Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Выращивание и формирование биологически устойчивых защитных тополевых насаждений в южных районах Сибири

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Выращивание и формирование биологически устойчивых защитных тополевых насаждений в южных районах Сибири"

16 ОД

На правах рукописи

- 8 №»

ЛОБАНОВ Анатолий Иванович

ВЫРАЩИВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ УСТОЙЧИВЫХ ЗАЩИТНЫХ ТОПОЛЕВЫХ НАСАЖДЕНИЙ В ЮЖНЫХ РАЙОНАХ СИБИРИ

Специальность 06.03.01 "Лесные культуры, селекция и семеноводство"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск -1998

Работа выполнена в Институте леса имени В.Н. Сукачева СО РАН.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор E.H. Савин

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный лесовод России, академик РАЕН

Р.Н. Матвеева;

кандидат биологических наук

JI.H. Скрипальщикова

Ведущее учреждение - Красноярский аграрный государственный

университет

Защита диссертации состоится " & " ^Рх^О^Р-в 1998 г. в часов на заседании диссертационного Совета Д 002.70.01 при

Институте леса им В.Н. Сукачева по адресу:

660036, г. Красноярск, Академгородок, ИЛ им В.Н. Сукачева СО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.

Автореферат разослан " & " tf£3>ipJj_1998 г

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 002.70.01,

кандидат биологических наук (/(яЬ-у^ А .Я. Ларионова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ определяется объективными потребностями улучшения охраны окружающей среды, сбережения и повышения плодородия почв в земледельческих районах Сибири.

В Сибири около 9 млн га пашни подвержено дефляции и водной эрозии. В комплексе мер по защите, сбережению, увеличению плодородия, улучшению экологической обстановки на этих землях и повышению урожайности сельскохозяйственных культур важное место принадлежит полезащитным лесным насаждениям.

Существующая потребность в защитном лесоразведении реализована в южных районах Сибири лишь на 37% (Исаев, 1990). Лесные насаждения, создаваемые часто из различных видов тополей, не отвечают во многих случаях предъявляемым к ним требованиям. В районах недостаточного увлажнения они не достигают расчетной высоты, начинают интенсивно из-реживаться и преждевременно отмирать, или быстро терять защитные свойства в связи с образованием обильных корневых отпрысков и пневой поросли. Возникла потребность в разработке таких способов создания насаждений, которые увеличивали бы их биологическую устойчивость и долговечность без снижения защитных свойств.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ - экологическое обоснование и разработка способов создания тополевых полосных насаждений, обеспечивающих существенное увеличение их биологической устойчивости без снижения защитных свойств.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Нами впервые в богарных условиях степей юга Сибири с недоступным для корней древесных растений залеганием пресных грунтовых вод проведено сравнительное изучение биологической устойчивости и защитной эффективности тополевых лесополос диагонально-крупносетчатой, ажурной и продуваемой конструкций, сформированных новым и традиционными способами. Выявлена низкая биологическая устойчивость к засухе в южных районах Сибири лесных полос из тополя черного (Populus nigra L.) традиционных конструкций (ажурной и продуваемой) и установлены ее основные причины. Это позволило сделать вывод о неприемлемости в рассматриваемых районах подчистки сучьев и равномерных разреживаний, как мер ухода за тополевыми полезащитными насаждениями с формированием в них продуваемой и ажурной конструкций. В ходе исследований разработан и широко испытан способ улучшения мелиоративных свойств экологически чистых существующих лесных полос из тополя черного плотной конструкции, обеспечивающий перевод их в на-

саждения диагонально-крупносетчатой конструкции. Способ этот существенно отличается от традиционных лесоводственных уходов. Лесные насаждения такой конструкции в сравнении с известными лучше растут и развиваются. Одновременно они обладают более высокой биологической устойчивостью к засухе, повышенной долговечностью, удовлетворительными мелиоративными свойствами и не требуют повторных рубок ухода. Общие затраты на формирование лесных полос такой конструкции в сравнении с базовым вариантом (лесополоса ажурной конструкции) сокращаются до 34%. Разработан способ выращивания таких насаждений из тополя бальзамического (Populus balsamifera L.). На него в 1994 г. нам выдан Патент Российской Федерации № 2013937. Изучены рост, устойчивость к неблагоприятным природным факторам и мелиоративные свойства защитных насаждений, созданных новым способом. Подтверждены их важные преимущества перед насаждениями традиционных конструкций: более высокие биологическая устойчивость и долговечность при таком же уровне мелиоративных свойств.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ результатов исследований обеспечены:

1) большим количеством экспериментального материала;

2) проведением исследований в разных условиях: в районах с очень малым и с большим количеством твердых осадков;

3) научно-методическим подходом к проведению опытных работ, обеспечивающим объективную сравнимость новых способов формирования конструкций с существующими;

4) статистической обработкой результатов исследований;

5) проверкой результатов исследований проведением опытно-производственных посадок.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанный способ перевода существующих тополевых лесных полос плотной конструкции в полосы диагонально-крупносетчатой конструкции и особенно способ выращивания таких насаждений позволяет создавать полезащитные лесные полосы, отличающиеся от насаждений традиционных конструкций более высокой биологической устойчивостью и большой долговечностью. Такие лесные полосы характеризуются относительным постоянством структуры, поэтому в них вообще не возникает потребностей в мерах по повышению их мелиоративных свойств с возрастом, либо такие потребности будут возникать значительно реже, чем в насаждениях традиционных конструкций. Следовательно, сокращаются затраты на их содержание.

Важно также, что выращивание насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции сопровождается заметным (до 23%) уменьшением затрат труда и средств, главным образом, в связи с отсутствием потребностей в рубках ухода в целях формирования агрономически эффективной конструкции и повышением уровня механизации работ до 36%. Созданные в процессе исследований опытно-производственные объекты являются показательными по своей эффективности.

Материалы исследований обобщены:

1. В "Рекомендациях по формированию тополевых полезащитных лесных полос диагонально-крупносетчатой конструкции в южных районах Красноярского края" (1989).

2. В рекомендациях "Формирование тополевых полезащитных лесных полос диагонально-крупносетчатой конструкции в южных районах Сибири" (1992), подготовленных по решению совместного заседания научно-технических советов Министерства сельского хозяйства и Федеральной службы лесного хозяйства России (Абакан, 1990).

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ: 1. Экологически чистые существующие тополевые лесные полосы плотной конструкции на юге Сибири нецелесообразно переводить в лесополосы продуваемой и ажурной конструкций общепринятыми способами, т.е. с помощью рубок ухода, так как такие насаждения будут биологически неустойчивыми и недолговечными. 2. Оптимальным способом увеличения мелиоративной эффективности существующих тополевых насаждений плотной конструкции при одновременном увеличении их биологической устойчивости и долговечности является перевод их в лесополосы диагонально-крупносетчатой конструкции -в системы закономерно чередующихся биогрупп деревьев треугольной формы. 3. Целесообразность выращивания в этих же целях тополевых насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции в степных условиях юга Сибири с использованием предложенного нами способа.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертации докладывались: 1) на совместном производственном заседании работников Института леса СО РАН, объединения "Красноярскмежхозлес" и Комитета по лесу Красноярского края (Минусинск, 1985), 2) на выездном заседании Проблемного совета по агролесомелиорации, защитному лесоразведению и лесному хозяйству при Президиуме СО ВАСХНИЛ (Абакан, 1985, 1987), на Всероссийских совещаниях (Новосибирск-Красноозерское, 1986; Боярка, 1988), региональных и краевых конференциях (Омск, 1990; Красноярск, 1990, 1991; Абакан, 1992), 3) на заседании научного семинара

Института леса СО РАН (Красноярск, 1998).

По теме диссертации опубликовано 23 работы, отражающих основное ее содержание.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и практических рекомендаций, списка литературы (371 наименование, из них II - на иностранных языках) и приложений. Основной текст изложен на 257 стр. машинописи, включает 58 таблиц и 20 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Природные условия районов исследований

Основные полевые исследования и опытно-производственные работы проведены в 1978-1991 гг. в Минусинской степи Средней Сибири и северной части Кулундинской степи Западной Сибири.

В главе приведена характеристика рельефа, почвенного покрова, растительности, климата районов исследований, а также рассмотрен ход погодных условий в годы наблюдений. Сделан вывод о том, что для успешного земледелия в рассматриваемых районах все агротехнические и другие мероприятия должны быть направлены в первую очередь на равномерное распределение, накопление в почве влаги атмосферных осадков и продуктивное ее расходование.

Глава 2. Програлта, объекты и методика исследований

Программой исследований предусматривалось решение следующих

задач:

1) изучение научно-производственного опыта создания полезащитных насаждений из тополей в степях Южной Сибири;

2) испытание общепринятых способов формирования конструкций полезащитных насаждений на базе существующих тополевых лесных полос плотной конструкции; оценка биологической устойчивости и мелиоративной эффективности сформированных насаждений;

3) научное обоснование и разработка нового способа увеличения мелиоративной эффективности существующих тополевых полезащитных насаждений плотной конструкции с одновременным увеличением их биологической устойчивости и долговечности; изучение особенностей роста, развития и степени биологической устойчивости таких насаждений к засухе в сравнении с насаждениями традиционных конструкций; оценка их агрономической эффективности;

4) разработка технологии выращивания новых насаждений с такими же свойствами из тополей.

Объектами исследований служили полезащитные лесные насаждения из тополя черного, заложенные в 1968 г. на пахотных землях в Минусинском районе Красноярского края, и полезащитные лесополосы из тополя бальзамического, заложенные в 1986 г. в Купинском районе Новосибирской области.

Для решения первой задачи программы было проведено обследование существующих полезащитных лесополос в районах исследований в соответствии с "Инструктивными указаниями по агролесомелиоративному устройству защитных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий" (1983). Для решения двух последующих задач в качестве базовых были подобраны насаждения с числом здоровых деревьев на 1 га до 2700 экз., нуждавшиеся в проведении лесоводственных уходов. Схема размещения деревьев 3 х 1 м.

Серия опытов с формированием лесных полос различных конструкций была поставлена в насаждениях Минусинской степи. Опыты заложены были в 10-летних 5-рядных лесополосах из тополя черного по 5 различным вариантам с выделением контрольных участков. Длина каждого опытного участка не менее 200 м.

Схема опытов: 1. Насаждение плотной конструкции (2.7 тыс. шт./га, контроль). 2. Равномерное разреживание насаждения с удалением 25% деревьев и оставлением на 1 га 2.0 тыс. деревьев. Оно сочеталось с ручной обрезкой у деревьев нижних ветвей на высоту 0.5 м. Цель - формирование лесополос слабопродуваемой конструкции. 3. Равномерное разреживание с удалением 25% деревьев и оставлением на 1 га 2.0 тыс. деревьев. Оно сочеталось с ручной обрезкой нижних ветвей на высоту 1 м. Цель - формирование лесополосы продуваемой конструкции. 4. Равномерное разреживание с удалением 50% деревьев и оставлением на 1 га 1.4 тыс. деревьев. Оно сочеталось с ручной обрезкой нижних ветвей на высоту I м. Цель - формирование лесополосы ажурно-продуваемой конструкции. 5. Равномерное разреживание с удалением 30% деревьев и оставлением на 1 га 1.9 тыс. деревьев без обрезки нижних ветвей. Цель - формирование лесополосы ажурной конструкции. 6. Разреживание насаждения по диагонально направленным коридорам с удалением 30% деревьев и оставлением в биогруппах 1.9 тыс. экз. на 1 га без обрезки ветвей. Цель - формирование полосного насаждения диагонально-крупносетчатой конструкции.

Разреживание древостоев проводили по низовому способу (Павловский, Бабенко, 1979). В ряде случаев применяли комбинированный способ.

Четвертая задача решена на базе опытно-производственных лесополос, заложенных с нашим участием весной 1986 г. Купинским лесхозом. Посадки вели укорененными черенками тополя бальзамического на полях АО "Культура" Купинского района Новосибирской области. Схема размещения растений 3.0 х 1.5 м. В 1-летнем возрасте на 1 га имелось 2.2 тыс. деревьев. В 2-летнем возрасте в этих насаждениях сформирована с помощью механизмов диагонально-крупносетчатая конструкция. На 1 га после прокладки коридоров оставалось 1.4 тыс. деревьев.

Основным в наших работах был полевой метод сравнительного изучения участков насаждений, развивающихся без применения лесовод-ственных уходов (контрольные варианты) и с рубками ухода разными способами и разной интенсивности. При проведении традиционных разреживаний использовали известные методические указания Д.К. Бабенко (1978). Сравнительное изучение роста и развития деревьев в лесных полосах проведено на постоянных и временных пробных площадях. Они были заложены в 3-кратной повторности (Анучин, 1971). Сезонная динамика прироста у деревьев изучена по методике A.A. Молчанова и В.В. Смирнова (1967). В основу методики фенологических наблюдений в исследуемых насаждениях приняты рекомендации B.JT. Черепнина (1975), И.Н. Елагина и А.И. Лобанова (1979). Оценка общего состояния деревьев определена по шкале Л.С. Савельевой(/975), мелиоративно-лесоводственная оценка - по шкале Е.С. Павловского (1973).

Во всех вариантах насаждений с опытными рубками ухода и во вновь созданных лесополосах вели наблюдения за микроклиматом, снежным покровом, за появлением и ростом поросли, а также урожаем сельскохозяйственных культур на прилегающих полях по методике П.Д. Никитина и М.М.Лазарева (1973).

Конструкции лесных полос определены с использованием классификации Г.И. Матякина (1952) в модификации П.Д. Никитина (1960). Влажность почвогрунта до глубины 2 м изучена термовесовым методом (Роде, 1960). Наблюдения за появлением и развитием травянистой растительности на опытных участках вели по методике В.М. Понятовской (1964).

Экономическая эффективность лесокультурных приемов и технологических операций определена путем сравнения приведенных затрат по базовой и предлагаемой технологиям по методике ВНИАЛМИ (Сенкевич, 1964, 1969; Трибунская и др., 1974). Материалы исследований обработаны методом математической статистики (Лакин, 1980).

Глава 3. Научно-производственный опыт создания полезащитных насаждений из тополей в степях юга Сибири

В главе описан научно-производственный опыт создания полезащитных насаждений в Новосибирской, Кемеровской и Читинской областях, Алтайском и Красноярском краях, в Республиках Хакассия и Бурятия.

Первые полезащитные насаждения в Сибири из березы повислой, сосны обыкновенной и лиственницы сибирской заложены в 1900-1907 гг. на территории Омского СХИ (Портянко, 1988), а в 1908 г. - в Новосибирской области, где было организовано Купинское опытное поле. Они были многорядными, шириной 20-40 м. Большой размах работ по созданию насаждений отмечался с весны 1937 г. с последующим их спадом в военные годы (Ламин, 1964). Особенностью этого периода являлось то, что насаждения в степях с участием в составе их большого разнообразия видов растений были узкими (не более 9 рядов).

С 1948 по 1990 гг. защитное лесоразведение в степях Сибири нашло дальнейшее развитие с некоторым его спадом в отдельные благоприятные по погодным условиям годы. Особенностью этого периода являлось разнообразие типов смешения, способов посадки, ассортимента древесных и кустарниковых растений (Фомин, 1952; Моисеев, Федорова, 1963; Ступников, 1963; Лиховид, 1969; Савин и др., 1971; Савостьянов, Романенко, 1974; Будаев и др., 1982; Бобринев, 1988; Симененко, 1995). В полезащитных насаждениях прошли испытания на биологическую устойчивость к неблагоприятным факторам среды тополя из подрода настоящих (РорЫиБ гп§а Ь., Р. ЬакагшГега Ь., Р. г^а х Р. ЬаЬаггпГега, Р. 1аипГоИа Ь<1Ь., Р. ЬаЬагшГега х Р. 1аипГоНа, Р. г^а х Р. 1аипГоНа) (Бальчугов, 1954; Предельский, 1958; Ламин, 1958; Фещенко, 1966). В итоге наибольшее распространение в защитных насаждениях в степях Сибири получили тополя бальзамический, черный и их гибриды. Насаждения эти создавались из 4-5 рядов. В агрономическом плане многие из них находятся в неудовлетворительном состоянии и имеют плотную конструкцию. Широко распространены лесные полосы с низкой устойчивостью к засухе. Для повышения мелиоративной эффективности полос применяются обычно традиционные рубки ухода с формированием ажурной и продуваемой конструкций. Такие рубки в тополевых полосах дают положительный эффект только в течение 1-2 лет, затем лесополосы быстро вновь уплотняются, начинают суховершинить и постепенно усыхать.

В результате многолетних исследований Института леса СО РАН разработаны новые подходы к выращиванию полезащитных лесополос и

повышению мелиоративной эффективности, биологической устойчивости и долговечности существующих тополевых насаждений плотной конструкции. Они явились следствием сравнительного изучения выращивания насаждений и формирования конструкций традиционными способами (путем подчисток нижних ветвей и равномерных разреживаний) и новым способом, в основе которого лежат концентрированные разреживания. Последний включал даа варианта: один - для существующих, второй - для вновь создаваемых насаждений.

Глава 4. Конструкции и мелиоративная эффективность полезащитных тополевых полос в Минусинской степи

Испытаны следующие способы лесоводственных уходов за полосами из тополя черного:

1. Равномерное разреживание насаждений с удалением от 25 до 50% деревьев и подчисткой сучьев на высоту 0.5-1.0 м у остающихся деревьев для формирования лесополос продуваемой конструкции.

2. Равномерное разреживание насаждений с удалением до 30% деревьев без подчистки сучьев у остающихся деревьев для формирования лесополос ажурной конструкции.

Результаты испытаний показали, что эти способы лесоводственных уходов нецелесообразно использовать в полезащитных насаждениях из тополя черного Минусинской степи и других южных районов Сибири. Формирование лесных полос продуваемой конструкции рубками ухода сопровождалось резким снижением долговечности насаждений и их биологической устойчивости к воздействию засухи. В первые же годы после лесо-водственного ухода многие из остающихся на корню тополей суховерши-нили. Часть их постепенно отмерла. Иногда суховершинность и отмирание деревьев вслед за лесоводственным уходом приобретали массовый характер. Например, если в контрольных насаждениях плотной конструкции без рубок ухода отпад деревьев через 4 года составил всего 3%, то в лесополосах ажурно-продуваемой конструкции, сформированных лесоводственным уходом, деревья погибли полностью уже на второй год после рубки.

Причиной снижения биологической устойчивости насаждений, появления суховершинности, а затем отмирания деревьев после проведения ле-соводственного ухода является резкое ухудшение их влагообеспеченности. Оно связано с почти полным выносом из насаждений твердых осадков, с увеличением освещенности и испарения влаги с поверхности почвы в летний период, а также с заметным усилением конкуренции за влагу со стороны травяного покрова. Его обилие после рубок ухода резко возрастает.

Надземная фитомасса его в насаждении продуваемой конструкции увеличивается через 2 года после рубок в 10-12 раз.

Насаждения ажурной конструкции, сформированные вырубкой части деревьев без подчистки нижних сучьев у оставшихся деревьев, заметно устойчивее лесополос продуваемой конструкции. Однако в таких насаждениях вслед за рубками ухода наблюдалось появление большого количества пневой поросли и корневых отпрысков тополя. На пне образовывалось от 16 до 23 порослевых побегов, высота которых в 2-летнем возрасте достигала 100-120, а иногда - 300 см. При таком росте порослевых побегов и корневых отпрысков лесополосы через год-два после рубок ухода вновь приобретали непродуваемую конструкцию. Это сопровождалось резким снижением их мелиоративных свойств. В нижней части профиля лесополосы часто становились даже более плотными, чем до рубок ухода. В связи с этим через 23 года после первых рубок ухода появлялась необходимость в повторных рубках. Их трудоемкость в сравнении с первыми заметно возрастала.

Использование в степных и сухостепных условиях для борьбы с порослью арборицидов (бутиловый эфир, аминная соль и сульфат аммония в расчете от 2.8 до 11.0 кг/га д.в.) далеко не всегда сопровождалось позитивными результатами (Котов, 1966; Терентьев, 1967). Затраты труда и средств, которые при проведении равномерных разреживаний близки или даже превышали затраты на создание новых насаждений до периода смыкания деревьев кронами, еще более возрастали.

Результаты опытно-производственных испытаний общепринятых способов рубок ухода подтвердили необходимость поиска новых способов увеличения мелиоративных свойств тополевых полосных насаждений, обеспечивающих одновременно существенное увеличение их биологической устойчивости и долговечности.

Глава 5. Формирование тополевых полезащитных полос диагонально-крупносетчатой конструкции и их агроэкономическая эффективность

Многолетние поиски приемов формирования рубками ухода такой конструкции насаждений, которая позволила бы повысить долговечность и биологическую устойчивость, присущие лесополосам плотной конструкции и одновременно обеспечить их высокую мелиоративную эффективность, завершились предложением и опытно-производственными испытаниями нового способа. Сущность его - смена плотной конструкции тополевых лесополос на диагонально-крупносетчатую.

Он разработан на базе чистых лесополос из тополя черного, в меньшей мере лиственничных насаждений в южных районах Средней и Запад-

ной Сибири. Несколько позже он испытан ЗСФ ВНИАЛМИ в Северной Кулунде на базе березовых лесных полос. При разработке и обосновании этого способа за основу взяты предложения С.Н. Адрианова (1961, 1963, 1964) по формированию насаждений крупносетчатой конструкции и схема диагонально-перекрестной обработки почвы, предложенная В.Я. Векшего-новым (1958, 1965). Разреживание полосных насаждений по этому способу предложено осуществлять путем концентрированной выборки деревьев в коридорах шириной 3.5-4.0 м, располагаемых по отношению к лесной полосе последовательно под углами 45 и 135°. После такого разреживания деревьев лесополоса превращается в систему строго упорядоченных биогрупп деревьев треугольной формы.

Технология перевода лесополос плотной в полосы диагонально-крупносетчатой конструкции включает несколько основных операций (рис. 1).

Рис. 1. Схема проведения работ при переводе лесополосы плотной в полосу диагонально-крупносетчатой конструкции: а - разбивка лесополосы; б -прокладка визиров; в - расширение визиров до образования коридоров; г - схема движения агрегата при уходе за почвой.

Накопленный опыт свидетельствует, что механизированные уходы за почвой в коридорах и на закрайках лесополос целесообразно вести с помощью дисковых борон, разрушающих пни диаметром до 12 см и уничтожающих отрастающую поросль. Происходит совмещение агротехнического ухода за почвой и лесовод-ственного за насаждением, что позволяет отказаться от повторных рубок ухода и создать более стабильную во времени конструкцию лесных полос. Перевод полосных насаждений плотной конструкции в лесополосы диагонально-крупносетчатой конструкции предпочтительно вести в возрасте насаждений не старше 10-12 лет с числом здоровых деревьев на 1 га не менее 2.0 тыс. без признаков усыхания.

Исследования показали, что тополевые насаждения диагонально-крупносетчатой конструкции по суммарной величине просветов близки к полосам ажурной конструкции с выборкой из насаждения 25-30% деревьев без подчистки сучьев у остающихся деревьев. Если в лесных полосах ажурной конструкции площадь просветов в нижней часта около 30, средней -

около 40 и в верхней - около 70% от площади вертикального профиля, то в полосах диагонально-крупносетчатой конструкции ажурность отдельных биогрупп близка к контролю, в то время как в целом по лесной полосе на просветы приходится в нижней части 25-30, в средней 30-40 и в верхней 5060% от площади вертикального профиля лесополосы.

Насаждения новой конструкции имеют повышенную биологическую устойчивость к засухе и другим неблагоприятным факторам в сравнении с исходными насаждениями. Если отпад деревьев через 12 лет после рубок ухода в насаждениях традиционных конструкций составлял: в продуваемой - 55, в ажурной и плотной - 5, то в лесополосе диагонально-крупносетчатой конструкции всего 2% (табл. 1).

Таблица 1

Отпад деревьев в лесополосах после рубок ухода

Конструкция насаждения Количество усохших деревьев, % Количество суховерш. деревьев, %

через 4 через через 4 через

года 12 лет года 12 лет

Слабопродуваемая 20 46 10 30

Продуваемая 32 55 6 35

Ажурно-продуваемая 100 - - -

Ажурная 0 5 5 10

Диагонально-крупн. 1 2 3 1

Плотная, контроль 3 5 6 10

Этому способствовали более низкий уровень испаряемости влаги с поверхности почвы в летний период, задержание снега непосредственно в биогруппах, увеличение площадей питания деревьев за счет коридоров и регулярное, по мере необходимости, рыхление почвы и уничтожение сорняков в коридорах и на закрайках лесополос механизированными агротехническими уходами. Рассчитанный нами селекционный коэффициент (по В.Л. Черепнину, 1980) дал возможность уточнить биологическую устойчивость насаждений разных конструкций. Чем больше был рост и меньше отпад, тем выше была оценка, т.е. селекционный коэффициент. В 22-летнем возрасте сохранность деревьев, их рост были выше в биогруппах насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции. По селекционному коэффициенту насаждения продуваемой конструкции отставали от них на 98%, а контрольные насаждения плотной конструкции на 68% (табл. 2).

Таблица 2

Рост и устойчивость 14- (числитель) и 22-летних (знаменатель) насаждений из тополя черного

Конструкция Отпад Высота Селекционный коэф.

насаждения деревьев,% насаждений, м абсолютная величина %

Плотная 3 7.4±0.15 32.3 32

5 9.4±0.35 15.8 32

Продуваемая 32 6.4±0.06 2.6 26

55 7.4±0.15 1.1 2

Диагонально- 1 7.6±0.16 100 100

крупносетчатая 2 11.9±0.75 50 100

Наблюдениями в течение более 10 лет выявлена фенологическая изменчивость тополя черного в полезащитных насаждениях, Выявлены ранняя поздняя и переходные формы, различающиеся по ходу весенних (набухание и распускание почек) и осенних (расцвечивание листьев) процессов развития. Особи с крайним значением признаков в популяциях малочисленны (5-30%), тогда как на долю переходной феноформы приходилось 70-95% от общего числа деревьев. Начало и продолжительность фенологических фаз у тополя черного разных фенологических форм генетически обусловлены и связаны с комплексом экологических факторов, а также с конструктивными особенностями насаждений. Так, фаза набухания почек у многочисленных особей переходной фенологической формы в разные по погодным условиям годы сначала отмечалась в биогруппах насаждений диагонально-крупносетчатой (П-ЗО/ГУ), а спустя 1-2 дня - в лесополосах плотной конструкции. Это происходило при повышении максимальной температуры воздуха на высоте 0.6 м до 11-18° и прогревании 20-сантиметрового слоя почвы до 2-6°. Темп развития особей в биогруппах насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции в последующие фазы также выше, чем в лесополосах плотной конструкции. Фазы распускания почек, развертывания листьев и летней вегетации также отмечаются сначала в биогруппах первых насаждений, а через 2-3 дня - во вторых. Общее состояние растений в биогруппах насаждений новой конструкции вполне удовлетворительное. У них не наблюдается преждевременного пожелтения листьев в середине лета в средние по увлажнению годы из-за недостатка влаги в почве, что характерно для насаждений плотной конструкции.

Лесные насаждения новой конструкции лучше и продолжительней (на 1 -2 недели) растут. Текущий годичный прирост в высоту у тополя в таких

насаждениях выше, чем в лесополосах плотной конструкции (табл. 3).

Таблица 3

Текущий годичный прирост в высоту у тополя, см

Возраст, лет Конструкция лесополос Достоверность различий, 0)

плотная (контроль) диагонально-крупносетч. %к контролю

10 62±0.70 61 ±0.65 -1.7 1.04

12 109±0.78 114±0.95 4.6 3.96

14 35±0.74 41 ±0.36 17.1 5.51

16 73±0.53 76±0.74 4.1 3.96

18 22.5±0.95 24.1±0.30 7.1 1.68

20 19±0.55 47.3±0.43 148.9 34.77

22 11±0.48 30±0.40 172.7 30.41

Примечание. При I равной или больше 1.96 разница между средними статистическими достоверна с вероятн. Р = 0.95.

Насаждения диагонально-крупносетчатой конструкции обладают преимуществами в аэродинамических свойствах перед лесополосами всех известных конструкций, т.к. в направлении ветра к лесополосе под углом 45° ажурность заметно увеличивается в связи с совмещением направления ветра с направлением диагональных коридоров. Такие насаждения в состоянии полного облиствения снижают скорость ветра с заветренной стороны на расстоянии 10 и 35Н соответственно на 36 и 7%.

Лесополосы диагонально-крупносетчатой конструкции равномерно распределяют снег на прилегающих полях. Снежный шлейф за такими полосами имеет протяженность до 18Н лесополосы в заветренную сторону, что в 2-2.5 раза больше, чем за насаждениями плотной конструкции.

Влияние полос диагонально-крупносетчатой конструкции (равно как ажурной и продуваемой) в засушливые годы на урожаи сельскохозяйственных культур в заветренную сторону распространяется до 40Н, плотной конструкции - 20Н. По данным О.В. Янова (1984), средняя прибавка урожая овса сорта "Орел" в такие годы в зонах влияния насаждений составляла: за полосами плотной конструкции 1.6 ц/га, или 17%, ажурной - 3.6, или 38%, продуваемой - 0.8, или 8%, диагонально-крупносетчатой - 3.5 ц/га, или 37%.

Расчеты сравнительной экономической эффективности базового способа формирования лесных полос (ажурной конструкции) и предлагаемого (диагонально-крупносетчатой конструкции) показали, что второй эффективнее первого на 34.3%.

Глава 6. Выращивание тополевых полосных насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции

Потребность в повышении устойчивости, долговечности и содержании насаждений в состоянии высокой агрономической эффективности без применения трудоемких рубок ухода завершилась разработкой способа выращивания полосных насаждений из тополя бальзамического диагонально-крупносетчатой конструкции. В его основу положено совмещение крупносетчатого строения с перекрестной обработкой почвы, что оказалось возможным при изменении форм биогрупп и их размещения. Такие насаждения состоят из чередующихся биогрупп деревьев треугольной формы, отделенных одна от другой широкими (3.5-4.0 м) коридорами. Последние располагаются последовательно под углами 45 и 135° к основному направлению лесополосы.

Технология работ по выращиванию насаждений включает следующие операции: подбор участков для посадки лесополос, основную и предпосадочную обработки почвы, ее защиту от развеивания путем создания с наветренной стороны кулис из высокостебельных сельскохозяйственных растений шириной не менее 1 м, посадку лесополос, разметку размещения коридоров, использование оказавшихся в коридорах саженцев на второй год после посадки для дополнения посадок или других целей, расчленение (в 2-3-летнем возрасте) насаждения на систему бигрупл с помощью механизмов и комплекс последующих агротехнических уходов в коридорах и на закрайках лесополос (рис.2).

Протяженность 1 га лесополосы - 833 м. Состав агрегатов:

1. Посадка: 2 лесопосад. машины СЛЧ-1 в агрегате с трактором МТЗ-82.

2. Уход в рядах: культиватор КРЛ-1 в агрегате с трактором МТЗ-82.

3. Уходы в междурядьях и на закрайках: культ. КЛ-2.6 в агр. с тр. МТЗ-82.

4. Осеняя перепашка междурядий и закраек: плуг ПЛН-4-35 в агрегате с трактором ДТ-75М.

5. Прокладка коридоров: плуг ПЛН-4-35 в агрегате с трактором ДТ-75М.

Рис. 2. Схема полосного насаждения диагонально-крупносетчатой конструкции и технология его выращивания.

ф ф ф § — и.| Им ,

, ' 1---Г—- : 1 I : : . 1 : •

] | гЩ

1 № Ш !

! > « 1

! : : / 4, V * *

\4Ш•

Расчеты показывают, что общий уровень механизации работ при выращивании лесополос диагонально-крупносетчатой конструкции составляет 65%, что на 36% выше, чем при выращивании рядовым способом лесополос ажурно-продуваемой конструкции по базовой технологии. Применение новой технологии в сравнении с базовой дает возможность на 68% уменьшить уровень общих затрат труда и на 84% - затрат ручного труда. На весь производственный цикл по выращиванию насаждений новой конструкции расходуется на 1 га денежных средств на 23.3% меньше, чем на выращивание насаждений ажурно-продуваемой конструкции.

Молодые насаждения новой конструкции лучше растут, отличаются повышенной устойчивостью и долговечностью. В относительно влажные годы текущий годичный прирост тополя бальзамического в 6-летнем возрасте в таких насаждениях достигает 150 см, что на 36% выше, чем в насаждениях плотной конструкции. Существенные различия в росте между этими насаждениями проявляются уже в конце второго года их жизни и продолжают сохраняться в последующие годы.

Лучший рост насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции существенно влиял на их мелиоративные и, прежде всего, снегораспредели-тельные свойства. Они лучше распределяли снег на прилегающих полях начиная с 2-3-летнего возраста: суммарная протяженность снежных шлейфов в многоснежные зимы достигала 25Н, в малоснежные - 6Н насаждения, что в 2 раза больше, чем у контрольных лесных полос плотной конструкции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Исследование изменений экологических факторов в связи с различными видами равномерных и концентрированным разреживаний насаждений с образованием широких коридоров, реакции на эти изменения древесных и травянистых растений в совокупности с изучением мелиоративных свойств и биологической устойчивости разреженных лесных полос, позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Равномерное разреживание тополевых полезащитных насаждений в совокупности с подчисткой нижних сучьев обеспечивало не только формирование в них продуваемой конструкции, но и влекло за собой почти полное выдувание из них снега, повышение освещенности поверхности почвы, увеличение непроизводительных потерь влаги за счет испарения ее с поверхности почвы и существенное повышение биомассы травянистых растений. Следствием этого являлось резкое снижение запасов почвенной влаги. При пониженной влагообеспеченности деревья теряли биологическую устойчивость к засухе. В сухие годы они суховершинили и постепенно от-

мирали. В связи с этим от подчистки сучьев как меры ухода за тополевыми лесополосами с формированием в них продуваемой конструкции в степных условиях юга Сибири целесообразно отказаться.

2. Сформированные равномерной выборкой части деревьев лесополосы ажурной конструкции биологически устойчивее насаждений продуваемой конструкции. Однако появление в большом количестве быстро растущих пневой поросли и корневых отпрысков уже на 2-3 год после рубки сводили на нет результаты разреживаний. Полосы вновь становились плотными. Появлялась потребность в проведении повторных рубок ухода. Их трудоемкость в сравнении с первыми заметно возрастала. В связи с этим от такого ухода за тополевыми лесополосами для формирования ажурной конструкции целесообразно отказаться.

3. Оптимальным способом улучшения мелиоративных свойств и повышения биологической устойчивости лесополос плотной конструкции является перевод их в полосы диагонально-крупносетчатой конструкции с помощью концентрированных разреживаний. Лесополосы такой конструкции обладали лучшим сезонным ростом и развитием, повышенной устойчивостью к засухе и удовлетворительными мелиоративными свойствами. Этому способствовало совмещение лесоводственных уходов с агротехническими. Такие лесные полосы, как правило, не требуют повторных рубок ухода. Заметно повышается уровень механизации работ. Общие затраты на формирование насаждений такой конструкции в сравнении с базовым вариантом (лесополоса ажурной конструкции) сокращаются до 34%.

4. Предложенный способ выращивания тополевых полосных насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции целесообразно широко использовать в степных и сухостепных районах юга Сибири и особенно в близких к пределам возможного произрастания тополевых насаждений богарных условиях. Он обеспечивает заметное улучшение роста насаждений, повышение их биологической устойчивости к засухе, увеличение уровня механизации работ на 36% и снижение до 23% общих затрат на их выращивание.

По материалам диссертации автором опубликованы следующие основные работы:

1. Елагин И.Н., Лобанов А.И. Атлас-определитель фенологических фаз растений. -М.: Наука, 1979. -95с.

2. Лобанов А.И. Годичный цикл развитая растений степей Хакасии //География и природные ресурсы. -1983. - № 4. -С. 156-158.

3. Лобанов А.И. Мелиоративное влияние лесных полос

//Мелиоративное влияние защитных насаждений. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1984. -С. 20-26.

4. Лобанов А.И. Опытные лесоводственные уходы в тополевых полезащитных лесных полосах в южных районах Красноярского края с формированием диагонально-крупносетчатой конструкции //Тез. докл. к Всесоюз. совещ. -Новосибирск-Красноозерское, 1986. -С. 140-142.

5. Лобанов А.И. Сезонное развитие полезащитных лиственничных насаждений в степях Хакасии //Лесоведение. -1987. - № 5. -С. 43-49.

6. Лобанов А.И. Новый способ формирования лесных полос эффективных конструкций//Тез. докл. к конф. -Абакан. -1988.-С. 115-117.

7. Лобанов А.И. Средообразующие и мелиоративные свойства полезащитных лиственничных насаждений Северной Хакасии // Сб. науч. тр. ВНИАЛМИ. -Волгоград, -1988. -Вып. 3 (95). -С. 149-157.

8. Савин E.H., Лобанов А.И. Рекомендации по формированию тополевых полезащитных лесных полос диагонально-круп-носетчатой конструкции в южных районах Красноярского края. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1989. -23с.

9. Лобанов А.И., Коновалов А.Н. Новая технология перевода тополевых полезащитных лесных полос плотной конструкции в полосы диагонально-крупносетчатой конструкции //Тез. докл. к краевой конф. - Красноярск. -1990. -Ч. 2. -С. 55-57.

10. Савин E.H., Лобанов А.И. Пути создания в степях Сибири долговечных полезащитных насаждений //Лесохозяйст-венная информация. -1990. -№10. -С. 20-25.

11. Савин E.H., Лобанов А.И. Дифференцированная агротехника возделывания сельскохозяйственных культур в сети лесных полос степной зоны Сибири //Тез. докл. к конф. -Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1991. -С. 196-197.

12. Лобанов А.И., Коновалов А.Н. Влияние лесных полос на снегоот-ложение и урожай сельскохозяйственных культур в степной зоне Сибири //Там же. -С. 177-179.

13. Савин E.H., Лобанов А.И. Принципы размещения сельскохозяйственных культур в сети лесных полос на почвах, подверженных дефляции //Сб. науч. тр. ВНИАЛМИ. -Волгоград. -1991. - Вып. 1 (102). -С. 97-103.

14. Лобанов А.И. Технология создания древесно-кустарниковых насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции на подверженных дефляции землях //Сб. науч. тр. ВНИАЛМИ. -Волгоград. -1991. -Вып. 2 (103). -С. 56-60.

15. Савин E.H., Лобанов А.И. Основные направления создания в степях Сибири долговечных полезащитных насаждений с высокими защитными свойствами //Сб. науч. тр. ОмСХИ. -Омск.-1991. -С. 43-50.

16. Лобанов А.И., Тихонова И.В. Фенологические формы лиственницы сибирской в защитных насаждениях степной зоны Средней Сибири //Ботанические исследования в Сибири. -Красноярск. -1992. -Вып. 1. -С. 106110.

17. Лобанов А.И. Выращивание насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции в Северной Хакасии //Тез. докл. к науч. конф. -Кн. 2. -Новосибирск. -1992. -С. 157-158.

18. Савин E.H., Лобанов А.И. Формирование тополевых полезащитных лесных полос диагонально-крупносетчатой конструкции в южных районах Сибири (рекомендации). -М.: ЦНТИПР МСХ РФ, 1992. -18с.

19. Лобанов А.И., Савин E.H. Современное состояние полезащитных насаждений, способы повышения их устойчивости и мелиоративной эффективности в южных районах Сибири //Ботанические исследования в Сибири. -Красноярск. -1994. -Вып. 2. -С. 46-52.

20. Лобанов А.И., Савин E.H. Способ выращивания тополевых полезащитных лесных полос: Патент РФ № 2013937 на изобретение. -М., 1994. -6с.

21. Лобанов А.И., Савин E.H. Полезащитные лесополосы в степях Южной Сибири (состояние, способы повышения их устойчивости и мелиоративной эффективности) //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. -1997. - № 3-4. -С. 105-109.

22. Лобанов А.И. Особенности роста тополевых полезащитных насаждений в степной зоне Северной Кулунды //Ботанические исследования в Сибири. -Красноярск. -1998. -Вып. 6.-С. 67-72.

23. Лобанов А.И., Савин E.H. Новый способ выращивания полосных тополевых полезащитных насаждений в степях Южной Сибири //Там же. -С. 72-76.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Лобанов, Анатолий Иванович, Красноярск



РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДШНИЕ

Институт леса им. В.Н. Сукачева

На правах рукописи УДК 634.0.266:634.0.235:634.953

ЛОБАНОВ АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ

ШЩШШЖ И формирование Ж!ОЛОИЖЖИ УСТОЙЧИВЫХ завдтных тополевых НАСАВДШ! В ШШ РАЙОНАХ СИБИРИ

06.03.01 - лесные культуры. селекция и семеноводство

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научны! руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е.Н. Савин

л/

Красноярск - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................... 5

Глава I. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Рельеф ..................... 10

1.2. Почвы...........................10

1.3. Растительность.......................14

1.4. Климат ..........................17

1.5. Метеорологические условия в года исследований . . 22 Глава 2. ПРОГРАММА., ОВЬЖШ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ .... 27 Глава 3. НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ОПЫТ СОЗДАНИЯ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ ТОПОЛЕЙ В СТЕПЯХ ЮГА СИБИРИ . 32

Глава 4. КОНСТРУКЦИИ И МЕЛИОРАТИВНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ТОПОЛЕВЫХ ПОЛОС В МИНУСИНСКОЙ СТЕПИ

4.1. Схема опытов.................. 48

4.2. Изменения микроклимата в насаждениях в связи

с рубками ухода ................. 49

4.2.1. Освещенность ................. . 51

4.2.2. Температура на поверхности и в поверхностных горизонтах почвы ................ 53

4.2.3. Испарение влаги с поверхности почвы....... 56

4.3. Режим влажности почвы в разреженных древостоях . . 58

4.4. Развитие сорной растительности в разреженных древостоях ................... 60

4.5. Рост и общее состояние тополевых насаждений

разных конструкций ............... 63

4.5.1. Текущий и средний прирост в высоту и по диаметру 65

4.5.2. Образование и рост поросли ........... 77

4.5.3. Отпад деревьев в разреженных насаждениях .... 80

4.5.4. Очистка стволов от сучьев ...... ..... 82

4.6. Мелиоративные свойства разреженных в порядке опыта насаждений и их влияние на урожай сельскохозяйственных культур

4.6.1. Ажурность разреженных насаждений ........ 83

4.6.2. Формирование снежных отложений под влиянием

опытных рубок ухода ....................86

4.6.3. Урожай в зонах влияния разреженных насаждений . . 92

4.7. Выводы ................................96

Глава 5. ФОРМИРОВАНИЕ ТОПОЛЕВЫХ ПОЛЕЗАЩИТНЫХ ПОЛОС

ДИАГОНАЛЬНО-КРЛШОСЕтаТОЙ КОНСТРУКЦИИ И ИХ АГРОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ......... 97

5.1. Принципы формирования лесных полос диагонально-крупносетчатой конструкции ..... 98

5.2. Основные технологические операции по реконструкций лесных полос ........... 103

5.3. Обобщение опыта по реконструкции лесополос . . . 110

5.4. Изменения микроклимата в насаждениях после формирования конструкций ............ 112

5.5. Режим влажности почвы в разреженных лееных

полосах .......... ....... ... 114

5.6. Развитие сорной растительности в разреженных древостоях . ........... ....... I2T

5.7. Особенности роста и сезонного развития тополя черного в опытных лесных полосах....... . 122

5.8. Общее состояние и устойчивость лесополос

после рубок ухода .....................152

5.9. Мелиоративные свойства опытных насаждений .... 156

5.10. Сравнительная экономическая эффективность лесных полос разных конструкций в районе исследований ....... ........... 165

5.11. Вывода ....... ........ ...... 170

Глава 6. ВЫРАЩИЖНЙЕ ТОПОЛЕВЫХ ПОЛОСНЫХ МСАЖДЕШШ

даАГОМЖЬНО-КРУШООЕтТОЙ КОНСТРУКЦИИ..........170

6.1. Технология работ ................ 174

6.2. Уровень механизации работ цри разных

технологиях выращивания.............179

6.3. Затраты на выращивание насаждений ....... 180

6.4. Особенности роста, устойчивость и мелиоративные свойства насаждений...................182

6.5. Выводы .....................194

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ..........196

ЛИТЕРАТУРА............................199

ПРИЛОЖЕНИЯ ................ ..............237

5

введение

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ оцределяется объективными потребностями улучшения охраны окружающей среды, сбережения и повышения плодородия почв в земледельческих районах Сибири.

В Сибири около 9 млн га пашни подвержено дефляции и водной эрозии (Исаев, 1990). В комплексе мер по защите, сбережению, увеличению плодородия, улучшению экологической обстановки на этих землях и повышению урожайности сельскохозяйственных культур важное место цринадлежит полезащитным лесным насаждениям - как важнейшему физико-географическому (Виноградов, 1981, 1983; Пастернак, Коптев, 1986) и мощному биосферному фактору релаксации (постепенного ослабления процессов деструкции) и реставрации (восстановления исходного состояния) компенсаторно-регуляторного потенциала arpo экосистем (Петров, 1995). Созданные на сельскохозяйственных полях защитные насаждения превращают открытый аграрный ландшафт в оптимальный лесоаграрныи, в стабилизированную экосистему (Бодров, 1961; Павловский, 1985, 1988, 1990; Каштанов, 1992). В южных районах Сибири необходимо иметь около 700 тыс. га защитных насаждений, в том числе более 450 тыс. га полезащитных. Между тем потребность в защитном лесоразведении реализована здесь лишь на 37$ (Исаев, 1990).

Лесные насаждения, создаваемые часто из различных видов тополей, не отвечают во многих случаях предъявляемым к ним требованиям. В районах недостаточного увлажнения они не достигают расчетной высоты, начинают интенсивно изреживаться и преждевременно отмирать, или быстро терять защитные свойства в связи с образованием обильных корневых отпрысков и пневой поросли (Лобанов, 1986, 1988а; Лобанов, Савин, 1994а,б, 1997; Савин, Лобанов, 1989, 1992). Возникла потребность в разработке таких способов создания насаж-

дений, которые увеличивали бы их биологическую устойчивость и долговечность без снижения защитных свойств.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ - экологическое обоснование и разработка способов создания тополевых полосных насаждений, обеспечивающих существенное увеличение их биологической устойчивости без снижения защитных свойств.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Наш впервые в богарных условиях степей юга Сибири с недоступным для корней древесных растений залеганием пресных грунтовых вод проведено сравнительное изучение биологической устойчивости и защитной эффективности тополевых лесополос диагонально-крупно сетчат ой, ажурной и продуваемой конструкций, сформированных новым и традиционными способами. Выявлена низкая биологическая устойчивость к засухе в южных районах Сибири лесных полое из тополя черного (Popuius nigra L. ) традиционных кострукций (ажурной и цродуваемой) и установлены её основные причины. Это позволило сделать вывод о непреемлимости в рассматриваемых районах подчистки сучьев и равномерных разреживании, как мер ухода за тополевыми полезащитными насаждениями с формированием в них продуваемой и ажурной конструкций. В ходе исследований разработан и широко испытан способ улучшения мелиоративных свойств экологически чистых существующих лесных полос из тополя черного плотной конструкции, обеспечивающий перевод их в насаждения диагонально-крупносетчатой конструкции. Способ этот существенно отличается от традиционных лесоводственных уходов. Лесные насаждения такой конструкции в сравнений с известными лучше растут и развиваются. Одновременно они обладают более высокой биологической устойчивостью к засухе, повышенной долговечностью, удовлетворительными мелиоративными свойствами и не требуют повторных рубок ухода. Общие затраты на формирование лесных полос такой конструкции в сравнении с базо-

вым вариантом (лесополоса ажурной конструкции) сокращаются до 34%.

Разработан способ выращивания таких насаждений из тополя бальзамического (РориХиз Ьа1еапгЦГега Ь. ). На него в 1994 Г. нам выдан Патент Российской Федерации I 2013937. Изучены рост, устойчивость к неблагоцриятным природным факторам и мелиоративные свойства защитных насаждений, созданных новым способом. Подтверждены их важные преимущества перед насаждениями традиционных конструкций: более высокие биологическая устойчивость и долговечность при таком же уровне мелиоративных свойств.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ результатов исследований обеспечены:

1) большим количеством экспериментального материала;

2) проведением исследований в разных условиях: в районах с очень малым и с большим количеством твердых осадков;

3) научно-методическим подходом к проведению опытных работ, обеспечивающим объективную сравнимость новых способов формирования конструкций с существующими;

4) статистической обработкой результатов исследований;

5) проверкой результатов исследований проведением опытно-производственных посадок,

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД автора включает: I) разработку и обоснование программы работы, подготовленной в полном соответствии с основными задачами исследований; 2) подбор объектов исследований и участков для постановки опытных работ; 3) организацию и непосредственное участие в проведении опытных работ, а также организацию охраны опытных объектов; 4) сбор, обработку и анализ исходных ш экспериментальных материалов; 5) обобщение совместно с научным руководителем итогов выполненных исследований в совокупности с ранее собранными лабораторией по теме материалами в виде проекта практичес-

ких рекомендаций производству; 6) организацию оштно-производ-ственной проверки упомянутых рекомендаций и с её учетом подготовку и обоснование предложений для рассмотрения итогов исследований на совместном заседании НТО Министерства сельского хозяйства и Федеральной службы лесного хозяйства России; 7) составление проекта рекомендаций производству (совместно с научным руководителем) в соответствий с решением выездного заседания НТО МОХ и Федеральной службы лесного хозяйства России.

ШКШЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РШМШЩ РАБОТЫ. Разработанный способ перевода существующих тополевых лесных полос плотной конструкции в полосы диагонально-крупносетчатой конструкции и особенно способ выращивания таких насаждений позволяет создавать полезащитные лесные полосы, отличающиеся от насаждений традиционных конструкций более высокой биологической устойчивостью и большой долговечностью. Такие лесные полосы характеризуются относительным постоянством структуры, поэтому в них вообще не возникает потребностей в мерах по повышению их мелиоративных свойств с возрастом, либо тажие потребности будут возникать значительно реже, чем в насаждениях традиционных конструкций. Следовательно, сокращаются затраты на их содержание. Важно также, что выращивание насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции сопровождается заметным (до 23%) уменьшением затрат труда и средств, главным образом, в связи с отсутствием потребностей в рубках ухода в целях формирования агрономически эффективной конструкции и повышением уровня механизации работ до 36$. Созданные в процессе исследований опыт-но-цроизводственные объекты являются показательными по своей эффективности.

Материалы исследований обобщены:

I. В "Рекомендациях по формированию тополевых полезащитных

лесных полос диагоналъно-крупносетчатой конструкции в южных районах Красноярского края" (1989).

2. В рекомендациях "Формирование тополевых полезащитных лесных полос диагонально-крупносетчатой конструкции в южных районах Сибири" (1992), подготовленных по решению совместного заседания научно-технических советов Министерства сельского хозяйства и Федеральной службы лесного хозяйства России (Абакан, 1990).

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ: I, Экологически чистые существущие тополевые лесные полосы плотной конструкции на юге Сибири нецелесообразно переводить в лесополосы продуваемой и ажурной конструкций общепринятыми способами, т.е. с помощью рубок ухода, так как такие насаждения будут биологически неустойчивыми и недолговечными.

2. Оптимальным способом увеличения мелиоративной эффективности существующих тополевых насаждений плотной конструкции при одновременном увеличении их биологической устойчивости и долговечности является перевод их в лесополосы диагонально-крупносетчатой конструкции - в системы закономерно чередующихся биогрупп деревьев треугольной форзш.

3. Целесообразность выращивания в этих же целях тополевых насаждений диагонально-крупносетчатой конструкции в степных условиях юга Сибири с использованием предложенного нами способа.

Автор выражает искреннюю признательность руководителю работы профессору E.H. Савину, а также благодарит всех сотрудников лаборатории лесоводства, высказавших ценные замечания по улучшению рукописи.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. ПРИРОДЙЫВ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИИ

Основные полевые исследования и опытно-производственные работы

проводились в I978-I99I гг. в Минусинской степи Средней Сибири и

северной части Кулундинской стеш Западной Сибири (рис, 1.1).

1.1. Рельеф

Минусинская степь занимает пониженную часть Минусинской котловины, представляющую собой межгорную тектоническую депрессию платформенного типа (Коляго, 1954). В орографическом отношении это широко увалистая равнина с отметками высот 300-400 м над уровнем моря (Ко-ляго, 1967). Днище котловины имеет относительно спокойный рельеф и в естественноисторическом аспекте относится к степной зоне. По цриродно-географическому районированию (Агроклиматические ..., 1974) Минусинская степь отнесена к Минусинскому степному и лесостепному округу Алтайско-Саянской провинции.

Территория, охваченная исследованиями в пределах северной части Кулундинской степи Западной Сибири (АО "Культура"), в геоморфологическом отношении относится к Кулундинской депрессии (Воскресенский, 1962). Оформление этой геоморфологической структуры в основном было вызвано новейшими тектоническими движениями земной коры, щютекающими в конце третичного периода и цродолакающимися до наших дней (Герасимов, 1940).

Кулундинская степь - нерасчлененная равнина Западно-Сибирской низменности с небольшими сположенными гривами и межгорными понижениями, открытая на северо-запад с отметками высот 120-125 м над уровнем моря. Наиболее высокие места заняты под пашню, понижения -под сенокосы и пастбища. Грунтовые воды с разной степенью засоления находятся на глубине от 0.5 до 10 м, в зависимости от рельефа.

1.2. Ночвы

По схеме почвенно-географического районирования, составленной Б.Ф. Петровым (1952), район исследований в пределах Минусинской степи входит в Восточно-Кузнещо-Минусинскую (антициклоническую) провинцию. Согласно последнему почвенно-географическошу районирова-

Рис. I.I» Харто-схема районов исследований

о

- месторасположения основных объектов опытных и опытно-производственных работ

ншо бывшего СССР (Почвенно-географическое ..., 1962) территория входит в Восточно-Алтайско-Саяяскую провинцию. Почвообразующими породами здесь служат красноцветные и зеленовато-белые глины, покрытые мощным слоем лессовидных суглинков. В почвенном покрове преобладают маломощные мало- и среднегумусные обыкновенные, южные и выщелоченные черноземы легкого механического состава, сформированные на лессовидных и делювиальных легких или средних палевых суглинках (Коляго, 1954, 1964, 1967).

Морфологические особенности почв под лесными насаждениями достаточно полно характеризует описание разреза 2-87^.

Разрез 2-87М. Заложен на краю плоской вершины увала Тубино-Енисейского междуречья в начале уклона на запад крутизной 2-3°, в 600 м на ЮВВ от шоссе Шнусинск-Краснотуранск (12-й км от Минусинска) , в 6.5 км на юг от с. Новотроицкое и в II км на юг от реки Туба. Абакано-Ыинусинская котловина в районе с. Новотроицкое -относительно выравненный участок с пологоволнистым мезорельефом. На севере и западе на горизонте видны некрутые сопки. Разрез заложен у микрозападины в лесополосе из тополя черного. Нанорельеф образуют борозды, сохранившиеся после механизированной обработки почвы. Насаждение в удовлетворительном состоянии. В живом напоч-венновя покрове, довольно редком, преобладают пырей ползучий, осоты желтый и розовый, мыпшнный горошек. Около 60% поверхности почвы не покрыто растительностью. Изредка на поверхности почвы встречаются пятна мхов.

Асп 0-18 см, темно-серый, свежий, рыхлый, снизу чуть плотнее, порошисто-зернисто-комковато-творожистый, агрегаты непрочные, легкосуглинистый, много корней разных размеров, переход постепенный по структуре и сложению.

АВСД 18-27 см, темно-серый, свежий, уплотнен, ореховато-глы-бистый, агрегаты непрочные, среднесуглинистыи, корней чуть меньше,

чем в горизонте Асп, переход ясный по цвету.

27-39 см, буровато-темно-серый, книзу постепенно светлеет, свежий, плотный, тонкопористый, глыбистый, внутри глыб заметна плитчатость, среднесуглинистый, корней не очень много - чаще тонкие, переход по цвету постепенный.

В£ 39-54 см, серовато-буро-палевый, свежий, уплотнен, местами плотный, резко-тонкопористый, порошисто-ореховато-глыбистый со слабой плитчатостью, средне- легкосуглинистый, корней немного, переход ясный по границе вскипания.

ВСК 54-72 см, буровато-палевый, светлее предыдущего, свежий, сильно уплотнен, тонкопористый, неясно-ореховато-глыбистый, слоистость повы незаметна, среднесуглинистый, карбонатные вкрапления в виде точек и журавчиков, корней мало, переход постепенный.

Ск 72-150 см, серовато-светло-палевый, свежий, сильно уплотнен, сверху вниз плотность постепенно убыва