Эколого-мелиоративное влияние культур сосны на пастбища Терско-Кумского междуречья

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 634.9:631.6

ЭКОЛОГО-МЕЛИОРАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ КУЛЬТУР СОСНЫ НА ПАСТБИЩА ТЕРСКО-КУМСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ А. С. Манаенков, доктор сельскохозяйственных наук И. Г. Сурхаев, аспирант

ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский агролесомелиоративный институт,

г. Волгоград

В статье рассмотрены эколого-мелиоративные аспекты облесения сосной деградированных пастбищ на Терских и Бажиганских песках Восточного Предкавказья.

Ключевые слова: Терский массив, Бажиганский массив, культуры сосны, аэромелиоративная эффективность, пастбища.

Цель исследований - провести анализ мелиоративной эффективности облесения сосной ландшафтов бугристых песков Терского и Бажиганского массивов, используемых как природные кормовые угодья.

В основу оценки положена агро- и аэромелиоративная (баланс атмосферы) ценность древостоев лесных культур.

Объектами исследований являлись разновозрастные насаждения сосны (22-56 лет) и кормовые фитоценозы из разных видов трав-псаммофитов на территории трех лесных дач Ачикулакской НИЛОС (Бажиганские массив) и Иргаклинского заказника (Терский массив). В ходе полевых исследований описывали видовой состав и продуктивность кормовых фитоценозов, произрастающих вблизи сосновых насаждений и на значительном отдалении от них. В различных лесорастительных условиях на объектах исследований провели буровое зондирование почвогрунта на глубину до 7 м.

Методика исследований. Таксация древостоя сосны проводилась на пробных площадях по типовой методике. Аэромелиоративная эффективность рассчитывалась по стоимости накопленного растительностью углерода и произведенного ею кислорода.

Расчет запасенного углерода насаждениями сосны производился по формуле [3].

О=У*Е*0,5,

где О; - суммарная биомасса в пересчете на углерод в год учета ; т; V - запас древесины в насаждении, м3/га; Е - коэффициент пересчета запаса в биомассу.

Расчет запасенного углерода насаждений сосны оценивался по общим запасам фито-массы. При расчетах исходили из того, что в сухой массе стволов и ветвей и корней содержится приблизительно 50 % углерода, а в массе хвои и травы - 45 %. Расчет выделенного насаждениями сосны кислорода (О;) производили по формуле [2]:

О = V*E*1,45.

При расчете массы кислорода, произведенного травостоем и хвоей, в формулу вводили коэффициент 1,3 (С=У*1,3).

Для описания травянистого покрова на исследуемых объектах закладывалось по 10 учетных площадок величиной 1-4 м . На учетных площадках описывали видовой состав (кустарники, кустарнички, полукустарнички, дерновинные злаки и др.) [6]. Для определения урожайности [7] закладывались делянки размером 40 м (5х8 м), в которых были расположены четыре учетные площадки размером 2,5 м2 (1,0х2,5 м). Урожайность воздушно-сухой массы с 1 га (Усм) провели по следующим расчетам:

Усм = А*С/0*100,

где А - масса с четырех учетных площадок размером 10 м2 (кг); 10000 - площадь 1 га (в м2); С -выход воздушно-сухой массы в средней пробе (в %); 100 - постоянная величина.

Наиболее очевидным и учитываемым результатом этой функции на исследуемой территории является повышение видового разнообразия, продуктивности травостоя на защищенных пастбищах и улучшение углеродно-кислородного баланса атмосферного воздуха.

Наши исследования показали, что уровень мелиоративного влияния культур сосны на прилегающую территорию прямо пропорционален их возрасту и состоянию, т.е. имеет накопительный характер. Так, полевыми наблюдениями установлено, что процесс активного заселения прилегающей к культурам сосны территории степными травами начинается с первых лет их жизни как результат усиления охраны мелиорированных угодий, но особенно заметно проявляется со второго десятилетия жизни насаждений.

На территории первой лесной дачи (Бажиганский массив) на близководных многофазных слабозасоленных песках необлесенные участки покрыты в основном свинороем пальчатым (Cinodon dactilon L. 42,0 %). Вокруг насаждений сосны 1954 и 1984 гг. хорошо растут морковь дикая (Daucus carota L., 25,8 %), молочай лозный - 18,4 %, ковыль тырса (Stipa capillata L., 14,7 %), вьюнок полевой (Convoivulus arvensis L., 12,3 %), свинорой пальчатый (9,2 %).

Таблица 1 - Сравнительная экологическая оценка пастбищных фитоценозов, произрас-

тающих в открытой и на мелиорированных сосной территориях

№ Наименование экотопа Преобладающее кол-во пастбищных фитоценозов Характеристика песков зоны аэрации Запас сухой массы, ц/га Запасенный углерод, т/га Выделенный кислород, т/га

состав растений %

1 Степной Свинорой пальч. Солодка гол. 42,0 20,0 Близководные глинистые 5,9 2,7 7,7

2 Переходный Морковь дик. Молочай лоз. 25,8 18,4 16,9 7,6 22,0

3 Степной Верблюжья кол. Солодка гол. 51,4 25,1 Глубоководные рыхло-связнопесчаные 28,6 12,9 37,2

4 Переходный Солодка гол. Вейник трост. 70,4 21,6 37,0 16,7 48,1

5 Степной Верблюжья кол. Вейник трост. 57.4 19.5 Глубоководные связнопесчаные и супесчаные 18,7 8,4 24,3

6 Переходный Солодка гол. Верблюжья кол. 92,1 4,7 3,4 1,5 4,4

7 Степной Солодка гол. Верблюжья кол. 72,1 12,6 Глубоководные рыхлопесчано- супесчано-легкосуглинистые 10,5 4,7 13,7

8 Переходный Солодка гол. Верблюжья кол. 33,9 26,6 29,2 13,1 38,0

9 Степной Верблюжья кол. Солодка гол. 52,3 36,0 Глубоководные рыхлопесчано- супесчано-легкосуглинистые 10,2 4,6 13,3

10 Переходный Солодка гол. Верблюжья кол. 52,5 14,8 13,0 5,9 16,9

11 Степной Свинорой пальч. Морковь дик. Полынь бел. 33,9 29.1 18.2 Близководные супесчано-суглинистые 19,1 8,6 24,8

12 Переходный Свинорой пальч. Вейник трост. 46,9 24,4 19,0 8,6 24,7

Бажиганский массив - № 1-10; Терский массив - № 11-12

На территории второй и третьей лесной дачи на глубоководных песчаных и песчано-супесчаных отложениях пастбищные экосистемы состоят преимущественно из солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.) и верблюжьей колючки (Alhagi pseudalhagi). Больше солодки учтено на участке вблизи и около средневозрастных насаждении сосны. Ее доля в массе травостоя на облесенном участке составляет 45,0-92,1 %, в степи -25,1-72,1 %, а высота кустов - 50-70 см и 50-65 см. Верблюжья колючка охотно занимает открытые участки пастбищ (ее доля в составе трав - (5,5-57,4 %), высота растений составила 115-120 см. Вблизи сосновых насаждений она изреживается, уступая место солодке голой (4,7-26,6 %). На Иргаклинской лесной даче (Терский массив) на близко-водных супесчано-суглинистых отложениях травянистый покров в открытой и на мелиорированных сосной территории состоит преимущественно из свинороя пальчатого (33,9-55,3 %), моркови дикой (Daucus carota L.,7,8-29,1 %), полыни белой (Artemisia absinthium L.,6,5-18,2 %) (табл. 1).

Результаты исследований свидетельствуют также о том, что мелиоративное влияние лесонасаждений на пастбища проявляется не везде одинаково. С одной стороны, оно зависит от состояния самих насаждений, с другой, - от качества фитоэкологиче-ских условий песчаных земель (рельефа, глинистости покровных отложений и т.п.). Прослеживается общая закономерность - чем лучше фитоэкологические условия песков, тем богаче видовой состав и больше фитомасса кормовых растений. В агромелиоративном отношении наиболее эффективны кулисные лесонасаждения, расположенные друг от друга на расстоянии более двух высот (2Н) древостоя поперек преобладающих суховеев. Таким образом, создание сосновых культур (особенно кулисных большой протяженностью) на лесопригодных песках Восточного Предкавказья можно использовать как основу (первый этап) при формировании системы защитно-кормовых насаждений - лесной мелиорации деградированных кормовых угодий - трансформации их в лесопастбища, лесоохотничьи или рекреационные угодья [5].

Известно, что лесные экосистемы, имея значительно больший объем ризосферы и надземных органов, полнее используют природно-ресурсный потенциал территории, оказывают на нее существенно большее оздоровляющее влияние в виде поглощения углерода и выделения кислорода, нежели травянистые ассоциации, особенно на деградированных пастбищах аридной зоны. Поэтому защитные лесонасаждения на открытых ландшафтах выступают хранителями (стоком, резервуаром) углерода. Особенно это актуально для безлесных районов с развитой транспортной и добывающей инфраструктурой, где естественная лесистость территории не превышает 1 %.

Один гектар леса в среднем поглощает около 6 т СО2 и выделяет 5 т кислорода. Наиболее активно эти процессы протекают в быстрорастущих молодняках [1]. С возрастом насаждений и притуплением роста древостоя эти процессы постепенно угасают. Поэтому можно считать, что углеродопоглощающая и кислородопродуцирующая активность защитных лесонасаждений на пастбищных и других угодьях является в основном функцией лесопригодности земель и качества лесных культур. А суммарная масса произведенной продукции - и возраста насаждений.

Выполненные в соответствии с методикой [8, 4, 9] и конверсионными коэффициентами расчеты депонированного углерода и произведенного кислорода приведены в таблице 2. Они свидетельствуют о том, что культуры сосны на песчаных землях Терско-Кумского междуречья имеют различную аэромелиоративную эффективность. В пересчете

на год она составляет соответственно 0,88-3,62 и 1,26-5,25 т/га. У молодняков на Терских песках она повышается вместе с увеличением густоты (примерно, с 1,50 до 2,45 тыс./га).

Таблица 2 - Аэромелиоративная эффективность сосновых насаждений и песчано-

степной растительности на пастбищах Терско-Кумского междуречья

№ пп Состав Возраст, лет*** Древесина Хвоя Мортмасса Всего Травостой на песках

слабозаросших сильнозаросших

Запас фитомассы, т/га

6* Ск 18 63,2 8,7 41,7 - 0,68** 3,38**

8* Ск 18 71,9 9,6 47,5 -

7* Ск 20 31,2 3,8 20,6 -

10 Ск 28 126,5 5,6 67,0 -

9 Ск 30 118,8 5,5 63,0 -

5 Ск 34 114,4 9,2 52,6 -

1 Ск 37 178,4 9,3 82,1 -

2 Ск 37 86,5 6,2 39,8 -

11 Ск 54 112,4 6,0 59,6 -

2а Со 37 41,5 5,0 19,1 -

3 Со 37 64,7 12,2 29,7 -

4 Со 34 64,0 7,3 29,4 -

Депонирование углерода, т/га

6* Ск 18 21,6 3,9 20,8 46,3 0,31 1,52

8* Ск 18 36,0 4,9 18,0 58,9

7* Ск 20 15,6 1,7 17,8 35,1

10 Ск 28 63,2 2,5 31,6 97,3

9 Ск 30 59,4 2,5 31,5 93,4

5 Ск 34 57,2 4,1 26,3 87,6

1 Ск 37 89,2 4,1 41,0 134,3

2 Ск 37 43,2 2,8 19,9 65,9

11 Ск 54 56,2 2,8 29,8 88,8

2а Со 37 20,7 2,2 9,5 32,5

3 Со 37 32,3 5,6 16,1 54,0

4 Со 34 32,0 3,3 16,0 51,3

П роизводство кислорода, т/га

6* Ск 18 31,3 5,1 30,2 66,6 0,88 4,39

8* Ск 18 52,2 6,2 26,1 84,5

7* Ск 20 22,6 2,2 25,8 50,6

10 Ск 28 91,6 2,9 45,8 140,3

9 Ск 30 86,1 2,9 45,8 134,8

5 Ск 34 82,9 5,3 38,1 126,3

1 Ск 37 129,3 5,3 59,5 194,1

2 Ск 37 62,6 3,6 28,9 93,1

11 Ск 54 81,5 3,6 43,2 128,3

2а Со 37 30,0 2,9 13,8 46,7

3 Со 37 46,8 7,3 23,3 77,4

4 Со 34 46,8 4,3 23,3 70,4

. Примечание: * - Терский песчаный массив; ** - подземная фитомасса учтена в размере 60% от со-

вокупной живой фитомассы растений (по Ф.И. Левину [5]), мортмасса трав не учитывалась в связи с ее небольшим запасом на используемых пастбищах;*** - учитывая местные особенности роста, в расчетах насаждения сосны до 20-летнего возраста отнесены к молоднякам, 21-30 лет - к средневозрастным, 31-40 лет - приспевающим, а старше 40 лет - к спелым и перестойным.

Как правило, снижение густоты средневозрастных и приспевающих древостоев до уровня менее 1000 деревьев на 1 га сопровождается снижением их положительного влияния на атмосферу. По показателю влияния на качество атмосферного воздуха насаждения сосны крымской имеют 1,5-2,5-кратное преимущество над насаждениями сосны обыкновенной. Учитывая, что средний возраст хвои после перехода древостоя на дефицитный ре-

жим водного питания у сосны крымской не превышает 2-2,5 лет, а у сосны обыкновенной - 1,5 лет, ее ежегодный прирост (построение тканей самой хвои) сопровождается депонированием 1-2 т/га углерода и выделением 2-4 т/га кислорода. Это сопоставимо с аэромелиоративной эффективностью годичного прироста всей живой фитомассы богатого песчано-степного травостоя, а совокупная углеродо-кислородная продуктивность сосновых насаждений существенно превосходит пастбищных фитоценозов.

В целом, можно утверждать, что с повышением влагообеспеченности и удлинением периода быстрого роста древостоя сосны аэромелиоративная эффективность ее насаждений повышается. Запасы углерода в них быстро увеличиваются вплоть до возраста начала интенсивного отмирания деревьев. В связи с этим, большое значение имеют правильный подбор площадей, совершенствование приемов создания и выращивания насаждений, направленных на повышение их долговечности.

Таким образом, разведение культур сосны на песках Терско -Кумского междуречья сопровождается большим мелиоративным воздействием на окружающую территорию. Главными составляющими этого воздействия является повышение про-тиводефляционной устойчивости прилегающих пастбищ, улучшение условий регенерации и формирования фитомассы кормовых растений, и, в целом, качества окружающей среды.

При традиционных способах создания к 40-летнему возрасту насаждения сосны крымской депонируют не менее 100-140 т/га углерода и выделяют 130-200 т/га кислорода, сосны обыкновенной, соответственно - 40-60 и 50-80 т/га.

Аэромелиоративная эффективность сосновых культур многократно выше таковой травянистого покрова деградированных пастбищ и не уступает или несколько превосходит эффективность полноценных травянистых экосистем на гумусированных песках. Наибольшую аэромелиоративную эффективность имеют достаточно густые рано смыкающиеся культуры.

Библиографический список

1. Архангельская, Г. П. Роль защитных лесных насаждений в фиксации углекислоты [Текст]/ Г. П. Архангельская// Роль и место агролесомелиорации в современном обществе: материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 75-летию ВНИАЛМИ, г. Волгоград, 10-13 окт. 2006 г. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2007. - С. 32-37.

2 . Гитарский, Д. Г. Карабань [Текст] / Д. Г. Гитарский, Г. Н. Замолодчиков, Р. Т. Коровин// Лесоведение. - 2006. - №6. - С. 34-44.

3. Ивонин В. М. Адаптивная лесомелиорация степных агроландшафтов [Текст]: монография/ В. М. Ивонин, В. В. Танюкевич, Н. Е. Лобов; под редакцией Ивонина В. М. - Новочеркасск, 2009.- С. 284.

4. Левин, Ф. И. Окультуривание почв [Текст] / Ф. И. Левин. - М.: Колос, 1972. - С. 264.

5. Манаенков, А. С. Методика ландшафтно-хозяйственной классификации песчаных земель засушливых областей юго-востока европейской части СНГ [Текст] / А. С. Манаенков, Н. С. Зюзь, К. Н. Кулик. - М.: РАСХН., 1997. - С. 47.

6. Методика полевых геоботанических исследований [Текст]. - М.: Издательство АН СССР, 1938. - 214 с.

7. Методические указания по определению урожайности пастбищ в колхозах и совхозах [Текст]. - М.: Колос, 1971. - 8 с.

8. Оценка запасов и годичного депонирования углерода в фитомассе лесных экосистем России [Текст]/ А. С. Исаев, Г. Н. Коровин, А. И. Уткин, А. А. Пряжников, Д. Г. Замолодчиков // Лесоведение. - 1993. - №5. - С. 3-10.

9. Чесноков, Н. И. Оценка кислород-продуцирующей функции леса [Текст]/ Н. И. Чес-ноков, В. М. Долгошеев // Лесное хозяйство. - 1978. - №7. - С. 32-35.

E-mail: vnialmi@yandex.ru 5