УДК 630*385

ОЦЕНКА ВАРИАБЕЛЬНОСТИ МОЩНОСТИ ТОРФА НА ОСУШАЕМЫХ МЕЛКОЗАЛЕЖНЫХ ТОРФЯНИКАХ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ЛЕСОВОДСТВА

 

ASSESSMENT OF VARIABILITY OF PEAT DEPTH ON THE DRAINED SHALLOW PEAT AREA FOR FORESTRY

 

Пахучий В. В. (Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М.Кирова, Сыктывкарский лесной институт, РФ)

Pakhuchiy V. V. (Saint-Petersburg state forest technical university, Syktyvkar forest institute, RF)

 

Приведены оценки изменчивости глубины торфа на участках с глубинной торфа до 1 м. Показано, что дифференцирование мелкозалежных торфяников по градациям мощности торфа достаточно условно. В таких условиях допустимо говорить о комбинациях почв и соответствующих им лесоболотных комплексах.

Estimates of variability of depth of peat are given in sites with peat depth to 1 m. It is shown that differentiation the shallow peat areas on gradation of peat depth rather conditionally. In such conditions it is admissible to speak about combinations of soils and forestry-bogs complexes corresponding to them.

 

Ключевые слова: мелкозалежные торфяники, изменчивость глубины торфа, комбинации почв, лесоболотные комплексы, лесоводство на заболоченных землях

Keywords: shallow peat area, variability of peat depth, combinations of soils,  forestry-bogs complexes, peatland forestry

 

В России переувлажненные земли, являющиеся объектом осушительной мелиорации, подразделяются на три типа: болота, заболоченные земли и минеральные избыточно увлажненные земли. Под болотом понимается природное образование, занимающее часть земной поверхности и представляющее отложения торфа, насыщенные водой и покрытые специфической растительностью. Заболоченные земли рассматриваются как увлажненные участки со слоем торфа, мощность которого до осушения составляет менее 30 см. Под минеральными избыточно увлажненными землями понимаются территории без торфа. Т.е., принято разграничение между типами переувлажненных земель, учитывающее кроме других показателей наличие и мощность торфа (Мелиорация…, 2001 [1]). Такое подразделение целесообразно при оценке условий выполнения работ по осушению, проектировании осушительных систем, планировании мелиоративных работ, проектировании специальной техники, машин и орудий. Косвенно такое дифференцирование позволяет оценивать возможность использования растениями элементов питания из подстилающего торф минерального грунта при обеспечении нормы осушения.

Под заболоченными землями в данной работе понимаются покрытые или непокрытые лесом лесные земли, характеризующиеся постоянным или временным избыточным увлажнением, с наличием торфяных отложений или без них. В зависимости от положения в рельефе местности, характера водного питания и торфности условий местопроизрастания растительности, например, на водораздельных территориях, формируются комбинации подзолисто-болотных, торфянисто-глеевых, торфяно-глеевых и болотных почв (Роде, Смирнов, 1972 [2]; Фридланд, 1984 [3]) и соответствующие им лесоболотные комплексы. Совместное рассмотрение в структуре почвенных комбинаций мозаично сочетающихся перечисленных выше типов почв согласуется с представлением о континуальности почвенного покрова.

Выполнена оценка изменчивости мощности торфа применительно к пробным площадям и участкам на осушаемых лесных землях с мелкой залежью торфа, т.е. менее 1,0 м. Объекты исследования представлены пробными площадями, для которых известны характеристики почв, насаждений и результаты исследований водного режима (Пахучий, 1987 [4]; Пахучий, Пахучая, 2017 [5]). Использованы данные о средней мощности торфа или оторфованной подстилки и коэффициенты вариации мощности торфа на 48 пробных площадях. Все пробные площади расположены длинной стороной вдоль регулирующих осушителей, их площадь – 0,2 – 0,3 га. Количество измерений мощности торфа, расположенных по периметру опытных участков – от 18 до 36.

Установлено, что для совокупности пробных площадей между средней мощностью торфа и коэффициентом вариации мощности торфа наблюдается отрицательная, средняя по тесноте достоверная связь. Для Корткеросского лесничества и Лисинского учебно-опытного лесхоза коэффициенты корреляции между этими показателями составляют соответственно (R = - 0,43;  R 0,05 = 0,36) и (R = - 0,73; R 0,05 = 0,51). При объединении пробных площадей в одну выборку достоверная отрицательная средняя по тесноте связь сохраняется (R = - 0,54;  R 0,05 = 0,30). Связь может быть аппроксимирована уравнениями степенной, экспоненциальной или логарифмической функции, а также полиномами различных степеней, например, второй степени (уравнение 1):

Y = 0,0078X2 - 0,984X + 51,619  (R2 = 0,2882)                          (1)

Оценка достоверности разности средних значений мощности торфа на пробных площадях показала следующее. Если сравниваются пробные площади, средняя мощность торфа для которых существенно отличается, т.е., например, это значения, близкие к середине принятых градаций по этому показателю – 0,15 м для градации «менее 0,3 м», 0,45 м для градации «0,3-0,6 м», 0,8 м для градации «0,6-1,0 м» (Руководство …, 1986 [6], то в этом случае различие, как правило, достоверное. Так, для пробных площадей 5 и 8 в Корткеросском лесничестве (средняя мощность торфа соответственно 16 и 43 см) различие средних равно 27 см (t = 7,65; t0,05 = 2,0), т.е., различие средних достоверное (Лакин, 1980 [7]).

Если сравниваются мощности торфа, отличающиеся незначительно, в т.ч. для величин, близких к значениям раздела градаций по мощности торфа, например, около 0,3 или 0,6 м, то в этом случае различие может быть недостоверным. Так, в Корткеросском лесничестве для пробных площадей 17 и 18 (средняя мощность торфа соответственно 32 и 29 см) различие средних равно 3 см (t = 1,50; t0,05 = 2,0), т.е., различие средних недостоверное. Аналогично, для пробных площадей 13 и 14 в Корткеросском лесничестве средняя мощность торфа составляет соответственно 61 и 56 см, различие средних равно 5 см (t = 1,47; t0,05 = 2,0), т.е., различие средних недостоверное.

Т.о., при морфологическом описании почвенного разреза можно определенно считать, что почва, например, торфянисто-подзолисто-глеевая (мощность торфа или оторофованной подстилки менее 20 см), торфяно-подзолисто-глеевая (мощность торфа или оторофованной подстилки более 20 см), торфяно-глеевая (мощность торфа менее 50 см) или торфяная (мощность торфа более 50 см) (Роде, 1955 [8]). В то же время, при указании для участка мощности торфа с учетом ошибки определения ее средней величины, можем получить числовое выражение, согласно которому по данному показателю участок может быть отнесен к различным типам почв или различным градациям мелкозалежных торфяников по мощности торфа. Последнее может внести элемент неопределенности при  проектирования осушительной сети (Руководство …, 1986 [6].

Увеличение площади опытного участка ведет к увеличению амплитуды колебания мощности торфа и увеличению коэффициента вариации этого показателя. Оценку коэффициента вариации мощности торфа на участков различной площади выполнили на основе объединения пробных площадей, расположенных на одном или нескольких межканальных промежутках. В Корткеросском лесничестве Республики Коми организовано 24 таких участка с площадью от 1 до 12 га, а в Лисинском учебно-опытном лесхозе Ленинградской области 18 участков площадью от 2 до 32 га. Установлено, что между площадью участков и коэффициентом вариации мощности торфа на этих участках наблюдается положительная, средняя по тесноте достоверная связь. Для объединенной выборки (Корткеросское лесничество и Лисинский учебно-опытный лесхоз) коэффициент корреляции между этими показателями (R = 0,66;  R 0,05 = 0,30). Связь может быть описана степенной функцией:

Y = 29,007X0,2114 (R2 = 0,4377)                        (2)

где Y – коэффициент вариации (%), X – площадь участка (га).

В результате множественного регрессионного анализа для Корткеросского лесничества и Лисинского учебно-опытного лесхоза получили уравнение (3), описывающее зависимость коэффициента вариации мощности торфа на участке (пробной площади) (Y,%) от площади участка (X, га) и средней мощности торфа на участке (Z, см):

Y = 39,70 + 1,53X – 0,30Z  (3)

На основе уравнения (3) рассчитали коэффициенты вариации для участков с различной площадью и мощностью торфа. Для расчетных значений коэффициентов вариации необходимое количество измерений мощности торфа для обеспечения точности определения среднего значения +5% достигает при площади участков от 1 до 20 га соответственно от 38 до 173 измерений. Выполнение такого количества зондирований может быть затруднительно не только в производственных целях, но и при выполнении исследовательских работ. Для точности +10% количество требуемых измерений глубины торфа уменьшается приблизительно в 4 раза (табл. 1).

 

Таблица 1  –  Необходимое количество измерений мощности торфа для обеспечения точности определения среднего значения +10%.

Площадь участка (пробной площади), га

Градации мощности торфа (оторфованной подстилки) и средние значения градации, см

менее 30 (15)

30 – 60 (45)

60-100 (80)

0,25

13

7

3

1,0

13

8

3

10

26

17

10

20

43

32

21

 

Несмотря на уменьшение расчетного количества измерений мощности торфа для обеспечения точности +10%, оно существенно превосходят действующие производственные нормативы. Зондирование торфяной залежи рекомендуется производить по линиям поперечников через 100 – 200 м. Это соответствует одному измерению на 1 – 4 га. [8]. Для выборок с небольшим количеством измерений вариабельность глубины торфа возрастает. Это, в свою очередь, повышает вероятность недостоверности различия средних значений глубины торфа, близких к середине градаций «менее 0,3 м», «0,3-0,6 м» и «0,6-1,0 м». В качестве примера можно рассмотреть сравнение средних значений мощности торфа для пробных площадей 15 и 3 в Лисинском учебно-опытном лесхозе при 4 измерениях глубины торфа на пробной площади. Средняя мощность торфа на пробных площадях 15 и 3 соответствует 17 и 47 см. В связи с небольшим количеством измерений вариабельность мощности торфа на участке увеличилась до 87% на пробной площади 15 и до 34% на пробной площади 3. Ошибка среднего значения на пробной площади 15 соответствует +7,5 см, а на пробной площади 3 – +8,1 см. Различие средних равно 30 см, но это различие недостоверное, так как t = 2,81< t0,05 = 4,3.

При вовлечении мелкозалежных торфяников в хозяйственный оборот, например, для целей лесоводства после гидромелиорации, допустимо рассматривать такие участки как территории, представленные комбинациями почв различного генезиса в зависимости от типа водно-минерального питания с соответствующими им лесоболотными комплексами. Для лесоболотных комплексов разграничение на лесотаксационные выделы может осуществляться на основе таксационных нормативов, принятых в России. В границах лесотаксационных выделов типологическая характеристика насаждений возможна на основе классификации типов леса по В. Н. Сукачеву или классификации болотных и заболоченных лесов Н. И. Пьявченко (Пьявченко, Сабо, 1962 [10]). Такой подход позволяет преодолеть неопределенность, возникающую при использовании наименований категорий земель лесного фонда для целей лесоводства на объектах гидролесомелиорации. Согласно этому дифференцированию в лесном фонде не предусмотрено выделение категории «заболоченные земли», так как по признаку «мощность торфа», в отличие от переувлажненных земель, в лесном фонде разграничение не производится. Собственно болота в лесном фонде рассматриваются как нелесные земли. В связи с этим возможно представление заболоченных земель лесного фонда как лесоболотных комплексов на комбинациях почв, формирующихся в условиях избыточного увлажнения при мощности торфяной залежи менее 1 м. С целью оптимизации параметров осушительных систем на слабооторфованных лесных землях целесообразно учитывать особенности влияния на роста леса в этих условиях зольности торфа, глубины залегания подстилающего торф грунта и средней за период вегетации глубины почвенно-грунтовых вод [4, 11].

 

Выводы и предложения

1.При проведении исследований на осушаемых и естественно дренированных мелкозалежных торфяниках или проектировании в этих условиях осушительных систем необходимо учитывать изменчивость мощности торфа в границах пробных площадей или объектов гидромелиорации. Вариабельность мощности торфа на участках с мелкой торфяной залежью возрастает при уменьшении мощности торфа, увеличении площади объектов, уменьшении количества зондирований мощности торфа и вследствие уменьшения глубины торфа после его осадки при осушении. Для определения средней глубины торфа с точностью +10% на участках площадью до 1 га при ориентировочной мощности торфа менее 0,3 м требуется выполнять 13 измерений глубины торфа, при мощности торфа 0,3 – 0,6 м – 8 измерений, при мощности 0,6 – 1,0 м – не менее 3 измерений. При увеличении площади объекта до 10 га требуется для этих же градациий выполнить 26, 17 и 10 измерений. Увеличение площади участка до 20 га потребует выполнения 43, 32, 21 измерений.

2. Статистические методы однозначно не подтверждают достоверность различия  средней мощности торфа, близкой к границам градаций (например, 28 см и 32 см для границы 30 см, или 58 см и 62 см для границы 60 см). При соблюдении принятых производственных нормативов зондирования торфяных залежей (по линиям поперечников через 100 – 200 м) не всегда подтверждается достоверность различия участков даже по средним значениям принятых градаций по мощности торфа, т.е., 0,15 м для градации менее 0,3 м, 0,45 м для градации 0,3-0,6 м, 0,8 м для градации 0,6-1,0 м. В связи с этим мелкозалежные торфяники, используемые для целей лесоводства после гидромелиорации, допустимо рассматривать как осушаемые заболоченные земли, представленные комбинациями почв различного генезиса с соответствующими им лесоболотными комплексами. Разграничение лесоболотных комплексов на лесотаксационные выделы может быть выполнено на основе действующих таксационных нормативов.

 

Список использованных источников

1. Мелиорация и водное хозяйство. Осушение: Справочник / Под ред. академика Б. С. Маслова. – Москва: Ассоциация Экост, 2001. – 606 с.

2. Роде, А. А. Почвоведение. [Текст] / А.А. Роде, В.Н. Смирнов. – Москва: Высшая школа, 1972. – 480 с.

3. Фридланд, В. М. Структуры почвенного покрова мира. [Текст] / В. М. Фридланд – Москва: Мысль, 1984. – 236 с.

4. Пахучий, В. В. Влияние зольности торфа и глубины почвенно – грунтовых вод на рост сосновых древостоев на осушенных мелкозалежных торфяниках [Текст] / В. В. Пахучий // Лесн. Журн. (Изв. высш. учеб. заведений)., 1987. – № 1. – С. 13–15.

5. Пахучий, В.В. Лесоводство на заболоченных землях [Текст] / В. В. Пахучий, Л. М. Пахучая. – Санкт-Петербург: СПбГЛТУ, 2017. – 232 с.

6. Руководство по осушению лесных земель [Текст] // Проектирование. – Москва: Союзгипролесхоз. 1986. – Ч. II. – 99 с.

7. Лакин, Г.Ф. Биометрия [Текст] / Г.Ф. Лакин. – М.: Высш. шк., 1980. – 294 с.

8. www.mining_enc.ru/z/zondirovanie-torfynoj-zalezhi/

9. Роде, А.А. Почвоведение. [Текст] / А.А. Роде. – Москва – Ленинград: Гослесбумиздат, 1955. – 524 с.

10. Пьявченко, Н.И. Основы гидролесомелиорации [Текст] / Н. И. Пьявченко, Е. Д. Сабо. – Москва: Гослесбумиздат, 1962. – 380с.

11. Пахучий, В.В. Оптимизация параметров осушительных систем на слабооторфованных лесных землях [Текст] / В. В. Пахучий // Лесн. Журн. (Изв. высш. учеб. заведений), 1991. – № 1. – С. 118–120.