климатический справочник..., 1959). Годовой радиационный баланс в северной части находится на уровне 25–30 ккал/смð, 
в южной  30–35 ккал/смð (Рихтер, Чикишев, 1966). Средняя температура холодного месяца (январь) на западе составляет минус 11 °С, на востоке – минус 14 °С, 
теплого (июль), соответственно, плюс 16 и плюс 18 °С. 
Баланс влаги положительный: среднегодовая сумма осадков всех видов составляет 480–500 мм на востоке и 560–650 мм на западе, а испарение 300–400 мм 
(Корякин, 1999). Половина осадков не испаряется, создавая благоприятные условия для развития болотообразовательного процесса. Продолжительность залегания снежного покрова достигает 160–170 дней (Тюрин, 1984). 
7 
 

В орографическом отношении западная часть представлена морено-озерным рельефом с сочетанием моренных холмов и гряд со впадинами озер, вокруг 
которых образовались заболоченные низины (Васюнин, Беляев, 1971). Центральная часть имеет холмисто-долинный рельеф. Восточная представлена волнистоувалистой равниной. Незначительную территорию включают Вятские увалы с высотными отметками до 220 м. 
Преобладающим типом почв является подзолистый, представленный иллювиально-гумусово-железистыми, иллювиально-железистыми и железистыми 
подзолами песчаного и супесчаного механического состава (Комиссаров, Борисов, 2007). Данный тип среди минеральных почв занимает около 60  площади. 
Наряду с этим имеют место дерново-карбонатный (5 ) и пойменный (3 ) типы. Гидроморфные различного типа заболачивания и мощности торфяные почвы, составляющие гидролесомелиоративный фонд, распространены на 36  площади лесного фонда. 
 
1.2. Гидрология и водные ресурсы 
 
Одним из важнейших факторов, определяющих условия торфообразовательного процесса, является характер залегания подземных вод. Вологодская 
область делится на три района, различные по гидрогеологическим условиям 
(Атлас Вологодской области, 1965). Западная часть региона с наиболее широко 
развитыми, преимущественно, слабо минерализованными, трещиновато-карстовыми подземными водами. Второй район приурочен к центральной и восточной частям. Пресные воды здесь встречаются спариодически и отличаются малой обильностью. Третий район охватывает южную и юго-восточную часть области с незначительными запасами вод. 
Территория находится в зоне избыточного увлажнения. Количество атмосферных осадков колеблется в пределах от 480 до 650 мм в год. Испарение не 
превышает 300–400 мм.  
Гидрографическая сеть области густая (табл. 1). Протяженность рек (км/км2) 
составляет на западе – 0,24–0,29 км, на востоке – 0,77 км. Густота и водность речной сети определяется главным образом характером рельефа и условиями стока. 
Их питание связано в основном с атмосферными осадками. 
 
Таблица 1 – Характеристика основных рек и озер 
Наименование водоемов 
Длина реки (км), 
Наименование водоемов 
Реки 
Андога 
142 
200 
Ковжа 
86 
200 
Молога 
206 
200 
Суда 
184 
200 
Сухона 
558 
1000 
Уфтюга 
559 
1000 
8 
 

Окончание таблицы 1 
Наименование водоемов 
Длина реки (км), 
Наименование водоемов 
Чагодоща 
124 
200 
Шексна 
139 
200 
Озера 
Белое 
3200 
1000 
Воже 
1800 
1000 
Кубенское 
2570 
1000 
 
Повышенный и расчлененный рельеф на востоке области не задерживает 
выпадающие осадки на поверхности почв. Реки более многоводны. Река Сухона 
судоходна почти на всем протяжении. Водоемы на западе области равнинного 
характера, что затрудняет сток атмосферных осадков. Влага просачивается, но, 
встречая близко от поверхности водоупорный слой, накапливается, способствуя 
заболачиванию. Главные водные артерии на западе: Андога, Ковжа, Кема, Молога, Суда, Чагодоща. 
Неравномерно по территории распределены и озера. Около 87  озер сосредоточено в западной части. Как правило, они представляют собой остатки 
существовавших ранее озерно-ледниковых водоемов. К этой группе относятся 
и самые большие озера: Белое, Кубенское, Воже. 
 
1.3. Структура лесного фонда 
 
Площадь лесного фонда в регионе на 1 января 2022 года составила 
11,5 млн га, в том числе покрытая лесом – 9,8 млн га. Лесообразующими породами являются ель (Picea abies (L.) H. Karst.), сосна (Pinus silvestris L.), береза (Betula alba Ehrh.), осина (Populus tremula L.), ольха (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.), 
ива (Salix aurita L.). В живом напочвенном покрове распространены преимущественно типичные для таежной зоны виды. Общий запас основных лесообра- 
зующих пород – 1544,72 м3, в том числе хвойных – 777,78 млн м3 (50,7 ). Средняя лесистость составляет 69,4  (Официальный сайт Департамента лесного хозяйства). 
На долю ценных хвойных насаждений приходится 50,6 , а на долю мягколиственных, возникших на месте хвойных после сплошных рубок и пожаров, – более 49  (табл. 2). Преобладание хвойных насаждений наблюдается в лесах большинства районов области.  
Наибольшую площадь (более 27 ) и запас среди хвойных занимают еловые насаждения. Второе место принадлежит сосновым формациям, занимающим 
четвертую часть лесопокрытой площади (более 23 ). На долю березняков приходится почти 38  лесопокрытой площади. Сплошные рубки, в том числе концентрированные, а также пожары явились основными факторами, способствующими возникновению на больших площадях березовых насаждений. Осинниками занято около 10  всей лесопокрытой площади. Из других мягколиствен- 
ных пород распространены ольха серая и черная, ив. На их долю приходится 
около 2  лесопокрытой площади.  
9 
 

Таблица 2  Количественная и качественная структура лесных насаждений 
Группы возраста 
Типы 
насаждений 
Ед. 
изм. 
Итого 
молод- 
няки 
средневозрастные 
приспе- 
вающие 
спелые 
перестой- 
ные 
Хвойные 
Сосняки 
тыс. га 
244,1 
990,8 
350,8 
483,9 
276,8 
2346,4 
тыс. м3 
15 161,8 18 8258,5 72 848,8 
86 259,4 
37 783,3 400 311,8 
Ельники 
тыс. га 
837,5 
613,5 
298,4 
624,0 
381,3 
2754,7 
тыс. м3 
37 230,6 129 205,3 78 052,5 149 738,1 73 099,8 467 326,3 
Итого 
хвойных 
тыс. га 
1082,6 
1604,7 
649,2 
1107,9 
658,1 
5102,5 
тыс. м3 
52 445,0 317 564,3 150 901,3 235 997,5 110 883,1 867 791,2 
Мягколиственные 
Березняки 
тыс. га 
448,3 
1042,7 
291,0 
1671,4 
366,8 
3820,3 
тыс. м3 
10 221,9 111 401,5 521 14,8 356 548,9 105 374,6 635 661,7 
Осинники 
тыс. га 
194,5 
106,3 
60,1 
159,6 
471,2 
991,7 
тыс. м3 
5755,7 
8883,3 
7748,4 
55 265,9 107 172,5 184 825,8 
Итого 
лиственных 
тыс. га 
659,1 
1187,8 
381,7 
1912,3 
846,2 
4987,0 
тыс. м3 
16 374,1 121 000,1 63 962,1 424 318,6 214 282,3 842 937,2 
 
Возрастная хозяйственная структура лесов сложилась в результате длительной, неравномерной их эксплуатации и пожаров разных лет. Она характеризуется неравномерным распределением насаждений по классам возраста, как 
по отдельным типам насаждений, так и по всем лесам в целом. Преобладающими являются насаждения VI класса возраста и старше (52 ). 
Средний класс бонитета, в целом, равен II, 9. Наиболее высокий отличается в осиновых насаждениях (I, 4), а наиболее низкий – в сосновых (III, 9). 
Среди лесообразующих древесных пород более высокую среднюю полноту имеют березняки, которые еще слабо вовлечены в хозяйственное освоение. 
Низкая же полнота выявлена в сосняках, которые в прошлом интенсивно эксплуатировались и часто подвергались воздействию пожаров. 
Общий ежегодный средний прирост стволовой древесины составляет 
24,9 млн мñ, средний прирост – 2,4 мñ/га, текущий – 2,2 мñ/га. В общем приро- 
сте всех лесов прирост хвойных насаждений составляет около 40 , прирост 
мягколиственных – более 60  (Лесной план..., 2011, 2018). 
Расчетная лесосека по Вологодской области составляет 29,1 млн м3, в том 
числе по хвойному хозяйству – 9,8 млн м3. Фактическое ее использование расчетной лесосеки составило 14,6 млн м3 (около 50 ), в том числе по хвойному 
хозяйству – 8,3 млн м3 (около 57 ). 
 
1.4. Методические подходы, 
реализованные в рамках исследования 
 
Основное внимание при исследовании уделялось вопросам оценки состояния и функционирования гидромелиоративных систем, потребности и целесообразности лесохозяйственных мероприятий по освоению осушаемых ле- 
10