Лесомелиоративные мероприятия. 
Противоэрозионные мероприятия

Высокая противоэрозионная и агрономическая роль защитного лесоразведения доказана многими научными разработками и производственной практикой. Установлено, что без создания эффективно действующих лесонасаждений в районах, где часто проявляются интенсивные ливни, засухи, суховеи, невозможно защитить почву от эрозии и дефляции. На полях, защищенных лесными полосами, благодаря отепляющему и водорегулирующему действию, лучшему ветровому режиму отрицательное последствие эрозии и дефляции значительно ослабевает, повышается плодородие почв. В вегетационный период на защищённых полосах создаётся особый микроклимат, который отличается влажностью и температурой не только воздуха, но и почвы, что способствует улучшению качества урожая.

В зависимости от условий развития эрозионных процессов в виде очагов эрозии рекомендуются различные виды лесополос: стокорегулирующие, приовражные, насаждения по дну оврагов, сплошные насаждения по берегам балок и на крутосклонах, сплошные насаждения на откосах оврагов, насаждения на конусах выноса оврагов. Защитное действие лесных полос и их влияние на различные факторы зависят от конструкции.

Под конструкцией лесной полосы понимается степень и характер её проницаемости для ветра. Различают три основных конструкции лесной полосы:

• · плотную, или непродуваемую;
• · продуваемую внизу и плотную вверху, или её называют продуваемой;
• · ажурную, или равномерно проницаемую. Та или иная конструкция лесополос обеспечивается соответствующей схемой посадки (схемой размещения и смешения пород в насаждении) и последующим уходом за полосой.

Плотные полосы представляют собой в облиственном состоянии непроницаемую для взора стену леса. Такие полосы большей частью трехъярусные, то есть состоят из главных и сопутствующих древесных пород и кустарников, количество которых доходит до 50% от общего числа состава полосы. Создаются плотные полосы по древесно-кустарниковому типу посадки. В плотных полосах просветы между стволами и в кронах составляют менее 10%. Движущийся в определённом направлении ветровой поток, встречая на пути полезащитную лесную полосу, изменяет характер движения. Вначале у самой лесной полосы создаётся область повышенного давления, в связи с тем, что ветер встретился с препятствием. Затем часть ветрового потока просачивается через лесную полосу, ширина которой составляет 7,5−12,5 м, а часть потока переваливается через её крону. Чем плотнее по структуре лесная полоса, тем меньший воздушный поток проходит через её профиль. У плотной полосы с наветренной стороны образуется зона сжатого воздуха, по которой легко скользят воздушные потоки и обтекают полосу сверху. Перевалившись через лесную полосу, воздушный поток на подветренной стороне раздваивается на две части. Из-за затишья на заветренной стороне полосы и большей разряженности воздуха часть перевалившегося через лесную полосу воздушного потока обрушивается вниз, а другая часть продолжает дальнейший подъём. Чем плотнее полоса, тем больше за ней образуется разряженное пространство. В результате этого с наветренной стороны полосы образуются вихри и скорость ветра снижается. За непродуваемой полосой обрушивание воздушных потоков распространяется в нижние слои на расстояние, равное высоте 5−7 деревьев.

Продуваемые лесополосы по своему строению имеют внизу до высоты 1,5−2 м сплошные крупные просветы, в которых видны только стволы деревьев, вверху в кронах такие полосы сомкнуты. Кустарники в таких полосах отсутствуют: они не высаживаются или вырубаются. Создаются такие полосы по древесному типу (из одной только главной древесной породы) или древесно-теневому типу (из главной и сопутствующих древесных пород). В этих полосах площадь просветов между стволами должна составлять свыше 60%, а в кронах менее 10%. Через просветы продуваемых полос просачивается большая часть воздушного потока, чем через плотные лесополосы. Поэтому воздушные потоки, перевалившиеся через полосу, менее интенсивны. Соединение верхнего и нижнего воздушных потоков, проникновение и образование вихрей наблюдается за такими полосами на расстоянии, равном высоте 15−18 деревьев. Лесные полосы уменьшают скорость ветра с заветренной стороны на расстоянии, равном высоте 30 деревьев, а с наветренной — 5 деревьев.

Ажурные полосы имеют в облиственном состоянии мелкие просветы, более или менее равномерно разбросанные по всему продольному вертикальному профилю и составляющие 15−35% по всей площади этого профиля. Состоят такие полосы из древесных пород с небольшой примесью кустарников или только из одних древесных пород. Создаются они по комбинированному, или смешанному, типу посадки. Физической моделью их может служить аэродинамическая решётка. В этих полосах зона наибольшего снижения скорости ветра отмечается не у самой полосы, а на расстоянии 3−5 высот полосы с заветренной стороны. С наветренной стороны зона затишья распространяется на расстояние, равное 5−10 высотам полосы.

Для оценки степени ажурности вводится понятие коэффициента продуваемости — это отношение площади сквозных просветов в полосе ко всей вертикальной площади полосы, выраженной в процентах.

Полосы продуваемой конструкции имеют наибольшее ветрозащитное влияние при коэффициенте продуваемости 30−35%, а полосы ажурной конструкции — при коэффициенте 35−40%. Двухрядные аллейные посадки имеют наибольшее ветрозащитное действие при коэффициенте продуваемости 25−30%.

Рассмотрим, каким образом лесные полосы влияют на некоторые факторы климата и свойства почв.

Температура и влажность воздуха. На полях, защищённых лесными полосами, температура воздуха следует за температурой поверхности почвы, то есть она выше, чем в открытом поле. Здесь влияет конвективный обмен, который в полуденные часы фактически выравнивает температуру воздуха межполосных и открытых полей. На температуру воздуха, кроме лучистой энергии Солнца, влияет циркуляция атмосферы: адвекция (вторжение) тёплых и холодных воздушных масс извне. При вторжении холодного воздуха на полях, защищенных лесными полосами, температура выше, а при вторжении тёплого — ниже, чем на открытых полях.

Особенно эффективно защитная роль лесных полос проявляется при суховеях и заморозках. Дополнительная концентрация тепла на защищённых полях способствует более интенсивному накоплению сумм эффективных среднесуточных температур, что ускоряет темпы прохождения фаз развития растений.

Влажность воздуха (абсолютная и относительная) на полях, защищённых лесополосами, выше, чем в открытом поле: абсолютная на 1−3%, относительная — на 2−5%. Основная причина повышения влажности приземного слоя воздуха — уменьшение турбулентного обмена на межполосных полях. Однако защитные свойства лесных полос особенно проявляются при вторжении извне более влажных или более сухих воздушных масс. При вторжении воздушных масс с большей влажностью на межполосных полях влажность воздуха ниже, чем в открытом поле, а при суховеях в 2−3 раза выше и губительное действие суховея значительно ослабевает.

Травостой сельскохозяйственных культур на полях, защищённых лесными полосами, более густой, чем в открытом поле. Он больше расходует влаги на транспирацию и эта влага дольше задерживается в приземном слое воздуха, что также способствует увеличению влажности воздуха межполосных полей на 5−8%.

Снежный покров. В зимний период в степной и лесостепной зонах снежный покров преимущественно сдувается в балки, сады, виноградники. При переносе ветром снежинок, они в результате трения разрушаются на более мелкие частицы и испаряются. Это влечёт за собой снижение запасов влаги в почве и более глубокое её промерзание, ухудшает условия перезимовки озимых посевов, рост и развитие сельскохозяйственных культур в период вегетации. Лесные полосы защищают поля от сдувания снежного покрова и резко снижают его испарение.

Защитные свойства лесных полос разных конструкций в накоплении и сбережении снежного покрова не одинаковы. Почва под снежным покровом не промерзает или промерзает незначительно, поэтому создаются благоприятные условия для перезимовки озимых посевов. Весной, в период таяния снега, талые воды легко впитываются в почву. Тем самым резко сокращается поверхностный сток и уменьшается вероятность эрозии почв.

Лесополосы на мелиоративных системах. Лесные полосы, совмещённые с каналами мелиоративной системы, выполняют защитную функцию. Дамбы каналов (внешний откос дамбы), являясь плотным экраном, изменяют структуру воздушного потока. Они вместе с лесонасаждениями создают аэродинамический эффект, обеспечивающий повышение скорости ветра над каналом. Вместе с ветровым потоком переносятся продукты эрозии. В ажурных полосах, расположенных с наветренной стороны каналов, эоловый материал аккумулируется в основном на расстоянии до 4 Н от полосы и лишь при скорости воздушного потока 6 м/с протяжённость зоны увеличивается до 6 Н. Это же наблюдается и у продуваемых полос. Кроме того, в этих полосах и между полосой и каналом происходит выдувание песчаных фракций мелкозема. С заветренной стороны полос формируется три зоны:

• 1. аккумуляции;
• 2. незначительного проявления процессов дефляции и аккумуляции;
• 3. дефляции.

У ажурных полос эоловые отложения обнаруживаются сразу за каналом, в зоне пониженных скоростей ветра. С увеличением рядности полос зона аккумуляции смещается ближе к каналу, так как скорость воздушного потока гасится первым рядом, и тормозящий эффект у 2-х и 3-х рядных полос возрастает. За зоной аккумуляции формируется зона незначительных проявлений процессов аккумуляции и дефляции, которая находится в обратной зависимости от скорости ветра и в прямой зависимости — от количества рядов. Зона дефляции взаимосвязана с предыдущей зоной. При увеличении скорости воздушного потока зона выдувания располагается ближе к полосе.

У продуваемых полос процесс формирования зон аналогичен ажурной.

Лесополоса, затеняя канал, препятствует росту сорняков, тем самым улучшаются условия эксплуатации канала. Древесные породы, посаженные вдоль оросительной сети, отсасывают воду непосредственно из каналов и в ряде случаев повышают фильтрацию (при размещении на дамбах каналов). В других случаях корни уплотняют и укрепляют грунт, а опадающие листья вызывают оглеение, в результате чего фильтрационные потери у облесенных каналов уменьшаются. Поэтому при создании лесонасаждений вдоль каналов нужно правильно подбирать древесные породы; сажать те, которые исключили бы возможность отсасывания воды из каналов с земляным руслом.

У групп пород, в которые входят клён, орех, абрикос, слива, алыча, корни избегают мест повышенного увлажнения и отмирают в мокрой почве у откосов каналов. У другой группы, включающей платан, липу, березу, корни отклоняются в сторону. У третьей группы, состоящей из дуба, вяза, ясеня, черешни, яблони, корни не избегают мест повышенного увлажнения почвы, подходят к мокрому откосу, проникают под дно канала, но не пронизывают поверхностного слоя мокрых откосов и дна канала, не повреждают и не дренируют их. У двух последних групп древесных растений корни располагаются в дамбе, поэтому используют фильтрационную воду. В четвертую группу включены тополь, акация, груша, вишня, которые дают корневые отпрыски при повреждении корней во время очистки каналов. Они способны увеличивать фильтрацию воды через откосы. Корни тополя, пронизывая поверхностный слой мокрых откосов и дна канала, используют воду непосредственно из канала.

Существуют нормы высадки лесонасаждений на мелиоративных системах. Полезащитные лесные полосы должны занимать не более 4% площади орошения. Необходим свободный доступ к каналам для очистки и ремонта. Длина лесополосы — не менее 60% от длины канала.

Водоохранные лесополосы для защиты магистральных каналов и их ветвей проектируют 3-х рядными с одной стороны канала и 2-х рядными — с каждой стороны канала. Вдоль крупных магистральных каналов лесные полосы создаются 4−5-тя рядными с одной или с двух сторон канала. Крайний ряд насаждений вдоль каналов размещают на расстоянии не менее 3 м от подошвы дамбы или откоса выемки. При высоте дамбы (глубине выемки) более 3 м это расстояние увеличивается до 4−5 м. От края лотков — 2,5 -3,0 м. От трубопроводов — 2 м. Расстояние между закрытыми коллекторами (дренами) и лесополосами назначается в зависимости от растительности (табл. 2).

Таблица 2. Расстояние между закрытыми коллекторами (дренами) и лесополосами в зависимости от растительности

Вокруг прудов и водоёмов создаются следующие защитные насаждения из 1, 2-х или 3-х полос. Первый пояс — берегоукрепительный располагается в зоне расчётного подпорного уровня из двух и более рядов кустарников ив. Второй пояс (ветроломный и дренирующий) из тополей и древовидных ив размещают между отметками расчётного и форсированного подпорного уровней. Третий пояс (противоэрозионный) — выше форсированного уровня из засухоустойчивых пород деревьев.