Введение к работе
Актуальность проблемы. Многочисленные исследования, проведенные как у нас в стране, так и за рубежом, показали, что в различных физико-географических и климатических условиях все виды влияний леса на среду проявляют себя с различной интенсивностью и могут давать в итоге различный суммарный эффект.
В связи с необходимостью решения ряда экологических проблем по обеспечению рационального водного режима горных регионов в плане комплексного природопользования актуальность проблемы не вызывает сомнений. Только на основе экспериментальных материалов, количественно и во времени характеризующих нарушение и восстановление водоохранно-защитных функций лесной растительности, вызываемых рубками и другими мероприятиями, представляется возможным дать теоретическое обоснование оптимизации режимов ведения лесного хозяйства в конкретных горных регионах.
Поскольку полностью раскрыть процессы формирования стока по экспериментальным данным не представляется возможным, то особо актуальной представляется задача разработки и использования различных видов математических моделей гидрологических процессов.
Цель и задачи исследований. Целью работы является экспериментальное изучение и количественная оценка гидрологических функций лесной растительности при естественных процессах и в связи с хозяйственной деятельностью, разработка концепции гидролотческой роли горных лесов, а также обоснование рационального лесопользования в условиях горных регионов (на примере Северо-Западного Кавказа).
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
изучено состояние вопроса гидрологической роли лесных насаждений в горных условиях и основные теоретические и методические подходы в мировой практике к экспериментальной количественной оценке их гидрологических функций;
выполнены экспериментальные исследования динамики отдельных элементов лесных экосистем и гидрологической роли насаждений в основных лесорастительных формациях горного региона;
заложены лесогидрологические стационары для изучения основных лесорастительных формаций региона, организованы и проведены долговременные исследования элементов, составляющих лесные экосистемы, изучено состояние древостоев до и после хозяйственных воздействий на них;
определены критерии и методические подходы к определению гидрологической роли насаждений в лесных экосистемах различных иерархических уровней (рангов), находящихся под лесохозяйственным воздействием;
разработана концепция гидрологической роли горных лесов, результаты изучения гидрологической роли лесов применены в практике планирования и прогноза лесохозяйственпой деятельности;
разработаны практические предложения по стабилизации гидрологического режима лесных экосистем в горных условиях при проведении рубок леса.
Личный вклад автора. Автором сформулирована проблема, намечены пути ее решения на примере одного из горных регионов страны (Северо-Западный Кавказ), разработаны и реализованы задачи по ее решению. Настоящая работа является результатом 30-летних исследований автора (в составе творческих групп) по изучению средозащитных функций горных лесов Северо-Западного Кавказа, включающих организацию лесогидрологических стационаров и проведение на них постоянных наблюдений за состоянием лесных экосистем, элементов микроклимата и водного режима, а также теоретический анализ. В течение последних 15 лет автор являлся руководителем и ответственным исполнителем НИР, выполняемых по госзаказу и хоздоговорам и связанных с изучением водоохранно-защитиых функций горных лесов и разработкой правил, рекомендаций и инструкций по ведению лесного хозяйства в горных условиях.
Теоретическая значимость и новизна исследований. На основании многолетних исследований автором разработана концепция гидрологической роли горных лесов, включающая методологию исследований (ранговое разделение лесных экосистем по иерархическим уровіим и вероятностный подход к оценке элементов экосистем), методические особенности определения их количественных характеристик и построения эмпирических моделей, а также практическое применение результатов в виде региональных нормативов и обоснование рационального лесопользования в горах.
Новизна исследований состоит в постановке активны;» экспериментов, разработке и внедрении оригинальных методик по изучению влияния рубок главного пользования и технологии лесозаготовок на изменение элементов водно-теплового баланса и других элементов экосистем; в определении (в динамике) количественных характеристик водоохранно-защитных функций лесов региона и их изменений в результате рубок главного пользования; в определении периода восстановления этих функций и трансформации насаждений после рубок; в обобщении результатов долговременного экологического мониторинга лесных экосистем, подверженных лесохозяйственным воздействиям.
Практическая значимость результатов исследований. Создание лесогидрологических стационаров с целевыми программами и постановка на них активных экспериментов является уни-
калыюй базой для исследований горных лесных экосистем, разработки ориганальных методик для регистрации параметров этих систем и анализа экспериментальных данных, в том числе с применением современных ПЭВМ.
Научная информация по количественным характеристикам состояния лесных экосистем после рубок служит основой для разработки Правил рубок главного пользования, региональных систем по сохранению и усилению водоохранно-защитных функций лесов, но лесопользованию и средосбе-регающим технологиям лесозаготовок, а также для разработки математических моделей отдельных элементов экосистем и составления прогнозов состояния лесной растительности на длительный период времени.
Обоснованность и достоверность диссертационной работы базируются на применении современных методик исследований, большом объеме экспериментальных исследований, охватывающих практически весь регион, а также на применении математического аппарата и современной техники ( в том числе и программного обеспечения ЭВМ) по первичной обработке и дальнейшему анализу исследовательских материалов.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- Методические основы изучения гидрологической роли горных ле
сов, включающие ряд ориганальных методик по определению количествен
ных характеристик элементов водного баланса.
Концепция гидрологической роли горных лесов, состоящая из рангового разделения лесных экосистем по иерархическим уровням, вероятностного подхода к оценке элементов экосистем и построению модельных зависимостей, методических особенностей их определения в горных условиях и практической реализации результатов теоретических исследований (оптимизации экосистем в связи с антропогенными нагрузками).
Критерии гидрологической роли горных лесов на водосборах разного ранга и их количественная оценка но материалам многолетних экспериментальных исследований в различных лесорастительных условиях.
Оценка влияния лесохозяйственной деятельности на изменение гадрологической роли горных лесных экосистем различных иерархических уровней.
Теоретические основы и практические предложения по оптимизации гидрологического режима горных водосборов различного ранга при лесопользовании с применением принципа иерархических уровней лесных экосистем.
Апробация работы. Результаты исследований почти ежегодно докладывались на ученых советах, на региональных и всесоюзных конференциях и совещаниях, в том числе на Всесоюзном совещании по во-доохрашю-защитной роли горных лесов (Красноярск, 1975); сессии
ИІОФРО (Москва, 1980); Всесоюзном совещании "Проблемы лесоведения и лесной экологии" в 1990 г. (АН СССР, Госкомлес СССР); сессиях Советов ботанических садов (Тбилиси, 1978, 1985, 1990; Сочи, 1988 и др.); научно-практической конференции "Интенсифика-ция лесохозяйственного производства Северного Кавказа" (Краснодар, 1988); Всероссийской научно-технической конференции "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов" (Москва, 1994).
Публикации. По результатам НИР автором опубликовано 46 научных работ в различных периодических изданиях и монографиях, включающих ведомственные научные труды, журналы "Почвоведение", "Лесоведение", "Лесной журнал", "Лесное хозяйство" и монографию "Природные ресурсы и производительные силы Северного Кавказа".