Бабиков Б. В. Гидротехнические мелиорации (2002)

трапецеидальной формы и, как правило, оборудуют уширенными гу­

сеницами. В средних и тяжелых условиях работы применение уши­ ренных гусениц обязательно. На участках с глубокими РЫХЛЫI\Ш тор­ фами под гусеницы экскаватора укладывают щиты из бревен (сла­

ни), перекладываемые ковшом по мере движения экскаватора.

9.3. Подготовка трасс для каналов

к трассоподготовительным работам относятся : вырубка древо­ стоя, уборка древесины и кустарника, корчевка пнеЙ. Ширина раз­

рубаемой трассы зависит от типа применяемой землеройной тех­

ники, ширины канала поверху и его глубины, необходимости стро­ ительства проезда (дороги) вдоль канала.

Ширину трасс можно определить по формуле:

(107)

где В, - ширина бермы с верховой стороны (от бровки до стены леса),

обычно равна 1-2 м; В2- ширина бермы между каналом и кавальером; B~.- ширина канала поверху; В()- ширина полосы дороги или кавальера.

При строительстве каналов экскаваторами ширина трассы при­

нимается: для регулирующей сети - от 9 до 13 м, для собирателей - от

10 до 15 м, для магистральных каналов - от 15 до 20 м. При ширине проводящего канала по дну более 0,4 м ширину трассы увеличивают

на размер уширения. Ширину трасс, по которым прокладывают до­

роги, устанавливают с учеТOi','1 ширины дорожного полотна.

На разрубке трасс в древостоях применяют бензопилы любой модификации или кусторезы КБ-4А, ДП-24 на базе трактора Т-100 болотной модификации. Наилучшие результаты применение КУС­

торезов дает осенью по мерзлому грунту, особенно при подготовке

трасс на участках с лиственными породами при м ал01\'1 диаi\'lетре

•

деревьев ~ подроста (в мелколесье).

На подготовке трасс можно использовать машины ЭСJl-4 и МТП-43, оборудованные поворотной стрелой с дисковой пилой

(фрезой), которая при повороте скашивает древесно-кустарниковуЮ растительность, выносит за границу трассы и укладывает в вал. Ма­ шины целесообразно применять при диаметре деревьев до 30 Ci\-I ,

1':;;()

высоте до 16 м. Расчетная сменная производитеЛЬНОС1Ъ машины -

до 400-500 м трассы.

Корчевку пней на заболоченных оторфованных землях произво-

дят корчевателем Д-695А, на минеральных почвах - корчевателем Д-513А. При строительстве каналов регулирующей сети целесооб­

разней использовать прицепные или навесные каналокопатели, а

также экскаваторы типа 3-304, а для проводящей сети - Т3-3М. Экскаватор эффективно работает там, где на 1 м длины канала объем

грунта составляет не менее семи емкостей ковша.

9.4. Техника безопасности при осушеНlI1I лесных земель

До начала работ машинисты-экскаваторщики, их помощники и

другие рабочие должны быть проинструктированы по технике бе­

зопасности, ознакомлены на плане осушительной сети с опасными

для работы местами (топями). Лица, не прошедшие инструктаж, к работе не допускаются.

Валка деревьев на трассах каналов производится в соответствии с правилами техники безопасности на лесозаготовках. При валке дере­ вьев машинами запрещается подходить к НИI\'1 ближе 20 м. При корчев­

ке пней лебедками не разрешается находиться по линии тяги каната.

В транспортном положении экскаватора стрела должна быть на­

правлена по ходу гусениц, ковш освобожден от грунта и подтянут к

стреле. При переезде через мосты, трубы и другие сооружения необ­ ходимо убедиться в достаточной их прочности. Проезд экскаваторов

и тракторов под проводами высоковольтных электролиний допуска­

ется при расстоянии от верха экскаватора (трактора) до провода не

менее 2 м. Работы вблизи электросетей должны согласовываться с

управлениями элеl\.lросетеЙ. На крутых склонах спуск и подъем дол­

жны производиться С помощью лебедки или трактора. Во время ос­

тановки ковш экскаватора необходимо опустить на грунт.

Перед началом работы (и движения) необходимо подавать звуко­

вой СИгнал. Во время работы не разрешается пребывание людей в

зоне поворота экскаватора и стрелы, запрещается стоять под стре­

лой. При работе на болотах с большой мощностью рыхлого торфа необходимо применение СJlаней, на которых должен находиться экс­

каватор. В кабине экскаватора на удоБНОI\-1 месте должны находится

151

огнетушитель и аптечка, запрещается хранение в ней леГКОВОСПла­

меняющихся жидкостей. Запрещается работа ближе 20 м от скла­

дов топлива.

Все выступающие вращающиеся части двигателя необходимо

ограждать кожухами. Нельзя ремонтировать и смазывать механиз­ мы во время их работы.

При работе каналокопателями не разрешается находиться на его

рабочем органе.

Ко/{трольные вопросы. 1.C какой целью проводят регулирование 130доприеч­

ников? 2. Какие из способов регулирования водоприе\IIIИКОВ предпочтителын~е с

экологической точки зрения? 3. Че~1 вызваllа необходимость применения IlрИ осу­

шении земель раЗЛИЧIIОЙ строительной техники? 4. Что такое слани и для чего их

прш.lеняют? 5. Основные Ilравила техники безопасности.

•

Глава 10

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСУШЕНИЯ

Осушение земель проводят для регулирования водного режима

верхних корнеобитаеМblХ горизонтов ПОЧВbI. Для этого понижают

уровень грунтовых ВОД, т.е. удаляют из верхних слоев ПОЧВbI грави­

тациОННУЮ влагу. Величина понижения грунтовых вод характери­

зуется нормой осушения.

После удаления избblтка влаги улучшается не только рост леса, но

и условия ведения лесного хозяйства, эстетическое состояние леСНblХ

участков, ПОВblшаются ВОЗМОЖНОСТИ дорожного строительства, обо­ гащается флора и фауна. Такие изменения определяют понятие о б -

щ е х о з я й с т в е н н а я э Ф Ф е к т и в н о с т ь осушения.

Основной задачей осушения земель в лесном хозяйстве является

повышение продуктивности леСНblХ земель, в лесах зелеНblХ зон -

повышение устойчивости к рекреаЦИОННblМ нагрузкам и эстетичес­

кого состояния насаждения. В результате осушения корнеобитаемой

зоны ПОЧВbI улучшаются условия роста существующего древостоя и "

естественного возобновления, происходит смена старых малоценных

древостоев МОЛОДblМИ, что в итоге приводит к увеличению прироста

древеСИНbI. Следовательно, основная цель гидромелиорации - лесо­

водственное воздействие на древесное насаждение. Эффективность

гидромелиорации, проявляющейся на приросте древостоев и оцени­

ваемая по приросту, наЗblвается л е с о в о Д с т в е н н о й э Ф -

Фе к т и в н о с т ь ю осушения.

10.1.Влияние эдафllческих факторов на лесоводственную

эффективность

Лесоводственная эффективность при обеспеченной HOpl\'le осу­

щения и создание оптимального водно-воздушного режима зави­

сят от наличия в почве в достаточном количестве питатеЛЬНblХ

веществ. При осушении минеральных земель богатство ПОЧВbI Можно установить обblЧНЫМИ агрохимическими методами, при­

НЯТыми в почвоведении. Из практики известно, что в большин­ Стве СЛУLшев осушение гидроморфных I\'fинеральных почв ока­

Зывается достаточно эффеКТИВНbl1\1. п. и. Жудра еще в 1896 г.

153

ОТJ\'lечал, что « ... если успешно росту леса препятствует только и'3-

быток воды, то осушение дает высокий эффект». Сложнее прогно­ зировать лесоводственный эффект при осушении торфяных земель, особенно на болотах. Выше отмечалось, что болота в зависимости

от типа водного питания подразделяются на низинные, переход­

ные, верховые. Низинные болота формируются в условиях подтока

грунтовой воды на участок снизу через почвогрунт. Они обычно богаты зольными веществами, среди которых может быть значи­ тельным содержание фосфора, калия, кальция. Верховые болота,

формируясь в условиях преобладания атмосферного водного пита­ ния, зольных веществ содержат мало. Поэтому осушение низин­

ных болот всегда эффективнее, чем верховых.

Были попытки увязать интенсивность роста леса после осуше­

ния с мощностью торфа. Пример такой зависимости в 1915 г. был

приведен Д.М. Кравчинским. Анализируя в Лисинском учебно­ опытном лесничестве рост леса на болотах Суланда и Рамболовс­

кое, он отмечал, что на Суланде, где мощность торфа при осуше­

нии не превышала 0,8-1,0 м, получен высокий лесоводственный

эффект. В настоящее время здесь на месте низкобонитетного со­

сняка произрастают сосново-еловые древостои I-П классов бони­

тета с запасом древесины 600 м3/га и более. На Рамболовском бо­

лоте при мощности торфа 2-3 м эффект осушения был ничтожным .

В настоящее время здесь растут сосняки IV-V класса бонитета.

Создается впечатление действительно низкого эффекта осушения

с увеличением мощности торфа, однако в том же Лисинском лес­

ничестве на Хейновском болоте с мощностью торфа 2-3 м сфОРI\'IИ­ ровались древостои П класса бонитета. Известно много и других примеров, когда при большой мощности торфа на осушенных бо­ лотах сформировались древостои I-П классов бонитета. Такие дре­ востои на болотах встречаются в Беларуси, Прибалтике, Карелии.

При изучении возможности прогнозирования лесоводственного эффекта осушения установлено, что рост леса зависит от зольнос­

ти торфа, являющейся показателем содержания в почве минеральных питате-!l•ЬНЫХ веществ. По исследованиям Х.А.Писарькова [23},

в Лисинско'м лесхозе на Кузнецовском и Рамболовском болотах, где

осушение не дало эффекта, зольность составляет 0,6-1,5 % . На болотах Суланда и ХеЙIIОВСКОМ с высокой эффективностыо осуше­

ния ЗОЛЬНОСТh торфа равна 4-60/ 0 и более. С.Э.ВомперскиЙ [2], про-

154

ВОДЯ В 1950-х годах исследования в Ленинградской и 80ЛОГОДСКОЙ обл., установил зависимость между зольностью торфа и ростом

древостоев (табл. 29).

Таб711lfа 29

Зависимость класса бонитета COCllbI от ЗОЛЫfОСПI торфа

Лучший рост леса, а следовательно, и более высокий класс бо­ нитета при одинаковой зольности отмечают при большей глубине

грунтовых вод. 8 отдельных случаях при грунтовом и грунтово­

напорном питании, когда в составе зольного остатка имеется боль­

шое содержание железа, высокая зольность не является показате­

лем хороших лесорастительных условий. Зависимость роста леса

от зольности не наблюдается на мелких торфяниках, где растения даже при малой зольности и бедности торфяного слоя !\'lOгут удов­

летворять потребность в питании за счет получения его корнями из подстилающих торф минеральных горизонтов грунта.

Влияют на эффективность осушения и климатические факто­ ры. r. Е. Пятецким [25] на примере Карелии установлен различ­

ный рост леса на болотах при одинаковых зольности и норме

осушения, но расположенных в различных климатических зо­

нах (табл. 30).

Ta8.7111fo 30

Класс бонитета сосны на осушенных болотах в заВIIСIIМОСТII от ЗОЛЬНОСТII

торфа и ШIlРОТЫ местности

155

В средней части Карелии дополнительный прирост после осу­

шения в однотипных условиях по сравнению с южной частыо Ка­

релии составляет около 80%, а в северной только 50-600/0. Основ­ ной причиной снижения класса бонитета по мере продвижения на

север является недостаток тепла, что при снижении количества

пищи резко снижает прирост.

10.2. Изменение эдафических условий и формирование

древостоев после осушения земель

Осушение оказывает сильное воздействие на почву и почвенные

процессы. На гидроморфных почвах до осушения процессы почво­ образования протекают в условиях высокого положения грунтовых вод. Это благоприятствует развитию преимущественно гидрофитных растений и формированию соответственных фитоценозов. После

осушения грунтовые воды понижаются. На торфяных почвах, харак­

теризующихся высокой порозностью при значительном количестве

крупных пор, приток влаги к верхним горизонтам почвы значитель­

но уменьшается. Улучшается аэрация верхних горизонтов почвы.

Увеличивается поступление в почву кислорода. Осушенные земли лучше прогреваются. На осушенных болотах прекращается или за­ медляется торфообразование и начинается образование почвы. Про­ цесс почвообразования происходит медленно, но постоянно. На раз­ витых верховых болотах до осушения почвенный горизонт отсут­

ствует. Исследования на осушенных верховых болотах показали на­

чало формирования почвенного горизонта через 10-15 лет после осушения. С появлением древостоя за счет опада древесных расте­

ний образуется лесная подстилка и формируется груБОГУI\'IУСНЫЙ

горизонт. Исследования в сосновых насаждениях на осушенных

верховых болотах через 25 лет после осушения выявили наличие

почвенного горизонта и лесной подстилки мощностью до 5 см. На

болотах в Лиси~о через 130-140 лет после осушения сформирова­

лись переПlOй~о-глеевые почвы, т,е. типичные почвы лесов таеж­

ной зоны. Мощность почвенного горизонта достигала 30-40 см.

Грунтовые воды летом понижаются до глубины 50-60 см. Харак­

терным для осушенных торфяных почв является почти полное от­

сутствие кислорода в грунтовых водах и высокое содержание угле-

156

кислоты в почвенном воздухе. Концентрация СО2 увеличивается

ПО мере увеличения степени разложения торфа. По нашим иссле­

дованияМ (глава 5), на осушенных переходных болотах концентра­

ция СО? в слое 0-1 О см достигала 3-5 0/0, увеличиваясь с глубиной до 5-7% и более. Высокие концентрации СО2 являются показате­

лем активной микробиологической деятельности в почве и след­ ствием ее недостаточной аэрации из-за высокой влажности и ма­ лой порозности аэрации. Эдафические условия оказывают опреде­

ляющее влияние на возникновение и формирование древостоя.

Естественное возобновление леса на избыточно увлажненных и

заболоченных землях часто происходит неудовлетворительно. Это

объясняется избытком воды, приводящим к загниванию семян и

вымоканию всходов. Существенной причиной гибели семян на бо­

лотах является слабая насыщенность болотной воды кислородом.

В наших опытах для выявления влияния кислорода на изменения

всхожести семян в грунт верхового болота на глубину 1О и 25 см

были заложены пробы семян сосны. Среднее содержание кисло­

рода в воде на глубине 1О см составляло 0,51 мг/л (5-60/0 от нормы), на глубине 25 см кислород отсутствовал. Всхожесть семян через 16

дней опыта составляла 63 и 580/0, через 32 дня - 42 и 37 %, чеР&'J 45

дней из семян, хранившихся на глубине 10 см, всхожих было 33%, на глубине 25 см -16%. г.Е.Пятецким установлено, что снижение

всхожести происходит быстрее при повышенных температурах,

поскольку с повышением температуры снижается растворимость

кислорода в воде и увеличивается его потребление.

Неудовлетворительно происходит и развитие всходов на боло­

тах. Опытные посевы на верховом болоте показали, что всхожесть

семян сосны достигает 95-980/0. Однако к середине вегетационного периода по мере понижения грунтовых вод происходит иссушение

верхнего слоя торфа, и вследствие слабого капиллярного подъема

влаги всходы погибают. Всходы сохраняются только в сырые годы.

Гибели всходов способствует и рост сфагновых ,,{хов. М. П. Ел­

патьевским [7] установлено, что при посевах сосны нарастание

.Сфагнумов в высоту по 0,5 см в год в течение 3 лет вызывает гибель

60% сеянцев, а при нарастании со скоростью 3-5 см в год погибает

их за этот же период 98%).

Гидромелиорация болотускоряет возобновление леса прежде все­

го вследствие понижения грунтовых вод. Положительное влияние

157

гидромелиорации объясняется уплотнением торфа при его осадке

после отвода воды, что усиливает капиллярный подъем влаги к по­

верхности почв. Обследования естественного возобновления и рос­

та молодняка на безлесном верховом болоте через 12 лет после осу­

шения показали, что здесь в среднем на 1га насчитывалось 112 экз.

сосны и 154 - березы. На богатых переходных болотах происходит интенсивное естественное возобновление. Например, в Тосненс­ ком лесничестве при обследовании вырубки на переходном боло­ те в 1970 г. не было всходов. Обследованием 1976 г. установлено

6-7 тыс. экз. сосны на 1 га и 5-6 тыс. - березы. Рубка ухода (осветле­

ние), проведенная в 1976 г., обеспечила здесь формирование сомк­

нутого соснового древостоя.

10.3. Особенности древостоев, ФОРМИРУlOщихся после

осушения

Поскольку осушаемые земли в большинстве случаев оторфо­ ваны, то после осушения происходят уплотнение торфа и осадка поверхности осушаемого участка. При осадке в большей степени

уплотняются и оседают мелкие компоненты торфа, это приводит

к выпиранию скелетных корней древесных растений (рис.58). На

осушенном в прошлом веке болоте Суланда в настоящее время

корневая шейка большинства деревьев располагается на 30-40 см выше поверхности почвы. Деревья как-бы стоят на ее поверхнос­

ти. Физиологически активные корни, обеспечивающие питание деревьев, на осушенных торфяниках располагаются вблизи повер­ хности. По исследованиям С.Э. Вомперского, наиболее насыщен кор­

нями слой 0-10 см. Проникание корней ниже 20-30 см наблюдается

редко. Установлено, что корни растений отрицательно реагируют

на высокие концентрации СО2, а, по нашим данным, содержание

С02 на глубине 20-30 см достигает 3-5 объемных процентов и бо­ лее. Таким образом., углекислота является своеобразным биологи-

ческим барьеро,М, препятствующим росту корнеи~ вглубь.

Можно пред'nоложить, что поверхностное расположение корней

в древостоях после осушения приведет к ветровальности. Однако более чем вековой опыт осушения показывает, что древостои на

осушенных торфяниках не более ветровальны, чем в условиях без

158

Рис. 58. Общий вид корневой системы дерева после осушения и осадки торфа

осушения. Поверхностное расположение корней и низкая плотность

торфяныхпочвприводятКизменеюпоморфологии корней.

Поданным исследованийС.Э.Вомперскоro[2J, наторфяныхпочвах

корни приобретаютдвугавровую илидисковидную форму (рис. 59).

Такоестроение повышаетфизическую прочность корней. Большое

р~стание корневыхсистем встороны и хорошоразвитая сетьтонких

корнейспособствуютустойчивостидеревьев. Поэтомуи неотмечается

Повьnuенной ветровальностидеревьевнаосушенныхземлях.

·-

0, 1'.

", . ..,/ 1

Рис. 59. Вид скелетной части корней на гидроморфных почвах

159