Устойчивость лесополос и их функционирование в зависимости от конструкции и способа посадки в условиях Приобья Алтая

реки Барнаулка // Бот. исслед. Сиб. и Казах. — Барнаул: Изд-во АГУ, 2000. — № 6. — С. 29-57.

2. Золотов Д.В., Силантьева М.М. Кон-

спект флоры высших сосудистых растений // Река Барнаулка: экология, флора и

фауна бассейна / под ред. М.М. Силантьевой. — Барнаул, 2000. — С. 61-121.

3. Красная книга Алтайского края. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений. — Барнаул: ОАО «ИПП «Алтай», 2006. — 262 с.

4. Красная книга Алтайского края. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений. — Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1998. — 306 с.

5. Крылов П.Н. Флора Западной Сибири

/ Л. П. Сергиевская. — Томск: Изд-во ТГУ, 1961-1964. — Т. 12. — Ч. 1-2. —

С. 3071-3550.

6. Силантьева М.М. Конспект флоры Алтайского края: монография. — Барнаул:

Изд-во Алт. ун-та, 2006. 362 с.

УДК 630. 116 В.В. Вольнов

УСТОЙЧИВОСТЬ ЛЕСОПОЛОС И ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНСТРУКЦИИ И СПОСОБА ПОСАДКИ В УСЛОВИЯХ ПРИОБЬЯ АЛТАЯ

Ключевые слова: лесные полосы, конструкция, продуваемые и ажурно-продуваемые лесные полосы, устойчивость, сохранность, жизнеспособность лесных насаждений.

Введение

Исследования, проведенные учеными, показали, что лесные насаждения улучшают микроклимат на полях, снижают отрицательные действия засух, эрозии, повышают продуктивность сельскохозяйственных культур [1].

В Западной Сибири наиболее позитивное влияние на агроландшафты оказывают узкие продуваемые лесные полосы [2, 3]. Однако такие полосы неустойчивы ввиду недостаточной влагообеспеченности древесных пород (маломощный снежный покров, потеря влаги при распределении стока, заселение сорняка и т.д.). Вместе с тем эффективность лесных насаждений будет наиболее высокой при достаточном продолжительном защитном воздействии. Основным фактором, определяющим долголетие и устойчивость насаждений в степи и лесостепи, является влага, которая непосредственно влияет на рост и развитие деревьев, их биологическую устойчивость. Сохранность лесных полос в данном случае будет зависеть от их конструкции и способа посадки, а также их функционирования на облесенных полях.

В Алтайском НИИСХ еще в 1972 г. были созданы лесомелиоративные стационары по изучению лесомелиоративного обустройства агроландшафтов.

В связи с этим цель работы — оценить лесные полосы при длительном функционировании (более 30 лет) с позиции их жизнеспособности и устойчивости.

Задачи:

1) определить жизнеспособность и устойчивость лесных полос в зависимости от их конструкции и способа посадки;

2) найти оптимальный вариант лесных полос для лесомелиоративного обустройства агроландшафтов.

Объекты и методика исследований

Исследования проводились (20042007 гг.) в лесомелиоративных стационарах, заложенных в 1972 г. Алтайским НИИСХ на полях ОПХ им. В.В. Докучаева, расположенных в северо-восточной части Приобского плато. Опытный стационар на равнинной территории площадью около 600 га (крутизна до 1°) представлен системой 1-5-рядных лесных полос, продуваемой ажурной конструкции из березы и плотной конструкции из клена. Лесные полосы размещены перпендикулярно основного югозападного направления ветра через 200 м.

На склоновых землях (крутизна склона 1-3°) северо-западной и юго-восточной экспозиции, обустроенных контурно-мелиоративным способом (КМЗ), однорядные лесные полосы из березы были посажены в 1976 г. по границам полос контуров через 75 м и совмещены с противоэрозионными гидротехническими сооружениями (ПГС — напашные валы-ложбины). Посадка деревьев велась по мокрому откосу (со стороны

притока талых вод), гребню вала и сухому откосу (со стороны оттока талых вод вниз по склону).

Методика наблюдений на облесенных агроландшафтах разработана на основе общих методических указаний по проведению полевых опытов. В опытах изучали: снегоот-ложения; режим влажности; агрохимические и агрофизические свойства почвы; диаметр, высоту, сохранность деревьев в лесных полосах и продуктивность облесенных агроландшафтов.

За контроль был определен березовый колок и поле без лесных полос, прилегающее к стационару.

Результаты исследований

Поступление влаги в почву в лесополосе за счет твердых осадков играло существенную роль в накоплении резервного запаса. В ажурно-продуваемых лесополосах 1-5-рядной конструкции ежегодно откладывался снег в среднем мощностью 28-30 см, плотной конструкции — 150 см и в однорядных лесных полосах, на склоне совмещенных с ПГС — 61-82 см при мощности снега в колке 51 см, а на контроле без лесных полос — 15 см, что составило запас воды, соответственно, по вариантам 70-75; 375;

152-205; 127 и 37 мм (табл. 1).

Прирост запасов влаги в слое 0-50 см почвы с учетом жидких осадков под 1-5-рядными продуваемыми лесными полосами не превышал 105-128 мм. В то же время под однорядными лесными полоса-

ми, совмещенными с ПГС, прирост влаги составлял 255-276 мм, при этом под лесной полосой, посаженной по дну траншеи, он был самым высоким.

В итоге, запасы влаги в весенний период под лесными полосами, совмещенными с ПГС, приближались к запасам влаги, сформированным в колке (355-379 мм против 402 мм).

Увлажнение почвы на этих вариантах достигается не только запасами воды в снеге, но и перераспределением талых вод на склонах, и отвод их гидротехническими сооружениями.

Слабое обеспечение влагой растений в ажурно-продуваемой лесополосе не могло не отразиться на росте и устойчивости главной древесной породы березы. Так, высота деревьев однорядной лесной полосы, посаженной обычным способом, достигала 12 м с диаметром деревьев 18,5 см. Сохранность деревьев в 33-летнем возрасте составила 46,6%. Увеличение количества рядов в лесной полосе до 5 приводило к снижению сохранности деревьев в среднем до 31,4%. Выпад деревьев в полосах этой конструкции связан, прежде всего, с недостаточной увлажненностью почвы и освещенностью деревьев. Эта ситуация усугубляется особенно в центральной части многорядных лесных полос, где деревья слабеют и поражаются вредителями и болезнями. Сохранность деревьев внутри лесных полос не превышает

25,5-28,6%.

Таблица 1

Влияние конструкции и способов посадки лесных полос на увлажнение почвы под ним и таксационные показатели деревьев

№ стационара, элементы рельефа, организация территории Способ посадки Конст- рукция лесных полос Увлажнение почвы Таксационные показатели

высота снега в лесополосе, см продуктивные запасы влаги в слое 0-150 см почвы, мм высота, м диаметр, см сохран- ность, %

перед уходом в зиму после схода снега

Стационар № 1, равнина, прямо-линейнопрямоугольная обычный 1-рядная 28 109 214 12 18,5 46,6

2-рядная 29 100 232 12 16,5 41,5

3-рядная 29 101 226 11,3 15,4 35,5

4-рядная 30 99 213 11,0 15,1 31,6

5-рядная 30 96 224 11,0 15,0 31,4

плотная 150 84 470 - - -

Стационар № 2, склон, контурнопараллельная по мокрому откосу 1-рядная 74 103 379 17 22,8 82

по сухому откосу 1-рядная 82 94 355 14 18,3 60

по гребню вала 1-рядная 61 90 214 13 17,6 57

Березовый колок (контроль) 51 105 402 - - -

Равнина без лесополос (контроль) 15 73 148 - - -

Лучшими показателями роста и развития отличаются однорядные лесные полосы, совмещенные с простейшими гидротехническими сооружениями. Высота деревьев в них достигала 17 м при диаметре 18,5 см и сохранности 82%.

Система лесных полос способствует формированию в агроландшафтах более благоприятного для сельскохозяйственных культур климата и, прежде всего, ветрового режима. От характера ветрового потока во многом зависит и распределение твердых осадков как в лесополосе, так и на полях.

В годы наблюдений продолжительность метелей составляла от 221 до 496 ч за зимний период. Порывы ветра порой достигали 24 м/с, а в среднем скорость ветра составила 16 м/с.

Наши исследования показывают, что лесные полосы тридцатилетнего возраста, посаженные через 200 м, делят территорию пашни на отдельные снегосборные участки.

Однорядные, двурядные лесные полосы образуют зону повышенного переноса снега в заветренной части лесной полосы на расстояние 20 м, далее формируется зона активного снегоотложения с высотой снега 5080 см. Протяженность ее достигает 140 м. Трех-, пятирядные лесные полосы начинают формировать снежный шлейф сразу после лесополосы длиной 90 м. Зона выдувания снега перечисленных вариантов лесных полос колеблется также в пределах 90 м. Наветренная зона, где высота снежного покрова несколько выше, чем в зоне выдувания, не превышает длину в 20-30 м. Высота снежного покрова в 1-5-рядных системах лесных насаждений превышает высоту снежного покрова, замеренную на контрольных полях (без лесных полос). Исключение составляют полосы плотной конструкции. На расстоянии 10 м заветренной ее стороны ежегодно накапливаются большие сугробы снега, достигающие 1,5-2,0 м. На расстоянии 20 м от полосы высота сугроба резко уменьшается до 80-90 см, а на расстоянии 30 м — до 5060 см. Далее до 80 м высота снега постепенно уменьшается и переходит до уровня высоты снега, полученной на контроле. Перед очередной лесной полосой с 20 м снег накапливается до 1 м и более.

Таким образом, на вариантах лесных насаждений в заветренной зоне наблюдается более высокое накопление снега. Запасы влаги в снеге здесь достигают 155-183 мм, а в системе лесных полос плотной конструкции — 190 мм и выше, что превышает величину выпавших осадков за зимний период. Коэффициент снегоотложения составляет 1,03-1,26. Наиболее ровно распределяет снежный покров в междурядном пространстве система однорядных лесных насаждений. Она способна задерживать снег на по-

лях в количестве 90% от выпавшего. Двух-, пятирядные системы лесных насаждений, а особенно лесные полосы плотной конструкции, уступают однорядным по этим показателям. В целом лесные полосы увеличивают снегозадерживающую способность стерневого фона на 65-75% (табл. 2).

На склонах, обустроенных контурномелиоративным способом, однорядные

лесные полосы, посаженные по границам полос-контуров, совмещенные с ПГС, накапливают до 130 мм зимних осадков (коэффициент снегоотложения — 0,81). Здесь также заметно неравномерное распределение снега. В центральной части полосы-контура высота снежного покрова составила 43 см, в заветренной и наветренной зонах влияния лесных полос — 61 и 52 см. Неравномерное распределение связано с углом подхода направления основного ветра к лесной полосе. С помощью лесных полос на склоновых землях, особенно ветроударных, где очень мало задерживается снега, удается задержать до 80-90% выпавших осадков в зимний период.

После схода снега величина весенней влагозарядки почвы находилась в прямой зависимости от запасов воды в снеге. В зонах активного снегонакопления (I, III зоны) запасы продуктивной влаги в системе 1-5-рядных лесных полос достигали 200-224 мм, плотной конструкции — 237 мм. В центральной части (II зона) 1-5-рядных лесных полос они колебались в пределах 170-190 мм, а плотной конструкции на уровне контроля — 125-134 мм.

Аналогичная закономерность по запасам влаги в почве наблюдается и в системах лесных полос на склонах, размещенных контурно-мелиоративным способом. Практически все варианты лесных полос превосходили по запасам влаги контрольные участки (вариант без лесных насаждений).

Различное увлажнение в экологических зонах лесных насаждений повлияло и на урожайность яровой пшеницы.

Урожайность яровой пшеницы на облесенных полях, рассчитанная по средневзвешенным показателям (урожайность и протяженность зоны переноса снега) для каждого варианта относительно контроля, была выше на 1,4-2,2 ц/га. Наблюдалась ее дифференциация по экологическим зонам. В зоне выдувания снега она была ниже на 3,0-3,5 ц/га, что, вероятно, объясняется не только пониженным увлажнением, но и сложившимся плодородием почвы за период функционирования лесных полос. Наблюдается заметное преимущество однорядной лесной полосы по урожайности пшеницы за счет более равномерного распределения снега.

Таблица 2

Влияние лесных полос различной конструкции на распределение снега в межполосных пространствах

Элементы рельефа, организация территории Конструкция л/п Зоны переноса снега Протяженность зоны переноса, м Высота снежного покрова, см Запасы воды в снеге, мм Коэффициент сне-гоотложе-ния

1 140 62 155 1,03

2 40 46 115 0,76

1-рядная 3 20 54 135 0,90

среднее - 54 135 0,90

1 100 58 145 0,96

2 80 40 100 0,66

2-рядная 3 20 46 115 0,76

среднее - 58 120 0,79

1 90 63 157 1,05

2 90 39 97 0,65

Равнина, прямолинейно- 3-рядная 3 20 49 122 0,82

прямоугольная, угол среднее - 50 125 0,84

подхода ветра к л/п 90 1 90 66 165 1,10

с расстоянием между 2 90 43 107 0,72

л/п 200 м 4-рядная 3 20 50 125 0,83

среднее - 53 132 0,88

1 90 74 185 1,23

2 90 36 90 0,60

5-рядная 3 20 48 120 0,80

среднее - 53 132 0,88

1 60 76 190 0,20

2 120 22 55 0,36

плотная 3 20 78 195 1,30

среднее - 59 147 0,62

Контроль без л/п - 700 15 36 0,25

Склон северо-западной 1 8 61 152 0,95

экспозиции, КМЗ, угол 2 46 43 107 0,66

подхода ветра к л/п 1-рядная 3 6 52 130 0,81

80°, между л/п 75 м среднее 52 130 0,81

Выводы

Жизнеспособность и устойчивость лесных насаждений зависят от их конструкции и способа посадки, влияющих на поступление влаги в почву в лесополосе от твердых осадков.

Наилучшие таксационные показатели наблюдаются в 1-2-рядных лесных полосах, к 30-летнему возрасту сохранность деревьев достигает 40,6-41,5%. Совмещение однорядных лесных полос с гидротехническими сооружениями увеличивают степень жизнеспособности деревьев до 60-80%. Недостаток влаги, затененность, вредители, болезни в 3-5-рядных лесных полосах уменьшают эти показатели в среднем до 31,5-35,0%, а в их центре — до 25,5-28,6%.

Система лесных полос ажурно-проду-ваемой конструкции, размещенных поперек основного направления ветра через 200 м, позволяет решить проблему снежной мелиорации на полях, улучшить увлажнение

почвы под культурами и увеличить продуктивность агроландшафтов на 11,5-14,2%.

Лучшим вариантом лесомелиорации на равнинных агроландшафтах являются однорядные лесные полосы, совмещенные с простейшими гидротехническими сооружениями.

Библиографический список

1. Павловский Е.С. Научные основы ландшафтной агролесомелиорации // Земледелие. — 1990. — № 7. — С. 37-40.

2. Кузнецов В.Р. Аэродинамические свойства основных полезащитных лесных полос в сухостепной части Западной Сибири // Бюллетень ВНИИАПМИ. — Волгоград, 1990. — С. 33-35.

3. Симоненко А.П., Парамонов Е.Г., Ишутин Я.Н., Симоненко Т.И. Лесоразведение на Алтае: монография. — Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2003. — 240 с.

+ + +