Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы лесомелиоративного обустройства урболандшафтов 10
1.1. Причины и характер деградации природных компонентов урболандшафтов, методы ее предотвращения 10
1.2. Ландшафтный подход к разработке мероприятий по лесной рекультивации деградирования урболандшафтов 39
1.3. Теоретические основы создания лесомелиорированных урболандшафтов Нижнего Поволжья 58
2. Физико-географические условия, программа и методология исследований 85
2.1. Климат 85
2.2. Геоморфология 92
2.3. Геология и гидрогеология 100
2.4. Почвы и земельные ресурсы 106
2.5. Растительность 114
2.6. Программа и методология исследования 118
2.6.1. Программа исследований, опытные стационары 118
2.6.2. Методология исследований 127
3. Параметры линейных эрозионных образований урболандшафтов, рост и состояние на них древесной растительности 133
3.1. Морфометрические и морфологические показатели растущих оврагов 133
3.2. Самозарастание оврагов древесной растительностью 143
3.3. Опыт лесной рекультивации оврагов 146
4. Изменения экологических условий элементов эрозионнодеградированных ландшафтов при подготовке к лесной рекультивации 155
4.1. Изменение морфометрических показателей, глубина рыхления почвогрунтов, перераспределение почвенных горизонтов 155
4.2. Измерение химических свойств, элементов питания и хода микробиологических процессов почвогрунтов 162
4.3. Снегоотложения, особенности режима температуры и влажности почвогрунтов 168
4.4. Эрозионные процессы, устойчивость почвогрунтов отсыпанных откосов 182
5. Эффективность лесной рекультивации эрозионнодеградированных ландшафтов 187
5.1. Эффективность лесной рекультивации линейных эрозионных образований 187
5.1.1. Развитие сорных растений 187
5.1.2. Состояние защитных насаждений 192
5.1.3. Приживаемость и сохранность древесных пород 200
5.1.4. Рост защитных лесонасаждений 208
5.1.5. Усовершенствованные методы лесной рекультивации эродированных элементов ландшафтов 232
5.2. Эффективность способов создания мелиоративных лесонасаждений на смытых склоновых землях 245
5.2.1. Оценка способов облесения крутосклонов урболандшафтов 245
5.2.2. Лесная рекультивация сильно смытых склоновых земель 254
6. Мелиоративное воздействие защитных лесонасаждений на компоненты урболандшафтов, методы регулирования функционирования урболесоландшафтов 260
6.1. Мелиоративное влияние защитных лесонасаждений 260
6.1.1 Загрязнение ландшафтов хозяйственно-бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками и методы их обезвреживания 260
6.1.2. Снижение защитными лесонасаждениями загрязнения урболандшафтов стоками с сельскохозяйственных угодий 274
6.1.3. Влияние защитных лесонасаждений на урожай сельскохозяйственных культур урбоагроландшафтов 276
6.2. Методы формирования ландшафтов и ухода за ними 290
6.2.1. Рубки ухода 291
6.2.2. Возобновительные рубки 298
6.2.3. Мероприятия по предупреждению пожаров 304
6.2.4. Регулирование рекреационной нагрузки 306
6.3. Эколо-экономическая эффективность лесной рекультивации деградированных урболандшафтов 321
7. Лесная рекультивация техногенно-деградированных ландшафтов 330
7.1. Лесная рекультивация песчаных карьеров 330
- Ландшафтный подход к разработке мероприятий по лесной рекультивации деградирования урболандшафтов
- Почвы и земельные ресурсы
- Опыт лесной рекультивации оврагов
- Эффективность способов создания мелиоративных лесонасаждений на смытых склоновых землях
Введение к работе
Актуальность. В соответствии с постулатом устойчивого развития осуще
ствление мероприятий по охране, рациональному использованию и воспроиз
водству природных ресурсов, а также улучшению окружающей среды является
одной из важнейших международных задач современности. Это положение от
мечено в Декларации тысячелетия ООН, где сказано: «Только таким образом
іщ можно сохранить для наших потомков те огромные богатства, которые дове-
рены нам природой. Нынешние неустойчивые модели производства и потребления должны быть изменены в интересах будущего благосостояния и благополучия наших потомков» [117]. В законодательном порядке оно закреплено в Конституции Российской Федерации: «Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением» (ст. 42).
Учитывая значимость и обширность проблемы «Природопользование,
охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности нахо-
а дятся в совместном ведении Российской Федерации и ее субъектов» (ст. 72)
[204].
Вторая половина XX и начало XXI веков характеризуются глобальным нарушением экологических условий. Наиболее интенсивно процессы деградации природной среды идут на территориях городов и пригородных землях и к настоящему времени во многих агломерациях достигли критического предела. Интенсивное развитие различных видов промышленности, транспорта, коммунального хозяйства, электронных средств коммуникации, распространение городского влияния на обширные пригородные территории при ускоренном развитии на них сельскохозяйственного производства привело во многих местах к системному экологическому кризису, связанному с массовым загрязнением ок-ружающей природной среды токсичными отходами, выбросами и стоками [78,
342].
На юго-востоке европейской части России, в т. ч. в Саратовской, Волгоградской, Астраханской областях, республике Калмыкия в результате техногенной деградации, водной эрозии, дефляции, а также засоления и переувлажнения происходит опустынивание земель [287]. В системе мер по реабилитации деградированных ландшафтов ведущая роль принадлежит фитомелиоративным мероприятиям [163]. В то же время в степной и особенно сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья даже естественные недеградированные природные ландшафты незастроенных городских и пригородных земель не обеспечивают достаточно комфортных условий для жизни горожан и возможности использования их для рекреационных целей.
Наиболее экологичными и экономичными методами восстановления деградированных ландшафтов и улучшения их свойств, отвечающих потребностям населения городов и агломераций, являются методы ландшафтной лесомелиорации.
Исследования, посвященные восстановлению деградированных городских и пригородных ландшафтов, преобразованию их в культурные и регулированию процессов функционирсвания созданных урболесоландшафтов выполнялись в природных зонах с достаточно благоприятными лесораститель-ными условиями: в Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном районах европейской территории России, на Урале, в Сибири, на Дальнем Востоке [101, 160, 315, 379]. Разработанные для этих территорий рекомендации без существенных корректив не могут быть применены в сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья, характеризующихся резко отличающимися климатическими условиями, почвами, растительностью, имеющими свои особенности геоморфологии, геологического строения, режима грунтовых вод и т. д. Проведение фитомелиоративных и особенно лесомелиоративных мероприятий в этих зонах с крайне жесткими природными условиями, обостряющимися под влиянием урбанизации в значительно большей степени, чем в северных
регионах, наталкивается на ряд трудностей. В то же время опыт ведущих научных учреждений и мировая практика свидетельствуют о возможности мелиорации ландшафтов, обеспечивающей создание комфортных условий (оазисов) даже в значительно более неблагоприятных условиях тропических пустынь (Кувейт, Объединенные Арабские Эмираты), пустынных районах США. Однако внедрение аналогичных мероприятий в условиях Нижнего Поволжья практически невозможно как вследствие различия природных условий, так и необходимости чрезвычайно высоких затрат.
Диссертационной работой предусматривалось изучение особенностей геоморфологии территорий расположения агломераций, городов и их пригородов, хода процессов деградации и состояния эрозионно и техногенно деградированных урболандшафтов, разработка методов их лесной мелиорации, и преобразования в культурные и управлению процессами функционирования созданных ландшафтов.
Объектами наших исследований являлись городские и пригородные земли Саратовской и Волгоградской областей, входящие в состав степной, сухостепной и полупустынной зон.
Разработка методов лесомелиорации урболандшафтов проводилась нами с 1978 г. в процессе научно-исследовательских работ по тематическим планам Всесоюзного (ныне Всероссийского) научно-исследовательского института агролесомелиорации (№ № Госрегистрации 79065899, 01830040663, 03.05.04.02.Т1), Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (№ № Госрегистрации 01930005121, 01940007982, 01940007984, 01.99.00.10859).
Научная новизна работы заключается в том, что нами впервые в регионе изучены отличительные особенности хода эрозионных процессов урболандшафтов. Для разных географических зон установлены морфологические и морфометрические показатели линейных эрозионных образований. Выявлены исключительно низкие темпы и непостоянство
процессов самовосстановления свойств нарушенных элементов ландшафтов, возможность их обратимости.
Доказана высокая мелиоративная эффективность защитных насаждений.
Впервые определены количественные показатели снижения лесонасаждениями
урболандшафтов поверхностного стока и смыва почв, выноса биофильных
элементов и загрязнения ими водоемов, а также увеличения продуктивности
агроценозов.
щ Изучена сравнительная эффективность новых для региона исследований
способов улучшения фиторастительных условий деградированных элементов урболандшафтов. Разработаны принципиальные основы технологий подготовки к лесной рекультивации крупных и средних по величине оврагов отсыпкой, а мелких - выполаживанием их откосов.
Исследованы процессы, определяющие развитие структурных единиц
рекультивированных с разработанными методами урболесоландшафтов.
Выявлены особенности биогеохимических процессов в мелиорированных
почвогрунтах, определяющие состояние, рост, долговечность и декоративность
насаждений.
Іфі Впервые изучена эффективность методов регулирования
функционирования таксономических единиц лесомелиоративных урболандшафтов: рубок формирования ландшафтов, лесовозобновительных рубок, мероприятий по предотвращению пожаров и дигрессии лесонасаждений.
Изучены экологические условия элементов техногенно-деградированных ландшафтов (карьеров, крупных гидротехнических сооружений) и разработаны принципиальные основы способов их лесной рекультивации.
На основании полученных данных по росту долговечности, состоянию и декоративности насаждений предложен ассортимент деревьев и кустарников.
Исходя из вышеизложенного, на защиту выносятся следующие основные положения .
1. Интенсивность и особенности хода процессов деградации
урболандшафтов Нижнего Поволжья, параметры эрозионных образований.
2. Характер мелиоративного воздействия защитных лесонасаждений на
деградированные компоненты урболандшафтов.
3. Изменение физических свойств и геохимических процессов в
различных элементах деградированных ландшафтов при подготовке к лесной
рекультивации.
4. Технологии закрепления и облесения оврагов (а.с. 1271388, 1561840,
1565360).
5. Закономерности направленного развития компонентов
урболесоландшафтов.
6. Эффективность мероприятий регулирования функционирования
урболесоландшафтов.
7. Ассортимент деревьев и кустарников для лесной рекультивации
урболандшафтов.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному консультанту И.Г. Зыкову за постоянную помощь в организации и выполнении исследований, а также А.С. Рулеву за консультации на заключительном этапе выполнения работы и признательность за плодотворное сотрудничество Ю.В. Бондаренко, В.А. Калужскому, В.Н. Жигалову, О.Р. Камеристовой.
Ландшафтный подход к разработке мероприятий по лесной рекультивации деградирования урболандшафтов
Рекультивация деградированных ландшафтов (земель) - это восстановление (и, по нашему мнению, улучшение) их с применением комплекса горнотехнических, биологических, инженерных, мелиоративных и экологических мероприятий с целью планового создания и ускоренного формирования на площадях, испытавших воздействие техногенеза, оптимальных культурных ландшафтов, имеющих высокую продуктивность и значительную социальную и хозяйственную ценность [198]. Обычно процесс рекультивации разделяют на два этапа: технический и биологический. Техническая рекультивация включает инженерную подготовку земель деградированных ландшафтов для последующего освоения. Биологическая рекультивация предусматривает проведение мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель, возвращению их в сельскохозяйственное или переводу в рекреационное или лесохозяйственное использование, создание ландшафтов благоприятных для жизни и деятельности человека [259, 260]. В зависимости от последующего использования можно выделить следующие направления рекультивации: - строительное - приведение территории в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства; - рекреационное - создание рекреационных насаждений и строительство объектов отдыха; - водохозяйственное - устройство различных водоемов; - сельскохозяйственное - восстановление и улучшение садов, ягодников и др. видов сельскохозяйственных угодий. Наиболее доступным, надежным и эффективным видом восстановления, улучшения и оптимизации деградированных ландшафтов является лесная рекультивация, включающая приемы как технической, так и биологической мелиорации, но берущая за основу возможность улучшения экологических условий лесомелиоративными методами.
Стратегией лесной рекультивации урболандшафтов является формирование комплексов зеленых насаждений на адаптивно-ландшафтно-экологических принципах — с увязкой их параметров с особенностями рельефа, почв, геологией и геоморфологией, водным и ветровым режимом территории. Основой адаптивно-ландшафтной парадигмы является принцип неисто-щительного, сбалансированного и компенсаторного природопользования [137].РОССИЙСКАЯ 4i ГОСУДАРСТВЕННАЯ Он предполагает систему землепользования, адаптированную к динамически равновесному ходу процессов обмена вещества и энергии в ландшафте, направленную на поддержание баланса между расходом и восстановлением ресурсов.
Адаптивно-ландшафтная парадигма базируется на законе необходимого разнообразия Винера-Шеннона-Эшби [1] для устойчивого существования самоуправляющейся системы (в т. ч. биогеосистемы). Оно возможно при условии достаточного внутреннего разнообразия, требующегося для блокирования внешних и внутренних возмущений. Закон реализуется путем адаптивно-ландшафтного обустройства урбанизированной территории. Для его выполнения необходима организация землепользования адекватно конкретной структуре ландшафта. Конечной целью должна стать стабилизация структурно-функциональных свойств ландшафта (иерархии организации его подсистем и процессов энергомассопереноса) адаптацией (приспособлением рекреационного использования и хозяйственной деятельности, в т. ч. пригородного садоводства, овощеводства и др. видов земледелия) к этим свойствам, тем самым обеспечением максимального приближения состояния урболандшафтов к динамическому равновесию, характерному для аналогичных или близких естественных ландшафтов.
В современных условиях целенаправленная социально-организованная деятельность человека в основном воздействует на природу через цепь технологических процессов, в осуществлении которых в качестве элементов системы участвуют как разнообразные технические средства, так и природные процессы. Характерной чертой организации современных ландшафтов является то, что при выполнении социально-экономических функций их природная самоорганизация сочетается с управлением человеком. Основными свойствами современных ландшафтов как природно-антропогенных систем являются: - двойственная качественная определенность, отражающая особенности современного этапа географической оболочки, выступающей как суперсистема «природа-общество»; - повышенная по сравнению с восстановленными ландшафтами гетерогенность их элементов; - особое место их в организации производственной деятельности, высокая роль информационных, организованных связей [163].
Опыт землепользования в различных странах свидетельствует о низкой устойчивости слабо пространственно дифференцированных ландшафтов. Поэтому для поддержания динамики устойчивого состояния урбобиогеосистем и прекращения процессов их деградации, предупреждения опустынивания и достижения восстановления деградированной среды (в первую очередь почвенного покрова) необходимо фито- и, в первую очередь, лесомелиоративное обустройство ландшафтов, т. е. создание устойчивых и продуктивных урболесоланд-шафтов, включающих все виды городских зеленых и пригородных защитных и рекреационных лесонасаждений. Одним из главных направлений в лесомелиоративном обустройство урбанизированных земель является использование ряда системно-генетических положений учения о ландшафте [163, 38, 20]. В основе научного понимания ландшафта лежит идея единства и взаимозависимости природных ресурсов, процессов и явлений, определяющих характерные особенности конкретного участка земной поверхности. Эта идея получила развитие в работах известных русских географов, лесоводов, почвоведов, геохимиков, геоботаников. При этом наименьшая структурная единица ландшафта «природное единство» веществ, процессов и явлений получило различные названия: «биогеоценоз» (В. Н. Сукачев); «элементарный ландшафт» (Б. Б. Полынов); «микроландшафт» (Ларин); «фация» (Л. Г. Раменский), «Почвенный комплекс» (М. Н. Сибирцев); «Эпиморфа» (Р. И. Аболин) и др. Приоритет установления и определения содержания более высокого природно-территори-ального комплекса принадлежит Л. С. Бергу, назвавшему его «географическим ландшафтом», и В. В. Докучаеву («географический комплекс») [38, 126].
В целом система современных представлений о природных комплексах базируется на биогеоценотической и ландшафтной моделях круговорота вещества и энергии [20, 359]. Недостатком первой модели является явно заниженная оценка геоморфологического фактора, лишающая исследователя экстрапо-ляционно-пространственных возможностей манипулирования моделью. Более адекватна природе изучаемой территории ландшафтная модель природнотерФ риториальных комплексов, генеральную основу которой составляют системо- формирующие факторы-доминанты (климат, рельеф, почвогрунты) и субдоминанты (биота) [348]. В современный период в ландшафтоведении произошел определенный пересмотр ряда ранее господствовавших методологических установок, например, ведущей роли литогенной основы ландшафта, иерархичности геокомплексов и др. Он стал возможен в результате анализа и комплексного системного обобщения материалов многолетних исследований физико-географических стационаров, результатов дистанционного зондирования, изучения антропогенных воздействий на ландшафты [420].
Почвы и земельные ресурсы
Общая площадь региона оценивается в 214,1 тыс км2. Распределение земель по категориям указано в табл. 2.2 [105, 125].За последние годы произошли значительные изменения в структуре земельного фонда. В целом, в Волгоградской и Саратовской областях имеет место тенденция к увеличению территорий населенных пунктов, а также площадей предприятий промышленности, транспорта, природоохранных и рекреационных земель. Большую часть площадей региона составляют земли сельскохозяйственного назначения. При этом пахотные угодья в основном сосредоточены на более благоприятных для земледелия территориях севернее г. Волгограда в Провобережье Волги и г. Ершова (в Левобережье), где доля пашни достигает 70-75% от площади сельскохозяйственных угодий. К югу увеличивается доля пастбищ. Неравномерна лесистость территории, примерно половина ее безлесна. Небольшие лесные массивы приурочены к поймам рек, балкам, пескам. Лесистость Саратовской области составляет 6,2%, Волгоградской — 3,4%. Значительные площади занимают селитебные территории с приусадебными и служебными наделами, дачные участки, а также водоемы, болота, обнаженные пески, овраги, оползни и другие земли.
Распределение земель по категориям показывает преобладание в земельном фонде региона земель сельскохозяйственного назначения (81,2%), лесного хозяйства (5,3% ), промышленности и транспорта (4,3%), населенных пунктов (3,2%). Территории рекреационного, природоохранного и заповедного назначения в Волгоградской области составляют 0,3, а в Саратовской - 0,4%. По расчетам ВолгоградНИИгипрозема в составе территорий средних по населению и малых городов земли обшего пользования составляют от 45 до 34,9%. Однако площади парков и садов общего пользования, водоемов, пляжей и водоохранных зон не превышают 0,5 - 1,5% (приложение 2.1, 2.2). Плодородие и свойства почв Нижнего Поволжья отражены в работах Н. А. Димо и Б. А. Келлера [121], Г. Н. Высоцкого [87], В. П. Бушинского [61], Л. Т. Земляницкого [148], С. И. Никитина [266], Н. И. Усова [380], В. А. Ковды [191], Г. П. Дегтяревой, А. Н. Жулидовой [116], А. Ф. Вадюниной [62], М. Н. Ракутина [308] и др.
Регион исследований крайне неоднороден в почвенном отношении. С севера на юг последовательно сменяются почвенные зоны черноземов и каштановых почв. В основном преобладают черноземный, каштановый, солонцовый и пойменный тип почвообразования. С ухудшением водообеспеченности плодородие земель понижается с севера и северо-запада на юг и юго-восток. Черноземная зона представлена подзонами черноземов выщелоченных, типичных, обыкновенных и южных; каштановая - подзонами темно-каштановых, каштановых и светло-каштановых почв. Много интразональных почв. Почвообразующие породы региона отличаются большим разнообразием. В Саратовской области преобладающими с огромным отрывом являются глинистые и тяжелосуглинистые, значительно меньшую территорию занимают суглинистые, еще меньшую - щебенчатые на выходах коренных пород и их элювии и минимальную - супесчаные и песчаные [380]. В Волгоградской области первое место по распространенности занимают также почвообразующие породы тяжелого механического состава (покровные глины и тяжелые суглинки, хвалынские шоколадные глины). Второе место занимают легкие породы (пески кварцевые: а) с примесью полевых шпатов, б) с глауконитом и примесью полевых шпатов, в) с глауконитом и окислами железа, г) полевошпатовые. Третье место занимают опаловые породы (опоки), четвертое — карбонатные (мелы, мергели, известняки) [116].
В подзоне обыкновенного и южного черноземов преобладают моренные и делювиальные суглинки, южного чернозема - покровные глины и тяжелые суглинки, в зоне каштановых почв - лессовидные суглинки, пески, опоковид-ные глины (в Прикаспийской и Сарпинской низменности глины и суглинки с повышенной концентрацией солей). Речные долины, на которых располагаются практически все города региона, сложены породами относительно более легкого механического состава. На территории Саратовской области на древних речных террасах долины р. Хопра выходят на поверхность флювиогляциальные отложения, по крутым склонам долин Хопра, Изноира, Аткары, Баланды - верхнемеловые отложения (песчаник, опоки, пески, реже глины). Пойменные террасы долин крупных рек сложены современными аллювиальными отложениями (ближе к руслу обычно песчаными, дальше - глинистыми). Основными почвообразующими породами в каштановой подзоне являются ергенинские пески, а также песчано-опоковые коренные породы, местами красно-бурые скифские глины, зачастую прикрытые сверху «плащом» лессовидных суглинков. Среди имеющих широкое распространение почв региона наибольшим плодородием обладают обыкновенные черноземы. Мощность гумусового слоя в них составляет 40-70 см. Количество гумуса зависит от механического состава, достигая у тяжелосуглинистых и глинистых разностей 9%. В почвенном поглощающем комплексе преобладают катионы кальция (от 76 до 84%). Обеспеченность гидролизуемым азотом - достаточно высокая. Подвижным фосфором они обеспечены обычно слабо, калием - средне. Содержание растворимых солей в пределах полуметрового слоя, как правило, незначительное и по профилю почвы обычно не меняется. Линия вскипания от соляной кислоты глубже 35 см [380]. Для южных черноземов, так же как и обыкновенных характерно преобладание внекомплексного распространения. Мощность гумусового горизонта у них меньше, линия вскипания от соляной кислоты и выделение карбонатов -выше. Поглощающий комплекс представлен преимущественно кальцием, магния значительно меньше. По обеспеченности гидролизуемым азотом они относятся к среднеобеспеченным, подвижным калием - к средне и высокообеспеченным, фосфором - слабообеспеченным. Почвенный профиль промыт от легкорастворимых солей на глубину до 1,5 м и более.
Темно-каштановые почвы, являясь переходным звеном от южных черноземов к каштановым почвам, по свойствам близки к южным черноземам. Содержание гумуса достигает 4%, легко растворимые соли - глубже 150-170 см. В почвенно-поглощающем комплексе преобладает кальций, есть магний. Признаки солонцеватости отсутствуют. Мощность гумусового горизонта каштановых несмытых почв (А+В) составляет 35-42 см [116]. Залегание карбонатов довольно высокое, линия вскипания находится в первом полуметре. Содержание гумуса колеблется от 2 до 3%. Обеспеченность легкоусвояемыми формами фосфора слабая, несмотря на достаточное валовое содержание, калием - хорошая. Максимальная величина поглощенных оснований соответствует горизонту Bj. В составе поглощенных оснований преобладают кальций и магний, однако содержание натрия выше, чем в темно-каштановых почвах, хотя обычно не превышает 1,5-3% от общей суммы. Каштановые несолонцеватые почвы до глубины 130-140 см практически незасолены. Максимальное скопление гипса обычно наблюдается на глубине 150-170 см, легкорастворимых солей - около 2 м [116, 191]. Светло-каштановые почвы юга Приволжской возвышенности сформировались в основном на лессовидных суглинках и глинах, покрывающих ергенин-ские пески, иногда непосредственно на песках и супесях. Гипсовый горизонт у них залегает на глубине 110-120 см. Выше, чем у каштановых, расположен и горизонт максимального скопления солей. Постоянными спутниками светлокаштановых почв являются различные виды солонцов. Мощность гумусового горизонта здесь колеблется от 22 до 34 см. Видимые карбонаты находятся в среднем на глубине 47 см, вскипание - с 32 см. Содержание гумуса составляет 1,50-1,75%. В южной и юго-восточной частях региона большое распространение имеют солонцы, содержащие в поглощающем комплексе большое количество натрия. У них обычно на небольшой глубине находятся карбонаты и горизонт скопления растворимых солей [116, 191]. Без специальных мелиоративных мероприятий они являются нелесопригодными. Значительная часть почв региона подвержена процессам водной эрозии и дефляции. У эродированных почв значительно снижается мощность гумусового горизонта, содержание гидролизуемого азота, обменного калия, подвижного фосфора.
Опыт лесной рекультивации оврагов
В подзоне южных черноземов и каштановых почв основные исследования проводились в окрестностях г. Красноармейска Саратовской области и г.г. Камышина и Дубовки Волгоградской области и г. Волгограда. В различные годы опыты по облесению оврагов здесь закладывались под руководством Н. И. Суса, И. Д. Брауде, М. Д. Антипова, Г. П. Сурмача, Л. И. Расторгуева и др. Наибольший лесокультурный эффект имела технология облесения оврагов, разработанная К. Рабцевичем [305], Н. И. Сусом [366]. Овраги готовились к облесению следующим образом: откосы «скашивались» до угла естественного равновесия, и на них вручную устраивались горизонтальные террасы шириной 1-1,2 м. Почва на террасах рыхлилась, и по ним высаживались сеянцы древесных и кустарниковых пород. Лесонасаждение, созданное по описанной технологии в 1905-1906 годах в окрестностях г. Камышина на одном из отвершков овражно-балочной системы «Кирпичный», имеет хорошее состояние до настоящего времени. Растения успешно растут как в нижней, так и в верхней части откосов, суховершинность отсутствует. К 1978 году в возрасте 72 лет древостой по верхнему ярусу имел высоту 14-16 м, в том числе вяз обыкновенный -15 м, ясень обыкновенный — 16 м, ясень ланцетный -15 м, клен остролистный — 16 м. Полнота насаждения — 0,9, бонитет - III-IV. Под пологом насаждения имелся подрост клена остролистного, ясеня обыкновенного и ясеня ланцетного. Лесонасаждение достигло качественного состояния саморегулирующейся системы. Рост оврага полностью прекратился, а по дну и откосам сформировалась почва с глубиной гумусового горизонта 15-20 см. В 2002 г. полнота насаждения составляла 0,7. В нижней части откосов и по дну оврага высота ясеня обыкновенного и ланцетного достигала 17 м, диаметр на высоте груди - 35 см, в верхней части откосов ясень и клен остролистный имели среднюю высоту 10 м и таксационный диаметр 25 см, в подросте преобладал клен остролистный, в местах выпада древесных растений образовались заросли караганы древовидной.
Некоторое снижение бонитета насаждения, на наш взгляд, следует объяснить увеличившейся антропогенной нагрузкой (большее количеств бытовых отходов). Большой интерес представляет насаждение, созданное под руководством Н. И. Суса в 1909-1910 годах в вершине основного ствола той же овражной системы. Второе поколение древесных пород здесь достигло средней высоты 12 м. Насаждение имеет высокую полноту и хорошее состояние. Обследования роста лесных культур здесь проводились в 1938 и 1954 гг. И. Д. Брауде [50], в 1978 г. и 2002 г. нами. В результате было установлено, что количество робинии лжеакации непрерывно возрастало за счет корневых отпрысков, и к 1978 году она осталась на откосах единственной древесной породой, вытеснившей другие. Количество экземпляров вяза обыкновенного и береста непрерывно уменьшалось и к настоящему времени они растут только в донной части оврага. Число растений дуба черешчатого на дне оврага увеличилось с 1938 по 1954 гг. с 99 шт. до 159 шт., а к 1978 году снизилось до 142 шт. Количество экземпляров березы повислой непрерывно уменьшалось. В 1954 году можно было встретить лишь единичные экземпляры, а к 1978 году она выпала полностью. Крутизна откоса северной экспозиции с 1938 по 1954 годы уменьшилась с 42 до 28, южной экспозиции - с 36 до 21, дно повысилось на 1,4 м. С 1954 года по 2002 год крутизна откосов практически не изменилась.
Очень хорошее состояние имело также лесонасаждение, созданное по аналогичной технологии в 1912 г. в окрестностях Красноармейска Саратовской области на хрящевато-щебенчатых грунтах оврага «Мозолевский» Каменно-ов-ражной балочной системы. По данным Э. П. Дика [120], в 1960 г. дуб черешчатый, ясень ланцетный и вяз обыкновенный в лучших условиях имели высоту 7 м, в менее благоприятных - 3,5 м, клен остролистный соответственно 8,5 м и 4 м, однако у отдельных экземпляров вяза приземистого наблюдалась суховер- шинность. По результатам наших исследований в 1980 г. при вполне удовле творительном состоянии дуб черешчатый в нижней части откосов имел среднюю высоту 9,2 м, диаметр 12 см, в верхней - 4,3 м и 7 см, клен Ф остролистный - соответственно 9,5 м, 10 см и 4,6 м и 6 см, ясень ланцетный — 9,0 м, 10 см и 4,5 м, 6 см. В окрестностях г. Камышина по аналогичной технологии было облесено значительное количество оврагов в 1944-1950 гг. Средняя глубина оврагов со ставляла 6-8 м, почвогрунты - супесчаные и суглинистые. При создании лес ных культур высаживались сеянцы дуба черешчатого, ясеней обыкновенного и ланцетного, робинии лжеакации, клена остролистного, вяза обыкновенного и приземистого, яблони, груши, осины, саженцы тополя черного. Обследование лесонасаждений проводилось при лесоустройстве в 1973 году и в 2002 г. нами. Результаты приведены в приложении 3.4. , Они свидетельствуют о том, что в возрасте 25-28 лет насаждения всех по- род росли по III, реже II бонитету. Высота насаждений колебалась от 6 до 10 метров, таксационный диаметр — от 6 до 10 сантиметров. Заметных различий в интенсивности роста культур различных древесных пород не прослеживалось. При исследовании культур на оврагах в 2000 г. было установлено, что биометрические показатели насаждений, в первую очередь, зависят от размеров оврага и местоположения на откосах. На сравнительно небольших оврагах на саждения в целом отличаются лучшим ростом и имеют незначительные разли чия по высоте и диаметру в нижней и верхней половинах откоса (кв. 10, выд. 1 и выд. 17).
На глубоких оврагах в нижней части откоса бонитет насаждений в среднем на 2, а иногда на 3 класса выше, чем в верхней. Постоянных существенных различий в интенсивности и состоянии куль тур разных древесных пород отмечено не было. В смешанных культурах несколько отставал от других видов клен остролистный, но различия были не велики. Недостатком этой технологии лесной рекультивации оврагов является большая ее трудоемкость. Так, по подсчетам Н. И. Суса [366], на облесение од ной десятины этих оврагов (1,095 га) было затрачено около 750 человеко-дней. Поэтому дальнейшие исследования были направлены на возможность удешевления способов лесной рекультивации оврагов. Испытывался и более широкий ассортимент пород. Высаживались сеянцы по откосам без предварительного «скашивания» в ямки 0,4 х 0,4 х 0,4 [51], лунки, ступени, по полосам [208] в квадратные метровые площадки [432], по микротеррасам и без подготовки почв [49]. В результате обследований А. В. Котова [208] и нашими наблюдениями в 1978-1979 годах было установлено, что высокие показатели сохранности и роста имели культуры, созданные по террасам и полосам, при условии, если обрабатываемая площадь составляла не менее половины территории откосов. По другим вариантам наблюдался большой отпад и низкие приросты. Древесные породы по днищам оврагов с валами у вершин имели высокие приросты. Однако вследствие малой площади, занятой ими, лесная обстановка здесь не создалась. В возрасте 20 лет у вяза приземистого и клена ясенелистного начинает наблюдаться суховершинность
Эффективность способов создания мелиоративных лесонасаждений на смытых склоновых землях
Для снижения интенсивности эрозионных процессов подготовку почв под лесонасаждения на склоновых землях рекомендуется проводить поперек линии стока. Однако с увеличением крутизны склонов (особенно свыше 5-7) вследствие уменьшения емкости борозд эффективность поперечной вспашки снижается. При большом количестве осадков прорыв одной борозды вызывает цепную реакцию. На склонах с ложбинами в результате концентрации стока вспашка поперек склона может даже усилить эрозию [179]. Наиболее эффективным приемом подготовки крутосклонов к облесению является террасирование [384, 317, 407, 153]. В зависимости от орудия, которым создают террасы, А. Г. Рожков [316] подразделяет террасирование на: а) бульдозерное (бульдозерами и террасерами), б) плантажное (плантажными плугами) и в) напашное - плугами сельскохозяйственного назначения (ПН-4-35 и др.). На затеррасированных склонах образуется ступенчатый микрорельеф, обусловливающий изменение микроклиматических условий: уменьшается скорость ветра, в жаркий период снижается температура воздуха и поверхности почвогрунтов, возрастает влажность воздуха, в зимний период уменьшается промерзание почв [279]. В результате происходит изменение характера распределения снежного покрова в среднем на 20% возрастают запасы снеговой воды [140].
На полотне террасы минимальные снегозапасы наблюдаются в насыпной части, в центральной они больше в 1,6 раза, в выемочной — в 2,6 раза [237]. В засушливых условиях на склонах после нарезки террас резко ослабляются процессы смыва, возрастает увлажнение почв [140, 237, 114, 209, 431], в десятки раз ускоряются процессы рассолонцевания [140]. При выемочно-насыпном террасировании происходит перемещение и перемешивание почвогрунтов. По наличию элементов питания наиболее благоприятными условиями отличается насыпная часть террасы, лучшие условия увлажнения складываются у ее выемочного откоса [407]. На склонах с террасами, имеющими обратный уклон при определенных условиях может иметь место активизация эрозионных процессов и размыв полотна террас. Учитывая это, ряд исследователей рекомендуют создавать террасы с горизонтальным полотном или прямым уклоном [179, 384, 316, 296]. После облесения водопроницаемость почв на террасах возрастает по сравнению с целинными участками на поверхности в среднем в 3,8 раза, на глубине 40 см - в 1,3 раза, на глубине 60 см - в 1,1 раза [236]. Все это создает относительно благоприятные условия для роста зеленых насаждений на террасированных склонах.
Приведенные материалы, свидетельствующие о высокой лесокультурной эффективности подготовки склонов к лесной рекультивации террасированием, получены на основании исследований, проведенных в условиях других ландшафтных зон - в Молдавии, на Украине, Нижнем и Среднем Дону, на Кавказе и в Средней Азии. Ряд выводов одних исследователей противоречат результатам проработок других. Учитывая это, а также то, что разработка эффективной технологии облесения крутосклонов наиболее сложна в южной части региона исследований, нами была проведена оценка эффективности террасирования склонов в окрестностях г. Волгограда. Принимая во внимание различный характер процессов образования и свойств покровных пород и почв на берегах гидрографической сети и склонах холмов, изучение состояния и роста лесонасаждений проводили раздельно на берегах р. Царицы и ее притоков и склонах Мамаева кургана. На берегах р. Царицы и б. Дубовая плодовые и древесные насаждения создавались по выемочно-насыпным террасам шириной 4-5 и 10 м с валиком по краю насыпной части высотой 30-40см посадкой сеянцев. Расстояние между рядами - 3-4 м, в рядах - 0,7-1,0 м. Планировалось выращивание насаждений с поливом, были проложены водоводы и установлены гидранты. Однако, полив культур проводился лишь в самые первые годы их создания.
Результаты обследования насаждений свидетельствовали о зависимости их состояния и роста от ряда факторов. При прочих равных условиях более интенсивный рост и лучшее состояние насаждения имели в нижней части склона. Так, на участке с легкосуглинистыми почвами на террасах шириной 10 м средняя высота абрикоса обыкновенного в возрасте 25 лет [436]в нижней части берегового склона южной экспозиции составила 5,1м, в верхней - 4,6м, т. е. была меньше на 10%. Рост насаждений также зависел от ширины террас и характера культур. В верхней части склона на террасе шириной 4 м чистое абрикосовое насаждение, созданное посадкой сеянцев в насыпной и выемочной частях террасы, имело среднюю высоту 6,4м, на террасах шириной 10 м в средней и выемочной части полотна террасы (в насыпной был посажен ясень ланцетный) высота абрикоса составила 4,6м, т. е. Была меньше на 28%. Различия в росте деревьев в насыпной, средней и выемочной части террас в возрасте 25-30 лет были незначительны. Ясень ланцетный отличался более интенсивным ростом и имел среднюю высоту 8,3м, диаметр - 11,4см (III бонитет). В самой нижней части склона имело место вымерзание абрикосового насаждения. После его раскорчевки на террасе шириной 10м было создано насаждение ясеня ланцетного, которое в возрасте 15 лет имело высоту 5,0м, таксационный диаметр 5,5см, т. е. росло по II бонитету. На такой же террасе (шириной 10 м) 30-летнее насаждение вяза приземистого имело среднюю высоту 7,6м, диаметр 11,1см. На террасе, шириной 4 м, 30-летнее насаждение робинии лжеакации достигло средней высоты 9,2 м, диаметра - 10,6см. Исходя из того, что в этом возрасте в аналогичных условиях вязовые и робиниевые насаждения обычно имеют близкие таксационные показатели, следует, что на террасах шириной 4 м складываются более благоприятные лесорастительные условия. В целом же насаждения абрикоса, вяза приземистого, робинии лжеакации и ясеня ланцетного имели вполне удовлетворительное состояние, усыхания не наблюдалось, суховершинность не превышала 10%.
Значительно худшим было состояние на террасах насаждения тополя пирамидального, которое в нижней части склона при средней высоте 10,6±0,1 м и диаметре 17,8см имело 56% сухостоя и 100%-ную суховершинность. В верхней части склона тополевое насаждение имело среднюю высоту 8,9м, диаметр 18,1см, 95% сухостоя и выпадов, т. е. практически погибло. На склоне северной экспозиции состояние лесонасаждений на террасах было значительно лучше. В верхней части склона с наиболее плодородными почвами на террасе шириной 10 м вполне удовлетворительные биометрические показатели имели культуры яблони домашней. Их средняя высота была равна 6,7м, однако в 2002 г. плоды практически отсутствовали, чрезвычайно низкой была урожайность и в 2003 г. На остальной части склона посадку насаждений проводили на террасах шириной 5 м. В 2002 г. они имели хорошее состояние, выпады и суховершин-ность за исключением березы повислой отсутствовали. Их биометрические показатели приведены в табл. 5.26.
