Объекты и методика исследований

Исследования фитомассы лесных полос проводились автором в 2006;2010 гг. в условиях агролесоландшафтов важнейшего сельскохозяйственного региона РФ — Ростовской области. Было уточнено лесомелиоративное районирование места исследований с выделением 4-х лесомелиоративных районов (ЛМР, рисунок 2).

Обозначения:

I — Доно-Донецкий ЛМР; II — Приазовский ЛМР; III — Нижне-Донской ЛМР; IV — Сальско-Манычский ЛМР.

Рисунок 2 — Схема лесомелиоративного районирования Ростовской области [9,10]

Доно-Донецкий ЛМР занимает 51% площади сельхозугодий области и 52,6% площади пашни. Защитная лесистость сельхозугодий равна 3,4%, пашни — 2,5%. Основная трудность выращивания лесных полос в этом районе — размещение их в рельефе. Лесные насаждения преимущественно созданы из следующих пород: дуб низкоствольный (Д н/с), ясень зеленый (Яс), робиния ложноакациевая (Рб), гледичия трехколючковая (Гл), вяз приземистый (Вп) и тополь черный (Тп).

Приазовский ЛМР занимает 16,8% сельхозугодий (защитная лесистость 2,9%) и 21,4% пашни (защитная лесистость 3,2%). Здесь создание лесных полос особых трудностей не вызывает. Основными породами являются дуб низкоствольный, ясень, робиния, гледичия, вяз.

Нижне-Донской ЛМР занимает 7,2% площади сельхозугодий и 7,3% - пашни. Защитная лесистость сельхозугодий равна 1,5%, пашни — 1,9%. Трудности выращивания лесных полос связаны с засолением, переувлажнением и заболачиванием почв. Основные породы лесных полос: ясень, робиния, гледичия, вяз и тополь.

Сальско-Манычский ЛМР охватывает 25% площади сельхозугодий и 18,7% пашни. Защитная лесистость сельхозугодий равна 2,4%, пашни — 2,6%. Трудности выращивания лесных насаждений определяются засушливостью климата, пониженным плодородием каштановых и светло-каштановых почв, наличием солонцеватых и солонцовых комплексов. Лесные полосы созданы, в основном, из ясеня, робинии и вяза.

На основании материалов единовременной инвентаризации защитных лесонасаждений на землях сельскохозяйственного назначения Ростовской области, для исследований выбирались типичные лесные полосы со средними параметрами для условий соответствующих ЛМР: по породному составу, возрасту, конструкции, виду, таксационным показателям, сохранности лесонасаждения и т. д. Выборка лесополос проводилась с помощью ПК, по лесомелиоративным районам. Местонахождение типичных насаждений устанавливалось в ходе полевых обследований, при этом использовался картографический материал, полученный с помощью ГИС «ОbjectLand 2.6».

Анализировались полезащитные и прибалочные лесные полосы агроландшафтов Ростовской области на площади 162 911,61 га (98,8% общей площади лесных полос). Не анализировались лесные полосы на площади 1898,25 га (1,2%), созданные из пород, не рекомендованных для производства [10].

В выбранных типичных насаждениях закладывались временные пробные площади тренировочного вида, ориентируясь на ОСТ 56−69−83 [15], принимая во внимание особенности таксации лесных полос. На пробных площадях проводилась перечётная таксация деревьев, по результатам которой определялись средние высоты и диаметры, густота, запас и состав насаждений.

Полученные данные использовались для выбора модельных деревьев, по известным методикам изучался их ход роста [8,12]. Материал обрабатывался с помощью специализированной программы «Wood»; также применялся регрессионный анализ с получением уравнений связи. При этом, с помощью ПК (Microsoft Оffice Ехсеl 2003), прогнозировался ход роста пород до принятого возраста естественной спелости (на момент исследований преобладающий возраст посадок 35−40 лет). Запас насаждений пересчитывался в фитомассу по методикам Д. Г. Замолодчикова и др. [4] и А. С. Исаева [13].

Фитомасса лесных полос

Результаты исследований фитомассы лесных полос приводятся в таблице 1.

фитомасса лесной насаждение защитный Таблица 1 — Фитомасса лесных полос в возрасте спелости древесных пород.

Как следует из таблицы 1, наибольшей продуктивностью и долговечностью характеризуются лесные полосы, образованные дубом. При возрасте спелости породы 81−90 лет запас стволовой древесины может составлять 208−360 м³/га, фитомасса — 265−458 т/га. Массовая спелость дубовых насаждений ожидается в 2052 г. На этот момент общий запас древесины лесных полос может достигать в Доно-Донецком ЛМР 402 659 м³, в Приазовском 167 317 м³. Фитомасса, соответственно, составит 513 003 т и 212 865 т.

Наибольшую площадь в регионе занимают робиниевые лесные полосы — 116 866,42 га (около 72%). Максимальная продуктивность насаждений характерна для Приазовского ЛМР, минимальная — для Сальско-Манычского ЛМР (от 265 м³/га и 276 т/га до 43 м³/га и 45 т/га соответственно). При этом возраст спелости породы составляет около 60 лет.

Так же относительно высокой долговечностью и продуктивностью характеризуются ясеневые и гледичиевые лесные полосы (последние имеют незначительное распространение в регионе исследований).

Низкой продуктивностью характеризуются вязовые лесные полосы: запас стволовой древесины изменяется от 60 м³/га (Сальско-Манычский ЛМР) до 150 м³/га (Приазовский ЛМР); фитомасса, соответственно, 40−100 т/га.

Тополевые лесные полосы в регионе являются преимущественно спелыми, недолговечными. Запас насаждений составляет 118−134 м³/га, фитомасса 71−81 т/га. Общий запас древесины в области оценивается в следующем размере: Доно-Донецкий ЛМР 243 652 м³, Нижне-Донской ЛМР 42 012 м³. Фитомасса, соответственно, составляет 146 604 т и 25 395 т.

Таким образом, наибольшей фитомассой и долговечностью в регионе исследований характеризуются лесополосы образованные дубом, робинией, ясенем и гледичией.

Фитомасса лесных полос и их мелиоративная эффективность

Для того чтобы установить, насколько мелиоративная эффективность лесных полос зависит от их фитомассы было решено применить новый показатель: коэффициент отношения фитомассы мелиорируемых сельхозкультур к фитомассе мелиорирующих лесных полос (М_сх/М_лп). Показатель рассчитывался в условиях типичных для лесомелиоративных районов аграрных хозяйств, где средняя многолетняя урожайность преобладающей сельскохозяйственной культуры (озимой пшеницы) наиболее соответствует среднему многолетнему показателю по ЛМР, указанному в отчетности Ростстата [16]. Статистические данные по урожайности проверялись в ходе собственных полевых исследований на метровках. Урожайность культуры пересчитывалась в общую фитомассу по методике В. В Удалова и др. [17].

Лесные полосы в данных хозяйствах были типичными для данных условий, образованы наиболее распространенной в регионе древесной породой (робинией ложноакациевой) и формировали лесомелиоративную систему (коэффициент системности 0,81−1,0). Определялось отношение средней ежегодной фитомассы озимой пшеницы за период 2003;2007 гг. к среднему приросту древесной фитомассы лесных полос за тот же период. Прирост по фитомассе определялся с учётом выше приведенных результатов исследований продуктивности лесных полос (таблица 1), по общепринятым методикам [18], с использованием разработанных, при участии автора, таблиц хода роста [8].

В Доно-Донецком ЛМР исследования проводились в 26-и аграрных хозяйствах на территории 11-и административных районов. В Приазовском ЛМР опыты были заложены в 9-и аграрных хозяйствах, расположенных на территории 6-и административных районов области. В Сальско-Манычском ЛМР исследования проводились в 5-и административных районах на территории 13-и аграрных предприятий, в Нижне-Донском ЛМР — в 4-х административных районах и 13-и хозяйствах. В местах проведения исследований выращивались сорта пшеницы, продуктивность которых сопоставима друг с другом в условиях выделенных лесомелиоративных районов: «Августа», «Авеста», «Губернатор Дона», «Тарасовская — остистая», «Северо-Донецкая юбилейная», «Коллега», «Престиж». Полученные результаты исследований отражены в таблице 2.

Таблица 2 — Фитомасса озимой пшеницы и древостоев лесомелиоративных систем.

Как следует из представленных данных, минимальное значение М_сх/М_лп соответствует Приазовскому ЛМР — 0,39. Этот лесомелиоративный район характеризуется наилучшими условиями агролесоландшафтов: почвы — мощные обыкновенные черноземы, климат умеренно засушливый, урожайность озимой пшеницы — максимальная в регионе исследований. Значения показателя М_сх/М_лп в условиях Доно-Донецкого и Нижне-Донского ЛМР так же относительно небольшие и составляют, соответственно, 0,53 и 0,44.

Максимальное значение показателя М_сх/М_лп получено для Сальско-Манычского ЛМР, характеризующегося наиболее сложными условиями агролесоландшафтов (почвы — каштановые, климат очень засушливый, урожайность зерновых минимальная).

Таким образом, через фитомассу основных компонентов агролесоландшафтов удалось установить, что эффективность мелиоративного влияния лесополос на агрокультуры в разных природных условиях различна: в сложных условиях «КПД» насаждений выше, в относительно благоприятных — ниже.

Данный парадокс может быть объяснён с позиции представленного выше теоретического аспекта. Фитомасса лесных полос изменяет энтропию агролесоландшафтов. В районах с напряженными природными условиями исходная величина энтропии минимальна и введение в их структуру продуцирующей древесной растительности в виде лесонасаждений, обладающих относительно большой удельной фитомассой, приводит к увеличению энергоёмкости системы. В районах с благоприятными природными условиями исходная энтропия изначально достаточно велика, чтобы обеспечивать хорошую продуктивность агроландшафтов и введение в их структуру лесных полос приводит к относительно незначительному изменению продуктивности данных природных систем.

Таким образом, сформулированный теоретический аспект, а так же результаты проведенных обширных и многолетних исследований указывают на то, что мелиоративная эффективность лесных полос во многом определяется их фитомассой, которая формируется в условиях агролесоландшафтов на адаптивной основе.