4.Обзор литературы и обоснование необходимости создания защитных лесных насаждений на сельскохозяйственных землях

4.1. Обзор литературы

Защитное лесоразведение - это совокупность организационно-хозяйственных, лесокультурных и лесоводственных мероприятий по созда­нию, выращиванию и использованию насаждений из деревьев и кустарников для почвы сельскохозяйственных угодий, дорог, водоемов, каналов, иных пунктов, животноводческих помещений и других аграрных и промыш­ленных объектов от неблагоприятных природных явлений. Защитное лесо­разведение способствует улучшению климатических и гидрологических условий местности, рациональному освоению земельных и водных ресурсов, вовлечению в продуктивное хозяйственное использование новых земель, обогащению флоры и фауны, созданию благоприятных условий жизни и тру­да человека, повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий [10].

Истоки защитного лесоразведения в России, его основные этапы разви­тия лежат в степном лесоразведении, которое в XVII - XVIII вв. было связано лишь с созданием лесонасаждений для выращивания товарной древесины.

Мелиоративное и защитное значение лесонасаждений было выявлено лишь в начале XIX века. С этого времени ряд энтузиастов (И.Я. Данилев­ский, В.Я. Ломиковский, В.П. Скаржинский, Ф.Х. Майер, И.Н. и И.И. Шати­ловы, Н.К. Генко и др.) создавали защитные лесонасаждения на полях, овра­гах и балках, песках, вдоль железных дорог, в горах и т.д. Облесением песков и оврагов занимались специальные песчано-овражные партии под общим ру­ководством А.Н. Костякова. Важное место в защитном лесоразведении зани­мают работы Особой экспедиции Лесного департамента (1892-1899гг) в сте­пях России под руководством В.В. Докучаева. Эти работы положили начало комплексному экологическому исследованию степей и методов их облесения на научной основе. Осуществлены опыты по рациональной организации тер­ритории и посадки различных защитных лесонасаждений вокруг водоемов, на орошаемых землях и пастбищах. Впервые были научно обоснованы место и роль лесонасаждений в агроэкосистемах [7].

В первой половине XX столетия были созданы ВНИАЛМИ и целый ряд республиканских научно-исследовательских учреждений, занимающихся вопросами лесоразведения на пашне (УкрНИИЛХА, СредазНИИЛХ, Каз-НИИЛХА и др.). Были развернуты исследования по широкому кругу вопро­сов, касающихся микроклимата, урожая и других факторов на облесенной территории. Широкие исследования мелиоративной роли лесных полос были развернуты в послевоенный период (С.А. Адрианов, I960, 1962, 1968, 1970; Д.Л. Арманд, 1961; МИ. Будыко, М.М. Юдин 1952; Г.Л. Гольцберг, 1952,1954; В.М. Горяинов, 1968; Г.Г. Данилов, 1963; А.Р. Константинов, 1950, 1951; Н.М. Милосердов 1970; А.И. Молчанов, Н.П. Бойко, 1969; КМ. Попов, 1958; Я.А.Смалъко, 1963; В.В. Захаров, 1971; М.И. Юдин, 1950; М.И. Догилевич, Ю.М. Васильев, 1981). В советский период защитное лесоразве­дение становится планомерным государственным мероприятием по борьбе с засухой, суховеями и эрозией почвы. В постановлении правительства от 26 октября 1938 года «О мерах обеспечения устойчивого урожая в засушливых районах Юго-востока» была дана новая программа по выращиванию леса (в том числе полезащитных и других защитных лесонасаждений) в степи.

До 1941 года в СССР было создано свыше 900 тыс. га защитных наса­ждений. Но наибольший размах защитное лесоразведение получило в после­военные годы в связи с постановлениями Директивных органов. Позже объ­емы защитного лесоразведения стали уменьшаться, наблюдалась значитель­ная гибель насаждений из-за отсутствия надлежащих агротехнических и ле-соводственных уходов. Часть насаждений, достигших предельного возраста нуждается в восстановлении или замене новыми [14]. К концу 1991 года на бывшей территории СССР имелось 5,6 млн. га защитных насаждений. В аг-росфере России на начало 1994 г. имелось 2750 тыс. га насаждений, в том числе 1233 тыс. га полезащитных, 1008 тыс. га противоэрозионных, 97 тыс.

га на аридных пастбищах, 360 тыс. га на песках и 52 тыс. га по берегам ма­лых рек и вокруг поселков [14].

В соответствии с Федеральной программой развития агролесомелиора­тивных работ в России, разработанной ВНИАЛМИ, для экологического и социального благоустройства сельскохозяйственных земель России необхо­димо иметь 14 млн. га различных лесонасаждений, что соответствует 5,8 % сельскохозяйственных угодий или около 8 % площади всего агролесомелио­ративного фонда.

Агролесомелиоративный и лесомелиоративный фонды - это совокуп­ность территорий, нуждающихся в защите от неблагоприятных климатиче­ских факторов, улучшений почвенно-гидрологических условий, повыше­ний биологической продуктивности, создании благоприятных условий для жизни людей и более комфортных условий для животных.

В девяти экономических районах России, располагающих общей пло­щадью сельхозугодий 204,6 млн. га, только агролесомелиоративный фонд со­ставляет 160,5 млн. га. Из них 22,5 млн. га расположено в южно-таежных районах, 52,0 млн. га в лесостепных, 56;6 млн. га в степи, 19,4 млн. га в сухой степи и 8,0 млн. га в полупустыне и пустыне [1]. Первоочередными объек­тами агролесомелиорации являются очаги экологической дестабилизации и опустынивания с прогрессирующей деградацией природных режимов.

В защитном лесоразведении применяют различные виды лесонасажде­ний, на сельскохозяйственных землях к числу агролесомелиоративных отно­сятся насаждения:

а) полезащитные лесные полосы (ПЗЛП) на пахотных неорошаемых землях (снижают скорость ветра и задерживают на полях снег; повышают влажность и плодородие почвы; уменьшают испарение влаги; препятствуют развеванию почв; сохраняют посевы с/х культур при пыльных бурях; улуч­шают микроклимат и гидрологический режим территорий; защищают с/х культуры от засухи, суховеев; повышают их урожайность);

б) лесные полосы на орошаемых землях и вдоль оросительных и сбросных каналов и на других участках орошаемых земель (сокращают потери воды на испарение; ослабляют процессы вторичного засоления почвы; предохраняют каналы от засыпания мелкоземом, песком и сухими остатками растительности);

в) стокорегулирующие, снегораспределительные лесные полосы и кустарниковые кулисы на склонах (способствуют равномерному распреде- лению; задерживают и регулируют поверхностный сток; уменьшают размыв и смыв почвы; повышают влажность почвы и урожайность с/х культур);

г) прибалочные и приовражные лесные полосы и овражно-балочные лесные насаждения (скрепляют почву и грунт, препятствуют их размыву, улучшают микроклимат, способствуют хозяйственному использованию ма- лопродуктивных земель);

д) защитные лесные полосы, аллейные и однорядные ветроломные посадки в питомниках, садах, виноградниках, на чайных, цитрусовых и других плантациях (улучшают микроклимат, повышают урожай);

е) полосы и куртинные лесные насаждения на пастбищных землях, вокруг животноводческих ферм и в местах отдыха скота (повышают продук- тивность пастбищ, защищают животных от летнего зноя и зимней стужи, а постройки заносов песком и снегом).

Защитное лесное насаждение, согласно ГОСТ 26462-85 - это естест­венное и (или) искусственное лесное насаждение для защиты при­родных, сельскохозяйственных, промышленных, коммунальных и транс­портных объектов от неблагоприятного воздействия природно-антропогенных факторов.

Система защитных лесных насаждений - это объединение на ланд­шафтной территории защитных лесных насаждений, находящихся во взаимо­отношениях друг с другом и окружающей средой Агролесомелиорация в соответствии с ГОСТ 26462-85 - это раздел мелиорации, охватывающий вопросы улучшения природных усло­вий сельскохозяйственных угодий защитными лесными насаждениями.

Агролесомелиоративное устройство защитных лесонасаждений - это система технических и экономических работ по разработке проекта органи­зации и ведения хозяйства в защитных лесонасаждениях на ревизионный (расчётный) период с целью максимального повышения мелиоративной эф­фективности и биологической устойчивости насаждений.

Для правильного ведения хозяйства с целью повышения мелиоратив­ной эффективности защитных насаждений проводится специальное их уст­ройство в соответствии с действующими техническими указаниями. Устрой­ство защитных насаждений должно предусматривать:

а) разделение насаждений на основные однотипные группы по их на­значению, возрасту, составу и состоянию; б) инвентаризацию и мелиоратив­ную оценку насаждений; в) таксацию древостоев с изучением особенностей их роста и возобновления; г) разработку проекта организации и ведения хо­зяйства в защитных насаждениях [26].

Агролесомелиоративное устройство заключается в проведении поле­вых изыскательских работ и разработке на их основе проекта организации и ведения хозяйства в защитных насаждениях. При этом одновременно с зада­чами повышения защитной эффективности и жизнестойкости насаждений ре­шаются вопросы, связанные с использованием древесины, вырубаемой при рубках ухода и реконструкции насаждений, охраны насаждений от потрав и самовольных порубок, борьбы с вредителями и болезнями, привлечения по­лезной фауны и многие другие, а также даются рекомендации по совершен­ствованию системы агролесомелиоративных насаждений в сочетании с дру­гими мероприятиями по защите почв от водной и ветровой эрозии и рацио­нальному использованию земель [21].

В последнее время широкое распространение получила инвентаризация лесных полос, которую проводят единовременно [19].

Цель единовременной инвентаризации — установить в натуре площади и состояние защитных лесных насаждений и разработать на этой основе не­обходимые мероприятия по повышению их биологической устойчивости и мелиоративной эффективности.

Основной задачей проведения лесоинвентаризации является установ­ление площади и состояния защитных лесных насаждений и разработка на этой основе необходимых мероприятий по повышению их биологической ус­тойчивости и мелиоративной эффективности.

Инвентаризация древесно-кустарниковых насаждений на землях сель­скохозяйственного назначения Ростовской области проводится по следую­щим этапам:

-подготовительный этап;

-производственный этап (полевые и камеральные работы);

-составление отчета [19].

Исходными материалами для проведения лесоинвентаризации защит­ных лесных насаждений служат графические и правовые документы на зе­мельные участки, планы М 1:10000, 1:25000.

Агролесомелиоративное устройство включает разделение насаждений на однотипные группы по их назначению, инвентаризацию и мелиоративную оценку насаждений, таксацию древостоев. С изучением особенностей их рос­та в конкретных условиях, разработку проекта организации и ведения хозяй­ства в насаждениях, в том числе разработку лесохозяйственных и лесоме­лиоративных мероприятий по эксплуатации лесных полос, реконструкции малоценных насаждений и рекомендаций по созданию новых посадок [1].

Разделение насаждений на однотипные группы по их мелиоративному и хозяйственному назначению проводится на базе инвентаризации посадок (агролесомелиоративное обследование), которая позволяет выявить соотно­шение этих групп, что необходимо для определения характера и степени за­щиты сельскохозяйственных угодий предприятия различными лесонасаж­дениями (с учетом применяющихся здесь агротехнических, луго­мелиоративных и гидротехнических противоэрозионных мероприятий).

Степень защиты угодий дополняется мелиоративной оценкой защит­ных насаждений, которая в свою очередь вырабатывается с учетом лесово-дственного состояния посадок и особенностей их роста в конкретных усло­виях. Эти особенности выявляются при помощи таксации насаждений, ха­рактеризующей их лесоводственную сущность и рост в зависимости от раз­ных факторов природного и антропогенного характера (лесорастительные ус­ловия, рубки ухода и пр.).

Очень часто защитное лесное насаждение создают в виде ленты, со­стоящей из двух и более рядов древесной растительности. Такое насаждение называют лесной полосой. По функциональному назначению лесные полосы подразделяют: полезащитные (защищают агроценозы и почвы полей); ветро-регулирующие и стокорегулирующие; прибалочные и приовражные (ограни­чивают балки и овраги, предупреждая эрозию почв); садозащитные (защи­щают многолетние насаждения и почвы садов); пастбищезащитные (защи­щают пастбища); мелиоративно-кормовые (повышают продуктивность паст­бищ); прирусловые (защищают берега от абразии и улучшают их санитарное состояние); потоконаправляющие (при сливе вод паводков и половодий с поймы направляют потоки воды для промывки русла от наилка); приканаль­ные (улучшают условия эксплуатации каналов); придорожные (защищают пути транспорта от песко- и снегозаносов,а также прилегающие ландшафты от выхлопных газов автомобилей и других автотранспортных средств) [9].

Каждая лесная полоса, изменяя, аэродинамические характеристики ветровых и гидравлических показателей водных потоков, создавая микро­климат и повышая плодородие почв, оказывает определенное мелиоративное влияние на защищаемый объект.

Дальность защитного воздействия лесной полосы называют зоной ме­лиоративного влияния. Обычно она измеряется протяженностью, кратной высоте лесной полосы (Н).

Мелиоративное влияние лесных полос во многом определяется их кон­струкцией - строением их продольного (фронтального) профиля, опреде­ляющим ветропроницаемость. Конструкция зависит от высоты, ширины, ярусности, плотности и состава пород насаждений.

Различают следующие конструкции лесных полос: продуваемую, плот­ную, ажурную и ажурно-продуваемую [9].

Лесная полоса продуваемой конструкции в своих кронах (облиственное состояние) сквозных просветов не имеет. Однако между стволами нижней части профиля сквозные просветы занимают 60 - 70 % площади фронта. Это обеспечивает деление ветра на два потока: один проходит через полосу, дру­гой - переваливает через нее. При этом в заветренной зоне происходит взаи­модействие двух потоков и торможение скорости ветра на расстоянии 20 -25Н. Перед лесной полосой скорость ветра снижается незначительно. Все это обеспечивает равномерное распределение снега и мелкозема в мелиоратив­ной зоне лесной полосы.

Лесные полосы продуваемой конструкции создают в условиях снежных зим и метелистых ветров в районах Сыртового Заволжья, Западной Сибири и др.

Лесная полоса плотной конструкции в облиственном состоянии по сво­ему профилю не имеет сквозных просветов (могут наблюдаться отдельные просветы, занимающие до 15 % фронтальной площади). Ветер переваливает такую полосу на расстоянии до 10 - 15Н (заветренная зона). Перед лесной полосой ветер снижает свою скорость на расстоянии до 5Н (наветренная зо­на). У плотной лесной полосы суммарная протяженность мелиоративной зо­ны равна 15 - 20Н. В этой зоне снег и мелкозем скапливаются в виде шлей­фов, за которыми возникают зоны выдувания. Полосы такой конструкции целесообразно создавать у путей транспорта, вдоль бровок оврагов и балок, вокруг прудов, по берегам рек и т. п. [11].

Лесная полоса ажурной конструкции в облиственном состоянии обла­дает сквозными просветами на площади 15 - 45 %, относительно равномерно распределенными по фронту насаждениями. При этом одна часть ветрового потока переваливает через лесную полосу, а другая, дробясь на струи, прони­зывает насаждение. Взаимодействие потока и струй обеспечивает снижение скорости ветра в заветренной зоне на расстоянии 28 - 32Н. При этом ско­рость ветра существенно снижается и в подветренной зоне (перед лесной по­лосой) на расстоянии 2 - ЗН. Суммарная мелиоративная зона лесной полосы ажурной конструкции составляет 30 - 35Н. Такие конструкции лесополос це­лесообразны на юге Центрально-Черноземной полосы, Северном Кавказе и Нижнем Поволжье [12].

Ажурно-продуваемые конструкции формируют в районах активной ветровой эрозии («ветровых коридорах»). При этом сквозные просветы дос­тигают в кронах 15 - 30 %, в нижней части стволов - около 60 % от площади фронтального профиля лесной полосы.

Размеры зон мелиоративного влияния обеспечиваются при перпенди­кулярном (к лесным полосам) направлении метелистых, суховейных или де-флирующих ветров. При других углах направлений этих ветров зона мелио­ративного влияния лесных полос может уменьшаться.

Конструкции лесных полос формируют рубками ухода, обрезкой ниж­них ветвей, раскорчевкой рядов кустарников и иными лесохозяйственными мероприятиями.

Системы защитных лесных насаждений (ЗЛН) - это совокупность ис­кусственных и естественных агролесомелиоративных насаждений различно­го назначения, расположенных в определенном порядке на территории агро-ландшафта и полностью охватывающих его своим влиянием [12]. Система ЗЛН в агросфере образует агролесоландшафт, где эффективное экологиче­ское воздействие насаждений обеспечивает сохранение плодородия почв, по­вышение продуктивности угодий (пашни, садов, пастбищ и других), защиту их от водной эрозии и дефляции, улучшение гидрологических условий, соз­дание благоприятного микроклимата, комфортной среды для человека и жи­вотных. В ландшафтную систему ЗЛН входят насаждения не только сельско­хозяйственного назначения, но и других видов.

В зависимости от основного назначения ЗЛН различают системы про-тивоэрозионные, противодефляционные, на аридных пастбищах и др.[11].

Защитная лесистость - это выраженное в процентах отношение площа­ди защитных лесных насаждений к общей площади ландшафтной террито­рии, на которой они размещены. Лесистость считается высокой, если она превышает 50%; средней - при показателе в пределах от 49 до 15% и слабой -менее 15%. Это стабильная характеристика ландшафтной территории.

Защищенность ландшафтной территории лесными насаждениями - это выраженное в процентах отношение суммарной площади зон мелиоративно­го влияния лесных насаждений к общей площади, на которой они располо­жены [11].

Защищенность считается полной при ее величине 100 %; достаточно полной - при 99 - 80 %; не достаточно полной - при 79 - 50 %; не полной 79 - 20 % и отсутствующей - менее 20 %.

Реконструкция насаждений — это коренное изменение их формы и со­става: с изменением первоначальной ширины полос, числа рядов или иной структуры (например, расположения гнезд, лунок и др.) и с улучшением или полной заменой породного состава. В результате этого изменяется и конст­рукция полосы. Поэтому не всякое изменение конструкции полосы можно называть реконструкцией, а лишь такое, при котором существенно меняется структура насаждения [21].

Реконструкция насаждений включает элементы главной рубки, в том числе лесовосстановительной, раскорчевку отдельных рядов или участков насаждения, рубки ухода в остающихся рядах или участках, возобновление агротехнического ухода за почвой, посадку (посев) новых лесокультур и уход за ними.

Одним из наиболее распространенных видов реконструкции лесных полос является изменение их ширины и увеличение размеров междурядий. В том случае, когда в лесной полосе древесные ряды выкорчевывают, тем са­мым ширина междурядий удваивается, представляется возможным возобно­вить их обработку плугами, лущильниками и культиваторами. Кроме того, судя по состоянию и ценности, удаляют крайние ряды деревьев с одной или с обеих сторон, после чего эти участки выравнивают и перепахивают на них почву [21].

Неудовлетворительные по состоянию лесные насаждения старше пред­полагаемого возраста смыкания можно разделить на несколько более или ме­нее однотипных групп:

сильно изреженные, потравленные скотом, где древесная и кустарни­ковая растительность сохранилась лишь куртинами;

состоящие из одних кустарников;

с редким разорванным пологом малоценных древесных пород и густым кустарником;

перегущенные многорядные полосы из одних малоценных деревьев с небольшим участием главной породы, без кустарников;

редкостойные посадки деревьев без кустарников с задернелой почвой;

ветрорегулирующие полосы с густыми опушками из плодовых и лес­ных деревцев и кустарников (абрикоса, лоха и др.);

насаждения, засыпанные мелкоземом на высоту более 1 м.

Между этими основными группами существует множество переход­ных, которые также требуют своих особых мероприятий по реконструкции: молодые насаждения, не достигшие возраста смыкания, с низкой сохранно­стью, редкие, задернелые, имеющие ненужные кустарниковые опушки, силь­но поломанные снегом или поврежденные.

Реконструкцию насаждений проводят для повышения биологической устойчивости древостоя за счет разреживания, регулирования породного со­става, уходов за почвой.

Древостой разреживают за счет расширения междурядий, или преобра­зования широких полосных насаждений в кулисные. Междурядье расширяют до 5—6 м удалением рядов сопутствующих пород и кустарников (в чистых насаждениях удаляют ряды главной породы). В дальнейшем периодически вырубают появляющуюся поросль, проводят раскорчевку пней с после­дующими агротехническими уходами за почвой расширенных междурядий.

Широкие полосные насаждения преобразуют в кулисные на почвах со­лонцового комплекса: в кулисах оставляют по 1—3 ряда деревьев при меж­кулисных расстояниях 9—15 м. В межкулисных пространствах, после рас­корчевки и удаления пней, проводят пожизненные агротехнические уходы (культивации) за почвой.

В настоящее время проведены фундаментальные исследования по по­лезащитному лесоразведению. Разработаны теоретические аспекты эффек­тивных технологий создания лесных полос на орошаемых и неорошаемых землях с полной механизацией работ и применением химических средств.

Установлены конструкции лесонасаждений с учетом районов их при­менения, ветрового режима и снегопереноса, лесорастительных условий и способов выращивания, сроков посадки и вида посадочного материала. Обосновано размещение лесных полос на пахотных землях с учетом почвен­но-климатических факторов по зонам страны и проектной высоты полос, степени дефлируемости почв [9].

Изучено влияние лесных полос на факторы среды ( микроклимат, поч­ву, ветровой режим, дефляцию, гидрологию) и урожайность сельскохозяйст­венных культур.

Обоснованы лесоводственные методы формирования конструкций на­саждений, обеспечивающие устойчивость, долговечность и высокие мелио­ративные свойства ПЗЛН. Предложены способы рубок (предупре­дительные, ремонтно-реконструктивные и восстановительные) с учетом возраста насаждений, почвенно-грунтовых условий, породного состава, со­става и особенностей хозяйственной деятельности, а также технологии про­ведения уходов за почвой в реконструируемых насаждениях.

Важным направлением исследований остается изучение биологии дре­весных пород, улучшение ассортимента для лесоразведения методами акк­лиматизации, селекции, гибридизации. Разработан ассортимент пород мно­гофункционального назначения, а также новые методы хранения семян, агро­техники выращивания сеянцев в питомниках.

Важной проблемой агролесомелиорации является защита растений от вредителей и болезней. Основное внимание здесь уделялось защите леса, ре­гулированию численности вредных и полезных организмов в лесоаграрных ландшафтах с применением патогенных микроорганизмов, оптимальных доз ядохимикатов, агротехнических и лесоводственных приемов.

Большие исследования проведены по проблемам экономики и органи­зации защитного лесоразведения. Разработана методика определения эконо­мической эффективности ЗЛН, осуществлены крупные исследования в об­ласти экономической оценки защитного лесоразведения, научной организа­ции труда на агролесомелиоративных работах. Разработаны нормативы за­трат на создание ЗЛН, экономической эффективности капиталовложений в защитное лесоразведение, прибавок урожая сельскохозяйственных культур от мелиоративного влияния ПЗЛП и др.[26]

Основоположниками лесомелиоративной науки, разработавшими ее теоретические и практические основы, являются Г.Н. Высоцкий, Н.И. Сус, А.С. Козьменко, А.Г. Гаель, Д.Л. Арманд, В.А. Бодров, В.В. Карузин, Г.И. Матякин, П.Е. Цехмистренко, А.В. Альбенский, В.Н. Виноградов, P.M. Кась­янов, А.А. Сенкевич, A.M. Бялый, Е.С. Павловский, Г.П. Сурмач и др. Боль­шой вклад в агролесомелиоративную науку внесли М.И. Долгилевич, Г.Я. Маттис, Н.Ф. Кулик, A.M. Степанов, Д.К. Бабенко, М.М. Лазарев, Н.С. Зюзь, З.М. Трибунская, К.Н. Кулик, А.Т. Барабанов, Е.А. Гаршинев, И.Г. Зыков, О.И. Васильев, Ю.М. Жданов, В.И. Петров, В.М. Ивонин, В.М. Кретинин, З.В. Захаров, А.С. Манаенков и др., работавшие в области полезащитного ле­соразведения, противоэрозионной мелиорации, освоения песков, облесения склонов, селекции и интродукции, почвоведения, механизации лесомелиора­тивных работ. Ими решены важные вопросы выращивания и размещения на­саждений, влияния их на окружающую природную среду.

Анализ литературных источников подтверждает целесообразность на­стоящего проекта. Как следует из вышеприведенных данных, защитные лес­ные насаждения на сельскохозяйственных землях регулируют скорость вет­ра, мощность снежного покрова, оптимизируют водопоглащение, регулиру­ют промерзание почвы, поверхностный сток и смыв.