Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Объекты и методика исследований 9
Глава 2. Природные условия и земельные ресурсы региона 16
2.1. Природно-климатические условия деградации почв 16
2.2, Земельные ресурсы региона 3 8
Глава 3. Деградация почвенного покрова 54
3.1. Антропогенная деградация почв 54
3.2. Процесс опустынивания степных земель 67
Глава 4. Почвоводоохранная роль лесной растительности в районах проявления дефляции почв 79
4.1. Дефляция почв в Кулундинской степи 79
4.2. Роль лесных насаждений в борьбе с дефляцией почв 87
Глава 5. Почвоводоохранная роль лесной растительности в районах проявления водной эрозии почв ИЗ
5.1. Агротехнические приемы борьбы с эрозией почв 115
5.2. Противоэрозионные лесные насаждения 120
Глава 6. Защитные лесные насаждения в степи 129
6.1. Историческая справка 130
6.2. Виды защитных лесных насаждений и способы их формирования 138
6.3. Состояние государственных защитных лесных полос 155
6.4. Современное состояние полезащитных лесных полос... 170
6.5. Сосновые лесополосы в сухой степи... 205
6.6. Роль колковых лесов 212
Глава 7. Региональные лесоаграрные системы земледелия 223
7.1. Агролесомелиоративные комплексы в районах проявления дефляции почв 223
7.2. Агролесомелиоративные комплексы в районах проявления водной эрозии почв 234
Глава 8. Почвоохранная роль ленточных боров 242
8.1. Естественная лесная растительность и ее состояние 242
8.2. Состояние и почво-водоохранная роль ленточных боров 248
8.3. Лесовосстановление на гарях в ленточных борах 262
8.4. Оптимизация почвозащитных функций ленточных боров 274
Глава 9. Мероприятия по стабилизации процесса опустынивания лесохозяйственными методами 284
Выводы 300
Рекомендации 303
Библиографический список 304
- Объекты и методика исследований
- Природно-климатические условия деградации почв
- Антропогенная деградация почв
- Дефляция почв в Кулундинской степи
- Агротехнические приемы борьбы с эрозией почв
Введение к работе
Актуальность проблемы. В аридном поясе России, простирающемся от западных границ до Забайкалья, процессы опустынивания проявляются в сильной степени вследствии дефляции, эрозии, засоления. Площадь сельскохозяйственных земель, по утверждению К.Н.Кулик и С.Э.Тихонова (2003), подверженных деградации, в различных регионах колеблется от 40 до 80%, а остальная часть угодий опасна в этом отношении. В стране около 43% сельскохозяйственных угодий находится в зоне сухих степей, свыше 60% посевов зерновых культур страдает от засух и нередко от пыльных бурь (Петров, 1995).
Степная часть территории юга Западной Сибири отличается равнинностью, преобладание легких и средних по гранулометрическому составу почв, их распаханность способствует возникновению ветровой эрозии, которая нередко перерастала в черные бури и приносила сельскохозяйственному производству невосполнимые потери.
Выход из создавшегося положения в условиях многоукладного ведения сельского хозяйства может быть найден в переводе на адаптивную стратегию землепользования, в широком применении на богаре эколого-экоиомичных мелиорации, наиболее полно приспособленных к местным условиям. Основу этой стратегии составляют лесоаграрные ландшафты, которые следует рассматривать как неотъемлемое звено системы земледелия, обладающих высокой экологической чистотой, а также характеризующиеся сравнительно малыми затратами срежет на их создание и долговременной отдачей.
Проведенными в Алтайском крае исследованиями
(Андрианов,1961,1962,1973; БивалькевичД997; Бурлакова, 1989,1997; Вандакурова,1950; Грибанов J 954; Долгилевич, Симоненко,1979, 1984; Кукис,1968, 1971; Маттис. Павловский, 1984 и др.) созданы предпосылки для более интенсивного использования земельных ресурсов под защитой лесных насаждений, что имеет не только теоретическое, но и прикладное значение.
Успешность решения этих вопросов предопределяется уровнем их научной обоснованности, базирующейся на количественной и качественной оценке агрономических и лесохозяйственных ресурсов при их совместном проявлении. В этой связи чрезвычайно актуальным для степных районов юга Западной Сибири является решение проблемы надежного, постоянного достижения реальных результатов лесохозяйственными приемами в стабилизации процесса деградации почвенного покрова.
Цель исследований - оценить существующее положение Б землепользоваииии в степной части региона и роль защитных лесных насаждений в стабилизации процесса деградации почвенного покрова.
Задачи исследований:
- разработать систему мероприятий, в которых ленточные борв
рассматриваются как основа системы лесоэкологического каркаса для
Кулундинской степи;
- разработать программу по восстановлению лесных экосистем на гарях в
ленточных борах и созданию системы защитных ленсых насаждений в аридной
зоне юга Западной Сибири;
- выявить степень деградированности пашни, пастбищ и сенокосов, а
также причин, вызывающих гибель защитных лесных насаждений;
- уточнить значимость колковых лесов в степи и лесостепи с установлением критериев минимальной лесистости по отдельным агролесомелиоративным районам. Научная новизна.
- впервые по результатам многолетних исследований с применением
различных методов дана оценка деградированности сельскохозяйственных
угодий и защитных лесных насаждений по комплексу признаков,
характеризующих их биологическую устойчивость в контрастных
экологических условиях Алтайского края;
- определены теоретические положения концептуального подхода к
изучению средозащитных функций лесными полоспми в степных условиях с
учетом ассортимента древесно-кустарниковых и особенно хвойных пород;
- для степной и лесостепной зон Алтайского края определены основные
принципы создания и размещения защитных лесных насаждений для
различных типов почв. Установлено, что система землепользования должна
строиться на сочетании агрономических и лесомелиоративных приемов,
направленных на стабилизацию урожаев сельскохозяйственных культур.
Защищшаемые положения.
- Роль защитных лесных насаждений в агролесоландшафтах исследуемого
региона определяется уровнем, выполняемых ими защитных функций, которые
связаны с лесистостью территории, таксационными и лесоводственными
особенностями насаждений. В аридной зоне юга Западной Сибири в условиях
усиливающихся проявлений процессов деградация почвенного покрова
создание системы защитных лесных насаждений является одним из основных
факторов интенсификации сельскохозяйственного производства.
Регионализация типов защитных лесных насаждений, их породной структуры - основа оптимального сочетания пашни, луга, леса.
Создание единого экологического каркаса в степной и лесостепной зонах Алтайского края, слагаемого из лесов естественного и искусственного происхождения необходимо в целях стабилизации процесса деградации почв сельскохозяйственного назначения.
- Поддержание высокого средозащитного уровня ленточными борами
предусматривает быстрое лесовосстановление на крупноплощадных гарях с
предотвращением процессов как деградации почв, так и заболачивания
территории.
Обоснованность и достоверность результатов подтверждается многолетними исследованиями в различных районах степи и лесостепи, большим количеством экспериментального и аналитического материалов, его обработкой с применением математико-статистических методов.
Практическая значимость.
Установленные схемы построения агролесоландшафтов в целях сохранения и повышения плодородия почв, апробированы широкой производственной практикой, они является неотъемлемой составной частью зональной системы природолользования. Результаты исследований используются лесоустроительными организациями, осуществляющих разработку проектов различного назначения в лесном фонде. На их основе разработана и целенаправленно выполняется Программа ликвидации последствий крупных лесных пожаров в Алтайском крае на 1998-2008 г.г.
Результаты изучения защитных лесных насаждений в различных агролесомелиоративных районах позволили дифференцировать их по адаптивным свойствам с выделением наиболее продуктивных и биологически устойчивых древесных пород и рекомендовать их к введению в лесополосы различного назначения, что стало составной частью ракомендаций по созданию лесополос в Кулундинсксй степи.
Апробация. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях: «Сосновые леса России в системе многоцелевого лесопользования» (Воронеж, 1993), «Пожары в лесу и на объектах лесохимического комплекса» (Томск-Красноярск, 1999), «Проблемы лесоводства и лесовосстановления на Алтае» (Барнаул, 2001), «Антропогенное воздействие на лесные экосистемы» (Барнаул, 2002), «Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее» (Барнаул, 2003), «Восстановление нарушенных ландшафтов» (Барнаул, 2004), «Структурно-функциональная организация и динамика лесов» (Красноярск, 2004), а также на совещаниях и семинарах различного уровня.
Личное участие автора заключается в постановке проблемы, разработке методических положений, проведении теоретических исследований и выполнении основных видов работ по сбору, обработке и анализу
экспериментального материала, апробации и внедрению законченных научно-исследовательских работ.
Публикации. Основное содержание диссертации излождено 40 работах, в том числе в 12 коллективных монографиях общим объемом 178 п.л. в том числе доля автора 62,2 п.л.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству. Общий объем рукописи составляет 332 стр. машинописи и включает 74 таблицы, 30 рисунков и 342 библиографических источников.
Объекты и методика исследований
Как известно, под методологией обычно понимают учение о методе научного познания и практического преобразования действительности (Бардин, 1975). Методология и метод исследования объективны, они определяются содержанием и структурой познаваемого объекта. Одновременно они содержат и субъективный момент, поскольку представляют собой целенаправленное орудие, которое сознательно используется исследователем (Словарь..., 1981).
Предметом исследования настоящей работы является биологическая и агрохозяйственная производственная система природопользования, в районах, подверженных ветровой и водной эрозии почв, изучение которой требует применения общенаучных методов, таких, как экономико-математический, статистический, эмпирический.
Принцип взаимосвязи экономических, природных и других явлений требует рассмотрения любого из них в конкретной обстановке, учета зависимости друг от друга отдельных его сторон. Однако когда говорится о всесторонности рассмотрения изучаемых явлений, это не значит, что надо рассматривать буквально все стороны, все их особенности, все признаки. Такая задача практически не выполнима, потому что каждое явление имеет бесчисленное множество свойств, особенностей, признаков. .
В качестве объекта исследования взяты защитные леечные системы на сельскохозяйственных угодях Алтайского края, которые характеризуются значительным разнообразием, сложностью как природно-климатических, так и хозяйственно-экономических условий (Варфоломеев, Баркин,1974; Векшегонов, 1970, 1984; Вильяме, 1951; Вялкова, Трофимов, 1979; Гладышевский,1945; Кравченко, Скрипка, 1974; Кретинин, Леонов, 1978; Левина, 1950, Государственная..., 1985; Дьяренко, 1964; Шаповалов, Павловский, 1967).
Природно-климатические условия деградации почв
Территория Кулундинской степи представляет собой типичную предгорную пролювиальную-аллювиальную равнину, оформившуюся под воздействием блуждания крупных водных потоков по плоской равнинной поверхности (Герасимов, 1935), а также дочетвертичных и четвертичных тектонических процессов (Ковалев и др., 1967). Она сложена мощной толщей рыхлых четвертичный и неогеновых континентальных отложений, подстилаемых более древними морскими породами. Здесь ярко выражены ступенчатость и террасовидность поверхности, обусловленные тектоникой и деятельностью рек и озер. В ее пределах обособляются такие крупные геоморфологические районы как Кулуидинская низменость (Бейром и др., 1958, Герасимов, 1935, Мартынов, 1957, Черноусов и др., 1988).
Крупные озера приурочены к плоской поверхности степи, занимающей центральную, наиболее пониженную часть Кулунды, поверхность которой сложена четвертичными песками, супесями и суглинками, которые и являются почвообразующими породами.
В однообразном рельефе Кулундьт хорошо заметны долины рек. Долины сформировались в ложбинах древнего стока, они неглубоки, их берега почти незаметны, сливаются с прилегающей местностью; широкие надпойменные террасы простираются на десятки километров.
В Кулундинской степи встречаются западины - обширные степные блюдца, чередующиеся с пресными и солеными озерами. Пониженные участки сменяются невысокими гривами, протянувшимися в направлении ложбин древнего стока, они являются водоразделами рек Кулундинской степи. Гривистый рельеф Кулунды сформировался из осадков, накопленных при подпружинивании ледниковых вод. Реки, питавшиеся ледниковыми водами в межледниковые эпохи четвертичного периода, разрушили морены и переработали их (Ковалев и др., 1967).
Антропогенная деградация почв
Алтай — относительно молодая земледельческая провинция на востоке страны. Ее освоение началось в первой половине XYIII века и было связано с развитием горнорудной промышленности.
Основную массу сельского населения в этот период составляли приписные к заводам крестьяне, которые выполняли определенные повинности для заводов и в то же время занимались крестьянским хозяйством. После реформы 1861 г., освобожденные от заводской повинности, они в гораздо большей мере начали заниматься сельским хозяйством.
Законодательство 1865 г. положило начало переселенческому движению крестьян из земледельческих хозяйств европейской части России. Особенно возрос поток переселенцев в край в конце 19 века, когда была сдана в эксплуатацию Транссибирская железнодорожная магистраль. Численность сельского населения в крае увеличилась в три раза, достигнув к 1917 г. 1 млн. 998 тыс. человек. Пропорционально росту численности населения увеличивались и площади освоенных земель. В 1917 г. под посевами в крае было занято 2 млн. 506 тыс. га, в 1928 — 3 млн. 77 тыс. га. За годы коллективизации посевные площади возросли до 3 млн. 697 тыс. га, однако за годы Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. сократились до 2 млн. 769 тыс. га. В послевоенные годы площади восстановлены и приумножены, составив в 1953 году 4 млн. 559,4 тыс. га. За годы освоения целинных и залежных земель (1954— 1956 гг.) распахано еще 2,9 млн. га, однако после пыльных бурь и засух 1963—1965 гг. выведено из оборота более 1 млн. га сильноэродированных земель после чего площадь пашни в крае стабилизировалась на уровне 7,2—7,3 млн. га. Сейчас пахотные земли занимают 6 млн. 922,1 тыс. га, или 41,2% от общей площади территории края (таблица 11).
Дефляция почв в Кулундинской степи
Вред, причиняемый ветровой эрозией народному хозяйству, чрезвычайно велик. Сильными ветрами, достигающими иногда ураганной силы, выдувается и сносится верхний плодородный слой почвы вместе с появившимися всходами или высеянными семенами. При частичном выдувании обнажаются корни растений, вследствие чего замедляется их развитие, а иногда и гибель. Переносимые ветром частицы почвы засекают и повреждают всходы культурных растений.
В 1963-1965 гг. в Кулундинской степи было подвержено ветровой эрозии около 600 тыс. га пашни, из них на 189 тыс. га почвенный покров разрушен полностью (Гаврилов, 1984).
Общими факторами возникновения и развития ветровой эрозии являются: - климатические условия - в первую очередь засушливость климата и наличие сильных ветров; -наличие дефляционно-податливых почв; (таблица 19) - отсутствие лесов, малолесье или обезлесенность территории; -неправильное хозяйственное использование земли, отсутствие или недостаточность противоэрозионных мероприятий на дефляционно-податливых почвах. Условия возникновения ветровой эрозии можно разделить на две группы - природные и антропогенные.
Возникновение весенних пыльных бурь наиболее вероятно после сухой осени, малоснежной зимы и энергично протекающей весны с малым количеством осадков. Такое состояние погодных условий предшествующего и текущего периодов служит прогнозом возможности ветровой эрозии.
Развевание почвы обычно начинается при скорости ветра выше 10 м/с. Пыльные бури вызываются ветрами различных румбов, но наиболее опасными являются ветры западного и юго-западного направлений.
Агротехнические приемы борьбы с эрозией почв
В лесостепной, степной, сухостепной зонах наряду с вопросами борьбы с л засухами и суховеями не менее актуальна проблема оптимизации водных экосистем бассейнов малых рек и прекращения роста оврагов. В настоящее время наблюдается прогрессирующаяся деградация почв и растительности различных водосборов в результате нез apery лированных воздействий поверхностного стока талых вод. В конечном итоге наблюдается рост оврагов, сокращение площадей пашни, заиление и загрязнение малых рек и водоемов. Основой защиты малых рек от загрязнения, заиления, прекращения роста оврагов и укрепления их берегов будет являться создание системы лесных насаждений с их равномерным размещением на всем водосборе. Для прекращения поверхностного стока или минимального его снижения на водосборах малых рек удельный вес защитных лесных насаждений необходимо довести до 15%, на овражно-балочных системах до 40%, на коренных и Ш русловых берегах до 70% (Мусохранов, 1979, 1983; Защитное..., 1968, 1986; Воронцов, Харитонова, 1979). Водная эрозия в разной степени проявляется в крае. Вода растворяет и выносит из почвы питательные вещества, наиболее плодородные почвенные частички. Эрозия при смыве уменьшает мощность гумусового горизонта, ухудшает физические свойства почвы — понижается водопроницаемость и ; увеличивается испарение, усиливается почвенная засуха.
