Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Почвозащитная роль плодовых и ягодных насаждений на балочных склонах в бассейне Нижнего Дона

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата сельскохозяйственных наук, Маркова, Ирина Сергеевна, Новочеркасск

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

НОВОЧЕРКАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕЛИОРАТИВНАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

МАРКОВА Ирина Сергеевна

ПОЧВОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА БАЛОЧНЫХ СКЛОНАХ В БАССЕЙНЕ НИЖНЕГО ДОНА

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов 06.03.04 - Агролесомелиорация и защитное лесоразведение, озеленение населенных пунктов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, профессор И.В. Ревяко

Новочеркасск - 1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................4

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОЕО НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ..................................................................8

2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАММА

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ............................................... 26

2 Л Природные условия района исследований...............................26

2.2Объекты исследований..............................................................32

2.3 Программа исследований..........................................................41

2.4Методика исследований.............................................................41

3 ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛОДОВЫХ

И ЯГОДНЫХ ПОРОД НА БАЛОЧНЫХ СКЛОНАХ...................51

4 ОСОБЕННОСТИ РОСТА ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА БАЛОЧНЫХ СКЛОНАХ И ИХ ПРОТИВОЭРОЗИОННАЯ РОЛЬ...................................................59

4.1 Рост и состояние плодовых и ягодных насаждений на балочных склонах......................................................................59

4.2 Влияние насаждений с участием плодовых пород на снегонакопление и снегораспредение......................................68

4.3 Влияние плодовых и ягодных пород на изменение влажности почв..........................................................................77

4.4 Влияние защитных насаждений с участием плодовых и ягодных пород на противоэрозионные свойства почвы..........86

5 ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ ПОРОД НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ.........................................................................................105

6 ПРОДУКТИВНОСТЬ плодовых и ягодных НАСАЖДЕНИЙ НА БАЛОЧНЫХ СКЛОНАХ............................124

7 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЛЕСЕНИЯ БАЛОЧНЫХ СКЛОНОВ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛОДОВЫХ И ЯГОДНЫХ ПОРОД............135

7.1 Совершенствование технологии облесения балочных склонов......................................................................................135

7.2 Экономическая эффективность использования балочных склонов для выращивания плодовых и ягодных пород.........140

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.............................................................144

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.......................................146

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.......................147

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Ростовская область является одним из крупнейших сельскохозяйственных регионов Российской Федерации. Овражно-балочные земли занимают площадь около 228,3 тыс. га. В результате эрозионных процессов рост оврагов продолжается за счет пахотных земель и составляет в среднем около трех тысяч гектаров в год. Эти земли используются непродуктивно или совсем не вовлекаются в сельскохозяйственное производство.

Почвы на балочных склонах в основном неразвитые и обладают низким плодородием. Произрастающая на этой категории земель травянистая растительность имеет низкую продуктивность (0,3-0,4 т./га сухой массы) и неудовлетворительные противоэрозионные свойства (В.М. Ивонин, И.А. Галаев, 1998).

Одним из действенных методов борьбы с ростом оврагов и разрушением балочных склонов эрозионными процессами является создание противоэрозионных лесных насаждений.

В настоящее время облесенность овражно-балочных систем составляет 12.1 % (Е.В. Полуэктов, A.C. Чешев, 1990).Овражно-балочные насаждения выполняют почво- и средозащитные функции. В то же время, введение в состав лесных культур на балочных склонах плодовых и ягодных пород или создание насаждений только из них приведет к тому, что они кроме почвозащитной роли будут выполнять и эколого-экономическую, так как с 3-5 лет такие насаждения будут давать урожай плодов и ягод и привлекать полезных представителей орнитофауны, уничтожающих насекомых-вредителей.

Освоение склоновых земель под многолетние насаждения с участием плодовых и ягодных пород дает возможность превратить малопродуктивные земли в культурные угодья. В период выращивания на-

саждений на балочных склонах почва окультуривается, повышается ее плодородие, приостанавливается рост оврагов.

Решение этих вопросов проводилось при исследованиях в 19831993 г.г. по теме ОМС НИМИ (НГМА) «Разработать рациональные методы освоения овражно-балочных земель на основе комплексного изучения гидрологической и кольматирующей роли лесонасаждений на склоновых землях» (№ ГР 01. 83.0 035777), работа координировалась ВНИАЛМИ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ заключаются в определении ассортимента плодовых и ягодных пород, пригодных для создания из них противоэрозионных насаждений на балочных склонах. К изучению были поставлены следующие вопросы:

- изучить рост и состояние существующих противоэрозионных насаждений с участием плодовых и ягодных пород на балочных склонах;

- определить влияние этих насаждений на противоэрозионные, водно-физические и химические свойства почв;

- изучить особенности снегоотложения и динамику влажности почв в насаждениях плодовых и ягодных пород в зоне их мелиоративного влияния;

- исследовать особенности развития корневых систем плодовых и ягодных пород на балочных склонах;

- оценить продуктивность и экономическую эффективность данных насаждений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ заключается в комплексном изучении средо- и почвозащитной роли балочных насаждений с участием плодовых и ягодных пород в условиях Нижнего Дона. Впервые изучена продуктивность ранее не применявшихся в нашей

зоне в агролесомелиоративных целях плодовых пород, таких, как облепиха крушиновая, рябина обыкновенная и черемуха виргинская.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ состоит в уточнении породного состава и усовершенствовании технологии создания насаждений с участием плодовых и ягодных пород на балочных склонах в условиях Нижнего Дона.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ ВЫВОДОВ подтверждается большим объемом экспериментального материала и статистической обработкой результатов, с получением уравнений регрессии, характеризующихся тесными связями.

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА результатов исследований проведена в Ростовском и Шахтинском лесхозах области. Полученные результаты использованы в рекомендациях «Выращивание и использование в пищевых целях лесных, плодовых , ягодных и лекарственных растений» (Ростов-на-Дону, 1990).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ проводилась на научных конференциях в НПО «Дон» на областном семинаре по теме: «Комплексное облесение и освоение балочных склонов», 1984г. и региональных научно-технических конференциях НИМИ (НГМА), г. Новочеркасск в 1989, 1990, 1995 и 1998 г.г.

По материалам диссертации опубликовано 8 работ, отражающих содержание диссертации.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ характеризуется следующими показателями: диссертация состоит из введения, обзора литературы, программы и методики исследований, результатов исследований, общих выводов и предложений производству, списка использованной литературы, насчитывающей 168 источников (в том числе 11 иностранных). Общий объем диссертации 161 страница машинописного текста, в том числе 18 рисунков, 36 таблиц.

В диссертации использованы данные по изучению корневых систем и таксации насаждений, полученных автором при участии С.А. Маркова и студентов лесохозяйственного факультета во время полевых работ под руководством профессора И.В. Ревяко.

При проведении химических анализов почвенных образцов в работе принимали участие сотрудники агрохимической лаборатории ОМС НИМИ (НГМА). Все остальные исследования проведены лично автором в хозяйствах Ростовской области и на опытно-мелиоративной станции под руководством И.В. Ревяко.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю и всем участникам, оказавшим помощь при сборе материалов для диссертации.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ

Территория Ростовской области изрезана речными долинами, балками и оврагами. Все эти отрицательные формы рельефа объединены в гидрографическую сеть,представляющую совокупность понижений, по которым происходит сток поверхностных вод. Коэффициент расчлененности территории гидрографической сетью но области не одинаков и колеблется в больших пределах.

Гидрографическая сеть начала формироваться в послетретич-ный ледниковый период, когда большие массы воды, образовавшиеся при таянии льда, размыли земную поверхность. В результате этого, а также процессов хозяйственной деятельности человека, выветривания и тектонических явлений появились речные долины, крупные углубления, сформировались склоны и водоразделы. Позже все эти элементы рельефа сгладились, покрылись растительностью, под которой образовалась почва (Л.С. Козменко, 1957).

Различают древние и современные звенья гидрографической сети. К древним относят ложбины, лощины, балки, долины; к современным - промоины и овраги. Древняя гидрографическая сеть в верхних концевых частях начинается ложбиной (М.И. Лопырев, З.И. Рябов, 1989).

Овраги - это относительно глубокие и вытянутые в длину, извилистые и (или) ветвящиеся промоины, возникающие и развивающиеся преимущественно на склонах под влиянием сосредоточенных потоков воды (В.И. .Ивонин, 1992).

Балки представляют собой линейную форму рельефа древнего эрозионного происхождения с выраженными бровками, широким

днищем. Крутизна берега - 10-15° и более. Ширина балок - 200 - 300 м и более, глубина - до 15-20 м. Площадь водосбора - до 3000га. По В.Б. Докучаеву (1873), всякий овраг со временем превращается в балку.

Овраги и промоины тесно связаны с древней сетью, и они входят в общую гидрографическую сеть. В зависимости от места расположения относительно древней сети различают овраги: склоновые, вершинные, береговые и донные.

Донные овраги образуются на дне балки, за счет нерациональной хозяйственной деятельности и в отдельных районах области достигают больших размеров, глубиной до 10-20 м.

Береговые овраги возникают на берегах древней гидрографической сети в результате концентрации стока по канавам, бороздам и другим, искусственно созданным понижениям, подходящим к бровке оврага.

Вершинные овраги образуются в вершинах балок или балочных ответвлений за счет распашки вершин балок и концентрации поверхностного стока.

Склоновые овраги являются разновидностью береговых оврагов, но в отличие от них возникают на склонах водосборного бассейна.

В Ростовской области общее количество овражно-балочных систем равно 2302 шт. Они занимают площадь 228,3 тыс. га. Средняя длина одного оврага равна 287, ширина - 15 м (Е.В. Полуэктов, А.С.Чешев,1990).

Пораженность склонов оврагами характеризуют: расчлененностью, км/км2; овражностью, га/км2; плотностью, шт/км; напряженностью оврагообразования, км/км (Н П. Калиниченко, В.В. Ильинский,1976).

Выделяют пять эталонных классов пораженности гидрографической сети оврагами (Рекомендации по комплексному освоению овражно-балочных земель, 1987): очень слабая пораженность (расчлененность - до 0,15; овражность - от 0,2 до 0,9, плотность - от 1 до 4, напряженность - от 0,005 до 0,15); средняя пораженность (расчлененность - от 0,6 до 2,2 овражность - от 0,9 до 3,5, плотность - от 4 до 17, напряженность - от 0,15 до 1,55);сильная пораженность (расчлененность - 2,2 до 9, овражность - от 3,5 до 14, плотность - от 17 до 67, напряженность - от 0,55 до 1,25);очень сильная пораженность более 14, плотность - более 67, напряженность более 1,25).

Основываясь на научно-исследовательских работах ЮЖГИ-ПРОЗЕМа, ВНИАЛМИ, ВНИИЗиЗПЭУ, НГМА и др. институтов, на овражно-балочных землях выделяют категории площадей: к первой категории относят участки, прилегающие к бровкам, на которых создают прибалочные лесные полосы; вторая категория охватывает склоны крутизной до 12°, на которых межовражные расстояния равны не менее 100-150 м; третья категория включает средне размытые промоиной и оврагами склоны, крутизной до 20°, предназначенные под пдодово-ягодные насаждения и технические культуры. Все остальные участки склонов крутизной до 35° со смытыми почвами выделяют в категории площадей, предназначенных для создания лесных культур (Рекомендации по комплексному освоению овражно-балочных земель,1987).

Особенно большое количество работ имеется по противоэрози-онной роли приовражных, прибалочных и водорегулирующих лесных полос и технологии их выращивания (И.Д. Брауде, 1959;А.С. Кара-сев,! 934; Ф.И. Готшалг. 1930; С.С. Мясоедов. 1984: Б.И. Скачков. 1975; И.В. Трещевский и М.И. Бурдаев,1956: Г А. Харитонов,!937; К.Л. Холупяк,1972).

Противоэрозионные лесные полосы (стокорегулирующие и 'прибалочные) , располагаясь поперек склона или по горизонталям местности, на определенном расстоянии от водораздела и друг от друга, служат рубежами водопоглощения и предохраняют от разрушения почву нижележащих и приопушечную часть вышележащих участков склона.

И.А. Скачков(197Cj, характеризуя водорегулирующую роль лесных полос, приводит многолетние данные по Каменной степи: коэффициент стока с многолетней залежи равен 0,585, с зяби - 0,284, в лесных полосах - 0,015.

Однако отсутствует единое мнение о роли лесных полос в развитии оврагов И.Д. Брауде, (1959), В.К. Дьяков (1981) и др. считают, что лесные полосы сокращают овражную эрозию за счет регулирования и перераспределения стока. А.И. Скоморохов (1981) полагает, что перераспределение стока нарушает аккумуляцию и тем самим содействует оврагообразованию.

Водорегулирующая и противоэрозионная роль насаждений описана в целом ряде исследований (A.C. Козменко,1954; В.В. Луки-ша,1975; И.А. Скачков 1970; С.С. Соболев,1948; И.Г. Сухарев,1966 и ДР-).

Научные основы лесомелиорации овражно-балочных земель базируются на исследованиях Г.Ф. Морозова (1912), Э.Э. Керна (1928), Н.И. Суса (1949), В.А. Дубянского (1951), A.C. Козменко (1954) ,И.Д. Брауде (1959), Г.Н. Высоцкого (1960), А.Л. Бельгарда (1971), Г.П. Сурмача (1971), К.Л. Холупяка (1972), A.A. Молчанова (1973), Н.П. Калиниченко и И.Г. Зыкова (1986), В.М. Ивонина (1993)и др.

Земли овражно-балочных систем характеризуются пестротой рельефа и плодородия. Лесорастительные условия балок резко отличаются от условий равнинных и склоновых площадей.

Овражно-балочные земли можно использовать под травосеяние, сельскохозяйственные культуры, плодовые и ягодные , а также многолетние лесомелиоративные насаждения.

С целью рационального использования овражно-балочных земель П.С. Захаров, И.В. Ревяко и С.А. Марков (1981) предложили классификацию их использования и метода мелиоративно-хозяйственного освоения (табл. 1.1).

Таблица 1.1 -Классификация овражно-балочных земель.

Категория площадей Характеристика Методы лесомелиоративного и хозяйственного освоения

Промоина Глубина до 50 см. В плане имеет прямолинейную форму. Ликвидируется вспашкой или засыпкой иным способом.

Овраги глубиной до 5м. Интенсивно растущие вершинные и береговые овраги. Водосборная площадь до 5 га. Устройство распылителей стока и заравнивания с последующим посевом многолетних трав.

Овраги глубиной более 5м. 1. Интенсивно растущие с четко выраженной во-доподводящей ложбиной. Откосы неустойчивы. Водосборная площадь 5 - 10 га. 2. Интенсивно растущие овраги с большей водосборной площадью. 1. Заравнивание или выпо-лаживание до уклонов, позволяющих проходить сельскохозяйственным машинам с последующим травосеянием или облесением. 2. Закрепление вершины и дна гидротехническими сооружениями, с последующим облесением.

Продолжение таблицы 1.1

Категория площадей Характеристика Методы лесомелиоративного и хозяйственного освоения

Откосы оврагов. 1. Крутизной 35 - 38° (стадия устойчивого равновесия), задерневшие. 2. Крутизной более 40° (неустойчивое равновесие). 1. Облесение. 2. Сполаживание до крутизны 15-25°. Облесение.

Склоны (берега) балок. 1. Кр)<тизной до 15°. Почва слабо- или сред-несмытые, склоны в той или иной степени задер-нения. 2. Крутизной более 15°. Почвы неразвитые или средне- и сильносмытые. Задернения нет или очень Слабое. 1. Залужение склонов, на-пашное террасирование с последующим использованием под сады, виноградники или облесение. 2. Создание террас с последующим окультуриванием полотна, последующее их использование под сады, виноградники, облесение.

Донные участки балок. 1. Покрыты намытыми гумусированными почвами. Хорошо задернованы. 2. Негумусированные или слабогумусирован-ные щебенистые почвы. 1.1. Травосеяние 1.2. Сельскохозяйственные культуры. 2.1. Сады и лесные насаждения. 2.2. Кулисное, куртинное или сплошное облесение.

Согласно предложенной классификации откосы оврагов крутизной более 15° необходимо террасировать. При террасировании изменяют уклон территории, создают условия механизации при сель-

скохозяйственных или лесохозяйственных работах предупреждают эрозию почв и улуч�