Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ В УСЛОВИЯХ АДАПТИВНО – ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Михин В.И. 1 Михина Е.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Искусственные линейные насаждения Центрального Черноземья занимают площадь около 500 тыс. га. В породном составе они представлены дубом черешчатым, берёзой повислой, тополем бальзамическим, ясенем обыкновенным и зелёным, вязом мелколистным, акацией белой, клёном остролистным, липой мелколистной и другими. Защитные насаждения сформировались различных структур и различной ветропроницаемости. Лучший рост пород отмечается на чернозёме типичном по сравнению с другими почвенными условиями. Густота посадки, размещение посадочных мест, ширина лесополос также предопределяют их состояние, рост и формирование. В зимнее время насаждения способствуют перераспределению снежного покрова. В течение вегетационного периода лесные полосы в агротерриториях изменяют температуру приземного слоя воздуха, его влажности, температуру поверхностного слоя почвы и её биотические свойства. Лучшими по мелиоративным особенностям являются искусственные насаждения продуваемой и ажурной структуры.
абиотическая и биотическая роль полезащитных лесополос
искусственные защитные линейные насаждения
1. Агролесомелиорация в ХХ веке: монография / А. Н. Каштанов [и др.]. – Волгоград : ВНИАЛМИ, 2001. – 366 с.
2. Аристовская Т. В. Микробиология процессов почвообразования. - Л. : Наука, Ленингр. отд-ние, 1980. - С. 41-45.
3. Баландин А. В., Михин В.И. Лесомелиоративные комплексы Тамбовской области // Лесной журнал. – 2008. - № 6. - С. 114-117.
4. Захаров В. В., Кретин В.М. Агролесомелиоративное земледелие. – Волгоград : ВНИАЛМИ, 2005. – 217 с.
5. Ивонин В. М. Лесомелиорация ландшафтов. – Новочеркасск : НГМА, 2010. – 170 с.
6. Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов. – М. : ВАСХНИЛ, 1985. – 112 с.
7. Михин В. И. Лесомелиорация ландшафтов : монография. – Воронеж: ВГЛТА, 2006. – 127 с.
8. Михина Е. А., Михин В.И. Особенности лесомелиоративных комплексов в условиях Центрального Черноземья // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2006. – Прил. № 4. - С. 77-79.
9. Павловский Е. С. Экологические и социальные проблемы агролесомелиорации. – М. : Агропромиздат, 1988. – 182 с.
10. Родин А. Р., Родин С.А. Лесомелиорация ландшафтов. – М. : МГУЛ, 2007. – 165 с.
Искусственные защитные линейные насаждения в условиях Центрального Черноземья занимают площадь около 500 тыс. га. В породном составе они представлены дубом черешчатым, берёзой повислой, тополем бальзамическим, ясенем обыкновенным, зелёным, вязом мелколистным, акацией белой и другими. С учётом почвенных условий древесные породы имеют различия в росте и состоянии. Преобладают разные схемы смешения пород, способы создания, что предопределило формирование различных их профильных структур. Под воздействием защитных лесонасаждений изменяются микроклиматические показатели ландшафтов и биотические свойства почв. Однако, такие явления зависят от конструктивных особенностей лесополос, что необходимо учитывать при формировании лесомелиоративных систем [7].

Цель исследования.

Выявить особенности роста, формирования и эколого-мелиоративного влияния искусственных защитных линейных насаждений для обоснования оптимальных отимизированных лесомелиоративных систем.

Материалы и методы исследований.

Для изучения роста, формирования и мелиоративной роли полезащитных лесополос в лесоаграрных ландшафтах Центрального Черноземья в период 1990 - 2011 гг. проведены комплексные исследования искусственных линейных насаждений и экологических условий облесённых полей согласно « Методики исследования лесоаграрных ландшафтов, 1986» [6]. Материалы обрабатывались современными методами статистики с использованием персональных ЭВМ по специальным программам, где результаты достоверны на высоком уровне значимости.

Результаты исследования и их обсуждения.

Эффективность искусственных линейных насаждений зависит от правильного подбора древесных пород и кустарников, где учитывается их энергия роста и эколого-биологические особенности [1, 10].

В лесополосах тополь в возрасте 22 - 24 лет лучше показатели роста по высоте (на 3,5 %) и диаметру (на 11,6 %) имеет на чернозёме выщелоченном в сравнении с тёмно-серыми лесными почвами (пр. пл. 835, 732 ) (td = 9,13 > t0,05 = 1,96; tв = 3,53 > t0,05 = 2,01).

Берёза повислая в условиях лесостепи в 25 - 26 летних лесных полосах (пр. пл. 267, 271) на чернозёме типичном имеет больше диаметр на 19,0 %, высоту - на 12,0 %, чем на чернозёме

выщелоченном (td = 3,16 > t0,05 = 1,96; tв = 2,20> t0,05 = 2,01).

У берёзы повислой в степных условиях выявлена высокая энергия роста по диаметру и высоте на чернозёме выщелоченном, что подтверждается показателями пробных площадей 182 и 308, расположенных в 3-х рядных полезащитных полосах в возрасте 18 лет. Разница по среднему диаметру на чернозёме выщелоченном и черноземе обыкновенном составляет 28,3 %, высоте - 36,4 % при математической достоверности различия td = 10,71 > t0,05 = 1,96; tв = 8,57 > t0,05 = 2,01(табл. 1).

Следовательно, на менее плодородных почвах биометрические показатели роста берёзы повислой ниже, что важно учитывать при проектировании и создании лесных полос.

Таблица 1

Характеристика роста древесных пород в полезащитных лесных полосах на различных типах почв

 

№ пр. пл.

Порода

Размещение посадочных

мест, м

Число рядов/

Ширина, м

Возраст,

лет

Сохранность,

%

Средние

Бонитет

Диаметр,

см

Высота, м

Чернозём типичный

267

Бп

2,5х0,7

3/7,5

25

38,7

15,6±0,27

14,0±0,31

642

Дч

5,0×3,0

3/15,0

36

60,5

18,3±0,20

16,5±0,23

I

934

Яо

2,5×0,8

4/10,0

35

68,2

15,3±0,11

14,4±0,12

I

977

Дч

3,0×1,0

   4/12,0

35

58,5

20,8±0,21

18,1±0,24

Чернозём выщелоченный

182

Бп

2,5×1,0

3/7,5

18

75,8

13,6±0,22

13,5±0,36

271

Бп

2,5х0,7

3/7,5

26

54,6

13,1±0,75

12,5 ±0,61

697

Дч

5,0×3,0

3/15,0

36

52,1

15,0±0,19

14,2 ±0,17

I

835

Тбз

3,0×1,0

3/9,0

22

74,6

20,1±0,18

18,0 ±0,14

912

Яо

2,5×0,8

4/10,0

35

60,9

14,0±0,13

13,5 ±0,12

I

Чернозём обыкновенный

302

Яо

1,5×0,8

7/10,5

40

46,3

15,3±0,31

14,2±0,36

I

308

Бп

2,5×1,0

3/7,5

18

32,8

10,6±0,18

9,9±0,22

I

Тёмно-серая лесная почва

732

Тбз

3,0×1,0

4/12,0

24

66,7

18,0±0,14

17,4±0, 11

Серая лесная почва

935

Яо

2,5×0,8

4/10,0

35

64,2

13,2±0,14

12,9±0,13

I

960

Дч

3,0×1,0

   4/12,0

35

53,3

18,4±0,14

17,0±0,17

Экспериментальные материалы, взятые для сравнительного анализа по лесным полосам из дуба черешчатого (пр. пл. 977, 960) показывают, что на чернозёме типичном показатели роста выше на 6,5 - 13,0 %, сохранность соответственно на 5,2 %, по сравнению с серыми лесными почвами (td = 9,60 > t0,05 = 1,95; tв = 3,79> t0,05 = 2,01).

Лучшим ростом по высоте и диаметру отличаются защитные насаждения из дуба на чернозёме типичном в сравнении с чернозёмом выщелоченном , где их преимущество в росте составляют 16,2 - 22,0 % (пр. пл.642, 697) (td = 11,79 > t0,05 = 1,95; tв =7,93 > t0,05 = 2,01).

Ясень обыкновенный в лесных полосах шириной 10,0 м на чернозёме типичном (пр. пл. 934) имеет преимущество в росте на 6,7 - 9,3 %, чем на чернозёме выщелоченном (пр. пл. 912) и на 11,6 - 15,9 % на серой лесной почве (пр. пл. 935) (td = 4,41 - 11,67 > t0,05 = 2,26 - 2,36; tв = 3,33 - 8,33> t0,05 = 2,23 - 2,31).

На чернозёме обыкновенном в степных условиях (пр. пл. 302) чистое по составу насаждение из ясеня обыкновенного при сохранности 46,3 % к 40 годам имеет средний диаметр - 15,3 м, бонитет - I.

Полезащитные лесные насаждения изменяют микроклимат на межполосных полях [3, 9]. Суммарная эффективная дальность влияния лесополос продуваемой конструкции по ветровому режиму составляет до 40 Н (насаждения) в заветренную сторону, ажурной - до 28, плотной - 24 и ажурно-продуваемой - 30 Н. Уменьшение угла подхода ветрового потока с 85º до 30º снижает эффективную работу лесных полос в 1,3-1,4 раза.

Лесные полосы также активно влияют на температурный режим приземного слоя воздуха. В жаркую сухую погоду в течение дневного времени в основном отмечается в приполосных зонах снижение температуры воздуха на 0,1-0,8 0С. Более эффективны в этом плане полезащитные насаждения продуваемой конструкции.

В дневное время суток вегетационного периода лесные полосы продуваемой и ажурно-продуваемой конструкции в зоне воздействия увеличивают относительную влажность воздуха на 3,1-8,0 %, абсолютную - на 0,7-3,8 мм, а плотные и ажурные соответственно на 0,3-1,8 % и 0,1-2,5 мм, что в среднем в 3-4 раза меньше от предыдущих.

Анализ данных наблюдений также показывает, что лучшими лесными полосами по изменению температурного режима поверхностного слоя почвы (0-5 см) в межполосных клетках, занятых озимой пшеницей, также являются насаждения продуваемой конструкции, которые в дневное время суток жаркой сухой погоды снижают температуру почвы на 1,8-2,8 ºС (4,8-7,8 %), что создает лучшие условия для роста и развития корневых систем. Дальность их влияния распространяется до 25 Н. Другие по конструкции защитные насаждения менее эффективны, где их воздействие составляет 2-10 Н ( высот ).

По нашим исследованиям среди лесных полос продуваемой конструкции общая протяженность снежного шлейфа в среднем составляет 25,7 Н, что больше в 1,3 раза, чем у ажурных насаждений, и в 2,8 раза - плотных. Средний запас снеговой воды в наветренном и заветренном шлейфах у полос плотной конструкции равен 548-659 м3/га, что меньше в 1,1-1,3 раза по сравнению с зонами продуваемых и ажурных насаждений. Различия высоты снежного покрова шлейфовых и межшлейфовых зон среди лесополос продуваемой конструкции составляют 25,4, ажурных насаждений - 18,8 и плотных - 17,9 %, которые достоверны на высоком уровне значимости (t = 2,28-8,59 > t0,05 = 2,14-2,18).

Среди сложного комплекса природных и антропогенных факторов, под воздействием которых формируется плодородие почвы, ведущая роль принадлежит биохимической деятельности микроорганизмов [2].

Одним из важнейших показателей биологической активности почвы, является её ферментативная активность (табл. 2 ).

Активность каталазы в зависимости от структуры лесных полос (О2, см3/г/мин)

Структура

насаждений

Зона

Годы

Среднее за 3 года

Отклонение от контроля

2005

2006

2007

П

0 - 30 Н

5,7

5,5

5,9

5,7

0,7

Аж

0 - 30 Н

5,4

5,2

5,8

5,5

0,5

Н (контроль)

0 - 30 Н

5,1

4,7

5,3

5,0

-

Примечание: П- продуваемая структура, Аж- ажурная, Н - плотная.

Наименьшая активность каталазы в почве отмечена под влиянием лесных полос плотной конструкции, которая в среднем за 3 года на расстоянии 0 - 30 Н составила 5,0 О2 см3 /г/мин. Максимальное содержание каталазы наблюдается в приполосной зоне влияния лесополос продуваемой конструкции (5,7 О2 см3/г/мин), где разница с контролем (Н - плотная структура) составила 0,7 О2 см3 г/мин (12,3 %). Лесные полосы ажурной конструкции способствуют повышению содержания каталазы на 10,0 %, что меньше на 0,2 О2 см3 г/мин, чем в зоне влияния защитных насаждений продуваемой структуры.

Согласно представленных данных (табл.3) наименьшая микробиологическая активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов отмечена в 2006 г. по всем вариантам лесополос и расстояния от них ( % разложившейся ткани через 30 дней).

Таблица 3

Влияние структуры лесополос и расстояния (Н) от защитного насаждения на микробиологическую (целлюлозоразрушающую) активность почв, %

Структура

насаждений

Расстояние от насаждений

Годы

Среднее за 3 года

Разница по
отношению к контролю

2005

2006

2007

П

5 Н

38,7

34,9

41,4

38,3

5,3

30 Н

34,4

31,6

38,7

34,9

1,9

40 Н(к)

31,2

30,4

37,4

33,0

-

Аж

5 Н

35,4

29,8

36,9

34,0

3,3

30 Н

31,8

28,4

35,4

31,9

1,2

40 Н(к)

30,2

27,3

34,5

30,7

-

Н

5 Н

31,6

28,6

34,0

31,4

2,3

30 Н

29,5

26,4

33,5

29,8

0,7

40 Н(к)

28,9

25,6

32,8

29,1

-

Вместе с тем, устанавливается закономерность уменьшения микробиологической активности от влияния лесополос ажурной и плотной структуры в сравнении с насаждениями продуваемой конструкции. Так, при оптимальном расстоянии до 30 Н от лесополос продуваемой конструкции микробиологическая активность в среднем составила 36,0 %, ажурных насаждений - 32,0 и плотных - 30,6 %. Максимальный показатель отмечается на расстоянии 5Н от защитных насаждений (38,3; 34,0 и 31,4 %). Разница по микробиологической активности контрольных участков (40 Н) и приполосных зон в относительных показателях составляет от 5,0 до 10,9 %.

Одним из показателей состояния почвенного биоценоза является количество и биомасса дождевых червей, основных детритофагов растительных остатков (табл. 4 ).

Таблица 4

Влияние лесных полос на количество и биомассу дождевых червей в агроценозах озимой пшеницы (2005 - 2007 гг.)

Структура насаждений

Зона влияния

Численность и биомасса (слой почвы 0-50 см)

Экз/м2

Г/м2

Н

30 Н

29

30,1

Аж

30 Н

48,0

45,2

П

30 Н

57,0

56,8

Наименьшее количество дождевых червей в почве обнаружено на расстоянии 30 Н от плотных лесополос - 29 шт/м2. На аналогичном расстоянии от ажурных лесных полос количество дождевых червей увеличивается до 48 шт/м2. Максимальное количество дождевых червей обнаружено в зоне влияния лесных полос продуваемой конструкции и составило 57 шт/м2.

В зависимости от количества дождевых червей находилась и их биомасса, которая распределилась следующим образом: 30,1 г/м2 (плотная), 45,2 - (ажурная) и 56,8 г/м2 (продуваемая конструкция).

Заключение

Лесомелиоративные комплексы в лесоаграрных ландшафтах преобразуют сельскохозяйственные территории, создавая особый микроклимат среди защитных насаждений. Максимальная защищённость угодий наступает в том случае, когда отмечается наибольшая ветрозащитная высота насаждения и лесополосы размещены на оптимальном расстоянии друг от друга. Правильный подбор пород, определённые схемы их смешения позволяют формировать устойчивые и долговечные насаждения, обладающие повышенными мелиоративными свойствами. Наши исследования [7, 8] подтвердили основные закономерности, полученными другими авторам [4, 5] и дополнили концепцию лесомелиоративного обустройста агротерриторий законченными система защитных насаждений.

Рецензенты:

Панков Я.В., д.с.-х.н., профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации, ФГБОУ ВПО « Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж;

Чернодубов А.И., д.с.-х.н., профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации, ФГБОУ ВПО « Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Михин В.И., Михина Е.А. АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ В УСЛОВИЯХ АДАПТИВНО – ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16890 (дата обращения: 21.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252