Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса 6
Глава 2. Программа и методика исследований 18
2.1. Программа работ 18
2.2. Методика исследований 19
Глава 3. Естественные исторические условия района иссле дований 32
3.1. Географическое положение 32
3.2. Климатические условия 34
3.3. Геологическое строение и рельеф местности . 35
3.4. Почвообразующие породы и почвы 42
3.5. Растительность 43
3.6. Эродированность территории 44
3.7. Лесорастительные условия 45
Глава 4. Хвойные породы в насаждениях на эродированных землях Подольского Приднестровья 53
4.1. Лесоводствеяно-биологические особенности хвойных пород 54
4.1.1. Сосна черная крымская 54
4.1.2. Сосна черная австрийская 55
4.1.3. Сосна обыкновенная 57
4.1.4. Сосна Банкса 58
4.1.5. Ель обыкновенная 59
4.1.6. Лиственница 61
4.2. Результаты изучения устойчивости и роста хвойных пород на эродированных землях 63
4.3. Взаимодействие древесных пород в насаждениях на эродированных землях 95
Глава 5. Противоэрозионная эффективность насаждений с участием хвойных пород 107
5.1. Влияние лесных насаждений на процессы перевода поверхностного стока в глубинный 107
5.2. Роль лесных насаждений в предотвращении процессов смыва и размыва почвогрунта 119
Глава 6. Усовершенствование способов создания насаждений с участием хвойных пород на эродированных землях 131
6.1. Особенности выращивания насаждений из хвойных пород на эродированных землях 131
6.2. Технология создания насаждений с участием хвойных пород на эродированных землях Подольского Приднестровья 141
6.2.1. Опыт подготовки посадочных мест под лесные культуры на эродированных землях 145
6.2.2. Способы посадки насаждений на эродированных землях 153
6.2.3. Уход за почвой в молодых насаждениях 170
Глава 7. Хозяйственная целесообразность создания хвойных насаждений на эродированных землях 173
Глава 8. Экономическая эффективность насаждений хвойных пород на эродированных землях 181
Выводы 187
Предложения производству 191
Литература 193
Приложения 210
- Геологическое строение и рельеф местности
- Взаимодействие древесных пород в насаждениях на эродированных землях
- Роль лесных насаждений в предотвращении процессов смыва и размыва почвогрунта
- Технология создания насаждений с участием хвойных пород на эродированных землях Подольского Приднестровья
Введение к работе
В Украинской ССР большой ущерб сельскому хозяйству наносит водная эрозия почв. Более 11,5 млн. гектаров сельскохозяйственных угодий в разной степени здесь подвержено эрозионным процессам. Колхозы и совхозы республики на сильно и среднесмытых почвах ежегодно недобирают до 40-60$ урожая сельскохозяйственных культур. Особенно ощутимый вред причиняют овраги, которых насчитывается более чем 304 тыс.га. Они разрушают пахотные земли, пастбища и сенокосы. Густая овражная сеть разделяет пашню на небольшие участки, что затрудняет их использование.
Угрожающие масштабы водной и ветровой эрозии почв приводят к подрыву сельскохозяйственного производства в основных земледельческих районах республики.
Подольская возвышенность, и особенно ее Приднестровская часть, представляет арену интенсивного проявления эрозионных процессов. Расчлененность ее территории достигает 1-1,2 км на I кв.км. Смытые и размытые земли занимают здесь до 30$ общей площади сельскохозяйственных земель.
Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР в постановлении от 20 марта 1967 года "О неотложных мерах по защите почв от ветровой и водной эрозии" отмечают, что борьба с ветровой и водной эрозией почв является одной из главнейших государственных задач в системе мер, принимаемых Партией и Правительством для дальнейшего развития сельскохозяйственного производства в стране.
В соответствии с этим и другими постановлениями на территории Украинской ССР сейчас осуществляется комплекс противоэро-зионных мероприятий, важное место в котором отводится лесным ме-лиорациям. Наряду с этим изыскиваются рациональные способы вовлечения в хозяйственный оборот мелиорированных овражно-балочных земель. К ним относится создание на таких землях лесов промышленного назначения, парков, лесопарков, технических плантаций, ремизов и пр.
Многочисленными исследованиями подтверждена целесообразность использования хвойных пород в противоэрозионных и других насаждениях на эродированных землях. Между тем для районов Подольского Приднестровья этот вопрос остается еще недостаточно разработанным.
В задачу диссертационной работы входило выявление целесообразности и эффективности использования хвойных пород в насаждениях на эродированных землях Подольского Приднестровья.
Работа выполнялась в Украинском научно-исследовательском институте лесного хозяйства и агролесомелиорации им. Г.Н.Высоцкого в период с 1968 по 1983 год под руководством кандидата сельскохозяйственных наук, старшего научного сотрудника Телеше-ка Юрия Кирилловича. Исследования проводились в колхозах и лес-хоззагах Винницкой, Хмельницкой и Тернопольской области.
Геологическое строение и рельеф местности
Подольское Приднестровье располагается в области Подольского шельфа (Д.Н.Соболев, 1929) и занимает юго-западную часть Русской платформы. Современная структура фундамента платформы в пределах изучаемой территории имеет складчато-блоковое строение. Домезозой-ский фундамент представлен различными формациями архея, проте-зоя и палеозоя. Наиболее древними являются изверженные горные породы архея, которые обнажаются в долинах рек в восточной половине региона в виде кристаллических плотных и практически непористых горных пород. Особый интерес для решения агролесомелиоративных задач представляют более молодые формации, слагающие складчатое основание Русской платформы в западной половине исследуемой территории.
Они включают растворимые горные породы, в которых в ходе миграции подземных вод от области питания к местам разгрузки формируются вторичные пустоты (трещинно-карстовые, карстово-эро-зионные и карстовые системы полостей). Верхний структурный этап платформы представлен мезо-кайна-зойскими отложениями. Наиболее древними из них являются образования юрской системы, которые частично обнажаются в юго-западной части Тернопольской области по рекам Коропец и Золотая Липа. Средняя юра присутствует в обломочно-терригенных фациях. Верхнеюрские отложения представлены афенитовыми либо оолитовыми и мергелистыми известняками, переслаивающимися с доломитизирован-ными известняками и доломитами. Выходы нижнемеловых (альбских) отложений известны в устье р.Ничлавы, где непосредственно на селуре залегает слой мелкозернистого светлосерого песка. Более широкое распространение здесь имеют отложения верхнего мела. В Тернопольской области имеются образования сенаман-ского, туронского, коньякского и сантонского ярусов. На юге Хмельницкой и юго-западе Винницкой областей вдоль долины Днестра сохранились только нижние части верхнемелового разреза - сено -майский и, частично, туронский ярусы. Туронский ярус на левобережье р.Днестр представлен глинис-тыми фарфороввдными известняками, содержащими до 50$ пластического материала, полуокатанные и окатанные включения кремня. Характерной особенностью отложений этого яруса является их сильная трещиноватость.
В строении неогена выделяются тортонский и сарматский ярусы. Тортонский ярус разделяется в свою очередь на нижний и верхний подъярус и представлен здесь сульфатной, карбонатной, глинисто-песчано-карбонатной, песчано-глинистой и рифовой фациями. Отложения сарматского яруса располагаются под четвертичными отложениями в центральной и восточной части региона и обнажаются по берегам долин притоков Днестра. По фациальному составу они чрезвычайно разнообразны. Так, в нижнєсарматском подъярусе выделяются глинисто-известняковая, песчано-глинистая и рифовая фации. Последняя слагает верхние части Подольских толтр и представлена рифовыми известняками, которые обладают высокой пористостью. Среднесарматские отложения представлены алевритистыми глинами, кварцевыми разнозернистыми песками и ракушечно-оолито-выми и детритусовыми известняками. Верхнєсарматские отложения состоят; в основном, из пестрых глин. Наличие в верхнем структурном этаже различных литологичес-ких разновидностей известняков, отличающихся структурами, текстурами, содержанием и составом нерастворимых примесей и характеризующихся различными взаимоотношенишж в разрезе дает весьма сложное распределение участков, отличающихся по типу поглощения поверхностного стока, гидрологическим условиям формирования и характеру циркуляции подземных вод. Коренные породы перекрываются мощным слоем более поздних отложений, представленных лессовидными суглинками, древним и современным эллювием и продуктами выветривания коренных пород. Аллювиальные отложения слагают террасы р.Днестр и его притоков. Следует заметить, что галечники верхних террас р.Днестр образованы, в основном, из твердых пород карпатского флиша (песчаников, кварцитов, кремнистых роговиков). Нижние террасы сложены исключительно из пород местного происхождения (юрских песчаников, силурийских известняков). Галечники верхних террас перекрываются лессовидными суглинками, имеющими небольшую мощность (2-3 м) и тяжелый механический состав. На нижних террасах они перекрыты более мощной толщей (4-5 м) пылеватых суглинков (В.Г.Бондарчук, 1947). Рельеф Подольского Приднестровья имеет характерные черты ступенчатообразной равнины, расчлененной глубокими долинами притоков р.Днестр - Стрыпы, Джурина, Серета, Ничлавы, Збруча, Смотрича, Ушицы, Немии, Мурафы и других. Эта ступенчатость обусловлена наличием у р.Днестр шести террас. Древнейшшш из них являются пятая и шестая, достигающие ширины 15-20 км. Исследуемая территория характеризуется значительными абсолютными высотами местности. На северной ее окраине абсолютные отметки высоты достигают 400 м. На юг к долине Днестра они снижаются до 300-320 м, а непосредственно в долине Днестра не превышают ІІ0-І50 м. Сочетание плоских междуречий с глубокими каньонообразными долинами придает территории вид плато,составленного из ряда параллельных плоских междуречных полос, вытянутых с севера на юг соответственно направлению рек.
Взаимодействие древесных пород в насаждениях на эродированных землях
В настоящее время имеется обширная литература по взаимодействию хвойных и лиственных древесных пород в естественных и искусственных лесах лесохозяйственного назначения.
По исследованиям Д.Д.Лавриненко (1953,1965) отношения лиственницы с дубом и ясенем складываются как между конкурентами. Лиственница заметно повышает плодородие верхних слоев почвы, и ясень, благодаря своей корневой системе, сильно развитой в поверхностных слоях почвы, резко улучшает свой рост. Затем он интенсивно вытесняет сначала дуб, а затем лиственницу. П.Ф.Гончаренко и И.Н.Патлай (1968) считают, что отношения между сосной и дубом не являются антагонистическими и дуб во всех случаях должен быть основным спутником сосны. К.Е.Никитин (1956) отмечает, что лиственница не оказывает отрицательного влияния на дуб. Однако в возрасте 50-60 лет дуб обгоняет лиственницу и поэтому она должна быть убрана из состава насаждения. С сосной в условиях сухой субори лиственница не конкурирует. Но по росту в высоту в молодом возрасте она превосходит ее на 20-25$. В.Г.Митин (1954), исследуя смешанные насаждения хвойных пород, отмечал их высокие мелиоративные свойства и противоэро-зионное значение. Взаимоотношения между сосной и лиственницей, по его исследованиям, слагаются, в целом, благоприятно. Но лиственница, обладая в молодом возрасте более интенсивным ростом, угнетает сосну. Поэтому, он предлагал при формировании таких насаждений вводить ее в культуры полосами или кулисами. В.И.Добровольский (1956) отмечал в условиях Приднестровья хороший рост смешанных насаждений сосны черной, обыкновенной сосны и лиственницы европейской. По его исследованиям сосна чернея почти всегда немного отставала в росте от сосны обыкновенной и лиственницы, но отличалась (от сосны обыкновенной) лучшей сохранностью и формой ствола и меньшей поражаемостью вредителями. В районе Подольского Приднестровья нами изучались лесные насаждения разного смешения и состава, произрастающие в различных типах условий местопроизрастания. Объектами наших исследований взаимоотношений древесных пород являлись смешанные и хвойно-лиственные культуры. Анализ и обобщение результатов собственных наблюдений позволяют отметить ряд особенностей во взаимоотношениях древесных пород на эродированных землях, которые следует принимать во внимание при их выборе и смешении в защитных насаждениях. Исследования показали, что в условиях очень сухой субори (В ) и очень сухого сугрудка (CQ) на сильносмытых дерново-карбонатных почвах ель растет плохо и в возрасте 10 лет имеет среднюю высоту 0,6 м.Сосна обыкновенная в таком же возрасте достигает 3,0 м (Рис. 4.8.). Приведенный пример относится к разряду культур "неудачно-созданных". Ель, как порода требовательная к влаге, на таких участках не может конкурировать с достаточно засухоустойчивой сосной.
На участках сухой субори (B-j-) и сухого сугрудка (C-j-) условия для произрастания ели несколько улучшаются. Но при достаточно высокой ее сохранности (80$) она и здесь заметно отстает от сосны в росте (Рис.4.8.). В 10 лет средняя высота у ели -1,33 м, а у сосны - 4,30 м. Текущий прирост по высоте за последние 3 года у ели был равен 18 см, а у сосны - 81 см.
Раскопки корневых систем показали, что боковые корни ели располагались очень близко к поверхности и почти не осваивали переходный горизонт и подстилающую породу (элювий известняка, мергель) (Рис.4.10.). Можно полагать, что в маломощном гумусовом горизонте почвы между корнями сосны и ели уже в первые годы их роста обнаруживалась сильная конкуренция за влагу, в результате чего условия для роста ели ухудшались. После смыкания полога культур ель находится во втором ярусе и угнетение ее сосной усиливается. В связи с этим к 15-20 годам она постепенно выпадает из состава насаждения.
Взаимоотношения сосны и ели в свежем сугрудке (С2) на эродированных некарбонатных почвах складываются более благоприятно. В обследованных нами культурах, достигших возраста 9 лет, сосна и ель имели почти одинаковые высоту и текущий прирост, а в расположении их корней отмечалась хорошо выраженная ярусность.
Роль лесных насаждений в предотвращении процессов смыва и размыва почвогрунта
Противоэрозионная структура почв, а с ней и скорость впитывания воды во многом зависит от состава пород,произрастающих на данном участке. Влияние лесных насаждений на противоэрозион-нуго устойчивость почв выражается в их водоудерживающей способности, которая проявляется в задержке части осадков кронами деревьев и кустарников, в защитных свойствах лесной подстилки и в скреплении корнями верхних слоев почвы.
Исследования по задержанию осадков кронами деревьев нами не проводилось. По литературным данным своими кронами сосновый лес наибольшее количество осадков задерживает в возрасте жердняка (А.А.Молчанов, 1953). В дальнейшем водозадерживающая способность крон снижается. По исследованиям Г.Ф.Морозова (1970) в Хреновском бору за-держивательная способность по отношению к осадкам связана с ее характером в отношении теневыносливости. Светлолюбивые породы с их рыхлой кроной и слабым охвоением пропускают больше осадков, чем густоохвоенные и теневыносливые.
Водозадерживающие свойства различных древесных пород неодинаковые. Так, по данным А.А.Молчанова (I960) сомкнутые 60-летние еловые древостой задерживают летом кронами 37-46% осадков, сосновые - 24-27%, березовые 24%, дубовые - 21%. Противоэрозионная роль лесных насаждений в значительной мере определяется наличием лесных подстилок, что подтверждается работами многих исследователей (Н.Н.Степанов,1938; И.И.Ро-щин,1938; Г.А.Харитонов, 1963,1939; А.С.Скородумов, 1941;Н.Ф.Со-зыкин, 1939; М.Д.Кобезский, 1948,1941; К.Л.Холупяк, 1952).
Лесная подстилка играет важную роль во взаимоотношениях леса и почвы. Она имеет большое значение в процессах почвообразования и обогащения почвы минеральными веществами. Противоэрозионные свойства лесной подстилки выражаются в мощности ее слоя, запасе, а также в ее составе и влагоемкости. Изучением накопления лесной подстилки занимались Г.Ф. Морозов (1970), А.Н.Тольский (1922), Н.С. Нестеров (I960), Б.П.Тимофеев (1949), М.И.Сахаров (1939), Л.Н.Быкова (1949), В.К.Мя-кушко (1978). По их данным ежегодный опад в сосновых насаждениях колеблется в пределах 2,5-6 т/га при максимуме в возрасте близком к кульминации текущего годичного прироста, и в определенной мере зависит от примеси лиственных пород. На фоне географической зональности в&личина опада в сосновых насаждениях увеличивается с севера на юг; достигая максимума в Лесостепи,и уменьшается с запада на восток (В.К.Мякушко, 1978).
Вопросам изучения влагоемкости лесной подстилки хвойных пород большое внимание уделяли Н.С.Нестеров (I960), А.Б. Маля-нов (1936,1938), Н.Ф.Созыкин (1939), А.А.Молчанов (I960),Г.А.Харитонов (1963) и др. Согласно их исследованиям лесная подстилка удерживает до 15-20 мм осадков, обладая при этом заметной аэра идей (29-70$), предохраняет водопроводящие скважины почвы от заиления, уменьшает суточные колебания температуры почвы на 60-80$, уменьшает испарение на 7-10$. Лесная подстилка хвойных пород расценивается как одна из наименее влагоемких. Но все же, по данным Г.А.Харитонова(1963), влагоемкость лесной подстилки в сосновых насаждениях составляет 93$. Лесная подстилка, состоящая из хвойно-лиственного опа-да менее выдувается ветром и смывается водой, чем лиственная, ее водовместшлость при мощности 2-3 см равняется 20 мм (А.С.Скородумов, 1941).
Противоэрозионная роль лесной подстилки выражается в том, что она сплошным слоем покрывая поверхность почвы, защищает ее от непосредственного воздействия воды. Она принимает влагу дождей и снега, способствует ее быстрому впитыванию почвой, благодаря чему поверхностный сток переходит во внутриподстилочный и внутрипочвенный. В лесных насаждениях, лишенных лесной подстилки, коэффициент стока возрастает, а интенсивность инфильтрации вода в почву уїленьшается. Так, по данным американских исследователей ( Loudezmiiк W. С, 1936 ), сток с оголенной почвы в 4-3,5 раза больше, чем с почвы покрытой подстилкой.
Определение водопроницаемости почвы в насаждениях Камышен-ского опорного пункта при наличии лесной подстилки и удалении ее показало, что лесная подстилка повышает водопоглощение в первые 20 иин и не препятствует дальнейшему поглощению воды почвой. Искусственное удаление лесной подстилки отрицательно ска -залось на водопроницаемости почвы; водопоглощение почвы уменьшилось в первые 20 мин почти в 2 раза. По данным Х.М.Мустафаева (1965) лесная подстилка увеличивает водопроницаемость почв в 2-3 раза.
Технология создания насаждений с участием хвойных пород на эродированных землях Подольского Приднестровья
Противоэрозионные насаждения Приднестровья, в т.ч. и с участием хвойных пород, представлены искусственными посадками, созданными в разное время на землях колхозов и совхозов. Лесонасаждения расположены в основном на неудобиях: сильно-смытых пахотных землях, эродированных пастбищах, на берегах гидрографической сети р.Днестр и его многочисленных притоков.
Работы по облесению эродированных земель в Приднестровье проводятся с 1948 года. За период с 1948 по 1975 гг. на оврагах и балках здесь было посажено 16858 га насаждений различного целевого назначения. В породном составе большей части этих насаждений преобладали хвойные породы (табл.6.1.).
При создании защитных насаждений ранее недостаточно уделялось внимания технологии выращивания и подбору древесных и кустарниковых пород. Это привело к тому, что 6% из общего их количества погибли, а третья часть относится к группе несомкнувшихся. Значительная часть насаждений требует полной или частичной реконструкции. Однако, несмотря на некоторые неудачи, в районе Приднестровья все же имеются хорошие насаждения и накоплен,особенно в последние годы, определенный производственный опыт по технологии их выращивания. Следует отметить, что этот опыт накапливался без определенной системы, недостаточно обобщался и поэтому часто оставался малоизвестным. Нами была предпринята попытка обобщить его и использовать для выработки рекомендаций по созданию насаждений с участием хвойных пород.
Объектами наших исследований являлись лесонасаждения с участием хвойных пород. Изучением были охвачены как чистые,так и смешанные насаждения, расположенные на различных категориях мелиофонда. При этом вначале нами использовалась "Предварительная классификация берегов гидрографической сети на категории лесомелиоративной площади" (Ю.К.Телешек - 1971). Впоследствии с участием диссертанта она была уточнена ("Методические указания по технологии создания лесомелиоративных насаждений на крутых каменистых берегах гидрографической сети в равнинных районах УССР".Харьков,1982).
Рекогносцировочное обследование I968-I97I гг. показало, что при создании противоэрозионных лесонасаждений на Приднестровье применялся довольно обширный набор технологических приемов, но большая часть из них базировалась на ручном труде. В связи с этим необходимо было найти наиболее эффективные из них, применительно к мелиоративному фонду Приднестровья.
Прежде чем рассматривать особенности технологии выращивания противоэрозионных насаждений с участием хвойных пород коснемся краткой характеристики мелиоративного фонда.
Мелиоративный фонд Подольского Приднестровья, представленный, в основном, берегами балок и рек с выходами разных геологических пород, является одним из наиболее сложных лесокультур-ных объектов. С одной стороны это обусловливается наличием крутых склонов, значительной изреженностью берегов промоинами и оврагами, выходом скальных пород на поверхность, с другой - наличием маломощных сильнокаменистых почв, оформившихся на продуктах выветривания самых разнообразных геологических пород и отчасти подвижностью почвогрунтов.
Под руководством Ю.К.Телешека при нашем участии была разработана "Предварительная группировка каменистых берегов гидрографической сети (крутосклонов) в категории лесомелиоративной площади" ("КЖІ"). Эта классификация предполагает группировку всего многообразия каменистых площадей по топографическим, поч-венно-гидрологическим и другим показателям в категории КЛШ (Приложение 13). Ее основой являются основные способы подготовки посадочных мест. В классификации каменистых берегов учитываются: крутизна; степень расчленения промоинами; интенсивность смыва и размыва; характер почвенного покрова; характер почвооб-разующей породы; характер коренной породы; степень задернения.
Освоение площадей лесомелиоративного фонда, в отличие от обычных лесокультурных площадей, немыслимо без осуществления специальных мероприятий по их подготовке, что связано со сложной топографией, неблагоприятным режимом, преобладанием каменистости почвогрунтов и материнских пород, наличием интенсивных эрозионных процессов.
Состав подготовительных мероприятий определяют содержанием самого объекта освоения и выявляют на стадии проектирования. В него включают: лесокультурное устройство осваиваемой территории; разбивку посадочных мест; организацию дополнительного увлажнения посадочных мест; накопление рыхлого субстрата в местах посадки растений.
