Многофункциональная роль лесных насаждений в преобразовании и восстановлении ландшафта



Скачать 169.21 Kb.
Дата23.04.2016
Размер169.21 Kb.
ТипГлава
Глава 2. многофункциональная роль лесных насаждений в

преобразовании и восстановлении ландшафта
Лесомелиоративные (защитные) насаждения выполняют многофункциональную роль в преобразовании, сохранении и восстановлении ландшафтов. Они играют исключительную роль в поддержании экологического равновесия. Создаваемые на открытых сельскохозяйственных землях, они превращают его, изменяют ландшафт в лесоаграрный, существенно обогащают его, изменяют экологические условия выращивания сельскохозяйственных культур, улучшают состояние кормовых угодий, положительно влияют на продуктивность скота, птиц, на условия работы тружеников сельского хозяйства, способствуют созданию благоприятного водного режима и сохранению почвенного плодородия. Замена в полупустыне, степи и лесостепи открытого сельскохозяйственного ландшафта лесоаграрным приводит к формированию качественно новой экологической среды. С помощью лесных насаждений осуществляется лесомелиорация ландшафтов, защита почв от ветровой и водной эрозии и других неблагоприятных явлений природы, обеспечиваются высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур и вовлечение в хозяйственное использование непродуцирующих земель.

Искусственно создаваемые лесомелиоративные насаждения вдоль транспортных путей защищают их от снежных заносов, сильных ветров и других неблагоприятных природных явлений. Велика роль насаждений в борьбе с водной и ветровой эрозией на пахотных землях, горных склонах и других объектах. Создаваемые по берегам водохранилищ, они защищают берега от разрушения волнобоем (от абразии), а прилегающую полосу от заболачивания. Лесомелиоративные насаждения, выращиваемые на радиоактивно загрязненных землях, играют важную эколого-радиационную функцию в стабилизации, поглощении, перераспределении и самоочищении экосистемы от радионуклидов.

Лесомелиоративные насаждения бывают полосными, куртинными, колковыми, массивными. Наибольший эффект достигается в том случае, когда насаждения образуют взаимосвязанную систему лесных полос определенной конструкции. При этом окаймляющие защищаемую площадь лесные насаждения расположены друг от друга на расстоянии, обеспечивающем эффективное снижение воздействия неблагоприятных природных факторов и защиту от них всей площади.
2.1. Конструкции лесных полос

Значение лесных полос

Полезность защитных лесных насаждений в сельском хозяйстве доказана наукой и стопятидесятилетним опытом в нашей стране. Впервые идея о защите полей лесными полосами была высказана в 1767 г. известным русским агрономом А.Т. Болотовым. Практически ее осуществил В.Я. Ломиковский в 1809 г. в Полтавской губернии.

Таким образом, полезащитное лесоразведение впервые зародилось им получило широкое развитие в нашей стране.

Большой вклад в полезащитное лесоразведение внесли В.В. Докучаев и Г.Н. Высоцкий. В.В. Докучаев, возглавляя с 1892 г. экспедицию по выяснению причин засухи и разработке мер борьбы с ней, заложил три опорных пункта (Каменная степь, Старобельский и Мариупольский), в каждом из которых была создана сеть полезащитных лесных полос. Г.Н. Высоцкий, принимая участие в работе этой экспедиции, разработал научные основы защитного лесоразведения.

За время с 1917 по 1960 г. в нашей стране создано 3818 тыс. га защитных лесонасаждений.

Полезащитные лесные полосы приносят огромную пользу сельскому хозяйству. Полезное действие их заключается в том, что создавая препятствие ветровым потокам, они снижают скорость ветра на полях. При этом скорость ветра уменьшается как с подветренной, так и наветренной стороны лесных полос. С наветренной стороны скорость ветра уменьшается на расстоянии, равном 5-10-кратной высоте лесной полосы. Дальность заметного ветрозащитного действия полосы с подветренной стороны равна примеро 25-30-кратной высоте лесных насаждений. Следовательно, чем выше полоса, тем на большее расстояние она защищает поле от ветра. Снижая скорость ветра, лесные полосы способствуют уменьшению испарения воды почвой и растениями, произрастающими на полях межполосных пространств.

Исследованиями доказано, что в течение вегетационного периода испарение на защищенной полосами территории уменьшается на 25%. В засушливых районах при общем недостатке влаги в почве этот факт имеет большое значение.

Двухлетними наблюдениями в Каменной степи Воронежской области было установлено, что под влиянием лесных полос уменьшается испарение влаги с паровых полей на одну треть по сравнению с испарением с таких же полей, расположенных в открытой степи.

Исследованиями ряда опытных станций доказано, что под защитой лесных полос коэффициент транспирации у сельскохозяйственных растений понижается, т.е. растения расходуют почвенную влагу более продуктивно.

Под влиянием полезащитных лесных полос изменяется также влажность воздуха. Так, по наблюдениям Тимашевского опорного пункта (Куйбышевская область), установлено, что над полем, защищенным лесными полосами, увеличивается относительная влажность воздуха на 2-3%.

Нельзя не указать на большое значение лесных полос для снегозадержания на полях. В открытом поле ветер сдувает снег в овраги, балки и другие пониженные места. Иная картина наблюдается на полях, защищенных сетью лесных полос. Снег на них распределяется более или менее равномерно и почти совсем не сдувается ветром, что способствует отеплению и предохранению озимых культур от вымерзания в особенно холодное время. На полях с лесными полосами почва зимой промерзает на меньшую глубину, чем в открытом, незащищенном поле. Поэтому весной при таянии снега большая часть талой воды впитывается в почву, в то время как в незащищенном поле, особенно при неровном рельефе, значительная часть талых вод втекает по поверхности мерзлой почвы.

Лесные полосы также эффективны в борьбе с водной и ветровой эрозией почвы.

В районах орошаемого земледелия лесные полосы, создаваемые вдоль каналов, защищают их от разрушения и чрезмерного испарения в них воды, а также способствуют созданию более благоприятных условий для выращивания высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Лесные полосы оказывают положительное влияние на почву, заключающееся в повышении содержания в ней гумуса, а также увеличения количества подвижного, легко усвояемого растениями фосфора.

Таким образом, полезащитные полосы, оказывая благотворное влияние на микроклиматические условия межполосных пространств, влажность почвы и ее плодородие, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур, особенно в степных засушливых районах

Таблица 1

Урожайность сельскохозяйственных культур в среднем

за пять лет (по данным В.Е. Свириденко)


Сельскохозяйственные культуры



Поля без лесополос

Поля с лесополосами

Прибавка урожая на полях с лесополосами, ц/га

площадь, га

урожайность, ц/га

площадь, га

урожайность, ц/га

Озимая пшеница

557

26,1

767

28,4

2,2

Ячмень

281

29,8

208

38,1

8,3

Кукуруза на зерно

1403

43,5

584

50,9

7,4

Горох

457

16,7

433

21,8

5,1

Подсолнечник

413

20,6

566

22,9

2,3

Сахарная свекла

811

279

817

322

43

По имеющимся данным, средняя многолетняя прибавка урожая на полях, расположенных среди лесных полос, выражается в 20-25% по сравнению с урожайностью полей, не защищенных полосами, а в годы резко засушливые эта прибавка урожая может достигать 75%.

Обобщение многолетних наблюдений показывает, что наибольшую прибавку урожая под защитой лесных полос дают травы, технические и озимые культуры, корнеплоды, как более требовательные к уcловиям влажности почвы. Яровые культуры несколько менее отзывчивы, но также дают заметную прибавку урожая, особенно в сильно засушливые годы.

В полезащитных лесных полосах находят благоприятные условия для жизни многие полезные для сельского хозяйства птицы и животные, уничтожающие вредителей полей. Многие древесные и кустарниковые породы, вводимые в лесные полосы, являются медоносными растениями, дающими большой взяток меда пчелам, что содействует успешному развитию пчеловодства.

Конструкция лесных полос различного назначения

Конструкция лесной полосы характеризуется особенностями строения насаждения и его густоты, определяющими степень ветропроницаемости продольного профиля полосы. Глазомерно конструкция лесной полосы устанавливается по наличию и характеру расположения сквозных просветов в кронах и между стволами деревьев, т.е. по всему вертикальному профилю насаждения.

Полосы бывают непродуваемой, продуваемой, ажурной, ажурно-продуваемой и ажурно-плотной конструкции.

Непродуваемая (плотная) конструкция. Густое снизу доверху насаждение почти без просветов в облиственном состоянии. Практически через такое насаждение ветровой поток почти не проникает. Встретив на своем пути лесную полосу и ударившись о нее, ветер переваливает через полосу сверху и частично отбрасывается назад. В безлиственном состоянии такая лесная полоса представляет собой очень густую, мелкую сетку, через которую с большим трудом проникает часть струй ветрового потока, а часть переваливает также через верх насаждения. Их образуют, как правило, главная, сопутствующая и кустарниковая породы.

Продуваемая конструкция. В нижней, приземной, части насаждения сосредоточены вертикальные просветы удлиненной формы, так как образованы стволами деревьев, очищенных от ветвей. Верхняя часть в облиственном состоянии совершенно плотная, а без листьев представляет собой очень мелкую, густую сетку. Ветровой поток при облиственном состоянии деревьев проникает через приземную часть, зимой тоже в основном здесь же, но небольшая часть потока проникает и через кроны деревьев в верхней их части. Площадь просветов между стволами составляет более 60% и в кронах – до 10%.

Ажурная конструкция. Насаждение имеет по всей своей высоте равномерные просветы приблизительно одной формы, образованные в основном ветвями деревьев и частично кустарники. В облиственном состоянии просветов меньше, без листьев – больше. Весь ветровой поток проникает через всю лесную полосу равномерно. Общая площадь просветов в полосе составляет от 15 до 35%.

Ажурно-продуваемые полосы имеют такую же сильную воздухопроницаемость в своей нижней части, как продуваемые, и такую же среднюю в кронах, как ажурные.

Полосы ажурно-плотной конструкции – это насаждения с ажурным или чаще редким верхним пологом и густым подлеском из кустарников и низкорослых деревьев или с густыми кустарниковыми опушками.

Таким образом, под конструкцией лесной полосы следует понимать определенной сочетание величины, формы и количества просветов и плотных, то есть беспросветных, частей в лесной полосе и характер их взаимного расположения в продольном профиле насаждения.

В районах с холодной и снежной зимой, а также с зимними оттепелями создают полезащитные полосы продуваемой конструкции, а в районах сухой степи с непостоянным снежным покровом и сравнительно мягкой зимой и в местностях с пыльными бурями – ажурной конструкции.

Полезащитные лесные полосы могут быть чистыми и смешанными. При подборе древесных пород необходимо стремиться к тому, чтобы на протяжении всего периода существования полосы без значительных трудовых затрат поддерживалась ее конструкция, обеспечивая высокую защитную и мелиоративную роль при успешном росте и биологической устойчивости.


2.2. Влияние лесных полос на микроклимат, абиотические факторы и физиологические процессы растений.

Лесные полосы влияют на движение ветрового потока и скорость ветра, что в значительной степени зависит от конструкции лесной полосы. Дальность влияния полосы измеряется в высотах насаждения (Н). Плотные лесные полосы действуют по типу непроницаемых экранов. Воздушный поток при встрече с такой полосой практически не дробясь обтекает насаждение сверху, а затем довольно резко опускается вниз, достигая поверхности земли на расстоянии 3-5 Н. В этом месте наблюдается интенсивное перемешивание приземных слоев воздуха и зарождение ветровой эрозии.

Ажурные лесные полосы действуют по типу решетчатых экранов. Они делят ветровой поток на две части: одна часть проходит через полосу, дробясь на отдельные струи, а другая – переваливает через насаждение.

Продуваемые лесные полосы действуют по типу аэродинамических диффузоров, разделяя ветровой поток плотными кронами надвое: один переваливается через полосу, другой проходит между стволами деревьев в приземной части насаждения.

Ажурно-продуваемые полосы пропускают основную часть ветрового потока через низ, а остальные поток, разбиваясь на мелкие струи, движется сквозь кроны.

Лесные полосы уменьшают скорость ветра в приземной слое воздуха. Наибольшее ветрозащитное влияние они оказывают в том случае, если расположены перпендикулярно направлению ветра. Отклонение направления ветра от перпендикулярного к полосе до 300 существенно не снижает ветрозащитные свойства лесных полос.

Полосы различных конструкций по-разному влияют на скорость ветра. Снижение скорости ветра на 10% считают эффективным. В этом случае дальность положительного влияния полос будет следующей. При подходе к полосе плотной конструкции скорость ветра начинает снижаться на расстоянии 7-10Н. В самой полосе или при выходе из нее скорость ветра близка к нулю. Затем скорость ветра восстанавливается на расстоянии 15-20 Н. Общее снижение скорости ветра (с наветренной стороны 7-10Н и с заветренной 15-20Н) не превышает 25Н.

При полосе ажурной конструкции снижение скорости ветра с наветренной стороны наступает на расстоянии 5-7Н, и оно продолжается в самой полосе и за ней. На расстоянии 3-4Н от полосы с заветренной стороны скорость минимальная и составляет 15-40% от скорости в степи. Затем происходит плавное увеличение, и на расстоянии 30-35Н она приближается к скорости ветра в открытой степи. При встрече ветрового потока с полосой продуваемой конструкции начало снижения скорости ветра с наветренной стороны отмечается также на расстоянии 5-7Н. Однако в самой полосе скорость возрастает (происходит поджатие воздушного потока в нижней части лесной полосы), но затем происходит ее снижение, и на расстоянии 5-8Н с заветренной стороны она составляет 30-50% от скорости ветра в открытой степи. После этого скорость увеличивается, достигая первоначальной скорости на расстоянии 30-35Н. Общая дальность влияния полос ажурной и продуваемой конструкции составляет 35-40Н. Дальность положительного влияния ажурно-продуваемых полос на снижение скорости ветра чаще всего составляет 12-15Н. Скорость ветра в этой зоне в среднем снижается на 20-25%. В конкретных условиях дальность эффективного влияния полос на скорость ветра, движение ветрового потока и другие элементы микроклимата могут изменяться, так как это зависит от многих факторов.

Лесные полосы не только снижают скорость ветра, но и уменьшают турбулентный обмен в приземном слое воздуха. Влияние лесных полос на ослабление скорости ветра, уменьшение турбулентного обмена в приземном слое воздуха и изменение микроклимата являются основными факторами, определяющими агрономическую эффективность полезащитных полос.

С изменением скорости ветрового потока связано снегораспределение, более экономное расходование влаги на испарение и транспирацию сельскохозяйственных растений, улучшение водного режима почв и, в конечном итоге, повышение урожайности полей. Ощутимое снижение испаряемости под защитой взаимодействующей системы полос наблюдается на расстоянии, равном примерно 30 их высотам. На полях размером 50-100 га, защищенных полосами, она уменьшается примерно на 10-20%, а в суховейные дни – до 30%. На орошаемых землях потери воды на испарение с поверхности каналов, водоемов и сельскохозяйственных земель значительно ниже.

Интенсивность транспирации сельскохозяйственных культур, защищенных лесными полосами, уменьшается, что особенно проявляется в засушливые годы. Продуктивность транспирации (количество органического вещества в грамма, образуемое на 1 кг испарившейся воды) сельскохозяйственных культур, защищенных лесными полосами, повышается.

Большое значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур имеет накопление и распределение снега. В общей сумме годовых осадков степи и лесостепи нашей страны снег занимает 30-35% или 100-150 мм. В сухой степи снег является основным источником влаги. В отличие от летних осадков снег меньше испаряется и может перераспределяться.

Перенос снега происходит при метелях, которые часто бывают в районах с суровыми зимами, где средняя высота снежного покрова составляет 40-50 см. Метели редки (10-15 суток) в районах с высотой снежного покрова 20 см. В южных районах, где снежный покров небольшой мощности, дни с метелями бывают очень редко. Значительное влияние на накопление и распределение снега оказывают лесные полосы, которые способствуют увеличению запасов влаги в почве в пределах 20-47 мм за счет зимних осадков.

Более равномерно снег распределяется на полях, защищенных взаимосвязанной системой лесных полос ажурно-продуваемой конструкции. При наличии полос такой конструкции протяженность снежного шлейфа с заветренной стороны достигает 12-15 высот лесной полосы, а высота сугроба не превышает 1-1,2 м. При наличии плотных полос накапливаются большие сугробы в полосах и у их опушек, которые часто вызывают снеголомы насаждений, более длительное снеготаяние и задерживают проведение весенних полевых работ вблизи лесных полос. Сугробы у плотных лесных полос достигают в европейской части России и в Заволжье 2,5-3 м, в Западной Сибири – 3-4 м и более со шлейфом в сторону поля не более 3-4 высот насаждения. Ажурные лесные полосы по влиянию на снегораспределение приближаются к плотным, а продуваемые – к ажурно-продуваемым. При наличии взаимосвязанной системы лесных полос снег на полях распределяется более равномерно.

Лесные полосы оказывают влияние на температуру и влажность приземного слоя воздуха. В системе лесных полос в дневные часы теплого периода года температура воздуха бывает на 1-20С выше, чем в открытой степи. В ночные часы около плотных лесных полос застаивается холодный воздух, температура понижается и возможно формирование местных заморозков. В системе ажурно-продуваемых и продуваемых лесных полос эти отрицательные явления исключаются. Отепляющее влияние полос проявляется сильнее, чем охлаждающее. Это благоприятно сказывается на теплолюбивых культурах и весьма полезно для выращивания сельскохозяйственных культур в нечерноземной зоне. Отепляющее влияние полос ускоряет прорастание семян, способствует дружному появлению всходов и лучшему развитию растений.

Лесные полосы повышают относительную влажность приземного слоя воздуха на межполосных участках на 2-3%, а абсолютную – на 0,5-1,0 мм. В суховейные дни увеличение относительной влажности возможно на 8-10%, а абсолютной – до 1,5-3 мм.

Почвы в лесных полосах не промерзают или промерзают незначительно и рано оттаивают. Это обеспечивает интенсивное поглощение стока в период снеготаяния. При мощном снеговом покрове и благоприятном сочетании погодных условий полное оттаивание почвы на межполосных участках наступает раньше, чем заканчивается снеготаяние, а продолжительность снеготаяния на 7-10 дней дольше, чем в открытой степи. Это положительно сказывается на поглощении талой воды и уменьшении поверхностного стока.

Лесные почвы выполняют большую стокорегулирующую роль благодаря своей рыхлости, наличию подстилки, которая поглощает влаги в 5-6 раз больше собственной массы и предотвращает заиливание почвы. В системе взаимосвязанных лесных полос почвы полей поглощают на 10-30% влаги больше, чем незащищенные участки. Наибольшие запасы влаги в почве полей находятся в системе продуваемых и ажурно-продуваемых волос.

Взаимосвязанная система лесных полос эффективно защищает территорию от ветровой и водной эрозии. Наиболее эффективно от ветровой эрозии и пыльных бурь защищает система полос ажурной конструкции. В этом случае скорость ветра снижается на 40-50%. Значение лесных насаждений в борьбе с водной эрозией почв основано на их способности задерживать снег и обеспечивать перевод поверхностного стока во внутрипочвенный, скреплять корневыми системами почву и горные породы, задерживать (кольматировать) твердый сток. В лесополосах просачивается 400-500 мм талых вод. Повышенное поглощение стока достигается в комплексе с применением специальной водозадерживающей агротехники на полях и простейших противоэрозионных гидротехнических сооружений типа водозадерживающих и водоотводящих валов, канав и т.п.

Лесные насаждения имеют исключительную социально-экологическую роль. Они очищают воздух от пыли и газообразных токсикантов, обогащают воздушную среду кислородом и отрицательно заряженными легкими ионами, выполняют антимикробные, стерилизующие и звукопоглощающие свойства, снижают уровень шума и изменяют его частотные характеристики. Стокорегулирующая функция лесных полос обеспечивает очистку поверхностного стока с полей. При проходе воды через лесонасаждения улучшаются ее органолептические показатели: цвет, запах, прозрачность. Резко уменьшается содержание в воде нитратов, ионов аммония, сток очищается от пестицидов и растворенных минеральных удобрений.

Защитные лесные насаждения оказывают положительное эстетическое воздействие на человека, имеют рекреационное и оздоровительное значение. Эстетическое значение заключается в их положительном воздействии на психоэмоциональное состояние людей. Е.С. Павловский (1998) выдвинул положение о биодизайне, под которым понимается проектирование эстетического облика мелиорируемой территории на основе рационального сочетания хозяйственно-экономических, экологических и социальных требований общества. Этого можно добиться с помощью разнообразных видов лесомелиоративных насаждений, комбинируя их размещения, основные параметры, конструкции и породный состав.
2.3. Влияние системы лесных полос на урожайность сельскохозяйственных культур

В результате положительного влияния лесных полос, созданных на сельскохозяйственных землях, на микроклимат, абиотические факторы и физиологические процессы растений повышается урожайность сельскохозяйственных культур в засушливые и влажные годы. Положительное влияние системы полезащитных полос на урожайность сельскохозяйственных культур начинает проявляться при достижении ими высоты 2-3 м. С увеличением высоты лесных полос повышается зона положительного влияния их на межполосные поля и урожайность сельскохозяйственных культур.

Наибольший агрономический эффект достигается при наличии взаимосвязанной системы лесных полос. В этом случае эффективное положительное влияние одной полосы распространяется до другой. В такой системе из ветропроницаемых полос скорость ветра снижается на 40-50%, испарение воды в суховейные дни – на 20-30%, а влажность воздуха повышается по сравнению с открытой степью до 8-10%. На межполосных полях, по сравнению с незащищенной пашней, создается более мощный снежный покров, обеспечивающий лучшую влагозарядку почвы весной. Менее промерзшая почва межполосных полей скорее оттаивает, а следовательно, скорее и полнее впитывает воду.

Прирост урожайности под защитой лесных полос может быть различным, что зависит от ряда факторов и, в частности, от конструкции полосы.

Оптимальный процент лесистости (облесенности) пашни зависит от высоты полезащитных полос, что связано с почвенно-климатическими условиями и биологией древесных пород. Так, в тяжелых лесорастительных условиях древесные породы имеют небольшую высоту, а поэтому полезащитные полосы размещают чаще и с таким расчетом, чтобы обеспечить взаимодействующую, взаимосвязанную систему полос. В связи с этим оптимальным процентом облесенности пашни принято считать: на серых лесных почвах – 1-1,5%, выщелоченных и тучных черноземах – 3,0%, южных и развеваемых кубанских черноземах – 4,0% и на каштановых почвах – 5-6%.

В засушливые годы и при наличии пыльных бурь положительное влияние защитных насаждений возрастает и оно зависит от степени облесенности пашни.

Лесные полосы способствуют также уменьшению осыпания спелых хлебов вследствие снижения скорости ветра. На незащищенных лесными полосами участках сильный ветер сбрасывает валки скошенного хлеба. В результате этого намолот зерна уменьшается на 3-4 ц/га. При наличии системы полос это неблагоприятное явление не наблюдается.

Положительное влияние системы лесных полос состоит также в сохранении посевов от пыльных бурь, возникающих в весенне-летний и зимний период. Пыльные бури в зимний период приводят к тому, что на открытых полях озимые часто вымерзают, выдуваются и заносятся мелкоземом. На полях, защищенных системой взаимодействующих полос, выдувание почвы в летний и зимний периоды не происходит, эффективность применения удобрений повышается на 15-20%.



Влияние системы полос на сельскохозяйственные культуры не ограничивается количеством прибавки урожая. По данным Н.М. Милосердова, под защитой полос формируется зерно пшеницы с лучшими технологическими и мукомольными качествами, повышаются показатели физико-химических свойств зерна кукурузы и семян подсолнечника, увеличивается сахаристость свеклы, улучшаются некоторые технологические показатели хлопкового волокна. Поэтому результатом агрономического влияния лесных полос является повышение урожая и улучшение качества продукции растениеводства. От этого их общий экономический эффект значительно возрастает. Кроме того, с созданием системы лесных полос появляется возможность получения продукции побочного пользования (грибы, ягоды, древесина и т.п.).








База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал