Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса 8
2 Регион, объекты, программа и методика исследований
2.1 Регион исследований 20
2.2 Объекты, программа и методика исследования 25
3 Продуктивность полезащитных сосновых насаждений 31
3.1 Ход роста сосны обыкновенной в полезащитных лесных полосах 31
3.2 Надземная фитомасса и фитонасыщенность полезащитных сосновых лесных полос 37 Выводы 78
4 Мелиоративная роль сосновых лесных полос различной фитонасыщенности 79
4.1 Мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на скорость ветра 79
4.2 Мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на мощность снежного покрова 94
Выводы 109
5 Оценка ресурсов полезащитных сосновых насаждений
5.1 Мелиоративный ресурс полезащитных сосновых лесонасаждений
5.2 Оценка ресурса древесины сосновых лесных полос 113
5.3 Общая оценка ресурсов сосновых лесных полос региона исследований 114
Выводы 119
Заключение 120
Рекомендации 122
Перспективы ждальнейшей разработки темы 122
Список литературы
- Объекты, программа и методика исследования
- Надземная фитомасса и фитонасыщенность полезащитных сосновых лесных полос
- Мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на мощность снежного покрова
- Оценка ресурса древесины сосновых лесных полос
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Агролесомелиоративные насаждения в степной зоне, в частности, на Среднем Дону, являются мощным средством борьбы с дезертификацией и дезертизацией, что следует из Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (1996). Полезащитные лесные полосы регулируют ветровой режим и снегораспределение на межполосных полях, что приводит к повышению продуктивности агроландшафтов. Средний Дон, территориально расположенный преимущественно в Ростовской области, является важнейшим аграрным регионом России. Большая часть агролесомелиоративных насаждений создана здесь из лиственных пород – дуб, робиния, вяз, ясень, гледичия, тополь (В. В. Танюкевич, 2010). При этом необходимо исследовать особенности роста и мелиоративную роль полезащитных лесных полос, образованных хвойными породами, в частности, Pinus sylvstris L. в условиях степной зоны.
В последнее время также актуален вопрос мелиоративной роли фитомассы агролесомелиоративных насаждений, который в отношении сосновых лесных полос в отечественной науке ранее не затрагивался.
Степень разработанности темы исследования. Особенности роста древесных пород в полезащитных лесных полосах, в том числе образованных сосной обыкновенной, рассматривались Н. И. Сусом (1916), А. Г. Гаелем (1948), А. В. Аль-бенским (1959), Н. Ф. Куликом (1959), Н. С. Зюзем (1971), В. М. Ивониным (2003), А. С. Манаенковым (2007; 2014), Г. Я. Маттисом (2008).
Изучением фитомассы лесных насаждений занимались М. И. Долгилевич (1982), А. И. Колтунова (2004), В. В. Кузьмичев, Е. В. Монахов, А. Г. Неповинных (2007), А. А. Маленко (2009), В. А. Усольцев (2009), В. В. Танюкевич (2011; 2012; 2013; 2014), В. И. Уфимцев (2013), Н. Г. Берлин и Д. А. Маштаков (2014).
Мелиоративная роль сосновых лесных полос подробно рассматривалась в работах А. В. Альбенского (1971), Ю. И. Васильева (2003), В. Н. Виноградова (1983), Н. Ф. Кулика (1987), В. М. Ивонина (2003), А. С. Манаенкова (1996; 2006). Однако вопрос мелиоративной эффективности сосновых защитных лесных насаждений в связи с их надземной фитомассой ранее не изучался.
Целью исследований, проводившихся в период с 2013 г. по 2016 г., являлось изучение продуктивности и мелиоративной роли полезащитных лесных полос, образованных Pinus sylvstris L., в условиях Среднего Дона.
Задачи исследований:
изучение роста сосны обыкновенной в полезащитных лесных полосах степной зоны (Средний Дон);
исследование структуры надземной фитомассы, а также фитонасыщен-ность сосновых агролесомелиоративных насаждений;
выявление особенностей мелиоративного влияния сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на ветровой режим и снегонакопление на межполосном поле;
оценка продуктивных и мелиоративных ресурсов полезащитных сосновых насаждений Среднего Дона.
Научная новизна: уточнены особенности хода роста сосны обыкновенной в лесных полосах Среднего Дона; определены структура надземной фитомассы сосновых агролесомелиоративных насаждений и их фитонасыщенность; изучено мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщенности и ширины на ветровой режим и снегонакопление агроландшафтов.
Теоретическая и практическая значимость работы. Получены математические уравнения, с высокой точностью описывающие ход роста Pinus sylvstris L. в лесных полосах Среднего Дона в высоту, по диаметру ствола, а также по запасу стволовой древесины.
Составлена сокращенная таблица хода роста сосны обыкновенной в полезащитных насаждениях региона исследований, внедренная с экономическим эффектом 529,0 тыс. руб. на территории Ростовской области.
Положения диссертационной работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Донской Донской государственный аграрный университет», дисциплины «Агролесомелиоративное устройство», «Растительные мелиорации опустыненных агроландшафтов» для студентов направления подготовки 35.03.01 – «Лесное дело».
Методология и методы исследований базируются на апробированных методиках агролесомелиорации, применяемых системно в научных исследованиях. Также были использованы материалы инвентаризации защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственного назначения, проведенной в Ростовской области ООО НПЦ «Кадастр» в 2006 году, при участии научного руководителя соискателя.
Основные положения, выносимые на защиту:
закономерности хода роста Pinus sylvstris L. в полезащитных лесных полосах Среднего Дона;
структура надземной фитомассы и фитонасыщенность сосновых агролесомелиоративных насаждений;
мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщен-ности на снегораспределение и ветровой режим межполосных полей;
ценность ресурсов древесины, а также ценность мелиоративных ресурсов сосновых лесных полос в регионе исследования.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается многолетними исследованиями, обоснованным и достаточным объемом полевых изысканий с использованием информационных технологий. Все работы проведены лично автором или при его непосредственном участии.
Основные результаты научных исследований, представленные в диссертации, доложены на международных научно-практических конференциях в г. Воронеже (2015), в г. Новосибирске (2015).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 6 научных работ общим объемом 1,67 п. л., в том числе с долей автора 1,0 п. л. В журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, опубликовано 3 статьи с участием автора 0,63 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает в себя введение, пять глав, заключение, рекомендации производству, перспективы дальнейшей разработки темы. Список использованной литературы состоит из 194 источников, из которых 8 на иностранном языке, 4 приложения. Общий объем диссертации включает 153 страницы машинописного текста, содержит 37 рисунков, 47 таблиц.
Объекты, программа и методика исследования
Особый интерес представляют исследования продуктивности сосновых насаждений, выполненные различными авторами в разное время в отдельных регионах страны.
Согласно «Энциклопедии агролесомелиорации», под продуктивностью насаждения понимается запас стволовой древесины (м3/га) или фитомасса насаждений (т/га) на единице площади (1 га) [185]. Изучением продуктивности сосновых лесонасаждений занимались многие авторы, но в основном в массивных посадках.
По сообщениям М. М. Вересина (1920), на гумусированных песчаных почвах с густотой - 3765 шт./га, 33-летние культуры сосны Савальской дачи имели высоту ствола - 10 м, диаметр - 10 см и запас стволовой древесины - 171 м3/га. Сосново-дубовые культуры, созданные при дополнении погибших насаждений, в возрасте 53-67 лет росли по I классу бонитета (дуб по П-Ш классам), с запасом стволовой древесины равном 300 м3/га, при высоте ствола - 20 м - 22 м и диаметре - 24 см - 28 см. Причем высота дубовых стволов равнялась -15м-19 м, а диаметр составлял - 14 см - 20 см. Густота культур сосны на отдельных участках достигала - 612 шт. - 944 шт., а дуба - от 332 шт. до 693 шт. на 1 га [120].
С 1920 г. по 1930 г. на территории Савальского лесничества Воронежской области Е. И. Стретовичем закладывались различные варианты сосново-дубовых культур. Это позволило установить наиболее целесообразный тип смешения таких пород, при котором можно было достичь максимальной продуктивности дре-востоев. Смешение ряда лиственных пород (вяз, акация желтая) с одним рядом сосны и двумя рядами дуба дало наилучшие результаты. При этом расстояние между рядами было равно - 1,05 м, а междурядье дуба составило - 0,6 м - 0,7 м. Сначала посевом создали культуры дуба, а спустя четыре года ввели сосну и лиственные. При этом в 22-летнем возрасте высота сосны достигала - 8,3 м, а высота дуба в 24-летнем возрасте - 7,7 м. Средние значения диаметров этих пород были равны 9,5 см и 5,6 см соответственно. Дальнейшие исследования показали, что при введении культур дуба и сосны одновременно, существует необходимость создания между ними буферных рядов, преимущественно из лиственных пород. Таким образом, культуры дуба и сосны лучше всего закладывать двумя рядами [121].
И. Г. Войнюков работал над созданием сосновых культур посевом на прогалинах в Лисинском учебно-опытном лесничестве. Полученные культуры на площади 3,3 га в 81-летнем возрасте достигали запаса стволовой древесины равного -308 м3/га, а еще через одиннадцать лет запас составлял - 329 м3/га [120].
По данным А. П. Лескина, в Лисинском учебно-опытном лесничестве лучший рост древостоев сосны отмечается при посадке их 2-летними сеянцами в торфяные пласты с 3-10 сантиметровым минеральным слоем или при смешении торфа с минеральным грунтом. Большая часть культур сосны сомкнулось в рядах и междурядьях и достигает средней высоты -6м-8м [121].
В 1961 году, изучая сосняки Южного Урала, Ю. Д. Абатуров установил связь между продуктивностью сосновых насаждений и обеспеченностью почв влагой [121].
А. С. Манаенков в своей капитальной работр [79] ероанализировал род лоста сосны обыкновенной в высоту и по диаметру ствола в условиях различной глубины залегания грунтовых вод (7,6 м и 2,3 м) на примере Терско-Кумского междуречья. По данным автора, активный рост породы здесь прекращается примерно в 36 лет. Таксационные показатели сосны при этом составят: высота - 9,9 м, диаметр - 33 см.
Н. Ф. Кулик изучал влияние водного режима территории на продуктивность лесных насаждений, образованных сосной обыкновенной [75].
М. Д. Мерзленко занимался исследованием роста и продуктивности 80-летних культур, образованных сосной и елью с разной долей их участия в составе. Автор смешивал культуры сосны и ели. В ходе исследований 80-летние елово-сосновые древостои характеризовались наибольшим запасом стволовой древесины - 567 м3/га - 621 м3/га, а в сосново-еловых насаждениях запас составлял 15
520 м3/га - 538 м3/га. Сосновые древостои опережали еловые по росту в высоту и по диаметру стволов. Так, сосна, достигнув возраста 10-15 лет, начинала сильно заглушать культуры ели, рост которых значительно замедлился, что не позволило им перейти в первый ярус. При создании комбинированных культур сосны с несколькими рядами ели наблюдалось сильное разрастание крон сосен, которые стали затенять еловые культуры, что негативно сказалось на качестве древесины. При создании смешанных насаждений из сосны и лиственницы до 35-40 лет наблюдается серьезная конкуренция, где сосна незначительно отстает от лиственницы по росту в высоту и по диаметру ствола. Лишь после 40-летнего возраста лиственница начинает превосходить по росту культуры сосны и способна их вытеснить [120].
Е. В Монахов, В. В. Кузьмичев, А. Г. Неповинных установили, что сосновые древостои в Красноярском крае, по сравнению с березовыми, имеют лучший рост в высоту, по диаметру и запасу. Данные посадки более эффективно выполняют защитные функции [101].
По сообщениям О. П. Ковылиной и др., улучшение роста сосны в Западном Казахстане отмечалось при смешении ее с одним рядом кустарника (ива остролистная): сосна достигала высоты ствола - 11,3 м, а диаметра - 26,5 см [65].
Таким образом, рост Pinus sylvestris L. широко рассматривался именно в массивных насаждениях. Изучение агролесомелиоративной перспективы хода роста породы затруднено из-за отсутствия соответствующих таблиц для лесных полос степной зоны Европейской части России.
В последние годы активно развивается изучение фитомассы защитных насаждений. Лесовод И. С. Мелехов считал, что само это понятие требует уточнения - живая, мёртвая или общая фитомасса. Различают также фитомассу древостоя, подроста, подлеска и т.д. [185].
В. В. Танюкевич и В. М. Ивонин изучали надземную фитомассу лиственных лесных полос Ростовской области. Авторами дана оценка фитонасыщенности насаждений, образованных робинией, дубом, вязом, гледичией, кленом и тополем: высокая фитонасыщенность - более 0,65 кг/м3; средняя - от 0,34 кг/м3до 0,65 кг/м3; низкая - менее 0,34 кг/м3 Ими доказана связь данного показателя с возрастом, диаметром стволов и запасом стволовой древесины. По их сведениям, высокая фитонасыщенность характерна для робиниевых, дубовых и гледичиевых насаждений, а средняя - для тополевых, вязовых и ясеневых лесных полос [145, 147, 155-157, 159, 160].
Н. Г. Берлин и Д. А. Маштаков танимались изучением надземной фитомас-сы пятирядных дубовых насаждений в степях Саратовского Правобережья. При этом в каждой лесной полосе три центральных ряда занимал дуб, а в двух опушечных рядах размещались сопутствующие породы: клен, вяз, ясень. Дубово-кленовые насаждения характеризовались максимальной надземной фитомассой, которая достигала значения - 132,4 т/га. В дубово-ясеневых культурах накопление надземной фитомассы было наименьшим - 66,7 т/га [15-17].
Эти же авторы так же рассматривали вертикальное распределение фитомассы лесных полос. Так, в дубово-кленовых и дубово-ясеневых культурах, характеризующихся незначительными значениями диаметров, наибольшая стволовая фи-томасса формировалась в нижней части древостоя (76% - 79%). На среднюю и верхнюю части в данных лесных полосах приходилось 20% - 23% и 1% соответственно. В дубово-вязовых культурах с более высокими значениями по высоте и диаметру, накопление стволовой фитомассы было следующим: нижняя часть -65% - 73%, средняя часть - 26% - 33%. В дубово-ясеневых и дубово-вязовых лесных полосах распределение фитомассы ветвей и листьев происходило преимущественно в средней части древостоев (60% - 92%), а в дубово-кленовых насаждениях наблюдалось равномерное распределение между средней (47% - 61%) и нижней (36% - 52%) частями [16, 17].
В большинстве работ рассматривается фитомасса массивных сосновых насаждений. Так, А. И. Колтунова исследовала скорость накопления запасов фитомассы в насаждениях сосны, березы и лиственницы Северной Евразии. Автор установила, что существуют общие закономерности формирования запаса фитомассы между насаждениями с различным породным составом, лесорастительны-ми условиями, а также районами произрастания [66].
Надземная фитомасса и фитонасыщенность полезащитных сосновых лесных полос
Объекты исследований - полезащитные лесные полосы, образованные Pinus sylvestris L., на 42 опытных участках, произрастающие на территории Верхнедонского, Кашарского и Тарасовского административных районов Ростовской области.
По данным материалов лесоинвентаризации 2006 года, выполненной ООО НПЦ «Кадастр», площадь сосновых насаждений в Ростовской области составляет 9849,02 га, из которой полезащитные лесные полосы занимают лишь 112,9 га, а остальная территория представлена участками сплошного облесения.
Целью исследований, проводившихся в период с 2013 г. по 2016 г., являлось изучение продуктивности и мелиоративной роли полезащитных лесных полос, образованных сосной обыкновенной в условиях Ростовской области.
Для достижения поставленной цели научного исследования ставили следующие задачи: - изучение роста сосны обыкновенной в полезащитных насаждениях региона исследований; - исследование надземной фитомассы полезащитных сосновых насаждений; - определение особенностей мелиоративного влияния сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на ветровой режим и снегораспределение межполосного поля; - оценка ресурсов сосновых насаждений.
Для решения первого программного вопроса по данным материалов лесоин-вентаризации 2006 года, проводившейся на землях Ростовской области, выполненной ООО НПЦ «Кадастр», отбирались модальные лесные полосы различной ширины, произрастающие на землях сельскохозяйственного назначения (всего было выбрано 42 насаждения) (рисунок 2.3). В соответствии с ОСТ 56-69-83, в модальных лесных полосах закладывались пробные площади тренировочного типа, где выполнялась перечётная таксация деревьев по общепринятой методике [62]. Модельные деревья (210 экземпляров) отбирались в каждом ряду насаждений (рисунок 2.4). По их данным (рисунок 2.5), в соответствии с принятой методикой составлялись графики и таблицы хода роста, выполнялся регрессионный анализ полученных показателей.
При разработке второго программного вопроса было отобрано 268 модельных деревьев. Надземную фитомассу лесонасаждений изучали по трем основным фракциям: ствол, ветви и хвоя. Массу трех фракций определяли, как в сырорас-тущем виде, так и в абсолютно сухом состоянии, с точностью до 100 граммов применив термовесовой метод [29, 30].
Под фитонасыщенностью лесных полос принималось отношение надземной фитомассы насаждений (кг) к объему их надземной части (м3) [147, 159, 162]. Оценка фитонасыщенности давалась по общепринятому уравнению Гаусса (5).
Влияние полезащитных насаждений плотной конструкции, образованных сосной обыкновенной, с различным значением фитонасыщенности на скорость ветрового потока на межполосном поле (третий программный вопрос) исследовалось зимой (январь-февраль), при помощи портативной погодной станции WMR -200 «Орегон» (третий программный вопрос). Измерялась скорость ветрового потока на 42 ландшафтных профилях в десятикратной повторности (V1-Vio), в относительном показателе Vi/Vk, где Vi - скорость ветра в i-той точке (м/с); Vk Рисунок 2.3 - Типичное десятирядное сосновое полезащитное насаждение (опытный участок №Ю) Спилы модельного дерева скорость ветра на контроле (м/с) [151]. При этом крыльчатки погодной станции размещались на высоте кратной ОДН (Н - высота лесной полосы, м). Модальные насаждения опытных участков располагались строго перпендикулярно ландшафтным профилям. За точки наблюдения принимались расстояния, кратные Ш, 2Н, 5Н, ЮН, 20Н, ЗОН, 35Н (контрольная точка), в которых было проведено 420 измерений [38].
Для определения мощности снежного покрова (Li, см) применялась снегомерная рейка. Все замеры проводились с 3-х кратной повторностью, общее количество замеров в вышеотмеченных точках учета - 420 [38]. При этом так же использовался относительный показатель U/Lk [151].
Дальность мелиоративного влияния уточнялась по формуле В. М. Ивонина [47, 48]. При этом высота лесных полос в соответствующем возрасте была установлена в ходе проработки первого программного вопроса. Также при установлении дальности мелиоративного влияния сосновых насаждений принимались следующие условия: Сд - для условий Доно-Донецкого лесомелиоративного района 1,1; К - для преобладающей плотной конструкции насаждений в условиях региона исследований 15; cos 0 (в) = 1; i = 0,0349.
При разработке четвертого программного вопроса, опираясь на исследования В. М. Ивонина и В. В. Танюкевича [52, 56, 61], мелиоративные ресурсы 1 га сосновых полезащитных насаждений оценивались по выручке от реализации прибавки урожая сельскохозяйственной продукции за вычетом затрат на её сбор. Расчет ценности мелиоративного ресурса выполнялся по озимой пшенице сорта «Коллега», при этом высота растений составляла от 84 см до 90 см. Средняя всхожесть равнялась 94%, при норме высева - 286 кг/га и массе 1 кг зерна - 45 г, а густота не превышала 330 шт./м2. Методом бункерного учёта определялась средняя урожайность - 26 ц/га, стоимость которой рассчитывалась в ценах 2015 г: для продовольственного зерна 3 класса - 9,7 тыс. рублей за 1 тонну. Прибавка урожая озимой пшеницы составила 7%, а затраты на уборку дополнительного урожая принимались, как 3,5 % от величины выручки [11, 51, 52].
Оценка ресурсов древесины сосновых насаждений давалась на основе ее таксовой стоимости по Ростово-Волгоградскому лесотаксовому району согласно постановлению Правительства РФ от 22.05.2007 г., № 310. Принималось, что 80% запаса приходится на мелкую деловую древесину, а 20% - на дровяную [51, 52].
Мелиоративное влияние сосновых лесных полос различной фитонасыщенности на мощность снежного покрова
Из уравнения 3.2 следует, что древостои полезащитных лесных полос первого класса возраста характеризуются средним диаметром стволов - 3,6 см, второго класса - 7,4 см. Прогноз, выполненный по зависимости (3.2), свидетельствует о том, что по достижении возраста 60 лет рост ствола по диаметру несколько снижается, он не превысит 10,2 см. С большой вероятностью можно утверждать (это соотносится с уравнением (3.1)), что активный рост ствола сосны по диаметру прекратится в 80 лет: его величина достигнет - 12 см [161, 164].
Уравнение (3.3) указывает на очень тесную связь запаса стволовой древесины (М, м3/га) с возрастом сосновых полезащитных лесных полос, а соответствующий график представлен на рисунке 3.3: M = - 0.002 n3 + 0.299 n2 - 10.32 n + 113.1 при R2 = 0,993, (3.3)
По классам возраста динамика запаса стволовой древесины выглядит следующим образом: I класс возраста - 10,3 м3/га; II класс - 50,7 м3/га. Видовое число (f) ствола при этом изменяется от 0,715 до 0,587. По достижении III класса возраста следует ожидать запаса стволовой древесины не более 138,3 м3/га (f = 0,550). Прогнозный расчёт по зависимости (3.3) указывает на то, что существенное увеличение запаса стволовой древесины в лесных полосах прекратится после достижения IV класса возраста (80 лет), достигнув величины - 177,1 м3/га (f = 0,536). Это согласуется с зависимостями (3.1) и (3.2).
На основе уравнений (3.1) - (3.3), характеризующихся значительной теснотой связи, графиков хода роста (рисунки 3.1 - 3.3) была составлена сокращённая таблица хода роста сосны обыкновенной в агролесомелиоративных насаждениях региона исследований (таблица 3.2). Таксационные показатели древостоя для возраста свыше 40 лет получены путём прогнозирования на ПК, с применением лицензированных программных продуктов «WOOD», «Statistica», «Excel».
Установленная динамика роста сосны (таблица 3.2) соотносится с фактическими таксационными показателями насаждений I-II классов возраста, определенными на пробных площадях (таблица 3.1). Так, высота ствола колеблется в пределах от 3,7 м до 7,9 м, диаметр - 3,6 см - 7,4 см, запас стволовой древесины -10,3 м3/га - 50,7 м3/га. При этом сумма площадей сечений изменяется от 3,7 м2/га до 10,3 м2/га соответственно.
Исследование надземной фитомассы и фитонасыщенности полезащитных насаждений, образованных сосной обыкновенной, проводилось в 42 модальных сосновых лесных полосах. Была изучена структура надземной фитомассы и фитонасыщенность сосновых агролесомелиоративных насаждений в возрасте 20, 30, 35 и 40 лет. Полученные результаты опубликованы совместно с В. В. Танюкеви-чем [162, 163, 164].
Самым молодым сосновым лесонасаждением региона исследований являлась двадцатилетняя семирядная лесная полоса (пробная площадь № 3, таблица 3.3). В данной лесной полосе наблюдался опушечный эффект: центральные ряды достигали максимальной высоты - 4,4 м - 4,6 м, а крайние ряды отстали в росте -в них высота ствола составляла - 3,4 м - 3,5 м. Возрастание диаметра наблюдалось в направлении от центральных рядов к опушечным - от 3,4 см до 4,6 см. Значение общей фитомассы в данной полосе равнялось - 13,5 т/га. Фитонасыщенность насаждения достаточно высокая и составляет - 0,337 м3/га.
На рисунке 3.4 на примере пробной площади № 3 представлено процентное распределение фитомассы по основным фракциям в семирядной (20-летней) сосновой лесной полосе.
Оценка ресурса древесины сосновых лесных полос
В отечественной агролесомелиорации улучшающее влияние полезащитных лесных насаждений на ветровой режим принято связывать с конструкцией лесных полос [25, 33, 46, 92, 93, 96, 98,109-112]. Однако, конструкции в зимний период не могут быть применены в отношении насаждений, образованных лиственными породами. Лесомелиоративные насаждения, образованные вечнозелеными породами, оказывают стабильное мелиоративное влияние на агроландшафты в течение всего года, однако площадь таких посадок относительно не велика. Лесные полосы сформировались стихийно, разрослись и самоуплотнились, так как в них не проводились рубки ухода [52, 144, 154].
Как видно из пункта 3.2, фитонасыщенность сосновых лесных полос, одинаковых по ширине и конструкции, существенно изменяется.
Ранее В. В. Танюкевичем было предложено связывать мелиоративное воздействие лиственных насаждений с плотностью их надземной фитомассы - фито-насыщенностью (кг/м3), которая более точно отражает физическую сущность посадки, влияющую на кинетическую энергию ветра и снегораспределение [145, 147, 155-157, 159, 162-163]. В отношении сосновых агролесомелиоративных насаждений подобные исследования не проводились.
Мелиоративное влияние сосновых лесных полос было решено связать с их фитонасыщенностью и шириной, рассмотренных в главе 3. Результаты исследо 80 ваний опубликованы совместно с Н. Н. Дубенком и В. В. Танюкевичем [38, 162, 163]. В главе 3 установлены критерии низкой (менее 0,201 кг/м3), средней (от 0,201 кг/м3 до 0,404 кг/м3) и высокой (более 0,404 кг/м3) фитонасыщенности лесных полос. Так же было отмечено, что в регионе исследований распространены насаждения двух категорий ширины: 12м- 15ми30м-33м.
Рассмотрим влияние сосновых лесных полос шириной 12 м - 15 м с различной фитонасыщенностью на скорость ветрового потока на межполосном поле.
В таблице 4.1 приводятся результаты многолетних полевых исследований ветрового режима межполосного поля в зоне мелиоративного влияния насаждений, низкой фитонасыщенности, шириной 12 м - 15 м.
По данным таблицы 4.1 построен график изменения скорости ветрового потока под мелиоративным влиянием сосновых лесных полос шириной 12 м - 15 м с низкой фитонасыщенностью (рисунок 4.1).
Влияние сосновых лесных полос шириной 12 м - 15 м с низкой фитонасыщенностью на скорость ветрового потока на межполосном поле (Н. Н. Дубенок, В. В. Танюкевич, А. В. Журавлева [38, 162])
Результаты многолетних полевых исследований скоростей ветра в зоне мелиоративного влияния сосновых лесных полос с низкой фитонасыщенностью
Расстояниеот лесной полосы,кратное Н Скорость ветрового потока (V) в і-точке наблюдения по повторностям, м/с
Из рисунка 4.1 следует, что сосновые лесные полосы шириной 12 м -15 м, низкой фитонасыщенности, имеют дальность мелиоративного влияния около ЗОН. Такая дальность мелиоративного влияния характерна для насаждений ажурной конструкции [46, 48, 92, 94]. В зоне влияния Ш - 2Н скорость ветрового потока существенно снижается и не превышает 64% от значения на контроле. Очевидно, что ветровой поток частично пронизывает, частично - переваливает через лесную полосу с такими параметрами фитонасыщенности и ширины. На это указывает характерный изгиб кривой в точке 2Н.
Результаты многолетних полевых исследований ветрового режима межполосного поля в зоне мелиоративного влияния насаждений шириной 12 м - 15 м со средней фито-насыщенностью представлены в таблице 4.2.
На основе данных таблицы 4.2 построен график изменения скорости ветрового потока в зоне мелиоративного влияния сосновых лесных полос со средней фитонасыщен-ностью, шириной 12 м -15 м (рисунок 4.2). Расстояние от лесной полосы, Н
Результаты многолетних полевых исследований скоростей ветра в зоне мелиоративного влияния сосновых лесных полос со средней фитонасыщенностью
Расстояниеот лесной полосы,кратное Н Скорость ветрового потока (V) в і-точке наблюдения по повторностям, м/с Как видно из рисунка 4.2, под влиянием сосновых полезащитных насаждений шириной 12 м - 15 м, средней фитонасыщенности, скорость ветрового потока с точки 2Н начинает возрастать, достигая значения на контроле в диапазоне расстояния, кратного 32Н. Изгиб кривой в точке 2Н, как и на рисунке 4.1, характеризует влияние лесных полос, свойственное насаждениям ажурной конструкции. Однако дальность воздействия на ветровой поток лесонасаждений средней фитонасыщенности существенно больше, чем у сосновых лесных полос с низкой фитонасыщенностью такой же ширины.