Вся электронная библиотека >>>

 Защитное лесоразведение >>>

 

 

Защитное лесоразведение


Раздел: Учебники

 

2. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ЛЕСНЫХ ПОЛОС

  

 

В сельскохозяйственных районах страны уровень продуктивности растениеводства определяется не только характером использования основных средств производства, но и довольно частым проявлением неблагоприятных природных факторов — сильными ветрами, вызывающими выдувание снега и мелкозема, суховеями, которые увеличивают непродуктивные потери влаги. Вместе с тем циркуляционные процессы в атмосфере, особенно в нечерноземной зоне и Сибири, вызывают резкое изменение теплового баланса в ответственные фазы развития сельскохозяйственных культур, что также сказывается на урожае.

Полезащитные лесные полосы выполняют ряд функций. Основные из них: улучшение водного и теплового баланса пахотных угодий, элементов микроклимата об- лесеннйх полей, защита почвы от эрозии. Эффективность полезащитных лесных полос зависит от правильности подбора древесных и кустарниковых растений, их размещения на сельскохозяйственной территории в виде линейных насаждений. Главное требование, которое предъявляется к данному виду защитных лесных насаждений — это формирование у них признаков системности.

Лесные полосы, создаваемые на пахотных угодьях в мелиоративных целях, будут обладать свойствами системных объектов лишь тогда, когда на любой части межполосного поля будет заметен мелиоративный эффект от линейных насаждений. Если линейные насаждения не образуют систему, то мелиоративный эффект

от них будет проявляться только на части облесенных угодий. Под системой лесных полос понимается совокупность линейных лесных насаждений на сельскохозяйственной территории, способных существенно мелиорировать микроклимат любой ее части. Признаком системы считается взаимодействие (в сфере микроклимата) нескольких лесных полос или участков насаждений.

Основная задача системы лесных полос — снижение уровней максимальных скоростей ветра, что вызывает уменьшение энерго-, массо- и теплообмена на межполосном угодии. Изменение энергетического режима приводит к улучшению баланса массопереноса на пахотных угодьях. Вместе с тем изменяется и тепловой баланс.

Формирование систем защитных лесных насаждений начинается на стадии их проектирования, цель которого создать систему, обеспечивающую оптимизацию микроклимата защищаемого угодья в соответствии с экологическими требованиями выращиваемых сельскохозяйственных культур и охрану окружающей среды в условиях интенсивного сельскохозяйственного производства при минимальном изъятии земли под насаждения и затратах на их выращивание. На стадии проектирования систем защитных лесных насаждений уточняется их ширина, размещение и подбор древесных

Каштановые и темно-каштановые супесчаные и легкосуглинистые почвы с уровнем грунтовых вод на глубине б-8 м

Береза повислая Тополь бальзамический Вяз обыкновенный Акация желтая Смородина золотая пород с учетом лесорастительных условий. Главный вопрос проектирования полезащитных лесополос — зто определение оптимальных расстояний между основными лесными полосами, их ориентации относительно направления вредоносных ветров. Решение его основано на анализе конкретных почвенно-климатических условий роста и формирования насаждения из разных пород, урожая сельскохозяйственных куль тур, потерь почвы от эрозии с применением существующих методик. В основе подбора древесных и кустарниковых пород лежит экологический принцип. Он решается в рамках агролесомелиоративного районирования в зависимости от конкретных поч- венно-гидрологических условий. Для этого используют материалы крупномасштабных почвенных обследований, а при необходимости уточняются свойства почв и грунтов путем дополнительных полевых обследований на трассах будущих лесных полос.

Ведущими параметрами, определяющими основные функции системы, являются: высота и конструкция насаждений, расстояния между ними, форма поперечного профиля лесополос, шероховатость подстилающей поверхности, особенности ветрового режима. Высота насаждений обусловливает характер и протяженность зон их влияния и в связи с этим определяет такой важный параметр системы, как расстояние между основными лесными полосами. Высота насаждения зависит от породного состава, лесорастительных условий, возраста насаждения, густоты посадки, размещения главных древесных пород в насаждении, агротехники их выращивания

Конструкция лесных полос — важный аэродинамический параметр системы, определяющий степень, условия и распределение ветропроницаемости по вертикальному профилю насаждения. Насаждения разных конструкций обладают неодинаковыми защитными свойствами. Конструкция зависит от состава насаждения, его ярусности, числа рядов, размещения деревьев и кустарников в насаждении, периодичности, интенсивности и вида рубок ухода. Полезащитным лесным полосам придают продуваемую или ажурную конструкцию, выбор которой зависит от требуемых функций лесных полос в конкретных природных зонах и лесорастительных условиях

Продуваемая лесная полоса — это насаждение без кустарников, пройденное рубками ухода, с крупными сквозными просветами под кроной. В нижней части полосы сопротивление воздушному потоку оказывают только стволы деревьев. Под кроной насаждения воздушный поток часто имеет скорость выше, чем в открытом поле. Продуваемая конструкция рекомендуется для полезащитных лесных полос в районах с сильными снегопереносами.

Ажурная лесная полоса представляет собой насаждение с равномерными просветами по всему вертикальному профилю, благодаря чему воздушный поток проходит сквозь все насаждение. Ажурные лесные полосы наиболее эффективны в снижении скорости ветра на большом расстоянии.

Непродуваемая лесная полоса — это насаждение из деревьев и кустарников, плотное сверху донизу, без просветов, с

незначительной ветропроницаемостью. He- продуваемая конструкция рекомендуется главным образом при создании затишко- вых и снегосборных насаждений, лесных полос около населенных пунктов и ферм для защиты от ветров, пыли и снега.

Поскольку ветропроницаемость характеризует конструкцию лесной полосы, представляет интерес изменение ветропроницае- мости в связи с некоторыми параметрами насаждения. Исследования показали, что малорядные лесные полосы обладают большей ветропроницаемостью, чем многорядные. Вместе с тем на ветропроницаемость оказывает влияние породный состав насаждения. Акация белая, береза, тополь и др. формируют более ветропроницаемые насаждения, чем вяз, клен ясенелистный. Между светопроницаемостью (ажурностью) и ветропроницаемостью существует определенная связь

Ветропроницаемость ажурных лесных полос несколько выше, чем светопроницаемость. Для лесных полос с ажурностью от 10 до 70% эта связь выражена уравнением Ф = 1,12 Zg'067, где Ф - ажурность, %, Z0 - параметр шероховатости.

Для лесных полос продуваемой конструкции связь более сложная. Уменьшение высоты подкроновой части полосы приводит к усилению поджатая воздушного потока и к увеличению ветропро- ницаемости. Параметр шероховатости влияет на условия ветропроницаемости: с его увеличением растет ветропроницаемость в кроне и подкроновой части насаждения.

Частое размещение деревьев в ряду вызывает формирование ажурных и менее ветропроницаемых насаждений. Оптимальной ажурностью (40%) обладают 7-рядные часто дубовые, дубово-ясеневые и акацие- во-гледичиевые полосы при 1500 шт. стволов на 1 км

При изменении направления ветров к лесной полосе изменяется ее ветропроиицаемость. Исследования на моделях лео ных полос и в натуре показали, что с уменьшением угла направления ветра к полосе ее ветропроиицаемость уменьшается, что связано с изменением сопротивления полосы воздушному потоку, причем более сильное снижение ветропроницаемос- ти происходит у плотных насаждений.

На коэффициент сопротивления, а соответственно и на ажурность и ветропроиицаемость, влияет ширина полосных насаждений. Установлено, что широкие полосы обладают меньшей ажурностью, чем узкие. При высоте лесных полос 10 м и ширине междурядий в 3,3 м ажурность составляет 45%, а при ширине междурядий в 10 м она уменьшается до 17%.

Помимо аэродинамических характеристик линейных насаждений, на которые влияет их ширина, не менее важной является форма поперечного профиля насаждений, обусловливающая обтекание насаждений воздушным потоком. Наилучшая форма поперечного профиля для ажурных лесных полос — прямоугольная, для продуваемых — треугольная.

Шероховатость подстилающей поверхности защищаемого поля также является немаловажным параметром системы линейных насаждений. Она влияет на ветровой и тепловой режимы в системе лесных полос, обусловливает условия переноса почвенного мелкозема. Шероховатость подстилающей поверхности зависит от характера использования земли (полевые севообороты, кормовые угодья и др.). Уровень шероховатости поля оценивается параметром шероховатости Z0. По обобщенным данным, параметр шероховатости после обработки почвы близок к 1—2 см. Для разных сельскохозяйственных фонов он варьирует от 0,1 до 9 см.

Величина параметра шероховатости дли полей, занятых разными сельскохозяйственными культурами и их остатками, см. На функции параметров системы лесных полос влияют особенности ветрового режима в условиях выраженного рельефа. На наветренном склоне по направлению от основания к вершине (водоразделу) скорость ветра возрастает на 120-157%. На заветренном склоне скорость ветра меньше, чем на равнине.

Лесные полосы, проектируемые на равнинных полях, образуют клетки, обычно имеющие форму прямоугольника. В настоящее время расстояния между основными лесными полосами при достижении ими проектной высоты приняты: на серых лео- ных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах 600 м; на типичных и обыкновенных черноземах 500 м; на южных черноземах 400 м; на темно-каштановых и каштановых почвах 350 м; светло- каштановых почвах 250 м; на песчаных почвах в лесостепи 400 м; в степи 300 м, в полупустыне 200 м. Расстояние между вспомогательными полезащитными лесными полосами на песчаных почвах не должно превышать 1 км, на остальных почвах — 2 км.

Такие параметры размещения лесных полос обеспечивают проявление признаков системности в группе линейных насаждений при условии, что их высота соответствует проектной, а направление вредоносных ветров почти перпендикулярно полосам. Такие лесные полосы обеспечивают оптимизацию микроклимата облесенного поля и кормового угодья, защиту почвенного покрова от разрушения ветром. Вместе с тем проектирование систем лесных полос невозможно без знания закономерностей функционирования лесополос в их системе, которые можно было бы довести до расчетных формул и графиков. В зтой связи целесообразно рассмотреть проявление функциональных закономерностей работы системы лесных полос по отношению к некоторым метеорологическим элементам.

Исследования с помощью метода физического моделирования показали, что при обтекании систем лесных полос воздушный поток трансформируется таким образом, что в нижних слоях его скорости снижаются, а над насаждениями увеличиваются. Наибольшее снижение скоростей происходит непосредственно у лесных полос, где скорости готока могуг падал до нуля. С удаленьем от пунктов наиболъ шего тосможснил потока скорости увеличиваются и достигают опредех енногс максимума, зависящего от величины межполосного пространства. местоположения полос в системе и расстоякия от подстилающей поверхности. При размещении песных полос в системе 15 Я (Я - высота насаждений) наибольшие скорости потока в слое до высоты полосы составляют 13—53%. В системах лесных полос с межполосными ^х-сстояниями 25-35 Я максимальные скорости потока соответственно равны 26—38% и 41-79%.

Шероховатость подстилающей повепхности вызывает изменение режиг:а воздушного потока в системе При ьысокой шероховатости отмечается уменьшение эффективности продуваемых лесных полос в снижении скорости вегр? и воз- рас: ание скоростей потока, проходящего чере'о лесные полосы. Начболее благериьтное . поле скопостей воздушного потока фоимкруется в системе ажурнмх лескых полос.

Условия роста сельскохозяйственных культур н интенсивность переноса мелкозема особенно зависят от режима ветра в нижней часть чриземного слоя воздуха. Непосредственно за ажурными лесными полосами скорости состгв- ляю" 20—66%. По мере удаления от них скорое ти потока сначала снижаются до определенного минимального значения, затем зозпастают, достигая максимума, после чего снова снижаются Степень трансформации скоростей потока зависит от схемы размещения и местоположения полос в системе на высоте 0,2 Я в CKCI еме лесных полос (результаты модельных опытов

Экспериментальные данные о скорости потока в системах лссны:; полос продуваемой конструкции покатывают, что специфика их сохраняется и в случае системного размещения. Наличие в нижней части полос крупных просветов приводи г к формирование непосредственно в полосах и за ними повышенных скоростей потока По мере удаления от полос скорости возрастают и достигают определенного максимума. Это закономерное изменение ветрового режима зависит от расстояний мeждv полосами, их местоположениями и степени шероховатости подстилающей поверхности (табл. 11).

Математическое моделирован ie ветрового режима в системе лесных полос [33] позволило найи. зависимость между межполосным Dao- стоянием L и рядом переменных (максималь н?я относительная скорость ветра в системе, й/й„; высота полос, Я; параметр шероховатости, z0) в которой показатели степени при данных переменных величинах и коэффициенты определены эксперимента 1ьно. Получены, таким образом, математические модели ветрового реЖ1 ма в системах непродуваемых, ажурных и продуваемых лесных полос

Противодефл: циоьная гффектчвность систем лесных полос определяется целым комплексом факторов, которые можно объединить е три основные группы: климатические предпосылки ветровой эрозии, тэуодинамические характеристики почвенного покр ова параметры СИСТРМ лесных полог Общие закономерности почвозащитной эффективности систем лесных полос с различными параметрами заключаются в следующем. При скорости потока близкой к критической независимо от конструкций лесных полос 1ри небольших межполосных расстояниях (16 Я) эрозионные процессы на полях выражены слабо, но в открытых погях выдувание песка достигает значительных размеров.

При увеличении межполосного пространст ва до 24 и 36 Я на полях появляются ш.тна выдувания Наблюдаете,, выдувание песка и в продуваемых лесных полосах. В открытых полях размеры дефляции превышаю- гыдувание песка в системе лесных полос в несколько раз. В системе лесных полос количество вынесенного песка пропорционально скорости воздушного потока, которая зависит от расстояния между лесными полосами. Для ажурных лесных полос корреляционные отношенья, отражающие тесноту связи между количеством выдутого леска и скоростью по"ока, имею- цово71бно высокое значение: 0,64-0-87. С увеличением скорости ветра усиливается выдувание леска в открытом поле и возраста л дефляция на тех полях в системе лесных полос, где расстояние к ежду основ чыми полосами 35 Я и белее.

Система из ажурных лесных полос характеризуется в делом наиболее эффективными почвозащитными свойствами. При небольших расстояниях м~:жду основными полосами происходит тольхо аккумуляция эолов с "о матеои- алэ поступающего в двухфазном потоке к системе с открытых полей Наибольшей мощности эоловые обложения достигают в зоне 1-3 Я с наветренной стороны и в зоне 2—5 Я с заветренной стороны лесных полос Система продуваемых лесных полос оолядает противодефлящ.он- ьыми свойствами, отличающими ее от системы моделей непродуваемых и ажурных лесных полос. С ростом скорости ветра за каждой продувай*. ой лесной полосой наблюдается выдувание - перемещение песка, хотя размеры пефля- ции намного меньше, чем в открытом поле. Выдуты» песок отлагаемся на межполосном поле.

Для полного устранения выдув! ..ия песка в системе продуваемых лесных полос необхо димы меньшие расстояния между основными полосами, чем в системе ажурных. Вместе с тем повышение шероховатости поверхности поля и устойчивости почвы к аыдунанию существенно снижает размеры ветровой эрозии лаже при высоких скоростях ветра. В этом случае расстояние между основными лесными полосами могут быть большими, чем при размещении гесных полос на почвах, легко выдупаемых и лишенных пожнивных остатков. В условиях устойчивых к выдуванию почв, а также хорошей защищаемости поверхности почвы растительностью (например, многолетними ' равами высокой n04B0janwT™0ft эффективностью обладает система не только ажурных, но и продуваемых лесных полос.

Во ВНИАЛМИ оазработана методика расчета максимально допустимых расстояний между основными лесными полосами, которая позчоляет у* есть абсолютные скорости ветра во время пыльных бурь, размеры ветровой зрозии и ее допустимый предел, шероховатость поверхности поля, конструкцию лесных полос.

Система лесных полос прежде всего уменьшает энергетику ветра в приземном слое. Величина кинетической энергии ветра в межполосном поле во многом зависит от расстояния между лесными полосами. В натурных опытах в Алтайском крае и на Северном Кавказе изучались разные расстояния между основными лесными полосами. При фактическом расстоянии между лесными полосами в 37 Я в среднем за 1976- 1978 гг. скорость ветра на высоте 1 м от слоя вытеснения была в 2 раза меньше, чем в открытом поле. Поэтому транспортирующая способность ветра также снизилась с уменьшением расстояния между лесными полосами. Кинетическая энергия приземного потока воздуха с поперечным сечением 1            м2 с уменьшением расстояния между лесными полосами с 600 до 250 м снизилась с 1614 до 98 Дж при скорости ветра 6 м/с.

В результате уменьшения кинетической энергии ветра снижается перенос снега на межполосном поле. На полях, где лесные полосы заложены на расстоянии 300 м одна от другой, запасы воды в снеге в среднем за 2 года были 26 мм, на полях с лесными полосами через 500 м — 21 мм и через 600 м — 16 мм. Снижение скорости ветра зимой привело к уменьшению теплообмена между холодным потоком воздуха и поверхностью почвы или растениями озимой пшеницы. Если при штиле температура воздуха была —7°С, то при скорости ветра 15 м/с охлаж дение поверхности почвы и растений в открытом поле достигло — 8,4°С; а в системе лесных полос -7,4° С. Вследствие уменьшения теплоотдачи с поверхности почвы в системе лесных полос складываются более благоприятные условия для перезимовки пшеницы. Зимой 1975-1976 гг. абсолютный минимум температуры почвы на глубине узла кущения пшеницы составил в пределах межполосного поля шириной 36 Я — 5,7... 11,2° С, шириной 64 Я - 7,Q ... 11,9, шириной 92 Я-6,2.,-11,4° С. В среднем соответственно — 7,8, - 9,4 и - 9,6° С.

Взаимодействие системы лесных полос с воздушным потоком вызывает изменение вертикальных профилей скоростей ветра на межполосных полях. Вместе с тем изменение структуры воздушного потока, особенно в зоне интенсивного влияния на него лесной полосы, уменьшение крупных вихрей и турбулентного режима вызывает существенное снижение турбулентного теплообмена. При расстоянии между лесными полосами в 35 Я коэффициент турбулентного обмена составляет 7,3 г/см -с, а при расстоянии 85 Я— 10,1 г/см • с.

При суховеях система лесных полос существенно регулирует два параметра микроклимата — температуру и влажность приземного слоя воздуха. Благодаря уменьшению турбулентного обмена наблюдается снижение обмена верхних сухих и теплых слоев воздуха с нижними, более влажными и прохладными. В среднем на межполосном поле шириной 35 Я температура составила 24,8° С, шириной 50 Я—25,2, шириной 85 Я- 26,5°С.

Снижение температуры приземного слоя воздуха летом предохраняет растения от перегрева прямой солнечной радиацией. По сравнению с открытым полем, где температура воздуха была 19,5°С, а температура листьев пшеницы 19,2° С, в системе лесных полос, размещенных через 85 Я, температура листьев пшеницы была на 0,2° С, размещенных через 50 Я на 0,6, а через 36 Я на 1,2° С ниже.

Во время умеренно влажной погоды относительная влажность воздуха на высоте 1 м на посевах кукурузы (фаза выметывания метелки) была в среднем на поле шириной 85 Я 53,6%, шириной 50 Я 55,5, шириной 35 Я 57%. Во время суховейной погоды относительная влажность воздуха на межполосном поле шириной 75 Я была 23,6%, шириной 60 Я - 25,1, шириной 45 Я — 27,4%. По сравнению с открытым полем воздух был влажнее в системе лесных полос в умеренно влажную погоду на 1,5—4,9%, а в суховейную на 2,5-6,3%.

Сохранение снежного покрова от выдувания, уменьшение потерь влаги на непродуктивное испарение летом, как следствие

снижения турбулентного обмена, приводят к улучшению водного баланса полей в системе лесных полос. Оптимальные параметры микроклимата складываются в системе с размещением полезащитных лесных полос не более чем через 30-35 Н; наиболее полно проявляются признаки системности у линейных защитных лесных насаждений и наблюдается наибольшая продуктивность- пашни.

В совхозе "Гигант" (предкавказские черноземы) на полях, где лесные полосы размещены через 80 Я, урожай зерна составил 27,5 ц/га, а на полях в системе лесных полос через 30 И — 35 ц/га. В системе тополевых и березовых ажур но-продуваемых лесных полос колхоза им. Ф. Гринько Алтайского края (обыкновенные черноземы) по мере оптимизации системы урожай зерна яровой пшеницы также возрос. В среднем за 4 года урожай яровой пшеницы при расстояниях между основными лесными полосами 80 Я составил 11,8 ц/га, а при 30 Н - 14,4 ц/га

Проектирование систем полезащитных лесных полос проводится в комплексе с проектированием других видов защитных насаждений, а также с организационно- хозяйственными, агротехническими, гидротехническими и другими мероприятиями при внутрихозяйственном земгсеустройст- ве колхозов и совхозов. Выбор оптимальных параметров систем лесных полос должен быть экономически обоснован.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Защитное лесоразведение

 

Смотрите также:

 

Лесной кодекс РФ 

  

Лесовосстановление на вырубках и других непокрытых лесом площадях...

лесонасаждений ценных пород, а также сохранение защитных, рекреационных по лесовосстановлению и лесоразведению в лесном фонде

 

Земли транспорта предназначены для эксплуатации, содержания...

Проекты строительства, реконс-. трукции или ремонта объектов транспорта могут предус-. матривать необходимость защитных лесонасаждений и уст

 

Процесс воспроизводства лесных ресурсов обеспечивается благодаря...

Лесоразведение - это создание и выращивание лесных насаждений искусственного.
фонда и создание защитных лесонасаждений на землях, не входящих в лесной фонд.

 

Особо защитные участки леса нe выделяются в лесах определенной...

выделяются особо защитные участки леса, включают: таксационные описания, планшеты, планы лесонасаждений, обзорные планы лесохозяйственных мероприятий, а также.

 

Целями лесоразведения являются создание лесов на нелесных землях...

Цели воспроизводства лесов и лесоразведения.

 

Лесное законодательство разграничивает понятия лесной растительности...

выращиванию посадочного материала, используемого для посадки защитных лесных.
мойки подвижного состава, защитными лесонасаждениями, сооружениями на связках.

 

Кто освобождается от платы за землю? Использование земли в Российской...

В полосу отвода авто-. мобильных дорог входят и земельные участки, необходимые. для защитных лесонасаждений и устройств в местах, под

 

Землепользование. Регулирование землепользования является...

Источником платы является прибыль. Платежи расходуются на создание защитных лесонасаждений, проведения противоэрозионных и противоселевых мероприятий...

 

Органы государственного управления сельским хозяйством. Министерство...

...государственного надзора за техническим состоянием самоходных машин и других видов техники; разработка и выполнение программ по защитному лесоразведению.

 

Защита природных водоемов от истощения и загрязнения

...осуществляются агротехнические мероприятия в системе сельского хозяйства по задержанию поверхностного стока, предусматриваются защитные лесонасаждения для закрепления...

 

Последние добавления:

 

СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ   Сушка и защита древесины   Сушка древесины   Древесноволокнистые плиты   Твердые сплавы   Бетон и железобетон

АРМАТУРНЫЕ И БЕТОННЫЕ РАБОТЫ    Гражданское судопроизводство   Теория литературы. Поэтика   Психокоррекционная и развивающая работа с детьми