Повышение долговечности полезащитных лесных полос на юге Западной Сибири

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК: 634.958

ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС

НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

А.С. Манаенков, доктор сельскохозяйственных наук Л.И. Абакумова, кандидат сельскохозяйственных наук П.М. Подгаецкая, директор Западно-Сибирской АГЛОС

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

Россельхозакадемии

Рассмотрены теоретические и экспериментальные аспекты защитного лесоразведения в засушливой зоне. Предложены пути и способы повышения устойчивости и долговечности полезащитных лесных полос.

Ключевые слова: засушливая зона, лесные полосы, устойчивость, долговечность, породный состав, создание.

Степная зона Западной Сибири является одним из крупнейших земледельческих регионов страны. Из 12,7 млн га сельскохозяйственных земель пашня составляет около 68 %. Однако суровые климатические условия предъявляют повышенные требования к выполнению мер, направленных на сохранение и повышение плодородия почвенного покрова, защиты агроценозов от неблагоприятных погодных явлений.

В комплексе таких мер важная роль принадлежит защитному лесоразведению, эффективность которого во многом определяется долговечностью базовых типов полезащитных лесных полос (ПЗЛП). Многолетняя практика их взаимодействия с сельскохозяйственным производством свидетельствует о том, что почвозащитную, природоохранную и агромелиоративную функцию хорошо выполняют здоровые, устойчивые к засухе насаждения, содержание которых не требует большого хозяйственного вмешательства. Формирование таких насаждений определяется не только почвенно-климатическими условиями, но и биологией пород, строением древостоя, его способностью накапливать зимние осадки и экономно расходовать почвенную влагу.

Вместе с тем в сухой степи (Западно-Кулундийский лесомелиоративный район: Угловский, Михайловский, Ключевский, Кулундинский, Табунский, Славгородский, Бурлинский и Немецкий национальный административные районы Алтайского края общей площадью 2114,0 тыс. га) при глубоком (более 3 м) залегании грунтовых вод и отсутствии своевременных лесоводственных уходов долговечность преобладающих одноярусных лесных полос из березы, тополя и клена ясенелистного не превышает 40 лет. После достижения этого возраста ПЗЛП интенсивно распадаются, утрачивают защитную функцию и нуждаются в коренной реконструкции или замене на новые поколения древостоя, что связано с большими операционными затратами, а также риском деградации незащищенных полей вследствие усиления ветровой и водной эрозии пашни. В несколько меньшей степени эта проблема актуальна и для Восточно-Кулундинского засушливо-степного лесомелиоративного района (Благовещенский, Баевский, Волчихинский, Завьяловский, Романовский, Родинский, Суетский и Хабаровский районы - 2136,2 тыс. га).

К настоящему времени в первом районе практически все ПЗЛП (около 20 000 тыс. га, табл. 1) достигли предельного возраста (были созданы в 1965-1972 гг.) и в ближайшие годы предстоит осуществить большой объем работ по

удалению погибших древостоев и восстановлению систем ПЗЛП. В связи с чем, резко возрастает актуальность глубокой коррекции технологической политики полезащитного лесоразведения, нацеливание работ на создание более устойчивых и неприхотливых к хозяйственному вниманию линейных насаждений.

Таблица 1 - Площадь ПЗЛП (га) по основным агролесоводственным видам _на территории Алтайского края_

Площадь ПЗЛП по границам возрастов, га

Агролесомел иоративные районы, почва Вид ПЗЛП молодняки средневозрастные приспевающие спелые перестойные Всего, га

м м м с м с с

1а - Западно- Березовые 12 110 6478 - 5132 - 400 12132

Кулундински Тополевые - 69 2701 - 1290 - 228 4288

й, Кленовые - 8 - 889 - 1173 301 2371

каштановые Прочие - 16 413 - 492 - 47 968

Итого 12 203 9592 889 6914 1173 976 19759

1б - Восточно- Березовые - 247 4403 - 308 - 91 5049

Кулун- Тополевые 37 267 14177 - 339 - 10 14830

динский, Кленовые - - - 285 - 1195 999 2479

южный Прочие - - 153 - 28 - - 181

чернозем Итого 37 514 18732 285 675 1195 1100 22539

Примечание: м и с - малорядные (до 5 рядов) и среднерядные (6-10 рядов) лесные полосы.

Климат района - резко континентальный. Амплитуда абсолютных температур превышает 90 °С (от +45 °С до -48 °С). Зима суровая и продолжительная. Лето жаркое, сухое, короткое. Сумма эффективных температур составляет 2000-2500 °С. Норма осадков - 210-260 мм/год, за вегетационный период - 150-180 мм, испаряемости 650-700 мм/год. Характерной особенностью климата является устойчивый снежный покров (высотой 20-30 см), быстрое прогревание воздуха весной, напряженным ветровым режимом, короткий (120130 дней) вегетационный период, частое (6-7 за 10 лет) повторение засух.

В почвенном покрове преобладают податливые дефляции легкосуглинистые и супесчаные карбонатные почвы, развитые преимущественно на супесчано-песчаных почвообразующих породах аллювиального и озерного происхождения. Легкие почвы и подстилающие породы обладают относительно низкой водоудерживающей (140-160 мм/м) и высокой фильтрационной способностью. После многоснежных зим они глубоко промачиваются талыми водами и освобождаются от солей. Повышенное засоление имеют только суглинистые почвы и почвы близководных приозерных депрессий.

Грунтовые воды (ГВ) не засолены и обильны. Площади с ее уровнем до 3 м занимает 4 %, 3-6 м - 38 %. На остальной территории они залегают глубже 6-9 м. Положительный фактор увлажнения почвы - значительное отложение снега зимой.

При этом запас влаги в снеге в количестве 21-60 мм бывает в 20 % случаях; 61-80 -39 %; 81-100 мм - 21 %.

Главным препятствием лесоразведению является здесь небольшая величина и повышенная динамичность годичного запаса почвенной влаги в корнеобитаемом слое, активный ветровой режим в период вегетации растений, усиливающий ее эвапотранспирационный расход. Поэтому на полях севооборотов лучшими в лесорастительном отношении являются участки с корнедоступной ГВ и темноцветными почвами понижений, дерново-намытыми незасолёнными и лугово-каштановыми почвами, содержащими 3-5 % гумуса. При глубине залегания пресной ГВ до 3 м в питании древостоев они могут участвовать в размере 100-200 мм, что принципиально меняет условия их жизнеобеспечения при неустойчивом атмосферном увлажнении [3].

Основное назначение систем ПЗЛП в регионе - защита от пыльных бурь, снегозадержание, смягчение вредного воздействия на агроценозы засух и суховеев. Для решения этих проблем (после сильных засух, пыльных бурь и резкого снижения производства зерна в начале 60-х годов минувшего века в районе освоения целинных земель) в 1965-1972 гг. на его территории были созданы системы (с параметрами 250-300 х 1500-2000 м) 3-6 рядных ПЗЛП из березы повислой, тополя бальзамического, клена ясенелистного, вяза обыкновенного, а также впервые - вяза приземистого. Позднее были заложены опытные лесные полосы с использованием хвойных пород и разных схем размещения посадочных мест. В процессе развития линейных древостоев стимулировалось (рубками ухода, реконструкцией, удалением нижних сучьев) формирование сильно ажурной и ажурно-продуваемой конструкции их вертикального профиля.

Вместе с тем анализ результатов многочисленных исследований, выполненных на европейской территории России, в Казахстане и Сибири, свидетельствует о том, что во всех регионах наиболее долговечными, а при системном размещении и эффективными в отношении защиты полей севооборотов, других объектов от воздействия неблагоприятных факторов среды, являются насаждения, имеющие высокую горизонтальную сомкнутость крон и боковое притенение почвы (образовавшие и сохраняющие лесную среду) [1]. Отсюда, главным лесоводственным принципом должно быть содержание ЗЛН в режиме лесных экосистем, под пологом которых замедлен тепловлагообмен с атмосферой и подавлена конкуренция трав. По мере сокращения годовой нормы атмосферных осадков, возможности формирования сугробов, поверхностного стока строение линейных насаждений на пахотных землях и других обширных открытых территориях должно постепенно изменяться от более широких и ажурных к более узким и плотным, особенно в нижней части вертикального профиля. А их породный состав - от преобладания высоких мезофитов к преобладанию средних и низких деревьев мезоксерофитов и ксерогалофитов, и далее кустарников. То есть с нарастанием засушливости территории лесные полосы должны становиться ниже, уже, плотнее и размещаться ближе по отношению друг к другу - эффективнее перехватывать гидрохимические потоки, поступающие с поля (работать на себя), иметь повышенную площадь питания при одновременном сокращении потребности в почвенной влаге.

Оптимальные конструкции ветроломных лесных полос следует формировать только при возможности сохранения высокой устойчивости насаждений. За редким исключением, наиболее необоснованным и очевидно опасным мероприятием в них следует считать поднятие живой кроны, в особенности в малорядных одноярусных древостоях.

При закладке новых, ремонте, реконструкции лесных полос ширина междурядий должна обеспечивать сравнительно быстрое смыкание крон (на 2-5 год), максимально продолжительное сохранение сомкнутого полога и удобство выполнения агротехнических и лесоводственных работ, то есть быть не слишком большой или малой (от 2 до 3-4 м).

С ухудшением лесорастительных условий рубками ухода следует упрощать форму насаждений, обеднять их породный состав в пользу наиболее устойчивых в местных условиях и плотнокронных видов, а также быстрее снижать густоту стояния деревьев.

Наблюдения за ростом и состоянием ПЗЛП разных периодов создания, данные научных экспериментов в Кулундинской степи [3, 4 и другие; отчеты Западно-Сибирской АГЛОС последних лет] также подтверждают эти выводы. Долговечность древостоя лесных полос находится здесь в строгой зависимости от лесопригодности почвы, засухо-, солеустойчивости породы, соответствия условиям агротехники создания и режима выращивания насаждений, их способности аккумулировать твердые осадки, использовать почвенную влагу прилегающих полей.

Так, береза, тополь и лиственница сибирская имеют хорошее состояние и высоту, высокую сохранность в потускулах при корнедоступном залегании водоносного горизонта (табл. 2). С понижением его уровня состояние лиственных пород ухудшается, они суховершинят и преждевременно усыхают, а лесные полосы становятся прерывистыми.

Таблица 2 - Рост и сохранность древесных пород на комплексных каштановых _почвах разной лесопригодности_

Возраст, лет Древесная порода Группа лесопригодности Сохранн ость, % Высота, м Диаметр , см

11-20 Вяз обыкновенный I, II 82,0 6,1 9,9

Сосна обыкновенная III 89,6 5,4 8,1

Береза повислая III 38,9 6,5 7,9

21-30 Береза повислая I, II 64,0 13,1 14,9

III 27,6 8,5 9,8

Лиственница сиб. I, II 85,0 15,1 20,2

31-40 Береза повислая I, II 86,0 20,5 19,7

III 34,3 12,5 14,6

Лиственница сиб. I, II 40,7 15,0 19,6

Тополь бальзам. I, II 65,5 30,3 33,5

III 28,4 12,5 14,6

Более 40 лет Вяз обыкновенный I, II 35,0 15,8 26,0

Тополь бальзам. I, II 21,6 23,7 50,9

Примечание: I - супесчаные и легкосуглинистые лугово-каштановые и темноцветные почвы с ГВ на глубине до 5 м; II - то же каштановые и темно-каштановые с ГВ на глубине 6-8 м; III - суглинистые каштановые и темно-каштановые с ГВ глубже 8 м.

Сосна и ильм, которые в меньшей степени реагируют на снижение доступности ГВ, а ильм - и на повышение засоленности почвы, образуют устойчивые насаждения на автоморфных почвогрунтах.

Вяз приземистый не оправдал надежды. Он часто подмерзает, болеет, плохо растет в высоту, корнями далеко (на 18-22 м) проникает в поле и угнетает агроценозы.

В Кулундинской степи при залегании ГВ глубже 5-6 м повышенную устойчивость имеют 2-3-рядные лесные полосы с уплотненным в нижней части вертикальным профилем, способные аккумулировать снег на всем поперечнике полосы и в приопушечных зонах. При рядовой посадке и ширине междурядий 2,5-3,0 м такие полосы образуют сосна обыкновенная, лиственница сибирская, ильм (за счет низко опущенной кроны) (табл. 3), а также березы и тополя при их подеревном смешении в опушечных рядах с кустарником.

Таблица 3 - Показатели роста опытных ПЗЛП на юге Западной Сибири

Рядность и размещение посадочных мест Порода Возраст, лет Кол-во деревьев на га Средняя высота, м Средний диаметр, см

Зона каштановых почв

3-х рядная: 4х0,5 Сосна 29 1750 9,7 14,6

4х1,0 Сосна 29 980 9,5 18,6

4х1,5 Сосна 29 700 9,2 22,8

1,2х1,0 Сосна 29 850 9,6 16,8

2-х рядная: 1,2х0,5 Сосна 28 1480 10,8 11,2

1,2х1,5 Сосна 28 540 7,8 16,1

3,5х0,7-1,0 Сосна 27 1000 9,7 18,9

3-х рядная: 3,0х0,7 Сосна 23 1800 8,0 11,9

диагонально-групповое: 7х2 Сосна 27 358 8,9 17,6

диагонально-групповое: 7х2 Сосна 26 5300 8,6 16,7

диагонально-групповое: 7х2 Сосна Лиственница 26 473 502 8,6 9,2 21,4 20,3

4-х рядная: 1,2х0,5, крайние ряды кустарники Сосна 25 2190 8,2 9,1

2-рядная: 3,5х1,0 Вяз об. 27 1090 7,5 12,0

3,5х2,0 Вяз об. 27 347 6,8 12,4

3-х рядная: 3,0х1,2 Береза пушистая 26 1040 8,4 12,7

Зона южных черноземов

Диагонально-групповое: 7,0х2,0 Сосна 30 719 10,6 18,6

4-х рядная: 3,0х1,0 Сосна 30 2175 12,2 16,4

3,0х1,8 Лиственница 30 1367 11,0 12,4

Широкие междурядья (3,5-4,5 м) и групповое (диагональное, ромбическое, прерывистое) размещение растений в лесной полосе вызывает необходимость значительного удлинения периода агротехнических уходов, а при их прекращении -зарастание почвы сорными и степными травами, ухудшение ее водного режима и влагообеспеченности древостоя.

Естественное (в чистых древостоях березы и тополя) и искусственное формирование продуваемой конструкции приводит к выдуванию снега из лесных полос и усилению их водного голодания.

Порядное и подеревное смешение деревьев ускоряет расстройство лесных полос вследствие более раннего выпада светолюбивой породы, осветления и задернения почвы.

В понижениях, где концентрируется поверхностный сток или ГВ находятся на доступной глубине, долговечность и высота линейных насаждений регламентируется в основном биологией пород.

Клен ясенелистный - экологически агрессивная порода с большим потенциалом семенного и порослевого возобновления. Он образует плотные, недолговечные ПЗЛП.

Хвойные и березовые древостои экономно расходуют влагу, их корни проникают в поле на 3-5 м, что в 2-4 раза меньше, чем ильм, вяз и тополь.

Таким образом, в сухой (и, отчасти, засушливой степи) Западной Сибири, где потенциальное испарение значительно превышает количество выпадающих осадков, губительное воздействие дефицита почвенной влаги на древостой лесных полос исключить нельзя, но его можно существенно уменьшить за счет применения комплекса адаптированных организационных, агротехнических, лесокультурных и лесоводственных мероприятий.

На слабо волнистых равнинах с супесчаными и легкосуглинистыми почвами оптимальной моделью ветроломной лесной полосы является 2-(максимум 3-х) рядное насаждение умеренно ажурной конструкции с меняющимся по продольному профилю породным составом в зависимости от рельефа местности и глубины грунтовой воды. На почвенных контурах с залеганием верховодки глубже 3,0 м предпочтение должно быть отдано монокультурам сосны обыкновенной и лиственницы, а также березе при подеревном смешении с низкорослым и средним кустарником (спирея, бобовник, вишня степная, смородина золотая). При корнедоступной ГВ - лиственнице, тополю, березе. На участках с суглинистыми незасоленными, слабо- и среднезасоленными почвами соответственно тополю и вязу обыкновенному.

На влагоемких и мощных почвогрунтах долговечность насаждений можно существенно повышать за счет глубокого рыхления и длительного парования при основной обработке почвы. В результате накопится большой запас буферной влаги, разрушится постоянно сухой горизонт, станет доступной ГВ и на глубине 5-6 м. Как следствие, удлинится период активного роста и дифференциации древостоя, повысится его устойчивость к засухе [2].

Таким образом, технологический режим создания долговечных ПЗЛП должен включать:

- глубокую (влагонакопительную) отвальную основную обработку почвы по системе 1-2-летнего (2-3-летнего при наличии засоления или грунтовой воды на глубине 4-6 м) пара с созданием (оставлением) почвозащитно-снегонакопительных кулис из высокостебельных трав;

- рядовую посадку 1-2-летних качественных сеянцев через 0,7-1,0 м с оставлением междурядий и закраек шириной 2,5-3,0 м;

- создание преимущественно чистых культур;

- широкое использование хвойных пород-ксерофитов;

- использование кустарника для уплотнения опушечных рядов березы и тополя;

- своевременные уходы за почвой в междурядьях, до возраста, исключающего возможность прохода техники;

- раннее (за 1-2 года до полного смыкания крон) начало и 2-3-кратное повторение низовых рубок ухода слабой интенсивности в молодняках и средневозрастных насаждениях, выборочных санитарных рубок в насаждениях старшего возраста.

Применение этого технологического режима обеспечит повышение функциональной долговечности ПЗЛП на комплексных каштановых почвах на 812 лет, их средней высоты на 10-20 % и более.

Библиографический список:

1. Манаенков, А. С. Особенности инвентаризации и лесохозяйственного обслуживания защитных лесных насаждений в новых экономических условиях [Текст]/ А. С. Манаенков // Лесное хозяйство. - 2009. - №4. - С. 25-26.

2. Манаенков, А. С. Современное состояние и возможность выращивания дубрав промышленного значения на комплексных почвах сухой степи и полупустыни [Текст] / А. С. Манаенков, М. В. Костин, В. А. Шкуринский // Вестник Поволжского государственного университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. - 2012. - №2 (16). - С. 12-19.

3. Симоненко, А. П. Водообеспеченность полезащитных лесных полос и их гидрологическая роль в сухой степи Западной Сибири [Текст]/ А. П. Симоненко, В. И. Шошин // Агролесомелиорация в Западной Сибири: сб. науч. тр. - Новосибирск, 1982. - С. 11-24.

4. Симоненко, Т. И. Сохранность и рост защитных лесных насаждений разного породного состава в сухостепной зоне Кулунды [Текст]/ Т. И. Симоненко, Л. И. Абакумова //Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2003. - С. 257-263.

E-mail: vnialmi@avtlg.ru