Защитное лесоразведение

Раздел: Учебники

Защитные лесные насаждения, создаваемые на орошаемых землях и вдоль оросительных каналов, имеют неоценимое мелиоративное и природоохранное значение. Оно проявляется в защите почвы от эрозии и сельскохозяйственных культур от неблагоприятных природных факторов, в улучшении гидрологического режима орошаемой территории и сокращении потерь влаги на испарение, защите каналов от заносов их снегом и продуктами дефляции, в улучшении эксплуатации поливной техники и гидротехнических сооружений. Выполняя полезащитные функции, лесные полосы улучшают микроклимат и повышают урожай сельскохозяйственных культур

Опыт ведения поливного хозяйства показывает, что одно орошение, без защитных лесных насаждений, устраняет лишь почвенную засуху и не полностью защищает сельскохозяйственные культуры от гибели, вызываемой атмосферной засухой. Примером тому могут служигь исследования, проведенные еще в 30-е годы на полях Безенчукской сельскохозяйственной опытной станции, расположенной в степном Заволжье Куйбышевской обл., где суховеи снизили урожай пшеницы на поливных землях на 18% и на неорошаемых — на 33%. В опытах в результате влияния суховеев продолжительностью 30 ч урожай пшеницы в фазе формирования зерна при поливе снижался на 24% и без полива на 53%.

Известны факты опадения плодовых элементов у хлопчатника, получения щуплого зерна пшеницы. При достаточной влажности почвы после суховеев урожай пшеницы снижался более чем на 30%. Все эти данные показывают, что как орошаемые, так и неорошаемые культуры подвержены воздействию суховеев, поэтому те и другие нуждаются в надежной лесной защите.

На поливных участках так же, как и на неорошаемых землях, мелиоративная роль лесных полос проявляется прежде всего через снижение скорости ветра и ослабление турбулентного обмена, которые оказывают существенное влияние на изменение элементов микроклимата на облесенном поле. Обобщенные данные исследований показывают, что в безлистном состоянии эффективная дальность влияния лесных полос в заветренную сторону при снижении скорости ветра не менее 10% от скорости ветра в контроле составляет 15—20 Я, а облиственном — 20-30 Я. При этом исходная скорость ветра в зоне их влияния уменьшается соответственно в среднем на 20-25% и 25-40%. С уплотнением профиля лесной полосы скорость ветра снижается на 50%. Повышенная влажность воздуха и почвы на орошаемых участках, а в связи с этим и снижение термической напряженности в ряде случаев способствует увеличению дальности влияния лесных полос. Последние в связи с изменением состояния атмосферы в приземном слое оказывают влияние на протяженность защитной зоны аналогичное действию их при инверсии.

Снижение скорости ветра на межполосных полях особенно положительно сказывается на рисовых чеках, когда резко уменьшается волно- бой и предотвращается вымывание всходов риса из почвы. Однако значительное снижение скорости ветра в данном случае может оказать и отрицательное влияние иа состояние посевов, усилив грибное заболевание растений. Поэтому поддержание оптимального воздухообмена на межполосных полях в условиях орошения должно регулироваться соответствующими конструкциями лесных полос. Вместе с тем вследствие снижения скорости ветра иа полях улучшается использование дождевальных машии, которые уже при скорости ветра больше 4 м/с не обеспечивают равномерного полит Здесь система лесных полос расширяет -р?;нкческие возможности полива дождеванием при различных скоростях ветра. Это особенно важно при использовании на поливе новых дождевальных машин "Фрегат", "Волжанка", "Днепр", имеющих небольшую интенсивность дождя (0,3 мм/мин). При скоростях ветра, превышающих 4 м/с, наблюдается значительная потеря воды в результате сноса дождевых капель ветром, испарения с поверхности струи, смоченной поверхности листьев и почвы. На незащищенных полях потери воды у машин этого типа при скорости ветра 1,3 м/с составляют 7-12% и при ветрах 1,4-4,7 м/с - 31-38%. При этом снижается и коэффициент эффективности полива. При увеличении скорости ветра с 0,67 до 2,1 м/с он у дождевальной машины "Волжанка" уменьшается на 33%.

На облесенных полях испарение воды с поверхности водной струи даже при значительной интенсивности дождя резко снижалось. По данным исследований ВНИАЛМИ, проведенных в 1979 г. в волгоградском Заволжье под защитой 2-рядных тополевых полос высотой 10 м, испарение с водной струи составило: на расстоянии от лесной полосы 5 И 8,1%, 10-20 Н 19,1 и в контроле (вне влияния полос) 26,4%, т.е. под защитой лесных полос воды испарялось меньше в 1,5—3 раза. Аналогичные данные были получены и под защитой 3-рядных лесных полос высотой 13 м на орошаемом участке Богдинской АГЛОС ВНИАЛМИ в Астраханской обл. Здесь на расстоянии до 8 Я от лесополос испарилось 8,8%, 12-16 Н - 15,7, 21-27 Н - 23,3% и в контроле 25,8%, или меньше соответственно в 3; 1,5 и 1,1 раза. Угол подхода ветра к лесной полосе в обоих случаях был около 60°, а скорость ветра 4-7 м/с.

Под защитой лесных полос вследствие снижения скорости ветра уменьшается испаряемость с водной поверхности. В волгоградском Заволжье под защитой 2-рядных лесных полос в зоне 20 Я испаряемость на уровне деятельной поверхности озимой пшеницы в среднем за вегетационный период (1976-1979 гг.) была меньше, чем в контроле, на 32%. Как правило, наименьшей величины она достигает в приполосной зоне и постепенно увеличивается при удалении от лесных полос. Дальность влияния полос на снижение испаряемости проявляется до 20 Я, а наиболее эффективное снижение было отмечено в зоне до 15 Я. Примерно такие же величины (20—30%) испаряемости были получены В.В. Лебедевым в Среднем Поволжье на межполосных полях яровой пшеницы. В Средней Азии снижение испаряемости на хлопковых полях составляло 12—13%, в Азербайджане — 10—20%. На облесенном поле в Нижнем Поволжье воздух в приземном слое оказывается влажнее, чем в степи, на 3-4%. В Среднем Поволжье при небольшой ширине поля 220 м (15 Н) и хорошем взаимодействии лесных полос относительная влажность воздуха была значительно большей и превышала таковую в степи в среднем за день на 5—6%, в Сред ней Азии — на 10%. Повышенная влажность воздуха после полива дождеванием сохраняется на 4—5 дней дольше, чем на поливном участке без лесных полос.

Изменяется и термическая напряженность, на которую большое влияние оказывают состояние растений, влажность почвы и испаряемость. Нередко в весенний период на защищенном поле наблюдается повышение температуры воздуха на 0,5° С, а летом с развитием травостоя и изменением запасов влаги в почве — понижение температуры на 0,5-Г С. Однако в тот и другой периоды знаки могут меняться, может наблюдаться и значительная амплитуда температур от десятых до целых единиц. Понижение температуры воздуха и почвы под защитой лесных полос происходит в засушливые периоды, когда повышенные влагозапасы поддерживают транспирацию растений защищенных полей на более высоком уровне, чем в открытой степи, а повышение температуры обусловлено одинаковым увлажнением почвы как на защищенном поле, так и в контроле.

Наблюдения показывают, что даже в условиях орошения лесные полосы играют большую роль в обеспечении влагой сельскохозяйственных культур. Насаждения благодаря умеряющему действию на ветровой режим способствуют снижению испарения и сохранению влаги, а при снего- отложении — и накоплению ее. В зоне влияния лесополос влажность почвы в период вегетации растений бывает выше, чем в контроле, и лишь в середине вегетации в связи с лучшим развитием травостоя и большим его количеством на единице площади, а следовательно, и большим во- допотреблением влажность почвы под защитой полос снижается и даже бывает меньше, чем в контроле. Под защитой лесных полос до июля влага была усвояемой и находилась в пределах 71% от НВ в апреле, 79% в мае, 73% в июне, 59% в июле и 50% в августе. Для оптимального роста, растений в июле потребовался полив.

Под защитой лесных полос снижается интенсивность испарения с почвы. Отмечено, что после полива влага в почве облесенного поля сохраняется дольше, чем в степи. По наблюдениям на Кутулукском орошаемом массиве в первые 2—3 дня в слое почвы 0,5 м на защищенном и незащищенном участках влажность почвы была одинаковой. Затем на открытом участке влажность снижалась более интенсивно и через 7—9 дней соответствовала влажности почвы неорошаемого поля. В то же время на облесенном поле выравнивание влажности почвы наступило только через 12—15 дней. В Средней Азии и Закавказье лесные полосы, сберегая влагу в почве, увеличивают ее содержание в зоне 10—20 Н на 3% по сравнению с контролем.

Таким образом, на защищенных поливных полях создаются более благоприятные условия для роста сельскохозяйственных растений.

Динамика влажности почвы в 2-метровом слое, %, по месяцам, совхоз "Великий Октябрь", Волгоградская обл., 1978 г.

Например, в 1979 г. в совхозе "Великий Октябрь" у озимой пшеницы Мироновская юбилейная в фазу цветения и яровой пшеницы Каль- ян-Сона в фазу выметывания колоса под защитой полос в зоне 15 И были больше кустистость соответственно в 1,3 и 1,5 раза и высота растений на 23 и 13% по сравнению с контролем. Число листьев на одном растении И площадь самого листа были больше, чем на контроле. Это обусло

вило накопление большего количества органического вещества (в 1,3 раза).

В связи с лучшей водообеспеченностью под защитой лесных полос отмечался повышенный расход воды пшеницей на транспирацию, мг/г/ч: у озимой пшеницы Мироновская юбилейная он составил 1799 и в контроле 1211, а у яровой пшеницы, соответственно, 2398 и 2010. Под защитой лесных полос продуктивное испарение было больше, чем в контроле, в среднем на 48,5% у озимой и на 19,3% у яровой пшеницы. Повышение продуктивного испарения и сокращение непродуктивного (физического) отмечалось на Ершовском орошаемом участке в Саратовской обл., где за вегетационный период расход воды яровой пшеницей иа облесенном участке был на 45 мм (22%) больше, а непродуктивный на 54 мм меньше, чем в открытой степи. Улучшение микроклимата и влагообеспеченности под защитой лесных полос обусловило повышение урожая озимой пшеницы Мироновская юбилейная в 1979 г. на 5,3 ц/га и яровой пшеницы Каль- ян-Сона на 3,2 ц/га при урожайности в контроле этих культур соответственно 31,6 и 35,4 ц/га.

Можно привести немало примеров значительного повышения урожайности всех сельскохозяйственных культур под защитой лесных полос на орошаемых землях в различных регионах страны. В среднем за 3 года (1970-1972 гг.) на Северном Кавказе в Ростовской областной опыт- но-мелиоративной станции урожайность озимой пшеницы Безостая 1 в зоне 20 И, была выше на 5,5 ц/га при урожайности в контроле 30,3 ц/га; в Западной Сибири в 1974 г. (совхоз "Рубцовский") урожайность ячменя Омский 13709 на 9,6 ц/га (в контроле 22,7 ц/га); в Поволжье на Бощинской АГЛОС в Астраханской обл. в 1977 г. урожайность ячменя Донецкий 4 на 5,3 ц/га (в контроле 38,2 ц/га), сена люцерны (1978-1979 гг.) 9,0-26,0 ц/га (в контроле 68,3- 87,6 ц/га); в совхозе "Великий Октябрь" в Волгоградской обл. (1979 г.) урожайность озимой пшеницы Краснодарская 39 - 6,7 ц/га (в контроле 38,2 ц/га). Прибавка урожая пшеницы и ячменя во всех случаях составила 17-26% и люцерны 14-29%. В Крымской государственной сельскохозяйственной опытной станции в засушливом 1972 г. урожай озимой пшеницы Кавказ на орошении под защитой лесных полос составил 52,5 ц/га, а без полос 47,4 ц/га или был выше на 5,1 ц/га. При защищенности полей в 46% был выше урожай озимой пшеницы на 4,8 ц/га в совхозах Краснознаменского, Ингулецкого и Каменско-Днепровского орошаемых массивов. По наблюдениям в республиках Средней Азии прибавка урожая хлопка-сырца составляет 4— 10 ц/га, в Азербайджане 3-5 ц/га. Под защитой лесных полос повышается урожайность и других сельскохозяйственных культур: риса на 8-11 ц/га, сахарной свеклы на 90 ц/га, картофеля на 20- 30 ц/га, томатов на 100 ц/га, зерна кукурузы на 6-10 ц/га и зеленой массы на 40-100 ц/га.

Лесные полосы на орошаемых землях в зимний период задерживают и равномерно распределяют снег. Каждый гектар облесенного поля получает дополнительно 50—100 мм воды от снеготаяния, что соответствует примерно одному-двум вегетационным поливам. Это очень важно весной, до начала полива сельскохозяйственных культур и особенно при работе круговой дождевальной машины "Фрегат", где сельскохозяйственные культуры на углах полей не поливаются. Поэтому водное питание сельскохозяйственных культур здесь дополнительно обеспечивается за счет влияния лесных полос. Кроме того, снежный покров надежно защищает озимые посевы от вымерзания. В 1972 г. на Ершовском орошаемом участке в Поволжье под защитой лесных полос на расстоянии 20 Я сохранность озимой пшеницы Мироновская 808 составила 92%, за пределами этой зоны озимые сохранились лишь в микропонижениях на 40% площади. В том же году в совхозе "Заречный" Ростовской обл. озимая пшеница Безостая 1 в зоне 20 Я сохранилась на 80%, а за пределами 20 Я только на 32%. Число живых растений на 1 м2 было равно соответственно 394 и 133 шт.

Ежегодное промачивание почвы снеговой водой способствует ее рассолению, которое, как правило, на поле соответствует распределению снежного шлейфа. На Алей- ской оросительной системе в Алтайском крае при высоте полос 20 м сумма солей в водной вытяжке на расстояниях от лесной полосы в 2,5 Я, 5 Я, 10 Я и 20 Я была равна 0,112; 0,146; 0,187 и 1,231%. Лесные полосы оказывали влияние на уменьшение солей в почве на 6—8 Я в наветренную и 15 -18 Я в заветренную стороны. При значительном снегоотложении и инфильтрации снеговой воды здесь обнаруживается снижение минерализации грунтовых вод на расстоянии до 10 Я. Во всех случаях с удалением от полос минерализация грунтовых

вод возрастала. На расстоянии 2,5 Я, 5 Я и 10 Я минерализация грунтовых вод составляла соответственно, г/л: 0,4; 0,6; 1,6. В середине поля (25 Я) она была равна 2,5 г/л. Однако отмечено, что в регионах с неустойчивым снежным покровом (Нижнее Поволжье, Северный Кавказ) влияние лесных полос на рассоление грунтовых вод существенно не проявляется. В то же время тополевые насаждения, обладая высокой транспирационной способностью, испаряют за вегетационный период до 20-40 м3 воды на дерево в средней полосе и до 80 м3 в Средней Азии и понижают уровень грунтовых вод под лесной полосой в степи на 20- 60 см, в сухой степи на 50-100 см и в полупустыне более 1 м; распространяется понижение в стороны от лесополосы на 100—200 м. Это позволяет уменьшить скорость подъема грунтовых вод до критической величины и ослабить процесс засоления почвы и заболачивания орошаемых земель. Обычно на орошаемых участках с оросительной сетью в земляном русле потери воды из каналов достигают 50% от годового расхода. Пополнение грунтовых вод здесь составляет до 300 мм в год. Исследования ВолжНИИГИМА показали, что потери не исключены и на системах с закрытой сетью, где в грунтовые воды поступает до 100 мм осадков, что вызывает их подъем до 0,6 м в год. Следовательно, здесь потребность в дренаже несколько отдаляется, но полностью эта проблему не разрешается. Поэтому биологический дренаж наряду с инженерным будет по-прежнему играть важную роль.

Велика и противодефляционная роль лесных полос на орошаемых землях. Насаждения защищают гидротехнические сооружения от заносов мелкоземом, а посевы и почву от выдувания. На Северном Кавказе в 1969 г. во время зимних пыльных бурь значительно сокращался и объем отложившегося мелкозема в каналах: с 900 м3/км длины канала в открытомлоле до 100 м3/км на защищенном лесными полосами (защищенность 73%). На открытых полях озимые погибли и были пересеяны, а под защитой полос в зоне до 20 Я сохранились и дали урожай в 30 ц/га.

Защитное лесоразведение на орошаемых землях экономически целесообразно. По данным УкрНИИЛХА, прибавка урожая озимой пшеницы только за 1 год на Ингу- лецком, Краснознаменском и Каменско- Днепровском массивах окупила все затраты, а также стоимость отчуждения сельскохозяйственных площадей, связанных с созданием полезащитных полос на этих оросительных системах. Себестоимость зерна озимой пшеницы снизилась на 5—8%, зеленой массы кукурузы на 6-16%, а уровень рентабельности их выращивания увеличился соответственно на 20—22% и 6—19%. Доля дополнительного урожая в валовом урожае хозяйств на орошаемых землях за счет влияния лесных полос составила: озимой пшеницы 8,9-12,9%, кукурузы 2,9—15,5% и сахарной свеклы 6%.

Исследования показывают, что каждый процент полезащитной лесистости орошаемых земель увеличивает урожай зерновых примерно на 1—2 ц/га. В пяти орошаемых совхозах Ростовской обл. ("Кре- пинском", "Рогачевском", "Пригородном", 'Заречном", "Донском") с облесенностью пашни 1,8—2,5% по сравнению с аналогичными хозяйствами, имеющими лесных полос не более 0,1%, урожай озимой пшеницы был больше на 7,3 ц/га, кукурузы на зерно на 4,8, кукурузы на силос на 62,5 и риса на 2,8 ц/га. Себестоимость прои>. водствэ центнера продукции в совхозах с облесенностью орошаемых земель 1,3% по сравнению с хозяйствами без защитных насаждений была меньше: пшеницы на 0,32 р. (9,6%), кукурузы на зерно на 1,4 р. (30%), кукурузы на силос на 0,05 р. (9,1%), риса на 5,92 р. (27,3%) [136]. При полной защищенности полей лесными полосами урожай сельскохозяйственных культур на орошаемых землях увеличивается в среднем на 16—17%, себестоимость производства продукции снижается на 10—13%, прибыль увеличивается на 56—70%, а уровень рентабельности повышается на 13— 23% по сравнению с этими показателями на незащищенных полях. Чистый доход на каждую тысячу рублей всех капиталовложений в ирригацию с защитным лесоразведением на 70-80 р. (15%) выше, чем без защиты полей лесными полосами.