Развитие агролесомелиоративной науки в России

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 634.0.93

РАЗВИТИЕ АГРОЛЕСОМЕЛИОРАТИВНОЙ НАУКИ В РОССИИ К. Н. Кулик, академик РАН

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

г. Волгоград

Изложены результаты агролесомелиоративных исследований с конца XVIII в. по настоящее время. Показаны перспективные направления развития агролесомелиорации.

Ключевые слова: агролесомелиорация, защитное лесоразведение, полезащитные лесные полосы, деградация, опустынивание.

Усиление антропогенного воздействия на биосферу за последние сто лет привело к потеплению, аридизации климата и опустыниванию территорий, деградации и разрушению почв, нарушению многообразия функциональных связей в природе, способности экосистем агросферы к саморегуляции и естественному восстановлению. На этом фоне процесс деградации и опустынивания усугубляется нерациональной организацией аграрного землепользования. Шаблонность прямоугольно-прямолинейного межевания земель, присущая крупным коллективным хозяйствам советского периода, способствовала активизации процессов эрозии и снижению эффективности многих противоэрозионных мероприятий, в том числе защитного лесоразведения. Сказывалось также несовершенство систем земледелия, технологий и технических средств, применяемых в сельском хозяйстве.

К настоящему времени сельскохозяйственной наукой разработаны и внедрены принципы адаптивно-ландшафтного земледелия, важнейшим из которых является применение комплекса противодеградационных мероприятий: организационно-хозяйственных, лесомелиоративных, агротехнических, лугомелиоративных, гидротехнических и др. Каркасом адаптивно-ландшафтного земледелия являются системы защитных лесных насаждений (ЗЛН).

Агролесомелиорация - научная дисциплина, разрабатывающая теоретические основы борьбы с засухой, суховеями, эрозией почв, дефляцией и другими факторами деградации земель посадкой деревьев, кустарников в комплексе с другими мероприятиями. Агролесомелиорация неразрывно связана с защитным лесоразведением. Другими словами практическое воплощение агролесомелиорации как науки выражается в защитном лесоразведении - совокупности организационно-хозяйственных, лесокультурных и лесоводственных мероприятий по созданию, выращиванию и использованию насаждений из деревьев и кустарников для защиты сельскохозяйственных угодий, дорог, водоемов, каналов, населенных 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 бросовых земель, обогащению флоры и фауны, улучшению биодизайна агроландшафтов, созданию благоприятных условий жизни и труда человека, повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий и животных.

Истоки защитного лесоразведения в России, его основные этапы развития лежат в степном лесоразведении, которое в ХVП-ХVШ вв. было связано в основном с

созданием лесонасаждений для выращивания товарной древесины. Мелиоративное и защитное значение лесонасаждений было выявлено лишь в начале XIX в.

С этого времени ряд энтузиастов (И. Я. Данилевский, В. Я. Ломиковский, В. П. Скаржинский, Ф. X. Майер, И. Н. и И. И. Шатиловы, Н. К. Генко и др.) создавали ЗЛН 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 (1892-1899 гг.) в степях России под руководством В. В. Докучаева. Эти работы положили начало комплексному экологическому исследованию степей и методов их облесения на научной основе, поставлены производственные опыты по рациональной организации территории и посадке различных видов ЗЛН вокруг водоемов, на орошаемых участках, лугах и пастбищах. Впервые были научно обоснованы место и роль лесонасаждений в агроэкосистемах.

В советский период защитное лесоразведение становится планомерным государственным мероприятием по борьбе с засухой, суховеями и эрозией почвы. До 1941 г. в СССР было создано свыше 900 тыс. га ЗЛН. Но наибольший размах защитное лесоразведение получило в послевоенные годы в связи с Постановлением ЦК ВКПб и Совета министров СССР от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных лесонасаждений, внедрения травопольных севооборотов, строительства прудов и водоемов для обеспечения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах европейской части СССР» и Постановлением ЦК КПСС и Совета министров от 20 марта 1967 г. «О неотложных мерах по защите почв от ветровой и водной эрозии». Позже объемы защитного лесоразведения стали уменьшаться, наблюдалась значительная гибель насаждений из-за отсутствия надлежащих агротехнических и лесоводственных уходов. Часть насаждений, достигших предельного возраста, нуждалась в восстановлении или замене новыми. К концу 1991 г. на территории СССР имелось 5,6 млн га ЗЛН (без государственных защитных лесных полос (ГЗЛП) и других насаждений несельскохозяйственного назначения). Но уже к 2010 г. в агросфере России сохранилось 2740 тыс. га насаждений, в том числе 1233 тыс. га полезащитных, 1005 тыс. га противоэрозионных, 97 тыс. га на аридных пастбищах, 360 тыс. га на песках и 45 тыс. га по берегам малых рек и вокруг поселков.

В соответствии со «Стратегией развития защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2012 г.), разработанной ВНИАЛМИ, для мелиоративного, экологического и социального благоустройства сельскохозяйственных земель России необходимо иметь около 7 млн га различных ЗЛН. Дополнительно к имеющимся нужно создать еще более 4 млн га.

За весь период создания ЗЛН, наряду с практическими задачами по технологии их выращивания на базе комплексной механизации, решены важные теоретические вопросы агролесомелиорации, касающиеся размещения лесонасаждений, их конструкции, мелиоративного влияния, повышения продуктивности защищаемых площадей, защиты почв от деградации и опустынивания, дифференциации севооборотов в соответствии с природно-экологическими условиями ландшафтных поясов, в том числе введения почвозащитных севооборотов и др.

Как уже отмечалось, особой экспедицией под руководством В. В. Докучаева впервые были обоснованы мероприятия по накоплению и бережному расходованию влаги, борьбе с пыльными бурями, суховеями, засухами. Созданными в первой половине XX столетия ВНИАЛМИ и целым рядом республиканских научно-исследовательских учреждений

К настоящему времени проведены фундаментальные исследования по полезащитному лесоразведению. Разработаны теоретические аспекты эффективных технологий создания лесных полос на неорошаемых и орошаемых землях с полной механизацией работ и применением химических средств. Определены 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 географическим зонам страны и проектной высоты полос, степени дефлируемости почв, а в условиях орошения также видов и габаритов поливной техники, способов полива, размеров оросительной и сбросной сети, уровнем залегания грунтовой воды.

Рекомендован перспективный породный состав древесных и кустарниковых пород, обоснованы их рост и развитие с учетом районирования и условий среды, в том числе засоления почвы. Установлены структура, перспективные схемы посадки и параметры лесных полос по регионам России. Изучено влияние лесных полос на факторы среды (микроклимат, почву, ветровой режим, дефляцию, гидрологию) и урожайность сельскохозяйственных культур.

Разработана дифференцированная агротехника на межполосных полях с делением их на мелиоративные зоны, различающиеся по ветровой активности, снегозадержанию, защищенности от дефляции, увлажнению и плодородию почвы, росту и развитию сельскохозяйственных культур.

Проведены исследования эродируемости почв и разработаны рекомендации по борьбе с дефляцией почв и пыльными бурями.

Обосновано создание в сухой степи на почвах, подверженных ветровой эрозии, новых (кулисных и куртинных) видов ЗЛН, выполняющих почвозащитную роль. Сформулированы принципы формирования агросистем и определены параметры размещения ЗЛН на вторично засоленных орошаемых землях, а также установлены закономерности распределения солей под действием лесонасаждений, их миграции и отложения в древесине и листьях с учетом степени засоления почвогрунта и минерализации грунтовой воды.

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

Сформулированы основные положения теории возникновения и развития процессов эрозии, изучены стокорегулирующие и противоэрозионные функции ЗЛН, обоснованы принципы противоэрозионной организации территории, выполнены исследования по контурному размещению полос, разработаны расчетные формулы суммарного водопотребления и стока в зависимости от ширины лесных полос и межполосных пространств, открыт закон лимитирующих факторов (снегозапасы, промерзание и увлажнение почвы) стока талых вод и выведена математическая модель взаимодействия этих факторов. Исследования в области защиты почв и лесомелиорации эродированных земель выполнены на базе ландшафтно-адаптивного почвоводоохранного земледелия с контурной организацией территории, которая в настоящее время принята и другими научно-исследовательскими институтами страны. Рекомендованы для производства параметры лесонасаждений в гидрографической сети и на склоновых землях с учетом уклонов местности.

Разработаны лесомелиоративные способы закрепления подвижных песков и освоения пастбищ, а также сельскохозяйственного освоения песчаных территорий в системе лесонасаждений. Внедрены способы глубокой посадки саженцев специально созданной лесопосадочной машиной МЛБ-1 и закрепления песков нэрозином в сочетании с посевом трав и посадкой кустарников, а также способы фитомелиорации крупных очагов дефляции почвы и методы ускорения работ на пастбищах Прикаспия. Проведено картографирование обширных территорий Прикаспия, Северного Кавказа, Нижнего Поволжья как объектов лесоаграрного освоения с использованием интегрального показателя агроресурсного потенциала - гумусности почв, определяемой как в натуральных образцах, так и считываемой с космических снимков.

Определена периодичность лесомелиоративной адаптации земель, подверженных деградации и опустыниванию в аридной зоне.

Разработана концепция адаптивного природопользования, основанная на формировании устойчивых к деградации лесоаграрных ландшафтов. На базе космического мониторинга исследованы процессы развития агролесоландшафтов, составлены картографо-математические модели, разработаны принципы ландшафтно-экологического обустройства лесоаграрных территорий и дефляционных арен в основных сельскохозяйственных районах, ландшафтно-типологические модели для обширных территорий аридного пояса России.

Предложен ассортимент пород многофункционального назначения, а также новые методы хранения семян, агротехники выращивания сеянцев в питомниках, изучена физиология древесных и кустарниковых пород, значительная часть которых рекомендована для производства. Проведены большие работы по организации семенных хозяйств, разработке методов организации семеноводства на селекционно-генетической основе, созданию ботанических садов и др.

Значительные исследования проведены по обоснованию параметров машин и механизмов для защитного лесоразведения. Выполнены теоретические исследования по работе машин ротационного типа, деформации почвы различными рабочими органами, автоматизации работы машин и механизмов и др.

Серийно выпущены многочисленные машины и механизмы: сажалка лесопосадочная СЛЧ-1, лесопосадочная машина для барханных песков МЛБ-1, культиватор лесной КЛП-2,5, культиватор универсальный навесной КУН-4, плуг-рыхлитель ПРН-40, приспособление для прополки сорняков в рядах лесонасаждений ПРО-1, культиватор ротационный лесной КРЛ-1А и др. Созданы новые машины для сбора и очистки лесных семян, механизации работ в лесных питомниках, подготовки почвы при сложном рельефе, посадки сеянцев, формирования крон, срезания и корчевки деревьев и кустарников, подборки и трелевки порубочных остатков.

Важной проблемой в агролесомелиорации является защита растений от вредителей и болезней. Основное внимание здесь уделяется защите леса, регулированию численности вредных и полезных организмов в лесоаграрных ландшафтах с применением патогенных микроорганизмов, оптимальных доз ядохимикатов, агротехнических и лесоводственных приемов. Разработаны рекомендации и инструкции по борьбе с болезнями дуба, ильмовых, экологизации мер защиты растений в агроландшафтах.

Проведены разносторонние исследования загрязнения сельскохозяйственных территорий, урболандшафтов и дан ряд мероприятий, обеспечивающих получение экологически чистой сельскохозяйственной продукции. Исследовано влияние ЗЛН на снижение радионуклидного загрязнения территорий. Предложены экологические методы защиты агроценозов от вредных организмов и снижения вредоносности техногенных загрязнений среды.

Разработана методика ландшафтно-хозяйственной классификации песчаных земель засушливых областей юго-востока европейской части России, изучены их фитоэкология и лесопригодность, обоснованы оптимальная лесистость и целесообразность освоения, развита теория лесопригодности земель под массивное облесение на юге европейской территории России. Особое внимание уделяется выращиванию сосны на песках засушливой зоны как наиболее ценной лесообразующей породы. Получены новые экспериментальные данные о влиянии плодородия и влагоемкости почвогрунтов на засухоустойчивость сосновых насаждений. Разработана методика проектирования рубок ухода в молодняках. Выявлены причины очагового усыхания сосняков степной зоны вне зависимости от почвенно-климатических и погодных условий и получена математическая модель динамики этого процесса при массовом размножении вершинного и шестизубчатого короедов. Изучены ландшафтные характеристики хвойных лесов Придонья, структура и динамика растительных горючих материалов в монокультурах сосны, разработаны лесоводственно-пирогенная классификация насаждений и системы профилактических мероприятий по снижению ущерба от лесных пожаров.

Значительные 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.

В последние годы разработаны и предложены производству:

- технология ландшафтного планирования и лесомелиоративного обустройства деградированных земель, основанная на синтезе принципов катенарно-бассейнового подхода, методов пластики рельефа, морфодинамического анализа и картографо-аэрокосмического мониторинга;

- научно обоснованные принципы создания фонда посадочного материала видового и формового разнообразия хозяйственно ценных деревьев и кустарников для лесомелиорации земель в засушливом поясе России;

- приемы сортового семеноводства деревьев и кустарников для фитомелиорации степных ландшафтов;

- технология управления фитосанитарным состоянием агроландшафтов;

- математическая модель возрастного изменения почвозащитной эффективности полезащитных лесных полос для создания компьютерной технологии проектирования лесомелиоративных комплексов на пахотных землях, подверженных дефляции;

- технология управления эрозионно-гидрологическим процессом и адаптивно-ландшафтного обустройства сельскохозяйственных земель;

- система зональных мероприятий по повышению долговечности и агроэкологической эффективности полезащитных лесных насаждений для различных почвенно-климатических зон страны.

К научным учреждениям по защитному лесоразведению в РФ и СНГ относится целый ряд научно-исследовательских институтов, вузов и проектных организаций главным образом системы Министерства сельского хозяйства, РАСХН, Минприроды. Наиболее полно и глубоко научная разработка вопросов защитного лесоразведения ведется под руководством головных учреждений - ВНИАЛМИ и ВНИИЛМ. Каждый из этих институтов имеет разветвленную сеть филиалов, опытных станций и опорных пунктов.

В состав ВНИАЛМИ входят Западно-Сибирская агролесомелиоративная опытная станция в Алтайском крае, Новосильская зональная агролесомелиоративная опытная станция им. А. С. Козменко в Орловской обл. с опытным хозяйством, Богдинская научно-исследовательская агролесомелиоративная опытная станция им. М. А. Орлова в Астраханской обл., Ачикулакская научно-исследовательская лесная опытная станция в Ставропольском крае, Нижневолжская опытная станция по селекции древесных пород в Волгоградской обл., Калмыцкий филиал в Республике Калмыкия, Поволжская агролесомелиоративная опытная станция в Самарской обл., Клетский филиал, ФГУП «Волгоградское» в Волгоградской обл.

В состав ВНИИЛМ входят научно-исследовательские учреждения, занимающиеся вопросами защитного лесоразведения: Кавказский филиал с СевероКавказской лесной опытной станцией, Татарская, Башкирская, Уральская, Донская, Боровая лесные опытные станции. Здесь изучаются вопросы защитного лесоразведения в горных районах, на равнинах, вдоль рек и в их поймах, около крупных водохранилищ; создания и эксплуатации насаждений на песках, оврагах и балках.

Крупный вклад в развитие лесомелиоративной науки внесли УкрНИИЛХА им. Г. Н. Высоцкого с разветвленной сетью опытных станций и опорных пунктов, СредазНИИЛХ, КазНИИЛХА; Росгипролес, АзербНИИЛХА, Институт леса и древесины им. В. Н. Сукачева Сибирского отделения РАН, Омский агроуниверситет, Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН, Белорусский НИИЛХ, Грузинский институт горного лесоводства, институт лесоведения РАН, Институт пустынь АН Туркмении и ряд высших учебных заведений. Среди них Брянский технологический институт, Воронежская лесотехническая академия и

Воронежский агроуниверситет, Самарская сельхозакадемия, Саратовский агроуниверситет, Волгоградский агроуниверситет, Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт и др.

Исследования по защитному лесоразведению ведут ряд научно-исследовательских институтов сельского хозяйства в России, Казахстане, Украине. В их число входят ВНИИ земледелия и защиты почвы от эрозии, Донской зональный НИИСХ, Воронежский НИИСХ им. В. В. Докучаева, Ставропольский, Татарский, Краснодарский НИИСХ, НИИСХ Юго-Востока, Алтайский НИИ земледелия и селекции сельскохозяйственных культур, Украинский НИИ почвоведения и агрохимии, ВНИИ зернового хозяйства (Казахстан) и др.

Основоположниками лесомелиоративной науки, разработавшими и развившими теоретические и практические ее основы, являются Г. Н. Высоцкий, Н. И. Сус, А. С. Козменко, А. Г. Гаель, Д. Л. Арманд, В. А. Бодров, В. В. Карузин, Г. И. Матякин, П. Д. Никитин, П. Е. Цехмистренко, А. В. Альбенский, В. Н. Виноградов, Ф. М. Касьянов, А. А. Сенкевич, А. М. Бялый, Е. С. Павловский, Г. П. Сурмач и др. Большой вклад в агролесомелиоративную науку внесли М. И. Долгилевич, Г. Я. Маттис, Н. Ф. Кулик, А. М. Степанов, Д. К. Бабенко, М. М. Лазарев, Н. С. Зюзь, В. М. Трибунская, К. Н. Кулик, А. Т. Барабанов, Е. А. Гаршинев, И. Г. Зыков, Ю. И. Васильев, Ю. М. Жданов, В. И. Петров, В. М. Кретинин, В. В. Захаров, А. С. Манаенков, А. С. Рулев, А. В. Семенютина, М. Н. Белицкая, Е. А. Крюкова, С. Н. Крючков, В. Г. Юферев и др., работавшие в области полезащитного лесоразведения, противоэрозионной мелиорации, освоения песков, облесения склонов, агролесомелиоративного картографирования, селекции и интродукции, почвоведения, моделирования, механизации лесомелиоративных работ и др. Ими решены важные в агролесомелиорации вопросы выращивания и размещения насаждений, влияния их на факторы среды, экологию, гидрологию, эрозию и др.

Рассматривая агролесомелиорацию в свете последних международных документов и соглашений в области охраны окружающей среды и продовольственной безопасности населения земли, следует отметить актуальность и хорошие перспективы этой науки.

Отсюда важнейшими направлениями дальнейших фундаментальных исследований в агролесомелиорации являются следующие:

- картографо-аэрокосмический мониторинг состояния и прогноз развития агролесоландшафтов в условиях возрастающей антропогенной нагрузки и аридизации глобального климата;

- определение оптимального соотношения полей, пастбищ, лесов, вод, обеспечивающего рациональное природопользование;

- совершенствование технологий создания ЗЛН и ухода за ними;

- разработка лесомелиоративных способов управления эрозионно-гидрологическим режимом водосборных бассейнов;

- формирование устойчивых агролесоландшафтов на основе объективной оценки лесопригодности земли, использования биоразнообразия, методов генетики, селекции, интродукции и научного семеноводства, новых форм и способов ведения лесного хозяйства в ЗЛН;

- развитие теории защитного лесоразведения, разработка технологий и технических средств восстановления и адаптивного лесоаграрного освоения агро-ресурсного потенциала опустыненных земель;

- разработка экономического механизма повышения заинтересованности землепользователей в создании ЗЛН.

Значение лесомелиоративных насаждений не ограничивается только получением дополнительной материальной продукции. При современном

истощительном характере землепользования, усилении деградационных процессов и снижении качества жизни населения неизмеримо возрастет роль ЗЛН в сохранении почвенного покрова, повышении его плодородия, в расширении биоразнообразия агроландшафтов. При внедрении упомянутой выше «Стратегии развития...» бонитет почв повысится на 2,5-19,3 балла, улучшится их гидротермический режим, более чем в 4 раза сократится поверхностный сток, практически полностью будут подавлены дефляционные процессы, в 3 раза увеличится поглощение углекислого и других парниковых газов, увеличится экологическое разнообразие лесоаграрных ландшафтов и регуляторная способность агроценозов. Кроме того, агролесокомплексы расширят пищевую и кормовую базы для человека, домашних и диких животных, удлинят трофические связи в природном цикле и тем самым повысят устойчивость агроэкосистем к негативным природно-ангропогенным воздействиям, снизят напряженность метеорологических факторов в экологически неблагополучных районах и, в конечном итоге, улучшат социальную и демографическую ситуации в агросфере в целом.

E-mail: vnialmi@yandex.ru