Л.Р. Нипа Н.В. Ковылин РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТА. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА Красноярск 2003 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ______________________________________________________________ Л.Р. Нипа Н.В. Ковылин РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТА. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА ______________________________________________________________ Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия для студентов специальности 260400, 260500, 320800 всех форм обучения Красноярск 2003 УДК 630.266+630.116.64 (075.8) Н 679 Нипа Л.Р., Ковылин Н.В. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТА. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА. Учебное пособие для студентов специальностей 260400, 260500, 320800 всех форм обучения. Красноярск: СибГТУ, 2003. – 180 с. Изложены теоретические и практические положения по формированию культурного ландшафта. Рассмотрены неблагоприятные природные явления и факторы их развития. Приведены основные характеристики защитных лесных насаждений. Дан краткий анализ влияния лесных насаждений на окружающую среду. Рассмотрены экологические основы, методы и способы восстановления лесных ландшафтов в различных лесорастительных условиях. Изложены направления и этапы рекультивации ландшафтов, нарушенных промышленными разработками, классификация нарушенных земель, приемы проведения сельскохозяйственной, лесохозяйственной и рекреационной рекультивации, обустройство некоторых форм новообразований мезорельефа. Ил. 40, табл. 11, прил. 5, библиогр. назв. 52 Р е ц е н з е н т ы: канд. биолог. наук, научн. сотр. лаб. лесной генетики и селекции Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН Н.А. Кузьмина канд. c.-х. наук, доцент СибГТУ В.А. Елагина (секция методического совета СибГТУ) Сибирский государственный технологический университет, 2003 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Рекультивация и формирование ландшафта» рассматривает теорию и практику рекультивации ландшафтов, нарушенных под воздействием природных и антропогенных факторов, и формирование новых культурных ландшафтов, отвечающих интересам общества. Под рекультивацией ландшафта понимают комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности нарушенных ландшафтов. Нарушение ландшафтов, их деградация может происходить под воздействием факторов как природного, так и антропогенного характера. Наиболее часто в специальной литературе рассматривается рекультивация земель, нарушенных горнопромышленными разработками. Нарушение земной поверхности при добыче полезных ископаемых и строительных материалов оказывает существенное влияние на структуру и функционирование ландшафта. Создание техногенных форм рельефа способствует проявлению дефляции и водной эрозии почв, приводит к нарушению влагооборота и водного баланса, оказывает побочное воздействие на геохимический кругооборот. Все нарушенные земли необходимо восстанавливать и обустраивать. При решении вопроса о выборе направлений и мероприятий по рекультивации и формированию ландшафта, необходимо учитывать закономерности взаимодействия между отдельными природными или природными и антропогенными компонентами, прогнозировать возможные неблагоприятные воздействия внедряемых мероприятий на структуру ландшафта как системы в целом. В настоящем учебном пособии приведены теоретические и практические положения по рекультивации и формированию ландшафтов, нарушенных под воздействием антропогенных факторов. Рассмотрены экологические основы, методы и способы восстановления лесных ландшафтов в различных лесорастительных условиях. Изложены направления и этапы рекультивации ландшафтов, нарушенных промышленными разработками, классификация нарушенных земель, приемы проведения сельскохозяйственной, лесохозяйственной и рекреационной рекультивации, обустройство отвалов, карьеров и свалок. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 260400, 260500 и 320800 всех форм обучения при изучении дисциплин Рекультивация и формирование ландшафта, Лесомелиорация ландшафта и Мелиорация, рекультивация и охрана ландшафта. 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КУЛЬТУРНОГО ЛАНДШАФТА 1.1 Цели, задачи и направления формирования культурного ландшафта Целью формирования культурного ландшафта является получение максимального экономического эффекта и улучшение среды обитания человека. Первое означает, прежде всего, наиболее полное и рациональное использование природных ресурсов с обеспечением расширенного воспроизводства всей их возобновимой части, а второе - создание оптимальной (комфортной) природной среды. Основные задачи по формированию культурного ландшафта сводятся к следующему [17]: а) обеспечение максимальной производительности возобновимых ресурсов, прежде всего биологических, и их эффективного использования; б) возможно более полное использование практически неисчерпаемых и «чистых» источников энергии – солнца, ветра, приливов, что отвечало бы и целям сбережения невозобновимых ресурсов и сохранению здоровой жизненной среды; в) предотвращение нежелательных стихийных процессов как природного, так и техногенного происхождения (эрозии почвы, заболачивания, наводнений, обмеления рек, селевых потоков, лавин, загрязнения воздуха, воды, почвы и т.д.); г) оптимизация санитарно-гигиенических условий, включая биогеохимическую ситуацию и условия для возникновения природно-очаговых эндемий; д) обеспечение наилучшей природной среды применительно к культурно-воспитательным и эстетическим целям, а также к задачам научного исследования природных комплексов. С научной географической точки зрения мероприятия по формированию культурного ландшафта сводятся к регулированию его горизонтальной и вертикальной структур. Это означает, с одной стороны, использование морфологического строения ландшафта для организации его территории, т.е. рационального размещения участков с различным функциональным назначением, а с другой – использование межкомпонентных связей для усиления одних природных процессов и ослабления других. Таким образом, с ландшафтногеографической точки зрения формирование культурного ландшафта следует осуществлять одновременно по двум направлениям [17]: а) путем целесообразного использования и регулирования естественных «функций» ландшафта – его энергетического баланса, влагооборота, геохимического режима, биологического круговорота, гравитационных процессов; б) путем рациональной организации территории, то есть научно обоснованного соотношения участков с различным целевым назначением (сельскохозяйственным, рекреационным и т. д.) и режимом использования, при максимально возможном сохранении площадей с условиями, близкими к естественным. Научная организация территории должна основываться на морфологии ландшафта, на использование её потенциала. Задача правильной организации территории сводится к тому, чтобы найти наилучшее применение каждой морфологической единице ландшафта и в то же время найти для каждого вида использования (земельного угодья) наиболее подходящие урочища или фации. При этом необходимо учитывать горизонтальные связи, т.е. сопряженность фаций и урочищ. В проекте организации территории следует предусмотреть оптимальный набор угодий различного назначения, рациональное соотношение их площадей, взаимное расположение, форму и размеры, режим использования, необходимые мелиорации, меры охраны. А.Г. Исаченко [17] формулирует следующие основные географические принципы организации территории культурного ландшафта: а) культурный ландшафт не должен быть однообразным. Сложность морфологического строения ландшафта не всегда соответствует ближайшим экономическим интересам. Например, чередование небольших массивов пашни, лугов, лесов, водоемов, болот в холмисто-моренных таежных ландшафтах затрудняет применение сельскохозяйственной техники. Но в таких случаях разумнее приспосабливать технику к ландшафту, нежели укрупнять угодья с риском вызвать эрозию или другие неблагоприятные последствия; б) в культурном ландшафте не должно быть антропогенных пустошей, заброшенных карьеров, разного рода свалок, служащих источником загрязнения и других неудобных земель. Все они должны быть закультивированы; в) из всех видов использования земель приоритет надо отдать зеленому покрову. Как правило, лучшие угодья должны быть отданы сельскому хозяйству, но необходимо стремиться к максимально возможному увеличению площадей под древесными насаждениями, используя рекультивируемые земли, пустоши и часть малопродуктивных сельскохозяйственных угодий; г) в некоторых ландшафтах для поддержания природного равновесия целесообразно экстенсивное «приспособительное» использование земель. Естественные ценозы полнее используют солнечную энергию и воду, чем культурные, и при определенных условиях экономически более эффективны; д) в проектах организации территории ландшафта должно быть отведено место для так называемых охраняемых территорий. Высшая категория земель этого типа – заповедники, которые закрыты не только для хозяйственной деятельности, но и для массового посещения и используются только для научных исследований. Кроме того, заповедники позволяют сохранить генофонд растений и животных, служат убежищами и центрами расселения многих ценных представителей, способствуют регулированию природных процессов на окружающих территориях; е) рациональная планировочная структура культурного ландшафта должна сопровождаться его внешним благоустройством. Эта цель частично достигается уже в результате рекультивации, озеленения и научно обоснованного размещения угодий разных типов. Существенное значение, кроме того, имеет удачное «вписывание» в ландшафт различных сооружений. Размещение сооружений, их размеры и архитектурный стиль, а также придорожное оформление должны не ухудшать, а по возможности улучшать эстетические качества ландшафта; ж) важнейшим условием научно обоснованной организации территории ландшафта является учет горизонтальных связей между его морфологическими подразделениями. Так, взаимное расположение промышленных предприятий, жилых кварталов, зеленых зон, водоемов должно согласовываться с преобладающими направлениями ветра, а также поверхностного и подземного стока. Для предотвращения вторичных гравигенных процессов и потери почвенных частиц важно обеспечить необходимую площадь лесов – и не только вдоль водотоков и оврагов, но в особенности на водоразделах и склонах, независимо от ценности этих земель для других видов использования; з) рациональное размещение угодий и правильный режим их использования и охраны необходимо сочетать с мерами по повышению их потенциала путем различных мелиораций. Непрерывное поддержание и регулирование природных процессов в желательном направлении и на должном уровне отличает культурный ландшафт от стихийно нарушенного ландшафта. 1.2 Система мероприятий по формированию культурного ландшафта Формирование культурного ландшафта – длительный и сложный процесс, охватывающий большой комплекс согласованных мероприятий: охрану, улучшение, мелиорацию, рекультивацию ландшафта и другие. Охрана ландшафтов является одним из важнейших элементов охраны природы. Охрана ландшафтов - это система мероприятий (технологических, административно-правовых, экономических, биотехнических, просветительских и пропагандистских), направленная на сохранение возможности выполнения ландшафтом ресурсовоспроизводящих и средоформирующих функций [34]. Различают повсеместную охрану ландшафтов в процессе использования их ресурсо- и средовоспроизводящих свойств и выборочную охрану особо ценных (уникальных или типичных) ландшафтов. Теоретическую основу охраны ландшафтов составляют представления о ландшафтах как о целостных образованиях, в которых свойства каждого из компонентов связаны со свойствами других компонентов. В силу этого: а) воздействие на любой из компонентов ландшафта передаётся другим компонентам; б) сохранение свойств любого из компонентов не может быть проведено изолированно от сохранения свойств остальных компонентов. При охране ландшафтов в качестве основных выступают мероприятия по сохранению способности их природной составляющей к саморегуляции и сохранению структуры. Среди этих мероприятий наиболее важное место принадлежит сохранению растительности и водного баланса. Вместе с тем необходима охрана и каждого из компонентов ландшафта. Охрана ландшафтов начинается на стадии проектирования использования ландшафта. В систему мероприятий по охране ландшафтов входят оптимизация, улучшение, мелиорация, рекультивация, ландшафтов. Важными рычагами охраны ландшафтов выступают их регулирование, соблюдение режима использования, уход за ландшафтом, предупреждение загрязнения, сохранения свойств самоочищения ландшафтов. Оптимизация ландшафтов (от лат. optimus – наилучший) – процесс выбора наилучшего варианта из множества возможных. Выбор способов рационального использования ландшафта, т.е. таких чтобы задаваемые ландшафтом социально-экономические функции наиболее полно соответствовали его природным свойствам (потенциалу ландшафта). Поиски путей оптимизации (оптимального использования) ландшафта состоят в определении цели использования, в оценке возможных вариантов использования, в выявлении ограничений (природных и социальноэкономических) того или иного вида использования, в анализе последствий воздействия деятельности человека. Оптимизация ландшафта – одно из важных средств охраны природы в процессе использования. Эта задача всегда должна предполагать нахождение компромиссного решения, позволяющего максимально использовать полезные свойства ландшафта; максимально долго сохранять эти полезные свойства; минимизировать возможные потери полезных свойств ландшафта – ресурсосодержащих и ресурсовоспроизводящих; минимизировать величину расходов на извлечение и сохранение полезных свойств ландшафта. Различают три главных направления оптимизации ландшафтов: а) активное воздействие с использованием различных мелиоративных приёмов; б) «уход за ландшафтом» (например, санитарные рубки, противопожарные мероприятия) с соблюдением строгих норм хозяйственного использования; в) консервация, т.е. сохранение спонтанного состояния. Выбор первых двух направлений зависит от состояния ландшафта, который предстоит преобразовать в культурный. Применительно к нарушенному ландшафту, т.е. сильно и нерационально изменённого предшествующей хозяйственной деятельностью, необходимо разработать комплекс мероприятий по рекультивации и мелиорации земель. В слабоизменённых ландшафтах бывает достаточным ограничиться в основном «профилактическими» мероприятиями, направленными на предупреждение возможных нежелательных последствий предстоящего освоения. Третье направление необходимо в научных интересах, для сохранения генофонда растений и животных, а также в водоохранных, почвозащитных и других целях, но полное изъятие природных комплексов из хозяйственного оборота реально лишь на небольшой части земной поверхности. Ландшафтные исследования по оптимизации природной среды должны состоять из двух главных частей (этапов) [17]. а) Фундаментальная часть исследований состоит во всестороннем анализе человеческого воздействия на структуру и функционирование геосистем, в познании «механизмов» этого воздействия, устойчивости к нему геосистем разных порядков и типов, характера образующихся модификаций и их динамики. б) Прикладная часть состоит в том, чтобы применять полученные теоретические выводы к решению конкретных практических задач по рациональному использованию, охране, улучшении (мелиорации, рекультивации) геосистем. Синтезом всех этих разработок должен явиться проект культурных ландшафтов. Улучшение ландшафтов – система действий и мероприятий, направленная на изменение ландшафта с целью формирования или совершенствования благоприятных, с точки зрения человека, свойств ландшафтов, как ресурсовоспроизводящих и средовоспроизводящих систем и как условий деятельности. К таким свойствам относят, например, продуктивность (в т.ч. и биологическую), эстетические и медико-гигиенические свойства среды и др. Понятие «улучшение» включает в себя также такие комплексы мероприятий, как рекультивация, мелиорация, оздоровление и др. (ГОСТ 17.8.1.02-88). Мелиорация ландшафтов – (от латинского melioration – улучшение, совершенствование) – система мероприятий, направленных на улучшение условий выполнения ландшафтом социально-экономических функций (например, развития сельского хозяйства). По целям различают такие частные виды мелиорации ландшафтов: орошение, обводнение, осушение почв, борьба с вредными механическими воздействиями поверхностных и грунтовых вод (эрозией, оползнями, размывами, затоплением и др.), тепловые мелиорации, укрепление сыпучих песков и т.д. По техническим средствам воздействия на ландшафт выделяют: а) гидротехнические или водные мелиорации – устройство инженерных сооружений, воздействующих на поверхностный сток с целью улучшения водного режима и предупреждения развития водной эрозии почв; б) химические мелиорации – внесение веществ, уменьшающих токсичность почв, и удобрений, повышающих их продуктивность; в) агротехнические мелиорации – применение специальных агротехнических приёмов для предупреждения дефляции и водной эрозии почв; г) фитомелиорацию – использование фитоформ древесной и травянистой растительности для предупреждения развития неблагоприятных природных явлений и др. При проектировании мелиораций очень важен точный прогноз возможных (в т.ч. и побочных) изменений ландшафта. Мелиорация ландшафта – составная часть деятельности по рациональному использованию природных ресурсов и охране среды. Рекультивация ландшафтов (от лат. re – приставка, выражающая возобновление, обратное действие и позднелат. cultivo – возделывание, обрабатывание) – комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности нарушенных ландшафтов. Обычно различают технический и биологический этапы рекультивации. Технический этап – это подготовка земель для последующего целевого использования в народном хозяйстве. В подготовку входят: планировка, формирование откосов, снятие, транспортировка и нанесение почв и плодородных пород на рекультивируемые земли, строительство дорог, гидротехнических и мелиоративных сооружений и др. Биологический этап включает мероприятия по восстановлению плодородия, осуществляемые после технической рекультивации, и комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление биоты. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1) Содержание понятий: «ресурсовозобновляющая функция ландшафта», «средообразующая функция ландшафта», «природоохранная функция ландшафта». 2) Основные цели, задачи и направления формирования культурного ландшафта. 3) Охрана, оптимизация, рекультивация и мелиорация ландшафта, их значение в общей системе мер по формированию культурного ландшафта. 2 НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 2.1 Засуха, суховеи, холодные и метелевые ветры, дефляция почв Значительное влияние на структуру и функционирование ландшафта оказывают неблагоприятные природные явления. Из многообразия природных явлений по отношению к сельскохозяйственному производству и другим отраслям хозяйств выделяют следующие виды, наиболее часто и ощутимо проявляющихся неблагоприятных изменений факторов окружающей среды: засуха, суховейные ветры, метелевые и холодные ветры, ветровая и водная эрозия почвы. Засуха. Под засухой понимают неблагоприятное сочетание агрометеорологических условий, которое приводит к нарушению водного баланса растений. При высокой температуре воздуха и низкой относительной влажности происходит увеличение транспирации растений до уровня, который не может быть компенсирован корневыми системами, что может привести к снижению или полной потере урожая. Такое явление принято называть атмосферной засухой. Кроме атмосферной выделяют понятие почвенной засухи. Она вызывается истощением запасов почвенной влаги до уровня, недоступного для растений. Почвенная засуха может быть результатом долгого отсутствия или недостаточного количества атмосферных осадков, низким уровнем агротехники ведения хозяйства. Одновременное проявление атмосферной и почвенной засухи приводит к общей засухе, которая оказывает наиболее губительное влияние на урожайность сельскохозяйственных и плодово-ягодных культур. Физическая природа засух определяется сочетанием недостатка влаги в почве, высокой температурой воздуха и низкой относительной влажностью. Следовательно, мероприятия по борьбе с засухой должны, прежде всего, воздействовать на эти факторы, т.е. способствовать накоплению и рациональному расходованию запасов почвенной влаги, снижению температуры воздуха, повышению его влажности. Эти задачи, наряду с гидромелиоративными мероприятиями в виде обводнения и орошения могут в определённой мере решаться созданием соответствующих лесных насаждений. Суховеи. Суховейные ветры проявляются в весенние и летние периоды. Они характеризуются высокой скоростью движения воздушных масс, низкой относительной влажностью и высокой температурой. В суховейные дни в 1300 часов температура воздуха бывает обычно выше 25-35 0С, относительная влажность воздуха не более 20-30 %. Различают слабые и сильные суховеи. Слабые суховеи характеризуются скоростью ветра до 5 м/с, относительной влажностью воздуха менее 20 %, температурой 25-30 0С, дефицитом влажности более 30 мб. Сильные суховеи - скоростью ветра более 8 м/с, относитель- ной влажностью воздуха менее 20 % и температурой более 30 0С при том же дефиците влажности. Высокая температура воздуха не является обязательным признаком суховейных ветров. В степных и лесостепных районах Сибири нередко отмечается иссушающее воздействие холодных ветров, особенно в весенний период. Меры борьбы с отрицательным влиянием суховейных ветров определяются их физической сущностью. Для уменьшения транспирации и испарения влаги в зоне действия суховеев необходимо снизить скорость их движения, повысить относительную влажность, снизить температуру воздушных масс. Из всех средств, которыми в данное время располагает сельское хозяйство, наиболее эффективным и экономически доступным является использование лесных насаждений. Холодные и метелевые ветры. Холодные ветры – это ветры со значительной скоростью при низкой температуре воздуха. Холодные ветры усугубляют действие низких температур, в весеннее время они задерживают вегетацию растений, в зимнее время способствуют вымерзанию сельскохозяйственных и плодово-ягодных культур, особенно вред приносят холодные ветры в малоснежные зимы. Метелевые ветры (метели). Явление переноса снега ветровым потоком называется метелью, ветер, образующий метель - метелевым ветром. Метелевые ветры вызывают перенос снега с повышенных мест в пониженные, создают снежные отложения (сугробы) у вертикальных преград (заборы, транспортные магистрали, постройки, опушки леса). Различают верховую, низовую и общую метели. Под верховой метелью понимают снегопад при наличии ветра, который подхватывает падающие снежинки и откладывает их в места затишья. При низовой метели, или позёмке, ветер переносит снег, выпавший раньше, она начинается при скорости ветра 3-5 м/с. Общая метель – это сочетание верховой и низовой метелей. Метели со скорость ветра от 10 до 20 м/с называют бураном, со скоростью ветра более 20 м/с – ураганом. Метелевые ветры вызывают снежные заносы на транспортных путях и других объектах. Неравномерное снегоотложение на полях затрудняет своевременное проведение сельскохозяйственных работ, вызывает иссушение одних участков и переувлажнение других, способствует вымерзанию сельскохозяйственных культур и проявлению водной эрозии почв. Меры борьбы с отрицательным влиянием метелевых ветров - снижение их скорости до уровня, при котором энергия движения воздушного потока не в состоянии переносить частицы снега в приземном слое. Эту задачу наиболее рационально решить созданием соответствующих лесных насаждений. Дефляция (ветровая эрозия) - процесс разрушения и переноса почвы и рыхлых горных пород под действием сильных ветров. Разрушению и переносу почвы или грунта под действием сильных ветров подвержены пески, песчаные и супесчаные почвы. Но ветровая эрозия проявляется как в зоне распространения обыкновенных и южных чернозёмов, так и в зоне каштановых и карбонатных почв южнее границы Балта – Кременчуг – Полтава – Харьков – Валуйки – Балашов – Куйбышев – Уфа – Магнитогорск – Омск – озеро Хабары и далее, в Алтайском крае через село Хабары, Баево, Ребриху. Наиболее опасной является дефляция, сопровождающаяся пыльными (чёрными) бурями. Во время пыльных бурь мелкие частицы почвы (мельче 0,1 мм), наиболее плодородная её часть, поднимаются в воздух и уносятся на большие расстояния. Пыльные бури чаще всего являются следствием засухи и возникают, как правило, в условиях засушливого климата. Пыльные бури могут возникать в любое время года, хотя наиболее часто они бывают весной после сухой осени, малоснежной зимы, когда наступление ранней весны сопровождается малым количеством осадков, высокой температурой воздуха и быстрым таянием снега. При небольшой влажности почвы пыльные бури начинаются при скорости ветра 8-10 м/с, при большей влажности скорость ветра должна превышать 20 м/с. Дефляция и пыльные бури возможны и в малоснежные зимы (снежно-пыльные бури). Дефляция разрушает верхние наиболее плодородные горизонты почвы, из почвы выдуваются питательные вещества, ухудшаются физические свойства. Во время пыльных бурь могут выноситься семена и всходы сельскохозяйственных культур. Переносимые твёрдые частицы вызывают «засекание» растений. Продукты выноса, отлагаясь в зонах затишья, засыпают поля, водоёмы и другие объекты. Перенасыщение воздуха пылью вредно отражается на здоровье людей, затрудняет хозяйственную деятельность человека. Значительный ущерб причиняет дефляция в степных и лесостепных районах Алтайского края, Новосибирской и Омской областях, в Хакасии, Бурятии и Туве. 2.2 Водная эрозия почв 2.2.1 Виды водной эрозии Явление разрушения и переноса почвенных частиц и горных пород водами поверхностного стока, ливнями и паводками называют водной эрозией. Различают древнюю и современную водную эрозию. Современную водную эрозию подразделяют на нормальную и ускоренную. Нормальной эрозией называют незаметные разрушения почвы, которые быстро восстанавливаются благодаря почвообразовательному процессу. В зависимости от особенностей рельефа и метеорологических условий под воздействием воды и ветра происходит постоянное передвижение частиц почвы и горных пород с общей тенденцией перемещения с повышенных в пониженные места. Без воздействия человека этот процесс протекает очень медленно и больших разрушений не причиняет. Ускоренная эрозия, как правило, проявляется в районах интенсивного воздействия на поверхность почвы в результате хозяйственной деятельности: распахивание огромных территорий, интенсивной эксплуатации лесов, неудовлетворительного использования пастбищ, несоблюдения противоэрозионных мероприятий. Ускоренная эрозия проявляется в виде смыва и размыва. Смыв почвы - процесс разрушения и переноса почвы рассеянными струйками воды. Начальным видом эрозии является капельная (дождевая) эрозия. Капли дождя обладают большой кинетической энергией, при их падении на незащищённую растительностью почву происходит разрушение (распыление) почвенных агрегатов, их разбрызгивание и последующее перемещение. Смыв почвы начинается, когда на поверхности склона сформируется слой текущей воды, энергия которого превышает силу сцепления почвенных агрегатов и их водопрочность. Смыв почвы, вызываемый стоком талых вод, происходит обычно на поверхности, оттаявшего на небольшую глубину слоя почвы. Поступающая от снеготаяния вода насыщает оттаявший верхний слой и приводит его в состояние текучести. При сравнительно интенсивном таянии снега на поверхности быстро возникает сток, увлекающий частицы почвы из разжиженного её слоя. Во время сильного снеготаяния струйки воды собираются в ручейки, потоки и производят более заметные струйчатые размывы почвы. После снеготаяния почва на склонах покрыта промоинами и ручейковыми размывами. После её обработки эти неровности обычно разглаживаются. Таким образом, ежегодно происходит удаление по поверхности небольшого слоя почвы и вымывание питательных веществ из почвы, что приводит к значительному обеднению почвы. Сток дождевых вод при неравномерном выпадении осадков не отличается особой разрушительной силой, вызывая смыв мельчайших частиц почвы. От степени смытости почв зависит снижение их плодородия, что связано с изменением химического и механического состава, физико-химических свойств, физического состояния, биогенности. При этом в почвах разных генетических типов ухудшение плодородия вызывается различным сочетанием факторов [12]. На рисунке 2.2 схематически показаны основные изменения в плодородии черноземов при их смытости. Во время ливневых осадков тяжёлые крупные капли дробят почвенные агрегатные фракции на мелкие частицы, которые легко переходят во взвешенное состояние и увлекаются текущими водами. При ливневом стоке происходит образование на поверхности почвы мелких и более крупных струйчатых размывов. Размыв почвы (линейная или овражная эрозия) - разрушение почвы и горных пород в вертикальном направлении концентрированными водными потоками. Концентрация водотока происходит по дну гидрографической сети, а также у искусственных преград: напаши, разъёмные борозды, дороги без гидротехнических сооружений и другие. В результате линейной эрозии образуются овраги. 2.2.2 Овраги Виды оврагов. Оврагом называется современное крупное эрозионное образование, сформировавшееся в материнской породе в результате размыва и выноса почвогрунта концентрированными поверхностными водами. Они появляются в зонах концентрированного поверхностного стока, которые наблюдаются по дну и берегам древней гидрографической сети, в нижней части склонов, прилегающих к гидрографической сети и на склонах с собирающим водосбором. В зависимости от местоположения оврагов на водосборной площади и элементах древней гидрографической сети различают следующие их виды: донные и вершинные, береговые и склоновые. Донный овраг размывает днище древней гидрографической сети. Донный овраг растёт вершиной вверх, достигает вершины балки или лощины и развивается дальше как вершинный. Вершинный овраг может возникать и самостоятельно, вне связи с донным размывом. Береговые овраги образуются на крутых склонах лощин, балок и речных террас. Они нередко продвигаются выше гидрографической сети и разрушают склоны. Склоновые овраги на наиболее крутых отрезках склонов выпукло-вогнутой формы образуются вне связи с береговым размывом. Донные и береговые овраги, образующиеся в пределах древней гидрографической сети, называют вторичными. Склоновые и вершинные овраги размещаются за пределами гидрографической сети, они увеличивают степень расчленённости территории, и их называют первичными. По интенсивности роста в длину овраги разделяют на три группы: - слаборастущие – годичный прирост составляет до 0,5 м; - среднерастущие – 0,5-2,0 м; - сильнорастущие – более 2 м. По расстоянию между оврагами выделяют земли: очень сильно разрушенные – расстояние между промоинами и оврагами менее 100 м; сильноразрушенные – 100-300 м; среднеразрушенные – 300-500 м и слаборазрушенные более 500 м [44]. Строение оврагов. Различают следующие элементы оврага: вершину, дно, русло, откосы, устье. Вершина оврага – это самая верхняя часть, имеющая вид крутого обрыва определённой глубины. Высота обрыва зависит от физико-механических свойств почвы. На супесчаных грунтах она относительно небольшая, на гли- нистых грунтах составляет 3-5 м, а на лессах она достигает 10-20 м. Через вершину с прилегающего водосбора сбрасывается в овраг поток ливневой или талой воды. В зависимости от склона, где формируется овраг, на определенных стадиях развития он может иметь две или три вершины, образующие боковые ответвления, называемые отвершками. Ширина вершины также зависит от почвы и почвообразующей породы: при одинаковой глубине ширина – меньшая на лессах, большая – на супесях. Дно оврага – его нижняя часть, ограниченная с боков откосами. По дну стекают воды, собираемые с водосбора в овраг. Дно обычно сужается к вершине, расширяется к нижней части. Руслом оврага называется часть дна, по которому продвигается поток ливневой или талой воды. Русло – ложе водотока и обычно оно имеет несколько пониженное положение по отношению ко всему дну. В начальных стадиях развития оврага дно и русло совпадают. Откосы оврага – его боковые части, ограниченные сверху бровкой, а снизу дном. Откосы имеют определённую крутизну, зависящую от времени, прошедшего после образования оврага, и физических свойств почвообразующей породы. Первоначально крутые откосы постепенно обваливаются, выполаживаются, принимая наклон, равный углу естественного откоса, при котором прекращается его обрушение. На лессовых грунтах крутизна откосов может достигать 900. Устье оврага – это место слияния оврага с гидрографической сетью, то есть его нижняя часть. Здесь наиболее широкое дно, наиболее пологие склоны и самая большая глубина оврага. Крутизна дна незначительна, вследствие этого течение воды замедляется, и оседают твёрдые частицы почвы. Место отложения твёрдых частиц почвы, переносимых потоком, называют конусом выноса. Базис эрозии оврага – уровень, ниже которого теоретически развитие эрозии не может происходить. Базис эрозии оврага определяется местом впадения оврага в гидрографическую сеть. Дно гидрографической сети на участке впадения в нее оврага представляет уровень, ниже которого водный поток, проходящий по оврагу, не может разрушать почву. Здесь происходит замедление скорости потока, и эрозионные процессы сменяются на кольматажные, образующие конус выноса. Обычно конус выноса совпадает с базисом эрозии. Это самая низкая точка в сформировавшемся овраге. Местным базисом эрозии оврага является дно нижерасположенного звена гидрографической сети, долина, уровень реки, озера, моря. Общим базисом для всех речных систем является уровень моря. Кривая эрозии – линия, проходящая по руслу и соединяющая базис эрозии с вершиной оврага. Чем круче кривая эрозии, тем интенсивнее размыв грунта. В процессе формирования оврага кривая эрозии вместе с дном оврага опускается все ниже и становится все более пологой. Крутость ее уменьша- ется до тех пор, пока скорость сбегающего потока станет настолько малой, что его живая сила не в состоянии производить разрушение грунта. Это будет окончательное и стабильное положение кривой эрозии, определяемое как предельная кривая эрозии. Овраг при этом прекратит рост, и после достижения его откосами угла естественного откоса осыпи начнет покрываться растительностью [18]. Развитие оврагов. От начала зарождения оврага до выработки предельной кривой эрозии размеры, форма откосов и состояние оврага претерпевают определенные изменения. Овраг растет, расширяется, углубляется, и этот процесс происходит за сравнительно длительный период времени. С.С. Соболев выделил четыре стадии развития оврага. Первая - стадия промоины, которая образовалась на поверхности почвы, но не может быть сглажена обычной обработкой пашни; в ней концентрируются потоки талых, дождевых и ливневых вод. Овраг в стадии промоины имеет незначительную глубину. Дно промоины повторяет профиль склона, в поперечном сечении овраг имеет сначала треугольную, а затем трапециевидную форму. Если промоина образовалась на участках, покрытых естественным растительным покровом, то развитие ее происходит медленно и может полностью прекратиться. На рыхлых породах, особенно на лессах, если почва распахана, овраги быстро проходят стадию промоины, а порой начинают развитие со второй стадии. В этот период борьба с оврагами наиболее эффективна и доступна, зачастую достаточно проведения мероприятий по предотвращению концентрации поверхностного стока на водосборной площади. Вторая - стадия врезания висячего оврага вершиной начинается с образования вершинного перепада или обрыва. Под действием стекающей воды вершина оврага обваливается, одновременно разрушается и углубляется его дно. Откосы оврага имеют форму крутых, почти вертикальных обрывов. Крутое русло оврага продолжает углубляться на всём протяжении, а устье ещё отдалено перепадом от местного базиса эрозии. В этой стадии происходит рост оврага вершиной, которая все больше врезается в грунт, продвигаясь навстречу потоку воды сконцентрированного поверхностного стока. Одновременно ниже вершинного перепада происходит углубление русла, однако устье оврага еще не достигло уровня дна древней гидрографической сети, оно расположено на определенной высоте, т.е. висит над дном гидрографической сети, поэтому овраг в этой стадии называют висячим. Овраги второй стадии развития представляют собой грозное явление. Они характеризуются наиболее интенсивным ростом в длину и глубину. Высота вершинного перепада достигает 2-10 м, иногда 15 м, глубина оврага сос-тавляет 25-30 м. Это наиболее активная фаза в процессе формирования оврага, искусственное ее прекращение требует значительных затрат. Третья - стадия выработки профиля равновесия наступает с момента, когда устье оврага достигает местного базиса эрозии. В этой стадии замедля- ется рост оврага в глубину и почти полностью прекращается в длину; у оврага вырабатывается профиль русла соответствующий профилю равновесия. За счёт осыпания откосов продолжается интенсивный рост оврага в ширину. В нижней части откосов формируются неустойчивые осыпи. Искусственное прекращение развития оврагов в третьей стадии также вызывает определенные трудности, однако теперь уже менее интенсивно происходит разрушение дна, кроме того, здесь более пологие откосы, что позволяет в какой-то мере более эффективно применять существующие методы закрепления оврагов. Четвертая - стадия затухания. Продольный профиль оврага приобретает – устойчивое равновесие. Прекращается рост оврага в глубину, приостанавливается рост его в длину и ширину, сглаживается обрыв вершины. Откосы оврага вырабатывают профиль равновесия. Овраг постепенно зарастает, начинает формироваться напочвенный покров. Мероприятия по борьбе с оврагами в четвертой стадии развития направляют на ускорение процесса их естественного зарастания, на освоение и рациональное использование неудобных земель. В зависимости от размера и характера водосборной площади овраги имеют более простое или более сложное строение. При относительно небольшой водосборной площади, когда под влиянием рельефа на местности образуется концентрированный поток, формируется один неветвящийся овраг. Если водосборная площадь достаточно велика и представлена сложным рельефом, поверхностный сток на ней может формироваться в виде нескольких впадающих один в другой потоков, под влиянием разрушительной силы которых образуются ветвящиеся промоины и формируется овраг с отвершками первого, второго и третьего порядков. Такие овраги наиболее опасные, они быстро превращают значительные территории ранее пахотно-пригодных земель в неудобные для сельскохозяйственного пользования. Это происходит потому, что непригодными для обработки становятся не только площади, занимаемые непосредственно оврагами, но и участки, расположенные между ними, так называемые межовражные выступы, площадь которых может в несколько раз превышать площадь оврагов. Особенности развития оврагов необходимо учитывать при разработке мероприятий по борьбе с ними. 2.3 Факторы развития неблагоприятных природных явлений На процессы возникновения и развития неблагоприятных природных явлений оказывают влияние природные и антропогенные факторы. К природным факторам развития неблагоприятных природных явлений относят климатические, геоморфологические, эдафические и биотические условия. М.Н. Заславский [12] рассматривает эрозионную опасность земель как функцию от действия различных факторов, характеризующих климат, рель- еф, геологию, почвы, растительность, хозяйственное использование земель (таблица 2.1). Таблица 2.1 – Показатели, указывающие на увеличение потенциальной опасности эрозии [12] Факторы Показатели 1 2 Климат Выпадение большого слоя дождевых осадков в период года, когда растительный покров слабо защищает почву. Большой слой осадков, выпадающий за один дождь. Высокая интенсивность ливней. Высокие эрозионные индексы дождевых осадков в период, когда растительность слабо защищает почву. Мощный снежный покров на промерзшей, насыщенной водой почве. Большая интенсивность таяния снега. Короткий вегетационный период. Малая сумма активных температур. Низкий гидротермический коэффициент. Сильные ветры. Засухи Рельеф Большая крутизна склонов. Большая длина склонов. Выпуклые формы продольных профилей склонов. Преобладание склонов южных экспозиций. Расчлененность склонов промоинами. Глубокие местные базисы эрозии. Большая расчлененность территории оврагами Геология Малая противоэрозионная устойчивость почвообразующих и подстилающих пород. Проявление на территории различных разрушающих почву экзогенных процессов (карст, суффозия, солифлюкция, термокарст, оползни, дефляция, обвалы, осыпи, сели, речная боковая эрозия, абразия, пучение и др.). Проявление эндогенных процессов (локальные интенсивные поднятия земной поверхности, землетрясения, вулканизм и др.) Почвы Преобладание генетических типов почв с низкой противоэрозионной устойчивостью. Малая мощность гумусового слоя и низкий процент содержания гумуса. Малая мощность почвы. Большое содержание в почве пылеватой и мелкопесчаной фракции. Большое содержание в почве карбонатов. Насыщенность поглощающего комплекса одновалентными катионами. Высокое значение отношения кремнезема к полуторным окислам. Плохая оструктуренность почв. Низкая водопроницаемость и влагоемкость почв. Мерзлые, но оттаявшие с поверхности, насыщенные водой почвы в период стока талых вод и выпадения весенних дождей. Большая насыщенность водой почв в период выпадения осадков. Большая эродированность почвенного покрова. Высокий показатель средневзвешенной смытости почв. Низкое плодородие почв Окончание таблицы 2.1 1 2 Раститель- Низкая способность лесной растительности защищать почву ность на склонах. Разрушенная дернина на пастбищных склонах. Плохой, изреженный травостой естественной растительности с низким проективным покрытием. Возделывание на склонах культур с низкой способностью защищать почву в эрозионно опасные периоды. Большая изреженность посевов. Низкие урожаи культур ХозяйТехнология возделывания культур, способствующая проявлественное нию эрозии. Интенсивный нерегулируемый выпас скота на использо- пастбищных склонах. Неправильная заготовка леса и трелевка вание эро- хлыста на склонах. Неправильные методы строительства и зионно эксплуатации мелиоративных систем. Неправильное испольопасных зование эрозионно опасных земель в других отраслях народземель ного хозяйства Климатические условия оказывают существенное влияние на развитие дефляции и водной эрозии почв. Интенсивность эрозионных процессов зависит от количества осадков, их распределения в течение года и интенсивности выпадения. Большое значение имеет высота снежного покрова, характера его отложения и весеннего снеготаяния, температурный режим, влажность воздуха, суховейные и метелевые ветры. Метелевые ветры могут полностью обнажать от снега ветроударные склоны. В определенной зоне ветроударных склонов под влиянием рельефа увеличивается скорость ветра, что нередко приводит к разрушению почвы и ее выдуванию. На данном участке озимые посевы обнажаются от снега и могут вымерзнуть; почва без снежного покрова промерзает на более значительную глубину и при весеннем снеготаянии не может впитывать талые воды; происходит разрушение поверхностного слоя почвы под воздействием дефляции и водной эрозии. В степной и лесостепной зонах, где обычно весна дружная, таяние снега происходит быстро, поэтому талая вода не успевает впитываться в почву и стекает по поверхности в гидрографическую зону. Наиболее распространён смыв почвы в результате действия весенних талых вод. Лишь в районах, где снега мало, а ливни очень интенсивные и довольно частые, водная эрозия почвы развивается в большей степени летом. Орографические факторы. Большое влияние на почву, геологические и гидрологические процессы, атмосферу, местный микроклимат оказывает рельеф местности (орографические факторы). Под рельефом понимают сово- купность неровностей на земной поверхности (система возвышенностей и понижений). Основными характеристиками рельефа являются гидрографическая сеть, водораздел и склоны. Гидрографическая сеть представляет собой разветвлённую систему естественных русел стока, имеющих различное строение и протяженность. Отдельные элементы этой системы, начиная от верхних еле заметных углублений и кончая речной долиной, без резких переходов сменяют друг друга. На месте более мелкие углубления сливаются или впадают в углубления более крупные, вследствие чего гидрографическая сеть в плане напоминает дерево, в котором «стволом» является речная долина, а «ветвями» элементы гидрографической сети различных порядков. Различают следующие звенья древней гидрографической сети: ложбину, лощину, балку (суходол) и долину реки. Каждое звено гидрографической сети имеет свою водосборную площадь, то есть площадь, с которой происходит поверхностный сток воды к данному звену: ложбина до 50 га, лощина – 50500 га, суходол (балка) – 500-5000 га, долина – 5000 и более га. Водораздел представляет возвышенную поверхность земли расположенную между двумя соседними речными долинами. Водоразделы и приводораздельные территории имеют разные формы: плоские, овальные, гребневидные, куполовидные, мелкосопочные. Водораздельная линия проходит по самым высоким точкам данного участка поверхности. Она выделяется между соседними понижениями одинакового ранга – между долинами двух рек, между двумя системами гидрографической сети, между двумя суходолами, лощинами. По разные стороны водораздельной линии стекают жидкие осадки, талые и дождевые воды по склону в соответствующую гидрографическую сеть. Под влиянием современной эрозии древняя гидрографическая сеть дополнилась новыми элементами. В результате образовалась единая взаимоувязанная система. Склоны. Между водораздельной линией и гидрографической сетью размещаются склоны. Они характеризуются крутизной, длиной, экспозицией и формой. Крутизна склона определяется в градусах, составляющих угол между линией склона и горизонтальной линией; высотой превышения верхней точки склона над нижней, выраженной в процентах к горизонтальной проекции склона; высотой превышения верхней точки склона над нижней, выраженной в тысячных долях отношения его к горизонтальной проекции склона. Рассчитывают уклон местности (тангенс угла наклона) по отношению величины превышения верхней точки над нижней (НС) к горизонтальной проекции склона (L) I = НС/L. Результат получают в тысячных (значение тангенса угла). Для перевода в градусы (крутизна склона) полученную величину умножают на 60. Классификация склонов, берегов и откосов по крутизне приведена в таблице 2.2. Таблица 2.2 - Классификация склонов, берегов и откосов по крутизне Склоны, берега, откосы Слабопологие Пологие Покатые Покато крутые Уклон, град. до 1 1-2 2-5 5-9 Склоны, берега, откосы Крутые Очень крутые Чрезвычайно крутые Обрывистые Отвесные Уклон, град. 9-20 21-30 31-45 46-70 71-90 В сельском хозяйстве принята градация склонов по крутизне для равнинных районов: 0-1, 1-3, 5-7, более 70; для горных районов: 0-1, 1-5, 5-10, более 150. Длина склонов связана со степенью расчлененности территории: при частой расчлененности они короче, при более редкой – длиннее. В сильно расчлененных районах длина склонов составляет 300-600 м, в менее расчлененных – 800-1000 м. Экспозиция склонов характеризует их расположение по отношению к странам света или преобладающим ветрам. Различают склоны освещаемые и теневые, ветроударные (наветренные) и заветренные. К освещаемым склонам относят склоны южные, юго-западные, западные и юго-восточные. Экспозиция склонов характеризует их расположение по отношению к странам света или преобладающим ветрам. Различают склоны освещаемые и теневые, ветроударные (наветренные) и заветренные. К освещаемым склонам относят склоны южные, юго-западные, западные и юго-восточные. Выделяют три основные формы склонов: выпуклую, прямую и вогнутую. В природе встречаются также выпукло-вогнутые и реже вогнутовыпуклые и ступенчатые склоны. Склоны выпуклой формы имеют наименьшее падение в верхней и средней частях, затем крутизна склона заметно возрастает. Склоны прямого профиля имеют приблизительно равномерное падение на всем протяжении. Склоны вогнутой и выпукло-вогнутой формы, имея наибольшую крутизну в верхних или средних отрезках (5-100), характеризуются постепенным ее уменьшением и в нижних частях переходят в делювиальные шлейфы с падением 0-1. Вогнутая или выпукло-вогнутая форма продольного профиля склонов чаще всего наблюдается, когда склоны падают к террасам рек. Форма поперечного профиля склонов также бывает разная: выпуклая, прямая, вогнутая. При выпуклой форме линии стока (линии, по которым движутся струи воды от водораздела до ближайшего звена гидрографической сети) расходятся, и сток к низу склона рассеивается. Поэтому водосбор с такой формой поперечного профиля называется рассеивающим. При вогнутой форме профиля линии стока сближаются к низу склона, водосбор становится веерообразным и называется собирающим. Влияние рельефа на ветровой режим местности оказывает заметное влияние на возникновение и развитие процессов дефляции и водной эрозии почвы. Движение ветрового потока на равнинной местности более или менее равномерно. Скорость его уменьшается в приземном слое, где в результате трения о земную поверхность происходят небольшие завихрения. При наличии на ровной поверхности впадин, в соответствии с законами аэродинамики, в их зоне образуются места пониженного давления, в которые устремляется часть воздушного потока и гасится; места повышенного давления, где усиливается скорость ветрового потока. Возвышенности представляют определенные механические препятствия на пути ветрового потока. Склон возвышенности, обращенный в сторону ветра, называют наветренным, или ветроударным, а противоположный ему склон - подветренным. С наветренной стороны образуется зона повышенного давления. Размеры этой зоны и степень повышения давления зависят от величины возвышенности, крутизны наветренного склона, скорости ветра. В этой зоне происходят концентрация ветрового потока и увеличение его скорости. С заветренной стороны возвышенности образуется зона несколько пониженного давления, где гасится часть ветрового потока (зона затишья). Следует учитывать то обстоятельство, что в отдельных случаях скорость воздушного потока на подветренном склоне может быть больше, чем на наветренном. Это происходит, например, при переваливании ветрового потока через достаточно высокие горы, когда с подветренной стороны образуется фен – теплый сухой ветер значительной силы. В зависимости от структуры ветрового потока, обусловленной влиянием рельефа, изменяются закономерности распределения жидких и особенно твердых осадков, усиливаются или ослабляются процессы дефляции почвы. На формирование и протекание эрозионных процессов оказывает заметное влияние следующие характеристики рельефа: расчленённость, базис эрозии, крутизна, длина, форма и экспозиция склона. Расчленённость территории является в значительной степени показателем характера и интенсивности современных процессов эрозии. Так, в равнинных районах, с более частой расчленённостью территории, обусловившей и значительную среднюю крутизну склонов, большая земельная площадь подвержена интенсивному смыву, размыв же присетевой зоны выражен слабее, чем в менее расчлененных районах, где распространены длинные склоны с меньшей средней крутизной. Большие водосборные площади способствуют более интенсивному оврагообразованию при относительно меньшем смыве почвы. Глубина базиса эрозии. Вода, выпавшая на поверхность суши в виде осадков, обладает определённым запасом потенциальной энергии. Количество энергии зависит от высоты склонов, то есть от величины превышения наиболее высоко расположенных участков над местным базисом эрозии. Крутизна склона является основным условием развития смыва. На горизонтальной или слабонаклонной поверхности смыв почвы практически не происходит, а с увеличением крутизны склона его интенсивность возрастает. Разрушающая сила потока пропорциональна его живой силе (F), равной половине квадрата скорости движения (V), умноженной на массу (M), F M *V 2 . 2 (2.1) При увеличении скорости потока в два раза живая сила его увеличивается в четыре раза. Объём (масса) частиц почвы, которые могут быть перенесены водой Q, выражаются формулой (2.2) Q C *V 2 , где С - постоянный коэффициент. Следовательно, переносимость частиц (по закону Эри) пропорциональна скорости в шестой степени. При увеличении скорости водного потока в два раза, масса переносимых водным потоком почвенных частиц увеличивается в 64 раза. Снижение скорости потока приводит к аккумуляции (отложению) передвигающихся частиц. Влияние крутизны склона на смыв почвы изменяется в широких пределах, в зависимости от устойчивости почвы смыву и её защищенности. Чем лучше противостоит почва смыву или чем лучше она защищена растительным покровом, тем значение уклона меньше. С уменьшением величины стока влияние уклона на смыв сокращается и, наоборот, с увеличением возрастает. Отсюда можно сделать вывод, что противоэрозионные мероприятия, способствующие повышению защищенности и противоэрозионной устойчивости почвы, а также уменьшающие сток, снижают значение уклона как энергетического фактора смыва почв. Длина склона, обуславливая нарастание объёма стока и его кинетической энергии, способствует усилению выноса почвы. При одинаковой крутизне склонов интенсивность смыва зависит от их длины. Если при удлинении линии стока крутизна склона увеличивается, смыв почвы резко возрастает, но если в тех же условиях крутизна склона уменьшается, то и смыв может уменьшаться вплоть до его ликвидации и даже перехода в аккумулятивные процессы - отложения, намыва. Форма склона. Выпуклая форма склонов характеризуется постепенным нарастанием крутизны по мере продвижения к низу. В том же направлении возрастает и интенсивность смыва, так как одновременно увеличивается объ- ём стока и его скорость. Склоны с таким профилем наиболее опасны для развития эрозионных процессов. На склонах прямой формы (с равномерным падением) интенсивность смыва также постепенно нарастает книзу, но в меньшей степени, чем на выпуклых склонах. Эродированные почвы здесь менее распространены. Склоны вогнутой формы, имея наибольшую крутизну в верхних отрезках (5-100), характеризуются постепенным уменьшением её, переходом в нижних частях в делювиальные шлейфы с падением около 0,5-1,00. Наиболее интенсивно смыв протекает в верхних отрезках склонов, далее он ослабевает и сменяется отложением мелкозёма. Особенности развития эрозионных процессов определяются также характером расположения линий стока. При выпуклой форме склона линии стока расходятся, струйки стекающей воды рассеиваются по склону. Такой водосбор называется рассеивающим. При вогнутой форме склона линии стока и струйки стекающей воды концентрируются к нижней его части. Такой водосбор называется собирающим. На склонах с собирающим типом водосбора происходит концентрация водных потоков, в связи с чем усиливается опасность образования промоин и оврагов. Однако рассеивающие склоны, по сравнению с собирающими, обычно характеризуются большей смытостью почвы. На склонах смешанной сложной формы интенсивность смыва на различных отрезках варьирует в зависимости от их крутизны и взаимного расположения, и в соответствии с этим располагаются смытые и намытые почвы. Рельеф местности оказывает существенное влияние на перераспределение тепла. Количества тепла, поступающего на поверхность почвы в данной местности на протяжении суток, зависит от угла падения солнечных лучей, поэтому оно повышается от восхода Солнца до 13-14 ч, а затем уменьшается, полностью прекращаясь с его заходом. Угол падения солнечных лучей непосредственно зависит от экспозиции склонов: северные склоны расположены под меньшим углом к солнечным лучам и получают меньше тепла, южные наоборот – расположены под большим углом к солнечным лучам и, следовательно, больше солнечного тепла. Угол падения солнечных лучей на поверхность склона зависит также от его крутизны - чем круче южные склоны, тем больше они нагреваются солнцем. Твердые осадки, выпавшие в виде снега, под влиянием рельефа и ветровых потоков сдуваются с возвышенных мест и скапливаются в понижениях. В процессе весеннего снеготаяния большой слой снега, расположенный в нижних частях склона, будет таять более продолжительное время. Вследствие этого инфильтрация влаги здесь будет проходить дольше, запасы влаги в конце периода снеготаяния будут гораздо большими. Горный рельеф оказывает также влияние на количество выпадающих осадков, которые увеличиваются с высотой. Это явление вызывается понижением температуры возду- ха при поднятии его вверх по склону, в результате чего усиливается конденсация водных паров. Экспозиция склона. Освещаемые склоны быстрее иссушаются весной, на них быстрее тает снег и талая вода стекает интенсивнее. Значительные колебания температуры и усиленная прогреваемость этих склонов весной и летом увеличивают иссушение почвы, растительность здесь развивается слабо, что лишает почву защитного слоя и приводит к более быстрому её разрушению. Экспозиция склона оказывает существенное влияние на величину снегоотложения. Снег сдувается с ветроударных склонов и откладывается на подветренных склонах. На теневых склонах, которые являются менее инсолируемыми, период снеготаяния, а следовательно, и период инфильтрации увеличиваются, в результате этого, после весеннего снеготаяния, здесь скапливаются большие запасы влаги. При больших сугробах снега, образующихся на ветрозащитных склонах, в понижениях, под защитой лесных полос снеготаяние и период стока талых вод увеличивается на несколько дней. За этот период талые воды постепенно просачиваются в почву, пополняя запасы почвенной влаги. На южных склонах, вследствие большего притока тепла, снеготаяние происходит быстрее, здесь наблюдается более интенсивный сброс талых вод в пониженные места, в результате уменьшается время впитывания талых вод в почву, что приводит к увеличению массы поверхностного стока. На северных склонах снеготаяние происходит медленнее, время сброса талых вод и количество влаги, впитанной почвой, увеличиваются. В конечном итоге на южных более сухих склонах интенсивнее проявляются процессы эрозии. Северные склоны более влажные, смыв почвы здесь выражен слабее. В связи с тем, что южные склоны весной высыхают быстрее, на них сильнее могут проявляться процессы дефляции почв. Влияние рельефа на перераспределение осадков является существенным фактором, обусловливающим развитие дефляции и водной эрозии на различных частях склона. Вода, выпавшая в виде жидких осадков, не сразу впитывается почвой, а при наличии более или менее выраженных склонов она скатывается с них в более низкие места, за пределы данного склона. Процесс инфильтрации на склоне будет продолжаться, пока выпавший слой влаги сбегает по нему. Поэтому, чем ниже по склону расположен участок почвы, тем продолжительнее он будет находиться под покровом данного слоя осадков, тем большее количество влаги впитывается в почву. Время, необходимое для прохождения в почву определенного количества воды, зависит от многих факторов: структуры почвы, ее влажности, порозности, химического состава и т. д. Часть влаги не успевает впитаться в почву и сходит по склону в виде поверхностного стока в реку или водоем. В связи с тем, что скорость стока воды непосредственно зависит от крутизны склона, относительное количество воды, стекающей в виде поверхностного стока, будет расти с увеличением крутизны склона. В то же время от протяженности склона зависит время сбегания осадков, т. е. чем протяженней склон, тем меньше поверхностный сток с него. Таким образом, влияние рельефа на перераспределение выпавших жидких осадков проявляется в том, что часть воды сбрасывается со склона в виде поверхностного стока, а почва более нижних частей склона увлажняется в большей степени, чем верхних. На заветренных склонах выпуклой формы отлагается большое количество снега, который весной предохраняет склоны от разрушающего действия потоков талых вод. На ветроударных же склонах, где снега мало, почва сильнее промерзает, весной снег быстрее стаивает, и талая вода не успевает впитываться в почву и стекает по поверхности, смывая верхний разжиженный слой почвы. На ветроударных (снегосносимых) склонах мощность снежного покрова в направлении гидрографической сети уменьшается, а на снегозаносимых увеличивается. Это обусловливает неодновременное оттаивание и обнажение почвы. Поэтому важно так отрегулировать снегоотложение, чтобы на нижних выпуклых отрезках склона было больше снега, чем на вышележащих. Это обеспечит последовательное обнажение верхних, средних и нижних участков склонов и защиту почвы от эрозии. Снегозадержание нужно начинать с нижних элементов склонов. Геологические и эдафические условия. Характер напластования геологических пород в большей мере сказывается на развитии эрозионных процессов. Наиболее интенсивные размывы наблюдаются в лёссах, в которых при образовании оврагов получаются почти вертикальные стенки, особенно в местности с глубокими базисами эрозии. В условиях песков эрозия может быть в случае глубокого базиса эрозии, а также при наличии в песках суглинистых прослоек, препятствующих фильтрации стекающих вод. Размывы значительной глубины образуются в местах залегания опок (плотных глин, богатых растворёнными кремнезёмами). Почва вместе с рельефом, геологическим строением и климатом обуславливает распределение растительности по зонам и высоте. От почвы зависит продуктивность и быстрота роста растений, развитие корневых систем деревьев и устойчивости леса к воздействию вредных факторов - ветра, вредителей и болезней. Способность почв противостоять смыву и размыву в значительной степени зависит от их химических и водно-физических свойств, механического состава. Почвы с высоким содержанием гумуса и благоприятными воднофизическими свойствами менее податливы эрозии, чем бедные почвы. Окультуривание почв, создание глубокого обогащённого органическими ве- ществами пахотного горизонта является важнейшим противоэрозионным мероприятием. Различные типы почв по-разному чувствительны к эрозии. При прочих равных условиях наибольшую противоэрозионную стойкость имеют обыкновенные и мощные чернозёмы. Второе место занимают тёмно-серые лесные почвы, третье – серые лесные и далее – светло-серые лесные, дерновоподзолистые и каштановые почвы. Наименьшую противоэрозионную стойкость имеют солонцы. Большое значение имеет обработка почвы. Целинные почвы более устойчивы против эрозии. Менее стойкие – старопахотные оподзоленные лесостепные почвы и смытые почвы. Оценивая эрозионную опасность земель, необходимо знать, какие экзогенные процессы кроме эрозии развиваются на данной территории и как они влияют на активизацию эрозии. В частности, необходимо выявить районы проявления карста, суффозии, оползней, речной эрозии, дефляции и других процессов. Вместе с тем надо знать и как влияет эрозия на процессы разрушения земель – оползни, обвалы, сели и др. Например, солюфикация облегчает проявление эрозии при стоке талых вод. Развитие оврагов в определённых условиях становится причиной активации оползневых явлений, а развитие оползней в свою очередь оказывает влияние на рост оврагов. Смытые почвы более подвержены дефляции, чем несмытые, и в то же время дефлированные почвы на склонах, легче подвергаются дальнейшему смыву. Просадки в лессах – один из факторов развития овражной эрозии, однако и овраги способствуют дальнейшему проявлению на территории суффозии. Развитие поверхностной и линейной эрозии в горных районах способствует возникновению осыпей, обвалов, прохождению селей. В районах, где развиваются различные экзогенные процессы, надо составлять схемы взаимовлияния одних процессов над другими. На рисунке 2.14 показаны некоторые возможности взаимосвязи эрозии почв с другими процессами, ведущими к снижению плодородия почв и к разрушению земель. Эти взаимосвязи необходимо учитывать при проектировании противоэрозионных мер. Например, в определенных гидрогеологических условиях террасирование склонов может активизировать оползневые явления, а меры, направленные на уменьшение склонового стока в районах с избыточным увлажнением, могут привести к переувлажнению почв; осушение легких почв в районах, подверженных сильным ветрам, может вызвать интенсивную дефляцию и т.д. Поэтому меры, предпринимаемые для защиты почв от эрозии, являются составной частью всего комплекса почвозащитных мероприятий. В некоторых районах приходится оценивать потенциальную опасность эрозии в связи с эндогенными процессами. Интенсивное поднятие территории может вызвать резкое углубление местного базиса эрозии и этим активи- зировать линейную эрозию. Довольно широкое распространение оврагов и их интенсивное развитие наблюдаются в районах тектонических разломов. Землетрясения, извержения вулканов и другие эндогенные процессы могут также существенно изменить эрозионную опасность земель в том или ином регионе страны. Биотические факторы. Биота – это сложные биологические сообщества растений, животных и микроорганизмов. Все они оказывают влияние друг на друга или непосредственно (поедание, вытаптывание), или путем изменения условий существования: режима тепла, влаги, света, пищи, состава воздуха. В современных ландшафтах биота является наиболее активным компонентом. Она вовлекает в круговорот неорганическое вещество и создает биомассу, трансформирует солнечную энергию и накапливает ее в органическом веществе; через наземные растения «перекачивается» в атмосферу основная масса воды, испаряющейся с суши. Противоэрозионная устойчивость почвы значительно повышается под влиянием растительности. Растительный покров обогащает почву органическими веществами, формирует на поверхности почвы слой полуразложившихся остатков из отмершей надземной части, корневые системы растений скрепляют почву. Древесная и кустарниковая растительность препятствует сдуванию снега с полей, ослабляет интенсивность снеготаяния, задерживает и регулирует сток талых и дождевых вод. Известно, что «войлок» из корневых и стеблевых остатков травянистой растительности, а также лесная подстилка в лесных насаждениях ослабляют промерзание почвы, способствуют лучшему проникновению воды в почву. Растительность смягчает удары дождевых капель, падающих на поверхность почвы. Всё это защищает почву от эрозии. Поэтому неправильные рубки леса, а тем более хищническое истребление лесной и травянистой растительности на склонах приводят к большим эрозионным разрушениям почвы. Имеется много примеров тому, как крутые, сильно размытые участки склонов после облесения и залужения превращаются в ценные угодья и далее не подвергаются эрозии. Антропогенные факторы развития неблагоприятных природных явлений. В настоящее время большую роль в формировании ландшафтов играет человеческая деятельность, выступающая и как внешний, и как внутренний фактор. Антропогенно-техногенные факторы можно разделить по источникам влияния (видам деятельности) – промышленные, сельскохозяйственные, лесохозяйственные, водохозяйственные, рекреационные; по направлению влияния – прямые, опосредованные, целенаправленные, случайные; по глубине влияния – сильные, средние, слабые; по частоте воздействия – единичные, редкие, периодические, циклические [34]. При открытых способах добычи полезных ископаемых земная поверхность нарушается до уровня залегания ископаемых, на поверхность выносятся отвалы глубинных пород, нередко характеризующихся токсичным для растений содержанием солей. Изменяется водный режим окружающей территории, нарушаются природные ландшафты, загрязняются атмосфера, грунтовые и поверхностные воды. Нарушение гравитационного равновесия, приводящее к механическому перемещению масс в геосистемах, может быть вызвано как прямым, так и косвенным хозяйственным воздействием. Наиболее интенсивное непосредственное техногенное перераспределение литосферного материала осуществляется при добыче полезных ископаемых, строительных материалов и земляных работах. Создание техногенных форм рельефа стимулирует вторичные гравигенные процессы. Терриконы, отвалы и карьеры дают начало обвалам, осыпям, оползням, подвергаются дефляции, смыву, размыву. Побочный эффект техногенного перемещения горных пород затрагивает другие функции ландшафта и приобретает более широкий радиус действия. Прежде всего, следует отметить нарушения влагооборота и водного баланса. Так, вследствие дренирующего воздействия карьеров и откачки вод подземные воды истощаются на расстоянии, многократно превышающем ширину карьера. Создание насыпей и дамб усугубляет застой поверхностных вод и заболачивание [17]. Важной особенностью гравигенных процессов техногенного происхождения, оказывающих существенное влияние на структуру и функционирование ландшафта, является их практически необратимый характер. Механическая обработка почвы, резко ослабляющая сцепление твердых частиц, в сочетании с уничтожением естественного растительного покрова, приводит к нарушению неустойчивого гравитационного равновесия в пахотном слое и развитию вторичных гравигенных процессов - смыва, линейной эрозии, дефляции. Интенсивная обработка почвы, примитивная агротехника, отсутствие севооборотов, использование территории много лет подряд под одну и ту же культуру способствуют разрушению структуры почвы, ее обеднению, что приводит к проявлению дефляции, водной эрозии и в конечном итоге к раз- рушению почвенного покрова. Большое значение имеет направление вспашки. Вспашка вдоль склонов способствует образованию жидкого и твердого стока. Устройство напашей или разъемных борозд может привести к концентрации стекающих вод и положить начало новому эрозионному образованию в виде размыва; к тому же ведет и неправильная проектировка дорог, проводимая без применения противоэрозионных мероприятий. Дополнительным фактором механического перемещения почвенногрунтового материала и образования вторичных форм рельефа служит интенсивный выпас скота, особенно в условиях аридного климата и легкого механического состава почв. Ненормированная пастьба скота ведет к чрезмерному истощению травостоя, разрушению дернины, уплотнению поверхностных слоев почвы, создавая, таким образом, благоприятные условия для усиленного поверхностного стока, а вместе с ним и размыва почвы. Во многих ландшафтах для нарушения гравитационного равновесия достаточно свести естественный растительный покров. Особенно чувствительны к этому горные ландшафты, где истребление лесов активизирует эрозию, обвалы, осыпи, лавины, селевые потоки. В ландшафтах области многолетней мерзлоты толчком для гравигенных процессов могут служить всякие воздействия, нарушающие тепловое равновесие в верхней части мерзлой толщи уничтожение растительного покрова, строительство, спуск теплых сточных вод и др. Протаивание льдистой мерзлой толщи приводит к просадкам, образованию термокарстовых впадин, солифлюкции, оползням. Хозяйственная деятельность человека оказывает существенное влияние на характер формирования поверхностного стока на водосборах. Примитивная агротехника способствует усилению поверхностного стока. Зяблевая вспашка повышает инфильтрационную способность почв и тем самым запасы почвенной влаги, сокращает поверхностный сток. Лесные полосы перехватывают весенний сток с полей, задерживают снег, уменьшают непродуктивное испарение. Травосеяние также увеличивает инфильтрацию и сокращает поверхностный сток. Дополнительный эффект дает снегозадержание. Аналогичное действие оказывает террасирование склонов. В целом, любые меры по интенсификации земледелия и повышению урожайности (а следовательно, и транспирации) ведут к перестройке водного баланса в сторону сокращения поверхностного стока; вместе с тем уменьшается интенсивность смыва и размыва почв. Биота чрезвычайно чувствительна к антропогенному воздействию и подверглась наиболее сильному преобразованию. Многие биоценозы испытали перестройку, другие полностью замещены искусственными сообществами. Изменение биоценозов вызывает нарушения в других звеньях функционирования геосистем. Особенно велико стабилизирующее значение лесов, поддерживающих неустойчивое равновесие между компонентами геосистем в условиях расчлененного рельефа, слабых грунтов, многолетней мерз- лоты, экстремального климата (с недостатком или избытком тепла и влаги). Сокращение площади лесов обусловило нарушение гравитационного равновесия и водного баланса во многих ландшафтах. Аналогичные следствия вызывают нарушения травяного и кустарникового покрова, а также моховолишайникового (в тундре), главным образом из-за перегрузки пастбищ. Уничтожение растительности и распашки почв способствуют необратимой потери химических элементов из почвы за счет интенсификации процессов дефляции и эрозии. Внесение в почву удобрений не может восполнить все потери элементов минерального питания растений. В некоторых сильно эродированных районах с полей смывается в 100 раз больше азота, калия и фосфора, чем вносится с удобрениями. Кроме того, поскольку удобрения не могут полностью усваиваться растениями, до 40-50 % вносимого в почву количества удобрений вымывается с полей и вовлекается в неконтролируемую водную миграцию. 3 ЗАЩИТНЫЕ ЛЕСНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ 3.1 Категории, состав и формы защитных лесных насаждений Категории защитных лесных насаждений. Защитные лесные насаждения – это посадки деревьев и кустарников в виде полос различной ширины, а также лесных массивов, служащих для защиты сельскохозяйственных угодий, почв, водоемов, автомобильных и железнодорожных путей и других инженерных сооружений, берегов рек, каналов, водохранилищ, населенных пунктов от неблагоприятных природных и антропогенных воздействий (суховеев, засух, холодных и метелевых ветров, дефляции почв и пыльных бурь, водной эрозии, загрязнения воздуха, почв, вод и т.д.) [41]. Естественные и искусственные леса являются важнейшими компонентами биосферы, мощными регуляторами биологического равновесия в природе, выполняют значительную роль в создании природных комплексов и экологических условий. Средообразующая роль леса весьма многообразна и в значительной степени зависит от строения, состава и характера размещения на территории лесных насаждений [18]. Защитные лесные насаждения по лесоводственно-морфологическим признакам разделяют на следующие группы: массивные, куртинные, кулисные и полосные. Массивные лесные насаждения занимают большие площади, выполняют водоохранную, почвозащитную и климаторегулирующую роль, санитарногигиенические и рекреационные функции. Массивные лесные насаждения целесообразно создавать на землях, не использующихся в сельском хозяйстве: песках, осушенных торфяниках, эродированных почвах и т.п., в малолесных районах. Куртинные защитные лесные насаждения представляют относительно небольшие по площади участки обычно неправильной конфигурации. Примером куртинных насаждений могут служить берёзовые, берёзово-осиновые колки, встречающиеся в лесостепных зонах Западной Сибири. Куртинные лесные насаждения создают на овражно-балочных землях, на засоленных почвах они занимают участки с более благоприятными лесорастительными условиями, на барханных песках - межбарханные понижения. В степных условиях Сибири куртинные насаждения создают в котловинах выдувания, на так называемых «выдувах». Кулисные защитные лесные насаждения более или менее правильной конфигурации занимают сравнительно небольшие площади. Кулисы могут быть сплошными или состоять из нескольких полос (лент). Кулисные лесные насаждения обычно создают на песчаных или эродированных землях. В результате часть территории используется под лесной фонд, остальная часть под луга и пастбища. Защитные функции куртинных и кулисных лесных насаждений могут быть различными. Они выполняют ветроломную и противоэрозионную роль, благоприятно влияют на микроклимат прилегающих территорий, способствуют рациональному использованию неудобных или малопродуктивных земельных угодий. Полосные защитные лесные насаждения размещают на землях, пригодных для сельскохозяйственного пользования, в виде полос различной ширины, вдоль оврагов и балок, берегов рек и водоемов, транспортных магистралей. Основное назначение их - способствовать повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий, защищать различные объекты от ветра, пыли, песчаных, снежных заносов и других неблагоприятных воздействий. Состав защитных лесных насаждений. По составу различают чистые и смешанные защитные лесные насаждения. Чистые насаждения состоят из одной породы. Создают их в том случае, когда лесорастительные условия ограничивают введение более широкого ассортимента пород. Например, на сухих песках создают чистые сосновые насаждения, на сильно засоленных почвах высаживают тамарикс, на избыточно увлажненных почвах - ольху чёрную. Смешанные насаждения биологически более устойчивы. Они обладают высокой противопожарной устойчивостью, меньше страдают от вредителей и болезней, эффективно используют жизненное пространство. Лесные насаждения, представленные разными породами, имеют разное вертикальное расчленение, что позволяет регулировать не только горизонтальную, но и вертикальную сомкнутость крон. Смешанные лесные насаждения обладают высокими водоохранными, почвозащитными и декоративными свойствами. Вместе с тем смешанные лесные насаждения создавать сложнее, они требуют больших затрат труда и средств на производство посадки, лесовод- ственные уходы. Необходимо учитывать все формы взаимовлияний различных видов древесных и кустарниковых пород. В жестких условиях произрастания чистые культуры в некоторых случаях более устойчивы и более продуктивны. Форма защитных лесных насаждений отражает особенности их вертикального строения. Обычно чистому насаждению, а в отдельных случаях при участии двух или даже трех древесных пород, когда кроны располагаются на одном уровне от поверхности земли, соответствует одноярусная форма строения. Смешанные насаждения могут иметь двух- и более ярусную форму. 3.2 Виды и системы защитных лесных насаждений Виды защитных лесных насаждений. Название защитных насаждений определяется их преобладающим мелиоративным влиянием или приуроченностью к различным элементам рельефа. Различают следующие виды защитных лесонасаждений [15]: – полезащитные (ветроломные) лесные полосы по границам и внутри полей севооборота на неорошаемых землях снижают скорость ветра, распределяют снег, способствуют уменьшению дефляции почвы и испарению влаги с её поверхности, защищают сельскохозяйственные культуры от засух и суховеев; – лесные полосы вдоль оросительных и сбросных каналов и на других участках орошаемых земель защищают сельскохозяйственные культуры от суховеев и пыльных бурь, ослабляют процессы вторичного засоления почвы, уменьшают испарение воды, защищают каналы от заноса растительными остатками и мелкоземом; – лесные полосы на осушаемых землях предотвращают развитие дефляции и засыпание осушительных каналов торфяной пылью и мелкоземом; – стокорегулирующие (водорегулирующие, снегораспределительные) лесные полосы и кустарниковые кулисы на пахотных склонах способствуют лучшему распределению снега, задержанию и регулированию поверхностного стока, кольматажу твёрдых частиц, снижению скорости ветра, уменьшению смыва, размыва и дефляции почвы, повышению её влажности; – полосные и аллейные насаждения в садах, лесных и плодовых питомниках, на виноградниках, чайных, цитрусовых плантациях улучшают микроклимат этих территорий, защищают их от сильных ветров и других неблагоприятных воздействий; – прибалочные лесные полосы по бровкам балок препятствуют размыву, регулируя снегораспределение и поверхностный сток, улучшают условия произрастания сельскохозяйственных культур на вышерасположенных склонах, трав на нижерасположенных пастбищах; – приовражные лесные полосы вблизи действующих и затухающих оврагов, способствуют (в комплексе с гидротехническими сооружениями) естественному закреплению откосов и днищ оврагов, защищают их от инсоляции и разрушения, улучшают микроклимат на прилегающих полях; – массивные и куртинные насаждения по эродированным берегам балок и откосам оврагов скрепляют почву, препятствуют её размыву, способствуют лучшему хозяйственному использованию малопродуктивных земель; – донные насаждения и илофильтры, расположенные в комплексе с гидротехническими сооружениями по дну балок и водоподводящих лощин выполняют кольматирующую роль, способствуют закреплению откосов и дна; – сплошные и куртинные насаждения на приовражных эродированных землях, не используемых в сельском хозяйстве, защищают почву от эрозии и способствуют хозяйственному использованию непригодных земель; – лесные насаждения вдоль прудов и других водоёмов, вдоль берегов и в поймах рек укрепляют берега, кольматируют твёрдый сток, защищают водоёмы и реки от заиления и испарения, улучшают использование вод местного стока, условия рыборазведения; – массивные, полосные и куртинные насаждения на горных склонах задерживают и регулируют поверхностный сток, предотвращают смыв и размыв почвы и грунтов, препятствуют образованию селевых потоков; – массивные, полосные и куртинные насаждения в горных районах на конусах выносов, в руслах и на защищаемых объектах обеспечивают локализацию селевых потоков, безопасный сброс воды и селей, защиту объектов от разрушения, прекращают боковой размыв в руслах, осветляют воду для орошения; – защитные лесные насаждения на пастбищах (пастбищезащитные лесные полосы, зелёные зонты, прифермские, прикошарные, затишковые и мелиоративно-кормовые насаждения) улучшают микроклимат, обеспечивают равномерное распределение снега, защищают животных от сильных ветров и пыльных бурь, создают благоприятные условия для внедрения пастбищеоборотов, содействуют лучшей организации выпаса скота; – полосные, колковые, кулисные и массивные насаждения на песках, не используемых в сельском хозяйстве, способствуют их закреплению и хозяйственному освоению, повышают общую лесистость территории; – защитные лесные полосы вдоль железных и автомобильных дорог (снегозадерживающие, ветроослабляющие, пескоукрепительные, протовоэрозионные, оградительные, декоративные) защищают их от заноса снегом, песком, мелкозёмом, от воздействия сильных ветров, украшают ландшафт; – защитные и декоративные насаждения в населённых пунктах и вокруг них, на полевых станах и в местах отдыха населения защищают объекты от заноса песком и мелкозёмом, снега, ветра, улучшают микроклимат, условия труда и жизни населения; – лесные насаждения на рекультивируемых участках обеспечивают их рациональное использование. Защитные лесные насаждения выполняют комплексные функции. Так, приовражные и прибалочные лесные полосы, защищая почву от водной эрозии, в то же время улучшают микроклимат на прилегающих полях и выполняют полезащитную роль. К защитным относят как искусственные, так и естественные насаждения, если они оказывают мелиоративное влияние на окружающую территорию. Системы защитных лесных насаждений. Под системой вообще (элементарное понятие в общей теории систем) понимают совокупность, объединение взаимосвязанных и расположенных в соответствующем порядке частей какого-то цельного образования. То есть под системой предполагается что-то цельное, в высшей степени упорядоченное. Исходя из этого, систему защитных лесных насаждений можно определить как совокупность защитных насаждений с учетом рельефа и специфики производства, целесообразно размещенных на сельскохозяйственной территории для качественного ее преобразования [36]. В.В. Огиевский [32] определяет систему защитных насаждений, как комплекс различного вида защитных насаждений, взаимодействующих между собой и создающих, благодаря взаимодействию, повышенный эффект. К.П. Митрюшкин и Е.С. Павловский [26] в зависимости от целевого назначения естественные леса и искусственно созданные насаждения делят на две группы: хозяйственно-технического, санитарно-гигиенического и рекреационного назначения; сельскохозяйственного назначения: а) агролесомелиоративные (все виды насаждений, прилегающие к сельскохозяйственным полям или расположенные на них); б) зоолесомелиоративные. Н.Г. Петров [36] все лесонасаждения агрономического назначения делит на три системы: а) система полезащитных лесных полос; б) овражно-балочные насаждения; в) насаждения на песках и прочих землях, ограниченно пригодных для сельского хозяйства. Комплексное влияние защитных лесных насаждений затрудняет их классификацию, объединение в отдельные группы и системы. И.В. Трещевский [51] предлагает рассматривать в одной системе противоэрозионно- полезащитных насаждений водорегулирующие, прибалочные и другие полосы, которые граничат с сельскохозяйственными пахотными угодьями. А.В. Альбенский [2] выделяет четыре системы защитных насаждений: малую, среднюю, крупную и ландшафтную. Малая система – под мелиоративным воздействием защитных лесных насаждений находится территория до 10 тыс. га. Улучшает микроклимат, распределяет снег, защищает почвы от эрозии и повышает урожай сельскохозяйственных культур на защищенных полях. Средняя система – мелиорируемая территория составляет до 50 тыс. га. Кроме функций первой системы она положительно воздействует на явление ветровой эрозии и пыльных бурь, благоприятно влияет на изменение гидрологических условий на защищаемой территории. Крупная система – защитные насаждения защищают территорию до 100 тыс. га. Они, кроме выполнения функций малой и средней систем, способны существенно изменить климатические условия местности и более широко регулировать гидрологический режим. Ландшафтная система – охватывает мелиоративным воздействием территорию более 100 тыс. га. Она выполняет функции вышеуказанных систем, кроме того, значительно улучшает климат, гидрологию и условия жизни населения этого района. Влияние лесных полос будет эффективным в том случае, если будет создана система защитных насаждений, включающая все виды, необходимые в данных условиях, во взаимодействии с агромелиоративными, гидротехническими, организационно-техническими и другими мелиоративными мероприятиями. 3.3 Конструкция лесных полос Конструкция полосных лесных насаждений характеризуется формой и внутренним строением, от которых зависит степень их ветропроницаемости. Ветропроницаемостью лесных полос называется показатель, характеризуемый отношением скорости ветра на заветренной опушке лесных полос к скорости ветра на соответствующей высоте в открытой степи. Конструкцию определяют во время вегетационного периода, когда лесная полоса находится в облиственном состоянии, по наличию и характеру распределения сквозных просветов между стволами и в кронах. Различают следующие основные виды конструкций лесных полос: продуваемую, ажурную и непродуваемую (плотную, ветронепроницаемую). Характеристика лесных полос основных конструкций приведена в таблице 3.1. В зависимости от конструкции лесных полос меняются их аэродинамические свойства и, следовательно, характер влияния на ветровой поток. Таблица 3.1 - Характеристика полос основных конструкций [18] Характеристика продольного профиля Ветропроницаелесной полосы в облиственном мость в летний Конструксостоянии период, % ция лесопо- по наличию и рас- по площади пролосы пределению просветов, % между в кронах светов между в кро- стволами стволами нах ПродуваКрупные просве- более 60 0-10 более 75 менее 30 емая ты между стволами, отсутствие просветов в кронах Ажурная Мелкие просветы 15-35 15-35 30-75 30-75 по всему профилю Непродува- Отсутствие про0-10 0-10 менее 30 менее 30 емая (плот- светов по всему ная) профилю Лесные полосы непродуваемой (плотной) конструкции – сложные многоярусные насаждения с густым подлеском, которые в облиственном состоянии не имеют или имеют небольшое количество мелких просветов по всему вертикальному профилю. Ветропроницаемость плотных полос в кронах и между стволами не превышает 25-30 %. Широкое применение полосы плотной конструкции находят в противоэрозионных посадках (приовражные и прибалочные лесные полосы), для защиты транспортных магистралей от снежных заносов, сильных ветров и водной эрозии. Плотную конструкцию имеют, как правило, прифермские лесные полосы, затишковые насаждения, водоохранные лесные полосы. Ажурные лесные полосы – сложные двух-, трехъярусные насаждения с подлеском, которые в облиственном состоянии в пределах всего вертикального профиля имеет сравнительно равномерно расположенные просветы. Ветропроницаемость ажурных лесных полос находится в пределах 30-70 % в зависимости от степени их ажурности. Равномерное распределение просветов в полосах ажурной конструкции достигается тем, что в ее составе участвуют все три группы пород – главные, сопутствующие и кустарники. Подлесок формируют из высоких кустарников, которые равномерно заполняют просветы между стволами деревьев. Полезащитные лесные полосы ажурной конструкции находят сравнительно широкое применение в районах с неустойчивым снеговым покровом с наличием сильных ветров и пыльных бурь. Водорегулирующие лесные полосы создают, как правило, ажурной конструкции. Применяют такие полосы также для защиты различных объектов от неблагоприятных воздействий среды. В жестких условиях произрастания, с целью улучшения условий увлажнения в самой лесной полосе, в опушечный наветренный ряд рекомендуют высаживать 20-30 % низкорослых кустарников (от общего количества посадочных мест в опушечном ряду), обеспечивая в то же время наличие крупных просветов – «окон» между кронами деревьев и кустарников. В полезащитном лесоразведении лесные полосы продуваемой конструкции рекомендуют в основном для районов с холодной и снежной зимой, а также для районов с зимними оттепелями. Водорегулирующие (стокорегулирующие) и прибалочные лесные полосы продуваемой конструкции размещают на снегозаносимых склонах. Продуваемые лесные полосы в облиственном состоянии характеризуются плотным строением в верхней части вертикального профиля (в кронах) и наличием крупных просветов между стволами в приземной части. По форме – это простые одно-, двухъярусные насаждения без кустарника или с кустарником высотой не более 0,5 м, у которых ветропроницаемость в кронах не превышает 25-30 %, а между стволами составляет более 70-75 %. Продуваемые лесные полосы создают из трех-пяти рядов одной главной породы или из главной и сопутствующей (по древесно-теневому типу). В степных условиях лучше растут смешанные насаждения из светолюбивых и теневыносливых древесных пород. В трехрядных полосах теневыносливые породы высаживают в опушечный ряд в смеси с главной породой. В четырехи пятирядных полосах крайние ряды полностью отводят для теневыносливых пород. Кроме описанных основных конструкций, применяют промежуточные, или переходные. Например, конструкция полосы, занимающей по количеству просветов промежуточное положение между продуваемой и ажурной, называется ажурно-продуваемой, а конструкция полосы с количеством просветов, средним между ажурной и непродуваемой конструкцией, называется умеренно ажурной. Ориентировочная площадь просветов в профиле полос ажурно продуваемой конструкции составляет между стволами 60-70 %, в кронах 15-30 %; в профиле полос умеренно ажурной конструкции между стволами и в кронах 15-20 %. Характер конструкции лесных полос, ее аэродинамические свойства определяют комплекс показателей, основными из которых являются: тип смешения, степень участия и схемы размещения деревьев и кустарников, особенности строения (ажурность) крон последних, ширина и густота лесных полос. 3.4 Защитные лесные насаждения и окружающая среда 3.4.1 Влияние лесных полос на элементы микроклимата Влияние лесных полос на структуру и скорость ветрового потока. Система лесных полос изменяет микрорельеф территории, способствует увеличению аэродинамической шероховатости поверхности земли, что приводит к снижению скорости ветра и уменьшению его энергетического уровня. Аэродинамические свойства лесных полос определяют и их влияние на другие функции: снегораспределение, изменение водного и теплового режима приземных слоев воздуха, повышение влажности почвы, снижение интенсивности испарения и транспирации у растений. Аэродинамическая эффективность лесных полос зависит от размещения, высоты и конструкции древостоев. В основе каждой конструкции находится определенная физическая модель с присущими ей аэродинамическими свойствами: непродуваемой – ветронепроницаемый экран, ажурной – аэродинамическая решетка, продуваемой – сочетание решетки с диффузором. Дальность защитного влияния лесных полос разных конструкций принято выражать в высотах (Н) полосы. Полосы непродуваемой конструкции, действуя по типу непроницаемых экранов, оказывают следующее влияние на приземный ветровой поток. С наветренной стороны создается воздушная подушка с повышенным давлением. Скорость ветра перед плотной полосой начинает снижаться на расстоянии 5-8 Н от полосы. Внутри насаждения наблюдается резкое снижение скорости ветра, с заветренной стороны образуется область максимального затишья. Ветровой поток круто огибает полосу, его скорость за полосой быстро возрастает и на расстоянии 20-30 Н она приближается к скорости ветра в открытой степи. Восстановление структуры ветрового потока происходит на расстоянии 5-7 Н от полосы. На границе этой области отмечается повышенная турбулентность. Общая дальность эффективного влияния не превышает 25-30 Н, в этой зоне скорость ветра в среднем снижается на 30-35 %. Ажурные лесные полосы, действуя по принципу аэродинамической решетки, пропускают через себя значительную часть ветрового потока. Вследствие этого перед лесной полосой сравнительно слабо повышается упругость воздуха. Снижение скорости ветра начинается с 5-7 Н и не превышает у заветренной опушки 25 % скорости в открытой степи. За лесными полосами продолжается снижение скорости ветра с наибольшим затишьем в зоне 3-5 Н, затем она возрастает и на расстоянии 35-40 Н приближается к скорости на открытой местности. Снижение скорости ветра под воздействием ажурных полос составляет в среднем 35-40 %. Восстановление структуры ветрового потока происходит на расстоянии 13-16 Н от полосы. Продуваемые лесные полосы как аэродинамический диффузор отличаются сильной ветропроницаемостью между стволами. Ветровой поток разби- вается на две части: нижняя часть проходит между стволами, а верхняя обтекает полосу сверху. Область затишья простирается на расстоянии 5-10 Н от опушки, скорость ветра в ней падает от 40 до 60 %. Затем она плавно возрастает и на расстоянии 35-40 Н становится равной скорости в открытой степи. А.В. Альбенский и др. [2] считают, что ажурно-продуваемые лесные полосы имеют большие аэродинамические и агрономические достоинства. При этой конструкции в заветренной стороне образуются три воздушных потока. Первый поток переваливается через древостой, второй просачивается сквозь кроны, третий проникает между стволами. Сталкиваясь за лесными полосами, они взаимно тормозят свое движение. Господствующее положение в этом случае занимает первый (верхний) поток, который, преодолев сопротивление второго и третьего, в конечном счёте, восстанавливает свою первоначальную скорость. Вследствие сложного взаимодействия трёх потоков среди ажурнопродуваемых лесных полос равномернее, чем среди других, складывается скорость ветра, и наибольшее затишье отодвигается дальше от заветренной опушки. По мнению И.В. Трещевского и В.Г. Шаталова [52], ажурнопродуваемые полосы по влиянию на ветровой поток самые неэффективные. Их дальность не превышает 12-15 Н, причем в этой зоне скорость ветра снижается на 20-25 %. Т.А. Буренина [6] приводит данные разных авторов по протяженности зон ветрозащиты: для полос непродуваемой конструкции этот показатель колеблется в пределах 5 - 35 Н, для ажурных – 10 - 45 Н, для продуваемых – 9 50 Н. Такой большой диапазон горизонтальной протяженности ветрозащитного действия у разных авторов объясняется особенностями полезащитных лесных полос, их размещением в пространстве, различными скоростями ветра и другими факторами. По исследованиям этого же автора в Минусинской лесостепи, максимальная протяженность ветрозащитной зоны (до 17 Н) с подветренной стороны характерна для ажурной полосы без подлеска, минимальная зона (8-9 Н) для лесной полосы непродуваемой конструкции. Сильнопродуваемая (ажурность 68 %) и ажурная с подлеском (ажурность 25 %) лесные полосы оказывают ветрозащитное действие на расстояние 11-12 Н. Влияние лесных полос на снегораспределение. Системы лесных полос всех конструкций в целом оказывают положительное влияние на снегораспределение. Они предупреждают сдувание снега в микропонижения и гидрографическую сеть, способствуют образованию более мощного снежного покрова на полях, предохраняют озимые культуры от вымерзания и препятствуют глубокому промерзанию почвы. Влияние лесных полос на снегораспределение зависит от их конструкции, ширины и высоты и соответствует в основном влиянию лесных полос на скорость ветра. Лесные полосы плотной конструкции вызывают резкое снижение скорости ветра и собирают в себе и около себя наиболее высокие и крутые валы снега высотой 3-4 м, длина шлейфа в сторону поля составляет не более 3-5 Н. Накопление снега в виде больших сугробов приводит к неодновременному таянию и неравномерному увлажнению почвы, задерживает начало сельскохозяйственных работ. Лесные полосы плотной конструкции создают в тех случаях, когда необходимо задержать снег, - вдоль оврагов, балок, транспортных магистралей, около населённых пунктов. Лесные полосы ажурной конструкции ослабляют скорость ветра более плавно и на большее расстояние в сравнении с непродуваемыми и лучше распределяют снег на полях. Вершина сугроба находится с заветренной стороны на расстоянии 3-5 Н от опушки, высота его не превышает 1,5 м. Длина снежного шлейфа достигает 10-15 Н древостоя. Полосы продуваемой конструкции более равномерно задерживают снег в межполосных пространствах. Максимальная высота снежного вала редко превышает 1 м, длина шлейфов достигает 15-20 Н. Во взаимодействующей системе взрослых (даже плотных, ветронепроницаемых лесных полос) снег распределяется равномерно. Но так как после посадки лесных полос до их взаимодействия проходит длительный период, то для обеспечения равномерного снегораспределения плотные лесные полосы необходимо размещать на близком расстоянии друг от друга, что экономически невыгодно. Влияние лесных полос на температуру и влажность воздуха. Температура и влажность приземного слоя воздуха изменяются главным образом в связи с изменением ветрового режима и турбулентного обмена. Днем в теплый период года в системе лесных полос температура воздуха бывает на 1-2 0С выше, чем в открытой степи. По мере увеличения плотности лесных полос температурные различия возрастают и на заветренной опушке непродуваемых полос в жаркую погоду достигают 5-6 0С, что может вызвать запал растений в приопушечной зоне. В ночные часы около плотных полос температура понижается и возможно формирование местных заморозков. В системе ажурно-продуваемых и продуваемых лесных полос отрицательные явления исключаются. На влажность приземного слоя воздуха оказывают положительное влияние лесные полосы всех конструкций и массивные насаждения. На межполосных участках относительная влажность воздуха повышается в среднем на 2-3 %, а абсолютная – на 0,5-1,0 мм. В пасмурную погоду различий во влажности воздуха открытой степи и межполосных участков не наблюдается. В местах повышенного турбулентного обмена происходит незначительное повышение влажности воздуха. Дальность влияния лесных полос на температуру и влажность воздуха не превышает 10-15 Н. В этой зоне в условиях лесостепи, даже в засушливую погоду относительная влажность воздуха бывает близкой к оптимальным ее значениям (70 %) и редко опускается ниже минимально допустимой для рас- тений величины (50 %). Критическая для растений влажность (ниже 20 %) в системе лесных полос – явление довольно редкое. Влияние лесных полос на испаряемость. В системе лесных полос испаряемость всегда бывает меньше, чем в открытой степи, что связано с уменьшением скорости ветра, повышенной влажностью воздуха и пониженным турбулентным обменом. В опушечной зоне на расстоянии 3-5 Н с заветренной стороны в суховейные дни испаряемость снижается в 2-3 раза, в зоне 25 Н – в среднем на 30 %. Эффективность влияния лесных полос разной конструкции на испаряемость соответствует эффективности их влияния на скорость ветра. Большое значение на изменение рассматриваемого метеорологического показателя в системе лесных полос имеют погодные условия [4]: во влажную погоду уменьшение испарения достигает 10 %. Уменьшая испарение, лесные полосы увеличивают показатель увлажненности климата, то есть отношение количества осадков к испарению (по Г.Н. Высоцкому). 3.4.2 Влияние лесных полос на поверхностный сток, влажность почвы и грунтовые воды Влияние лесных полос на поверхностный сток. Увеличение мощности снежного покрова и ослабление скорости холодных ветров в системе лесных полос способствует меньшему промерзанию почвы. В различных условиях и в разные годы глубина промерзания почвы в межполосных пространствах и на открытом поле неодинакова. Она зависит от мощности покрова, продолжительности действия холодных ветров, степени промерзания почвы до образования устойчивого покрова, экспозиции склонов, конструкции и характера размещения лесных полос и др. В лесных полосах почвы не промерзает или промерзает незначительно и быстрее оттаивает, что обеспечивает интенсивное поглощение стока в период снеготаяния. При благоприятном сочетании погодных условий и мощном снежном покрове полное размерзание почвы на межполосных участках наступает раньше, чем заканчивается снеготаяние. Продолжительность снеготаяния на межполосных участках на 7-10 дней больше, по сравнению с открытой степью. Это положительно сказывается на поглощении талой воды. Благоприятные условия водопроницаемости на полях, защищенных лесными полосами, значительно сокращают весенний поверхностный сток. Но решающую роль в сокращении весеннего и ливневого стока играют сами полосы, расположенные перпендикулярно направлению поверхностного стока. Весной в открытой степи пашня остается промерзшей до конца снеготаяния, в неблагоприятные годы она покрывается ледяной коркой, и весенний сток, особенно на озимых посевах, достигает 100 %. В летний период пашня также не обеспечивает полного поглощения ливневых осадков. Лесные полосы, как и массивные насаждения, оказывают положительное влияние на структуру почв, дренируют ее корневыми системами. Лесной опад (подстилка) и надземные части лесной растительности создают на пути стока шероховатую поверхность. В летний период лесные полосы выполняют большую стокорегулирующую роль. Чем шире и плотнее лесные полосы, тем больше в них интенсивность водопоглощения и меньше поверхностный сток с прилегающих угодий. Однако создание широких полос связано с отчуждением из сельскохозяйственных угодий ценной пашни, что экономически невыгодно. Более целесообразно узкие лесные полосы сочетать с почвозащитной системой земледелия и гидротехническими противоэрозионными сооружениями. Влияние лесных полос на влажность почвы. Благодаря большой мощности снежного покрова, уменьшению поверхностного стока и потерь влаги на испарение на полях в системе лесных полос почва поглощает на 10-30 % влаги больше, чем на безлесных участках. Наибольшие запасы влаги отмечаются в системе продуваемых и ажурнопродуваемых лесных полос. Непродуваемые лесные полосы задерживают большое количество снега в себе и не обеспечивают равномерного его распределения на полях. В результате этого увлажнение почвы на полях, защищенных плотными полосами, происходит неравномерно. Запасы почвенной влаги здесь меньше, чем на полях с продуваемыми полосами. В результате уменьшения потерь влаги на испарение и поверхностный сток на полях с лесными полосами влажность почвы бывает выше, чем на открытых участках, даже в конце лета. Абсолютные показатели влажности почвы определяются многими факторами: режимом выпадения осадков и прочими условиями погоды, рельефом местности, характером размещения, конструкцией и возрастом лесных полос и др. Влияние лесных полос на грунтовые воды. Лесные полосы способствуют обводнению сельскохозяйственных угодий. На территории Каменной степи через 50 лет после организации участка грунтовые воды повысились в среднем на 1,7 м. Отмеченное как положительное это свойство лесных полос при близком залегании водоупорных горизонтов может сыграть отрицательную роль. Широкие стокорегулирующие лесные полосы в Новосильской АГЛОС вызывают заболачивание почвы в прилегающей верхней части склона в весенний период, что затрудняет проведение сельскохозяйственных работ. Лесные полосы сами транспирируют большое количество влаги. В результате этого под лесными полосами в конце вегетации почва бывает суше, а грунтовые воды находятся на большей глубине, чем на прилегающих к ним полевых угодьях. Это иссушающее влияние лесных полос используется в качестве биологического дренажа при защитном лесоразведении на орошаемых землях. Около каналов грунтовые воды залегают у самой поверхности, что вызывает вторичное засоление почв. Под влиянием лесных полос грунтовые воды опускаются на глубину до 3 м. 3.4.3 Влияние лесных полос на транспирацию и урожайность сельскохозяйственных растений На открытой местности в суховейную погоду происходит резкое увеличение транспирации и снижение ее продуктивности, что отрицательно сказывается на растениях. Положительное влияние лесных полос на транспирацию растений определяется скоростью ветра и турбулентным обменом. Кроме того, на полях, защищенных лесными полосами, в связи с большими запасами влаги в почве, суммарная интенсивность транспирации за вегетационный период больше, чем в открытой степи, что также способствует увеличению урожая. Увеличение урожая сельскохозяйственных культур связано с улучшением микроклимата, повышением суммарной эффективности и продуктивности транспирации, предохранением почвы, высеянных семян и неокрепших всходов от выдувания и смыва, а озимых культур от вымерзания. По данным многолетних исследований ВНИАЛМИ, средняя прибавка урожая зерновых культур от мелиоративного влияния полезащитных лесных полос в условиях неорошаемого (богарного) земледелия в различных почвенно-климатических зонах составляет от 3 ц/га в сухой степи до 3,8 ц/га в степи, что составляет соответственно 38 % и 20 % урожайности на открытых полях, а в условиях орошаемого земледелия средняя прибавка урожая зерновых достигает 11 ц/га, или 27 %. Влияние лесных полос на урожай, сказывается уже в первые годы после посадки, когда они имеют высоту 1,5-2,0 м. По мере увеличения высоты древостоя увеличивается защитная зона и повышается эффективность лесных полос. Величина прибавки урожая сельскохозяйственных культур под воздействием лесных полос зависит от почвенно-климатических условий, размещения, конструкции и высоты лесных полос, агротехнического фона и других факторов. 3.4.4 Экологическое значение защитного лесоразведения В степных районах защитные лесонасаждения резко изменяют их природный облик, образуя, по существу, новые типы географического ландшафта. Однообразная степь, ровная или рассеченная оврагами и сухими балками, благодаря искусственным лесонасаждениям превращается в культурную, хорошо организованную территорию с полями, пастбищами и водоемами среди лесных полос, с приятными пейзажами перелесков и лесных колков по балкам и оврагам. Преображаются закрепленные пески, где под защитой лесных деревьев цветут и плодоносят сады и виноградники. Создается более благоприятная эстетическая обстановка для труда человека [26]. Защитные лесонасаждения обладают многосторонним комплексом воздействия на природную среду и испытывают в то же время ее влияние. В прежде безлесных районах возникают новые антропогенные комплексы и взаимодействующие парагенетические системы, внутри которых протекает интенсивный взаимный обмен между веществом и энергией, обусловливающий повышенную продуктивность этих компонентов. Примерами таких парагенетических связей являются: лесная полоса – поле; садозащитная полоса – сад; зеленый зонт - животное; лесная полоса – пруд и т.д. Здесь не только лесное насаждение воздействует на защищаемый (мелиорируемый) объект, но и он сам воздействует на лесонасаждение, в результате чего оно приобретает свои специфические черты и особенности роста: деревья в лесных полосах развиваются в условиях своеобразного светового и теплового режима, формируют однобокие кроны на опушках, испытывают постоянное действие ветра, снега, пыли, колебаний уровня грунтовых вод и др. Лесные полосы являются экологическими путями расселения животных и растений. С посадкой лесонасаждений значительно видоизменяются степная фауна и естественная флора. Одни виды постепенно исчезают, появляются другие и осваивают новые условия, используя их как место обитания. И в этом процессе также прослеживаются парагенетические связи. Лесные полосы заселяются птицами, находящими корм на сельскохозяйственных полях; ряд степных животных использует лесонасаждения для добывания пищи или как место обитания. В лесных полосах складываются неблагоприятные условия для развития одних вредителей и болезней и благоприятные для других. Некоторые вредители сельскохозяйственных полей зимуют в лесной подстилке окружающих защитных насаждений и лесов. В то же время лесные полосы являются резервациями некоторых энтомофагов, способствующих борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур. Сельскохозяйственные сорняки и степные травы часто проникают в лесные полосы, ослабляя их устойчивость. Безлесной и сухой была еще недавно Кулундинская степь в Алтайском крае. Создание системы лесных полос на большой территории в совхозе «Кулундинский» привело не только к уменьшению ветровой эрозии почвы и повышению урожая сельскохозяйственных культур, но и к увеличению экологической емкости территории, ставшей зеленым оазисом в полупустынной степи. Здесь появились и прижились лисы, зайцы, дикие козы, утки, гуси и другие представители животного мира. Степь благодаря лесным полосам стала более живой, интересной, полноценной. Нельзя переоценить экологическую роль защитных насаждений в пустынных районах, где противоречия между средой и растениями выражены наиболее остро, где каждый куст или дерево – огромное благо. Набор пород здесь резко ограничен жароустойчивыми и засухоустойчивыми видами, такими, как саксаул черный и белый, черкез, кандым. Тем не менее, и эти насаждения оживляют пустынный ландшафт, привлекая животных и птиц. Многие ученые и агрономы считают, что на полях, окаймленных лесополосами, обеспечивается более полное опыление перекрестноопыляющихся растений. В любых местах, где человек с помощью защитных лесонасаждений решает конкретные хозяйственные задачи, создаваемые им антропогенные растительные комплексы поддерживают экологическое и биологическое равновесие, нередко нарушаемое в результате хозяйственной деятельности человека. Искусственные защитные лесные насаждения увеличивают лесистость территорий, обогащая зеленый покров земли, способствуют очищению воздуха и насыщению его кислородом, сохраняют запасы воды и плодородие почвы, улучшают их качество. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1) Виды защитных лесных насаждений, их основное назначение. 2) По каким признакам объединяют защитные лесные насаждения в системы? 3) Системы защитных лесных насаждений по А.В. Альбенскому и их мелиоративная роль. 4) Основные конструкции лесных полос, их характеристики. 5) Основные показатели, определяющие аэродинамические свойства лесных полос.6) На какие элементы микроклимата оказывают воздействие защитные лесные насаждения? 7) Какие условия определяют дальность мелиоративного влияния лесных полос? 8) Какие факторы влияют на формирование поверхностного стока и влажность почвы? 9) Влияние лесных полос на транспирацию и урожайность сельскохозяйственных культур. 10) Какие условия определяют величину прибавки урожая под воздействием лесных полос? 11) Защитные лесные насаждения как фактор преобразования ландшафта и повышения его биологической продуктивности. 12) Сущность парагенетических связей в системе защитных лесных насаждений. 4 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛЕСНЫХ ЛАНДШАФТОВ 4.1 Основные положения лесовыращивания 4.1.1 Направления лесовыращивания Леса – важнейший компонент биосферы. Они поддерживают ее устойчивость и обеспечивают саморегуляцию круговорота веществ, выполняют водоохранные, гидроклиматические, почвозащитные и оздоровительные функции, служат местообитанием животных. Леса являются источником древесины и других важных продуктов, необходимых для человека. Велико эстетическое значение леса и древесных растений. По производству органического вещества и количеству усвояемой энергии леса являются самой продуктивной экосистемой Земли. Они оказывают защитно-стабилизирующее влияние на почву, воду, воздух, животных, человека и объекты его деятельности. По воздействию на окружающую среду 1 га леса равноценен 6-7 га океана или моря, 3-4 га лугов или пастбищ, 23-25 га полупустынь и пустынь. Биологическая продуктивность леса на 25-30 % выше продуктивности агробиогеоценозов [13]. Вырубка леса, повреждение его пожарами, вредителями и болезнями, неблагоприятное воздействие других природных и антропогенных факторов, приводящих к изреживанию и деградации лесных насаждений, способствуют снижению социально-экономических функций лесных ландшафтов. Поэтому необходимо стремиться к сохранению лесистости территории в лесных и лесостепных зонах и ее повышению в малолесных районах. Лесовозобновление в зависимости от степени участия человека может быть естественным, комбинированным и искусственным. Естественное возобновление происходит естественным путем практически без вмешательства человека. По времени его появления по отношению к рубке древостоя оно подразделяется на предварительное и последующее. Естественное возобновление, как правило, позволяет сократить срок выращивания древесины, создать леса, наиболее соответствующие по своей структуре, составу и строению конкретным природным условиям. Считается, что естественно возобновившиеся леса более устойчивы против вредителей и болезней, более долговечны и наиболее экономичны с точки зрения затрат труда и средств. Однако естественное возобновление не всегда обеспечено в определенных типах условий произрастания, оно растягивается на длительный период и нередко происходит со сменой хозяйственно ценных пород на относительно малоценные. Искусственные насаждения (лесные культуры) создают с целью получения древесины и других продуктов леса, защиты земель и различных объектов от воздействия неблагоприятных природных явлений, повышения урожайности сельскохозяйственных культур, регулирования водного режима рек и водоемов, улучшения санитарно-гигиенических и эстетических функций ландшафта. Участки леса, созданные посевом или посадкой, называют лесными культурами. Выращивание лесных культур на участках, где прежде был лес, называют искусственным лесовосстановлением, а на землях, где ранее его не было, – лесоразведением. Искусственное лесовосстановление должно обеспечить непрерывное, эффективное восполнение запасов древесины путем выращивания высокопродуктивных лесных насаждений из хозяйственно ценных древесных видов при одновременном сохранении и повышении всех полезных свойств леса, влияющих на природно-географическую среду. При этом следует учитывать тип условий местопроизрастания, типы вырубок и леса, а также техникоэкономические возможности лесохозяйственных предприятий. Во всех случаях избранный способ лесовосстановления должен обеспечить наиболее надежное, быстрое и экономичное создание высокопродуктивных насаждений ценных видов [31]. При искусственном лесовосстановлении почти всегда гарантируется создание и выращивание насаждений заданного качества и определенного целевого назначения. Имея равномерное размещение посадочных (посевных) мест лесные культуры, как правило, являются быстрорастущими и формируют более продуктивные насаждения, чем естественные леса. При искусственном лесовосстановлении сокращается лесовосстановительный период после рубки, выращиваются более ценные древесные породы, упрощается процесс рубки леса с использованием всей имеющейся на лесосеке древесины. Искусственное лесовосстановление осуществляется путем посева семян (посев леса) или посадки одного из видов лесокультурного посадочного материала лесных древесных пород (посадка леса). При комбинированном лесовозобновлении формирование насаждений осуществляется путем посева или посадки леса и с участием предварительного или последующего естественного возобновления древесных пород. 4.1.2 Виды лесных культур В зависимости от цели создания различают лесные насаждения общего хозяйственного назначения, промышленные плантации (плантационные лесные культуры), ландшафтные лесные культуры и защитные лесные насаждения. Лесные насаждения общего хозяйственного назначения предназначены для главного (получение древесины в спелых насаждениях), промежуточного (получение древесины в виде рубок ухода и санитарных рубок) и побочного (использование леса под пастбища, сенокошения, сбора грибов, плодов, лекарственного сырья, пчеловодства, охоты) пользования. Плантационные лесные культуры создают с целью получения определенной лесной продукции – древесины для механической переработки, древесной массы для химической переработки; коры для производства дубильных веществ, лекарственного сырья и других целей. В отличие от обычных культур, имеющих комплексное природоохранное и хозяйственное значение, при создании плантационных лесных культур задачи природоохранного и рекреационного значения не ставятся. Основная цель плантационных лесных культур – сокращение сроков выращивания и повышение качества продукции, увеличение ее выхода с единицы площади. Ландшафтные лесные культуры создают в зеленых зонах населенных мест с целью повышения эстетических свойств местности или устойчивости насаждений к рекреационным нагрузкам. В зависимости от времени создания лесных культур – до или после рубки древостоя, различают предварительное и последующее искусственное лесовосстановление. При предварительном лесовосстановлении лесные культуры создают под пологом леса. Эти культуры предназначены: а) для замены поступающих в ближайшие годы в рубку спелых древостоев (предварительные культуры) или б) для повышения продуктивности, устойчивости и декоративных свойств лесных насаждений (собственно подпологовые культуры). При последующем восстановлении лесные культуры создают после рубки древостоев на вырубках различного возраста и состояния. Самостоятельное направление лесовыращивания представляет реконструкция насаждений – замена малоценных насаждений хозяйственно ценными путем создания лесных культур (реконструктивные культуры). По характеру формирования будущих насаждений различают культуры сплошные и частичные. Сплошные лесные культуры – это лесные культуры с относительно равномерным размещением культивируемых пород, обеспечивающим их преобладающее участие в составе насаждения. Частичные лесные культуры – это лесные культуры, размещенные на площади в местах, лишенных подроста главной породы, для увеличения полноты или улучшения породного состава насаждения (ГОСТ 17559-82). Частичные культуры формируют будущее насаждение вместе с существующим или ожидаемым естественным возобновлением. 4.1.3 Лесокультурные площади и лесокультурный фонд Лесокультурная площадь – это участок, предназначенный для создания лесных культур. Однородные по своему происхождению и состоянию лесокультурные площади составляют одну категорию. Общая площадь участков, предназначенная для искусственного лесовосстановления, называется лесокультурным фондом. В лесокультурный фонд входят следующие категории лесокультурных площадей: – свежие вырубки 1-2-летней давности, на которых невозможно в предельно допустимый срок естественное возобновление леса хозяйственно ценными видами; – вырубки трех и более лет давности, на которых в течение предельно допустимого срока невозможно осуществить естественное возобновление леса хозяйственно ценными видами; – участки насаждений, погибших вследствие пожаров (гари) или по другим причинам, на которых не ожидается естественного возобновления леса хозяйственно ценными видами; – погибшие и списанные в определенном порядке лесные культуры; – прогалины, пустыри, осушенные низинные и переходные болота, а также земли после разработки полезных ископаемых, приведенные в состояние, пригодное для лесовыращивания; – земли, вышедшие из-под сельскохозяйственного пользования, пригодные для лесоразведения; – пески, овраги и другие нелесные земли, пригодные для лесоразведения; – малоценные насаждения, нуждающиеся в реконструкции лесокультурными приемами; – расстроенные низкополнотные насаждения с полнотой 0,3-0,5. Участки с избыточным увлажнением и заболоченные подлежат закультивированию после их осушения, а участки, почвы которых сильно заражены личинками хрущей, - после 5-6-летнего сельскохозяйственного использования. В лесокультурном фонде могут быть выделены фонды лесоразведения, лесовосстановления и реконструкции. Фонд лесоразведения включает площади, ранее не бывшие под лесом; фонд лесовосстановления представлен площадями, ранее покрытыми лесом (вырубками, гарями, участками спелого леса, где намечаются предварительные и подпологовые культуры). Фонд реконструкции составляют молодняки малоценных древесных видов, низкополнотные насаждения, требующие реконструкции лесокультурными методами. 4.2 Экологические основы лесовыращивания 4.2.1 Лесорастительное и лесокультурное районирование Огромное разнообразие природных условий обусловливает большое разнообразие лесов. Это вызывает необходимость в лесорастительном районировании и организации зональной системы ведения хозяйства. Все лесокультурные мероприятия должны осуществляться в строгом соответствии с лесорастительными условиями. В связи с этим возникает необходимость в лесокультурном районировании. Лесокультурное районирование – это разделение территории страны или её регионов на части, однородные по почвенно-климатическим условиям и требующие применения определённых типов лесных культур (ГОСТ 1755982). Его фундаментом является лесорастительное районирование, которое надо рассматривать как основу искусственного лесовосстановления и лесоразведения. В настоящее время общепризнано лесорастительное районирование СССР, разработанное С.Ф. Курнаевым [22]. В его основу положено изменение климата, главнейшего фактора, влияющего на растительность. Зоны и подзоны выделены в зависимости от континентальности климата. Непосредственным эдификатором изменений климата (тепла, влаги и континентальности) является состав зональной растительности и основных лесообразующих пород. По лесорастительному районированию С.Ф. Курнаева территория европейской части России делится на 11 зон с подзонами. Однако лесокультурные работы в настоящее время проводятся в семи лесорастительных зонах: хвойных лесов, смешанных лесов, широколиственных лесов, лесостепи, степи, полупустыни и пустыни. Лесорастительное районирование Сибири разработано более слабо, чем районирование европейской части России. В.Н. Сукачев [49] выделяет в Сибири пять лесорастительных округов. 1. Округ западносибирских хвойных лесов, охватывающих всю ЗападноСибирскую низменность до Енисея. В составе лесов значительное участие принимают лиственница сибирская и Сукачева, ель, пихта и кедр сибирский. 2. Округ восточносибирских хвойных лесов, простирающийся от Енисея до Охотского моря. Общими характерными чертами его являются: значительное уменьшение в составе лесов ели, пихты и кедра и господство лиственницы, сначала сибирской и далее даурской, а также значительное участие сосны. 3. Округ хвойных лесов охотского типа, в которых значительное участие принимает аянская ель. 4. Округ горных лесов алтайско-саянского типа, в которых большое участие принимают пихта, ель, кедр, лиственница сибирская и сосна. 5. Округ дальневосточных смешанных лесов уссурийского типа, в которых к разнообразным хвойным (кроме ели аянской, кедра корейского, пихты) примешивается очень богатая флора широколиственных видов: дуб монгольский, бархат амурский, орех маньчжурский и др. Г.В. Крылов [23] делит территорию Западной Сибири на пять лесорастительных зон: лесотундру (арктическую и горную), лишайниково-сосновых лесов, зеленомошных сосново-лиственничных лесов, травянистых сосновых и лиственничных лесов, остепненных лесов и агролесомелиоративных районов, и на три пояса: низко-, средне- и высокогорных лесов. На основе имеющихся данных по лесорастительному районированию, почвенно-климатическим условиям, народно-хозяйственному значению и степени хозяйственной освоенности лесных массивов в пределах отдельных районов, характера естественного лесовозобновления в наиболее распространенных типах леса, данных лесоустройства и опыта лесовосстановительных работ В.В. Огиевский [30] провел районирование лесовосстановительных мероприятий в Сибири, выделив ряд лесорастительных районов, в пределах которых необходим тот или иной комплекс лесовосстановительных мероприятий (рисунок 4.1). Кроме глобальных, охватывающих территорию страны или её крупные регионы, имеются местные лесорастительные районирования, более дробные и более точные с учётом большего числа факторов, обусловливающих размещение и природу лесов, в том числе и их возобновление. 4.2.2 Тип условий местопроизрастания В пределах лесорастительных зон, подзон и районов экологической основой районирования и проектирования лесокультурных работ служит лесная типология (типы условий местопроизрастания, типы леса, типы вырубок). Тип условий произрастания (тип лесных участков) – объединение участков с однородным лесорастительным эффектом. Для общей экологической оценки лесокультурного фонда чаще всего применяется классификация типов условий местопроизрастания Е.В. Алексеева - П.С. Погребняка, в основу которой положены два ведущих фактора почвенного плодородия – богатство и влажность почвы Название типов условий произрастания слагаются из двух слов, выражающих степень богатства: А – бор (почвы бедные), В – суборь (почвы относительно бедные), С – сугрудок (почвы богатые), Д – груд (почвы очень богатые) и степень влажности почвы: 0 – очень сухие, 1 – сухие, 2 – свежие, 3 – влажные, 4 – сырые и 5 – мокрые. Для определения типов условий произрастания используется большая совокупность признаков, в той или иной мере выражающих тесную связь между растительностью и условиями произрастания. К ведущим признакам относятся, прежде всего, сама растительность – древостой, подлесок, покров, состав и рост их; тип почвы, её морфологические признаки, механический и химический состав; глубина залегания грунтовых вод; рельеф и пр. (таблица 4.1). В пределах типов условий произрастания лесоводы выделяют типы леса, которые являются их климатическими аналогами. На извечно безлесных площадях, кроме типов условий местопроизрастания, устанавливают типы луга, болота, степи, пустыни и пр., которые в таксономическом отношении аналогичны типам леса. Таблица 4.1 – Классификационная схема типов условий местопроизрастания (по Е.В. Алексеву – П.С. Погребняку) Гигротопы А Боры 0 -ксерофильные (очень сухие) 1 - мезоксерофильные (сухие) 2 - мезофильные (свежие) 3 - мезогидрофильные (влажные) 4 –гидрофильные (сырые) 5 – ультрагидрофильные (болота) А0 А1 А2 А3 А4 А5 Трофотопы В С D Субори Сложные Дубравы субори (груды) (сугрудки) В0 С0 D0 В1 С1 D1 В2 С2 D2 В3 С3 D3 В4 С4 D4 В5 С5 D5 В зоне хвойных лесов для экологической оценки покрытых лесом площадей и свежих вырубок широкое применение имеет классификация типов леса биогеоценотической типологии В.Н. Сукачева. Типам условий местопроизрастания Алексеева-Погребняка в определённой степени соответствуют следующие наиболее распространённые типы леса по классификации Сукачева: А1 – сосняк лишайниковый, вересковый, мертвопокровный; А2 – сосняк брусничниковый; А3 – сосняк черничниковый; А4 – сосняк долгомошниковый; С2 – сосняк липовый; С3 – сосняки и ельники черничниковые и кисличниковые; С4 – ельник таволговый, травяноболотный, долгомошниковый; D2 – ельник липовый; D3 – ельник майниковокисличный; D4 – ельник приручейниковый. Почвенно-грунтовые и климатические условия в значительной мере предопределяют выбор и решение ряда принципиальных вопросов лесовыращивания (естественное и искусственное возобновление, посев и посадка леса, типы лесных культур и пр.). Выбор ряда агротехнических приёмов создания лесных культур, кроме того, зависит ещё от состояния и происхождения лесокультурной площади. Поэтому, более дробной единицей в пределах типа условий местопроизрастания для лесокультурных целей должна быть категория лесокультурных площадей. На основании лесоводственной и технологической оценки лесокультурные площади делят на четыре основные категории: а) пустыри, прогалины, поляны, бывшие сельскохозяйственные угодья, старые вырубки и гари с удаленными или сгнившими пнями, участки с очень редкими пнями или единичными деревьями без естественного возобновления, на которых возможна сплошная обработка почвы; б) вырубки, редины и гари без естественного возобновления с наличием пней до 500 шт./га на почвах с постоянным или временным избыточным увлажнением и до 600 шт./га на свежих и сухих почвах, где возможна частичная механизированная обработка почвы бороздами или полосами без предварительной расчистки, раскорчевки или корчевки технологических полос; в) вырубки, редины и гари без естественного возобновления с наличием пней более 500 шт./га на почвах с постоянным или временным избыточным увлажнением и более 600 шт./га на свежих и сухих почвах, на которых для частичной механизированной обработки почвы требуется предварительная полосная корчевка и расчистка; г) вырубки и гари, неудовлетворительно возобновившиеся главной породой или возобновившиеся мягколиственными породами; изреженные насаждения с густым подлеском, где для введения главной породы путем создания лесных культур необходима предварительная расчистка и корчевка, а затем частичная обработка почвы (при средней высоте мягколиственных пород до 2 м и более и сомкнутом пологе эти площади относят к фонду реконструкции). Учитывая, что основной категорией лесокультурных площадей в таёжной зоне является вырубка, значительный интерес представляет разработанная И.С. Мелеховым [25] типология вырубок. Имея самостоятельное значение, она в то же время служит составной частью лесной типологии в целом. Типы вырубок отражают динамику условий местопроизрастания и являются важным этапом формирования типа леса. Связь между экологическими и технологическими критериями, характеризующими почвенно-климатические условия, лесоводственное и технологическое состояние лесокультурной площади, и выбором определённых принципиальных решений лесовыращивания показана в таблице 4.2. Таблица 4.2 – Экологические и технологические основы лесовыращивания Экологический и тех- Основное значение нологический критерий критерия Лесорастительная зона Отражает природно-климатическую обстановку Тип условий местопроизрастания (тип леса, тип вырубки и т.п.) Характеризует конкретные экологические условия Категория лесокультурной площади Представляет технологическое состояние участка Вопросы лесовыращивания Объёмы естественного и искусственного восстановления, целевое назначение культур Метод и способ культур, ассортимент деревьев и кустарников, схемы смешения и размещения Технология создания культур 4.3 Основные этапы лесокультурного дела Основные этапы лесокультурного дела следующие: моделирование (проектирование) типа культур, их производство (закладка), формирование искусственного насаждения (рисунок 4.2). Отклонение или нечеткое соблюдение мероприятий на отдельных этапах приводит к нарушению системы, направленной на создание целевого насаждения с необходимой качественной характеристикой [38]. Под типом лесных культур понимают лесные культуры, характеризующиеся общими особенностями технологии создания, породным составом, размещением и густотой культивируемых древесных растений (ГОСТ 1755982). Современные таблицы типов лесных культур, широко используемые в практике лесокультурного производства, построены на зональной и типологической основе с учетом категории лесокультурной площади. 4.4 Проектирование типа лесных культур 4.4.1 Выбор и обследование лесокультурной площади Разработке проекта лесных культур (типа лесных культур) предшествуют предварительные работы: а) анализ природных условий района проектированию; б) изучение лесокультурного опыта на данном предприятии и на других в аналогичных условиях; в) выбор, обследование и оформление в натуре лесокультурной площади. Выбору лесокультурной площади предшествуют камеральные работы по анализу лесокультурного фонда на данном предприятии и выявлению участков, требующих первоочередного освоения. Основой для этого являются картографические и плановые материалы лесоустройства (план лесонасаждений, выкопировки с планшетов и др.), а также характеристика лесокультурного фонда, составленная по отчетным данным хозяйства. При разработке проекта лесных культур необходимо соблюдать очередность облесения лесокультурных площадей с учетом создания наиболее ценных насаждений и снижения затрат и времени на их выращивание. Особенно срочно нужно создавать леса полезащитного и противоэрозионного значения в степных и лесостепных районах. В пределах лесного фонда в первую очередь следует создавать лесные культуры в водоохранных и почвозащитных лесах, в зеленых зонах городов и в защитных полосах вдоль рек и дорог. В первую очередь целесообразно сажать лес в лесах второй и третьей групп на свежих незадернованных вырубках, там, где не ожидается естественного возобновления главных пород в приемлемый период (6-10 лет) изза быстрого и интенсивного зарастания площадей травянистой растительно- стью и малоценными лиственными породами, но где возможно выращивание высокопродуктивных древостоев хозяйственно ценных видов. В первую очередь также необходимо создавать лесные культуры на тех лесокультурных площадях, где возможны процессы заболачивания и смыва почвы после вырубки леса, а также там, где после рубки мягколиственных древесных видов необходимо вырастить насаждения из других более ценных видов. Во вторую очередь лесные культуры создают на полузадернелых невозобновившихся вырубках, почвы которых еще не совсем утратили свойства лесных почв, а также на вырубках, частично возобновившихся главной породой. В третью очередь культуры создают на старых вырубках, пустырях, прогалинах, гарях и других участках, почвы которых сильно задернели и уплотнились. В задачи обследования лесокультурных площадей входят: выявление в натуре этих площадей, уточнение их лесорастительных условий, состояния естественного возобновления, степени и характера увлажнения и задернения почвы, наличия пней и почвенных вредителей. При обследовании площадей проводят их подробное описание. Для этой цели по ходовой линии (визиру) проводят глазомерное описание естественного возобновления и подроста, живого напочвенного покрова, пней или древостоя, делают почвенные разрезы и прикопки, дают характеристику прилегающих к участку площадей, степени захламленности, поранения почвы при лесозаготовках, устанавливают категорию лесокультурной площади («а», «б», «в», «г»). При учете пней или древостоя указывают формулу состава и распределение пней по диаметру в процентах на мелкие – диаметром до 16 см, средние – от 20 до 28 см, крупные – 32 см и более. Для характеристики почв используют имеющиеся в лесхозе материалы. На каждом участке закладывают почвенный разрез или прикопку, а при наличии разнородных условий – несколько разрезов [29]. Оценка естественного возобновления вырубки главными породами – одно из важных условий при назначении тех или иных лесоводственных, лесокультурных и иных работ. В зависимости от количества, качества и расположения самосева и подроста на вырубке выбирают метод и способ ее закультивирования, проектируют мероприятия по содействию естественному возобновлению, или вырубленная площадь остается под естественное заращивание. Оценку естественного возобновления производят по соответствующим шкалам. Площади, намеченные под культуры хвойных пород, обязательно обследуют на заселенность почвы личинками вредных насекомых. Под культуры назначают участки, заселенность почвы которых личинками вредных насекомых не превышает установленной нормы в соответствующих условиях. Выбор участков под реконструкцию малоценных молодняков производят также как для посадки и посева леса. При этом под реконструкцию наме- чают малоценные сомкнутые насаждения первого класса возраста, произрастающие в почвенно-климатических условиях, которые позволяют вырастить более ценные и производительные древостои; заросли кустарников под пологом редкостойных древостоев; низкополнотные молодняки ценных хвойных и лиственных видов первого класса возраста и другие неполноценные насаждения. В первую очередь реконструкцию проводят в лесах первой группы и приравненных к ним насаждениях. Участки, предназначенные под посадку или посев леса, а также под реконструкцию насаждений, снимают угломерными инструментами и на них составляют план в масштабе 1:10000 с привязкой к квартальной сети. Площадь участка исчисляют с точностью до 0,1 га. План участка вычерчивают в проекте лесных культур. Участки закрепляют в натуре путем установки столбов в местах пересечения сторон участка. Длина столбов составляет 2 м, диаметр 12-16 см. В нижний торец столба врезают крестовину. Верхний торец столба затесывают на два ската. Под затесом делают гладкую выемку (щеку), на которой после проведения лесокультурных работ пишут номер квартала, метод создания культур (посев или посадка), название главного вида, год и площадь участка. 4.4.2 Содержание проекта лесных культур На каждый участок, отведенный для посадки и посева леса или реконструкции насаждений лесокультурными методами, лесничий составляет проект лесных культур по соответствующей форме (форма 1). Срок разработки проекта, увязывается с длительностью цикла обработки почвы, то есть проект разрабатывают за год и более до закладки культур. При разработке проекта, руководствуясь действующими положениями и указаниями, таблицами типов лесных культур и технологическими картами, решают вопрос о методе производства, способах выращивания и типе лесных культур. Создание насаждений специального назначения производят по проектам, разрабатываемым проектными организациями в установленном порядке. При выборе типа лесных культур большое значение имеет правильный выбор главного вида. Обычно это местный лесообразующий вид, соответствующий коренному типу леса на вырубке. На участках, где условия местопроизрастания позволяют успешно выращивать насаждения разных видов предпочтение надо отдавать тому из них, который отличается наибольшей продуктивностью и наиболее полно отвечает целевому назначению культур. В отдельных случаях, основываясь на положительном опыте, можно рекомендовать внедрение интродуцированных видов [42]. Основным критерием оптимальности при выборе ассортимента культур является, возможно, более полное соответствие экологии древесных растений условиям местопроизрастания на лесокультурных площадях. В проект лесных культур входит и технология осуществления лесокультурного процесса. Под технологией создания лесных культур понимают совокупность последовательных приемов и операций, обеспечивающих выращивание лесных культур заданного качества (ГОСТ 17559-82). Лесокультурное производство должно охватывать период, включающий подготовительные работы, обработку почвы, посадку и посев леса и уходы за культурами до такого их состояния, когда гарантировано создание древостоя требуемого состава. Основным признаком завершенного лесокультурного производства следует считать такое состояние лесных культур, когда созданное насаждение по густоте, составу и другим показателям отвечает цели хозяйства, является устойчивым и гарантировано от гибели в связи с возможным заглушением травянистой растительностью и лиственными породами [29]. Непременным условием выбора оптимальной технологической схемы выращивания лесных культур является соблюдение совместимости технологии с экологическими условиями выращивания главного вида. Это достигается выбором систем технологических операций с соответствующей лесохозяйственной техникой, удовлетворяющей необходимым агротехническим условиям. Под агротехническими условиями понимают требования к механической обработке почвы, технике посадки (посева), уходу за почвой и пр., способствующие лучшей приживаемости и росту культивируемых растений. В соответствии с технологическим состоянием лесокультурной площади и условиями увлажнения выбирают машины и механизмы для создания определенного типа посадочного места. Проект лесных культур составляют в двух экземплярах, его проверяет, и утверждает главный лесничий в год его составления, но не позднее 15 октября, предшествующего посадке и посеву, до начала подготовки площади и обработки почвы на участке. Один экземпляр проекта остается на предприятии, другой возвращается лесничеству и хранится в делах до момента перевода культур в покрытую лесом площадь. 4.5 Производство лесных культур 4.5.1 Подготовка площади Различным способам механической обработки почвы под лесные культуры в зависимости от характера лесокультурной площади предшествуют подготовительные работы – уборка порубочных остатков и крупных камней или валунов, сплошная или частичная раскорчевка пней, планировка площади, предварительное сельскохозяйственное пользование, осушение или обводнение и т.п. Проведение этих операций, позволяет применять комплексную механизацию лесокультурных работ и создавать благоприятные условия для роста культур. Подготовку площади для производства лесных культур, прежде всего, проводят на вырубках и гарях категории «в» и «г», а в случае захламленности – и категории «б». При этом выполняют следующие работы: расчистку технологических полос с уборкой порубочных остатков и валежника, частичную или сплошную корчевку пней с вычесыванием корней и заравниванием подпневых ям, расчистку коридоров среди поросли и самосева мягколиственных пород или сплошное их удаление [29]. Полосная расчистка и корчевка пней, особенно на вырубках с большим их количеством и переувлажненными почвами, сопровождается удалением с полосы значительной части верхнего дернового горизонта (до 75-80 %). Это приводит к ухудшению водно-физических свойств почвы и снижению ее плодородия, а следовательно, к ухудшению приживаемости и роста лесных культур. Поэтому корчевку пней следует рассматривать как мероприятие вынужденное. Раскорчеванные полосы должны иметь плавные искривления около оставляемых пней, чем достигается копирование следа трактора почвообрабатывающими и лесопосадочными машинами, и тем самым исключаются повреждения культур при механизированных уходах. Для расчистки полос применяют клин для расчистки полос КРП-2.5, корчеватели-собиратели Д-695А, Д-496А, Д-513А и другие орудия. Хорошо зарекомендовала себя машина МРП-2, которая за один проход расчищает полосу шириной 2 м с минимальным удалением гумусового горизонта. Машина МРП-2 на расчищаемых полосах может раскорчевывать пни диаметром до 24 см. Для этих же целей используют подборщик сучьев ПС-5, который за один проход расчищает от порубочных остатков, валежника и неликвидной древесины полосу шириной 3 м. ПС-5 корчевку не производит, но одновременно с расчисткой полос рыхлит поверхность почвы. Полосную и сплошную корчевку (при отсутствии крупных пней) производят корчевальными машинами (КМ-1, КМ-1А). Крупные пни диаметром до 45 см корчуют более мощными машинами на базе трактора Т-100М, Т-100МГП и др. Устройство коридоров среди зарослей кустарника и мелколесья малоценных видов производят кусторезами разных конструкций. Удаление надземной части пней, и полосная расчистка с удалением пней на глубину до 0,3 м производят с использованием машины для удаления надземной части пней (МУП-4). Перечень перспективных машин и механизмов по зонам и условиям выполнения операций для их применения с целью расчистки вырубок от пней и порубочных остатков приведен в таблице 4.3. Таблица 4.3 - Комплекс машин, рекомендуемых для расчистки лесокультурных площадей в равнинных условиях [29] Операция Наименование машиУсловия выполнены и ее марка ния операции 1 2 3 Вырубки с дренированными почвами Удаление порубочных Подборщик сучьев Свежие вырубки остатков ПС-5 Полосная или сплошная Клин для расчистки Сильно захламленрасчистка, ширина полос полос КРП-2.5 ные вырубки с чис2-2.5 м, расстояние между лом пней до центрами полос не более 600 шт./га 5м Машина для расчистки полос МРП-2 Удаление надземной ча- Машина для удаления Свежие, хорошо сти пней надземной части пней очищенные МУП-4 вырубки Вырубки с временно переувлажненными почвами Удаление порубочных Подборщик сучьев Свежие вырубки остатков ПС-5 Полосная или сплошная Клин для расчистки Сильно захламлёнрасчистка с корчевкой полос КРП-2.5 ные вырубки с чиспней лом пней до 600 шт./га Корчеватель Сильно захламленные вырубки с числом пней до 600 шт./га Машина для расчистки Сильно захламлёнполос МРП ные вырубки в свежих и влажных ельниках-черничниках Удаление надземной ча- Машина для удаления Свежие, хорошо сти пней надземной части пней очищенные МУП-4 вырубки Окончание таблицы 4.3 1 2 3 Вырубки с постоянно избыточно увлажненными почвами с мощностью торфяного горизонта до 20 см 1. Создание культур по расчищенным полосам между осушительными канавами Расчистка трасс под осу- Корчеватель-собиратель Долгомошникошительные канавы с меМП-7А вые и сфагновые жосевым расстоянием типы леса 20-30 м Прокладка осушительных Канавокопатель лесной То же канав навесной ЛКН-600 Расчистка полос между Машина для удаления То же осушительными канавами надземной части пней МУП-4 Вычесывание корней и Корчевальная машина То же остатков пней КМ-1 2. Создание культур по пластам осушительных канав Полосная раскорчевка Корчеватель-собиратель Долгомошникопней, ширина полос 3 м, МП-7А вые и сфагновые расстояние между центипы леса трами полос 6 м Осушенные болота и выработанные торфяники Расчистка полос шириной Машина для расчистки 2-2,5 м полос МРП-2 Вырубки и гари, возобновившиеся лиственными породами (реконструкция) с дренированными и временно переувлажненными почвами Прокладка коридоров Кусторез ДП-24 шириной 2,4-3 м Полосная корчевка пней Корчевальная машина КМ-1 4.5.2 Обработка почвы 4.5.2.1 Основные требования В процессе обработки почвы важно создать оптимальные экологические условия в лесокультурном посадочном месте. Это достигается применением специальных систем, способов и приемов механической обработки почвы, которые целенаправленно изменяют водный и воздушный, тепловой и питательный режимы почвы, а также устраняют травянистую растительность. Основные задачи обработки почвы следующие: а) изменение строения пахотного слоя почвы и ее структурного состояния, обеспечивающих оптимальный водный, воздушный, тепловой и питательный режимы; б) усиление круговорота питательных веществ путем извлечения их из глубоких горизонтов почвы и воздействия в необходимом направлении на микробиологические процессы; в) уничтожение сорных растений, возбудителей болезней и вредителей; г) защита почвы от ветровой и водной эрозии; д) создание благоприятных условий для посадки сеянцев и саженцев и посева семян деревьев и кустарников; е) заделка в почву растительных остатков и удобрений. Под приемом обработки почвы понимают однократное воздействие почвообрабатывающими орудиями на почву. Различают приемы общие и специальные. К общим приемам обработки почвы относят вспашку, лущение, шлейфование, боронование, культивацию, прикатывание, безотвальное рыхление и т. п.; к специальным — двухслойную и трехслойную вспашку, плантажную вспашку с предплужником, фрезерование и т. п. Отдельно взятый прием не может обеспечить решения задач, возлагаемых на обработку. Поэтому применяют несколько приемов или целую систему. Под последней понимают совокупность приемов обработки почвы, выполняемых в определенной последовательности и подчиненных решению главных ее задач применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям. Существуют следующие системы обработки почвы: зяблевая, черного, раннего, занятого и сидерального паров и др. Способ обработки характеризует степень охвата площади механической обработкой почвы и тип создаваемого при этом посадочного места (сплошная и частичная обработка почвы, полосами, бороздами, площадками и т. п.). Он определяется категорией лесокультурной площади, лесорастительными условиями и хозяйственноэкономическими соображениями. В зависимости от лесорастительных зон, условий местопроизрастания, категорий лесокультурных площадей обработка почвы может быть сплошной или частичной. Посадка культур возможна и без обработки почвы. Это допустимо только на площадях с почвами легкого механического состава, когда отсутствуют корневищные растения, нет опасности заглушения главной породы травянистой растительностью и чрезмерного иссушения почвы. Эффективность механической обработки почвы, особенно при частичной обработке на вырубках и гарях, связана с правильным определением для данных лесорастительных условий типа посадочного (посевного) места. Вы- деляют три типа посадочного места: нулевая обработка, микропонижение и микроповышение. Нулевая обработка, т. е. вровень с окружающей поверхностью почвы. Применяется на дренированных почвах с нормальным увлажнением, а также в сухих условиях местопроизрастания. В этих случаях водный и воздушный режимы почв находятся в благоприятных сочетаниях. Микропонижение (дно борозд, пониженные площадки, ямки и т. п.). Этот тип посадочного места целесообразен в очень сухих и сухих условиях местопроизрастания, где в результате недостаточного и неустойчивого увлажнения почв почвенный микроклимат неблагоприятен для приживания и роста культур. Одна из основных задач механической обработки почвы в этих условиях — повышение влажности почвы в посадочном месте с тем, чтобы водный и воздушный режимы почвы имели оптимальное или благоприятное сочетание. По технологическим соображениям посадка культур допустима также в неглубокие микропонижения на свежих легких почвах, но не на тяжелых. Микроповышение (пласты, гряды, холмики, опрокинутая дернина площадок и т. п.). Такой тип посадочного места создают в условиях избыточного увлажнения и временного (сезонного) переувлажнения на недостаточно дренированных суглинистых почвах. В этих условиях растения больше страдают от недостатка воздуха в почве, чем от ее переувлажнения. Размеры микроповышений должны быть такими, чтобы за счет уменьшения влажности почвы увеличить ее воздухообеспеченность и тем самым создать для выращиваемых культур благоприятный водно-воздушный, а также тепловой и питательный режимы почвы. 4.5.2.2 Сплошная обработка почвы Сплошная обработка почвы применяется на площадях, не требующих раскорчевки и безопасных в эрозионном отношении. В условиях Западной Сибири основной район применения сплошной обработки почвы – ленточные, островные боры и колковые леса степной и южной части лесостепной зон. Сплошную обработку почвы обычно применяют на старопахотных почвах, бывших до этого под сельскохозяйственным пользованием; на целинных почвах прогалин и полян, на старых вырубках (пустырях) со сгнившими корнями; на раскорчеванных площадях, вышедших из-под леса. Обработка почвы проводится на глубину до 35-40 см. При этом, если на поверхность выворачивается подзолистый горизонт, то глубина пахоты уменьшается, а почву на нужную глубину рыхлят почвоуглубителем. Применяют зяблевую вспашку, а на участках, заросших корневищными и корнеотпрысковыми сорняками – по системе черного пара, а в условиях проявления дефляции или водной эрозии – по системе раннего пара. Сплошную вспашку производят в зависимости от размеров участков 1-5корпусными плугами общего назначения. Для крупных участков целесообразнее 4-5-корпусные плуги, агрегатируемые с гусеничными тракторами класса 30-40 кН: ПЛН-5-35 с трактором Т-150 или Т-4 (Т-4А); «Труженик» с трактором ДТ-75 (ДТ-75М); ПН-4-35 «Пахарь» и ПЛН-4-35 с трактором ДТ-75 (ДТ-75М). На малых и средних участках используют 1-3-корпусные плуги: ПЛН-3-35 со всеми модификациями трактора «Беларусь»; ПН-2-30Р с трактором Т-40 (Т-40А); ПН-30Р с трактором Т-25. Глубина отвальной вспашки 25-30 см, безотвальной (4-5-корпусные плуги) до 40 см. Для сплошной обработки почвы на старых вырубках со сгнившими пнями и естественным возобновлением высотой до 2 м, а также на раскорчеванных свежих вырубках и заросших кустарниками площадях применяют кустарниково-болотные плуги. Прицепной плуг ЦКБ-75 и навесной ПБН-75 агрегатируются с тракторами Т-74, ДТ-75, ДТ-75Б и ДТ-75М; навесной широкозахватный плуг ПБН-100А с тракторами Т-100МГС и Т-100МБГС. Этими плугами, в соответствии с агротехническими требованиями производится нулевая (выровненная) вспашка или образуются микроповышения в виде пластов и гряд, чередующихся с дренирующими бороздами. Дополнительную обработку почвы после сплошной вспашки плугами общего назначения выполняют зубовыми боронами с различными тракторами и паровыми культиваторами: КПГ-4Г и КПС-4 с тракторами «Беларусь» и Т-40АМ. После основной обработки кустарниково-болотными плугами пласты разделывают дисковыми боронами БДТ-3.0 или БДНТ-2.2 с тракторами ДТ-75, ДТ-75Б и др. Эту же операцию выполняют машины фрезерного типа: ФБН-1.5 с трактором ДТ-75 (ДТ-75Б); ФБН-2 с трактором Т-100МГС и др. Фрезы используют и при основной обработке почвы [29]. 4.5.2.3 Частичная обработка почвы Частичную обработку почвы в отличие от сплошной проводят не на всей площади, подлежащей закультивированию, а полосами, бороздами, террасами или площадками различного размера, занимающими обычно от 20 до 50 % от общей площади. Ее применяют на участках, где невозможна или нецелесообразна сплошная обработка почвы: на не раскорчеванных вырубках; на вырубках с недостаточным количеством благонадежного подроста и самосева главных пород; на площадях, заросших лиственным молодняком и кустарником; в рединах; на крутосклонных песчаных землях и других площадях, где сплошная обработка может вызвать эрозионные процессы, а также на избыточно увлажненных площадях, где обработка почвы должна быть связана с созданием микроповышений и проведением дренажной сети. Частичная обработка почвы, так же как и сплошная, проводится для борьбы с сорной растительностью, улучшения водного, воздушного и теплового режима почвы и повышения ее плодородия. В зависимости от почвен- ных условий и от развития живого напочвенного покрова каждая из этих задач может быть основной. Так, при обильном разрастании трав на вырубках злаковых, разнотравных, осоковых, вейниковых, крупно-травных и близких к ним типах основной задачей частичной обработки почвы является борьба с сорной растительностью. На почвах с избыточным увлажнением в число главных задач входит улучшение аэрации почвы, на сухих и глубоких песках и песчаных почвах – накопление и сбережение влаги, в условиях северной тайги и лесотундры – улучшение теплового режима почвы. Частичная обработка является одним из основных способов обработки почвы под лесные культуры в таежной зоне, а также в зонах смешанных, лиственных и горных лесов. Ее производят в летне-осенний период года, предшествующего посадке лесных культур. В дренированных условиях на слабо задернелых почвах обработка может производиться одновременно с посадкой лесных культур. Этот способ обработки почвы выполняется лесными дисковыми и лемешными плугами, фрезами, плугамиканавокопателями. Обработка почвы полосами применяется во всех лесорастительных зонах: в лесной и лесостепной – на плодородных почвах для борьбы с травянистой растительностью или с возобновлением малоценной древеснокустарниковой растительностью, в степной – для борьбы с дефляцией почв, на крутых склонах – для борьбы с водной эрозией, на сухих песчаных почвах – для накопления и сохранения влаги. Полосную обработку почвы производят вспашкой полос или путем глубокого безотвального рыхления (перемешивания) напочвенного покрова, подстилки и минерализованного слоя, а также путем перемешивания лесной подстилки с верхним слоем почвы. На незадернелых участках со свежими песчаными и супесчаными почвами полосную обработку проводят путем перемешивания лесной подстилки с верхним слоем почвы. На участках с относительно богатыми дерново-подзолистыми почвами полосы обрабатывают путем перемешивания подстилки с минеральным горизонтом на глубину до 20 см. Обработку полос плугами проводят на свежих вырубках при наличии в составе напочвенного покрова корневищной и корнеотпрысковой растительности, на задернелых старых вырубках, а также на целинных и старопахотных землях. Вспашку делают глубже расположения основной массы корней травостоя. При наличии близко залегающих ортштейнового горизонта и гипса одновременно со вспашкой проводят глубокое рыхление или безотвальную вспашку для разрыхления уплотненных горизонтов. В горных условиях на слабо покатых склонах (9-12°) полосы располагают поперек склона. Ширина обработанных полос изменяется в зависимости от эрозионного состояния территории. При узколенточном способе ширина обработанных полос составляет 1,5-2,0 м, необработанных промежутков 0,5-1,5 м; при узкополосном – соответственно 5-10 м и 2-3 м; а при широкополосном – 15-20 м и 2-3 м. Ширина полос увеличивается с уменьшением потенциальной опасности эрозионных процессов и увеличения степени зарастания участков травянистой растительностью. Обработка почвы бороздами применяется преимущественно в условиях, где целесообразна посадка культур в дно борозды. К таким условиям относят дренированные почвы в зонах смешанных и лиственных лесов, лесостепной зоны, а также песчаные, супесчаные и легкосуглинистые свежие и сухие почвы зоны хвойных лесов. На таких лесокультурных площадях быстро высыхают верхние слои почвы, поэтому создание микропонижений способствует повышению приживаемости лесных культур. Для частичной обработки почв полосами и бороздами используют следующие машины и орудия: на дренированных почвах – плуг комбинированный лесной ПКЛ-70; плуг лесной широкозахватный ПЛШ-1.2; плуг лесной дисковый ПЛД-1.2; фрезу лесную унифицированную ФЛУ-0.8, покровосдиратель дисковый ПДН-1; на переувлажненных почвах – плуг лесной полосный ПЛП-135; плуг лесной ПЛО-400; плуг лесной ПЛМ-1.3; плуг лесной ПЛ-2-50; фрезу лесную шнековую ФЛШ-1.2; плуг-канавокопатель лесной навесной ПКЛН-500А; канавокопатель навесной ЛКН-600. На вырубках с избыточным увлажнением применяют канавокопатели. В этом случае сначала определяют направление борозд с таким расчетом, чтобы избыточные воды по канавам, образованным канавокопателем, поступали в пониженные элементы рельефа. В этих условиях применяют плугканавокопатель ПКЛН-500А. Сеянцы высаживают в два пласта. При количестве пней более 500 шт./га их корчуют полосами шириной 3 м. Расстояние между центрами прокладываемых канав составляет 5-6 м. На влажных, сырых и избыточно увлажненных почвах всех зон, где посадку леса необходимо производить в искусственно созданные микроповышения, иногда с одновременным отводом поверхностных вод по бороздам, также применяется обработка почвы бороздами. Однако посадку сеянцев и саженцев производят в пласт. Почву для посадки и посева леса в перевернутые пласты обрабатывают за год до производства этих работ, или перед посадкой (посевом), с обязательным прикатыванием пластов гусеницами трактора. При работе плуга ПЛП-135, который навешивается впереди трактора, этот процесс производится одновременно с нарезкой пластов. При обработке почвы нельзя допускать выноса на поверхность подзолистого горизонта, так как в этом случае почва быстро заплывает, уплотняется, что усиливает испарение влаги из почвы и задерживает рост высаженных растений. В условиях периодического и избыточного увлажнения, когда требуется предохранить посадочные места от задернения и развития высокорослого травостоя, допустимы частичная обработка почвы с выносом на поверхность подзолистого горизонта. Культуры в этих условиях не требуют частых уходов за почвой и хорошо растут. Их корневые системы при посадке попадают в гумусовый горизонт или быстро достигают его. Обработку почвы площадками производят в тех случаях, когда невозможна ее обработка полосами и бороздами: на вырубках, гарях, рединах, частично возобновившихся главными или второстепенными древесными растениями, при групповом расположении подроста, а также на других участках, не допускающих обработки почвы полосами или бороздами (крутых склонах, сильно каменистых почвах и т. п.). Размер площадок зависит от степени развития растительности, богатства почв и обеспеченности их влагой. На бедных и менее задернелых почвах их величина должна быть меньшей. Чем крупнее площадки, тем меньше их размещают на один гектар. При обработке почвы площадками участок минерализуется на 20-25 %. В зависимости от этого количество небольших площадок (0,25 - 0,5 м2) составляет 4-8 тыс. на 1 га, сравнительно больших площадок (1,5х2 и 2х3 м) 300-700 шт./га. Ввиду большой трудоемкости устройства площадок их делают вручную только на тракторонепроходимых участках лесокультурного фонда. Для механизированной обработки почвы площадками применяют бульдозеры, корчеватели, тракторные площадкоделатели, рыхлители почвы площадками РПП-0.7. Площадки крупного размера (3х2 м и более) делают универсальным бульдозером Д-493А на тракторе Т-100МГП. Площадки крупного размера обрабатывают корчевателями-собирателями навесными (Д-695А, Д-496А и Д-513А) на тракторе Т-100МГП путем рыхления почвы на глубину 20-25 см и на полную ширину захвата корчевателя. Бульдозеры сдирают верхнюю, задернелую часть почвы площадками шириной 2,5-3 м и длиной 3-5 м и более. Расстояние между площадками 5-10 м. На 1 га размещают 100-200 площадок. Глубина площадок 10-30 см. Корчеватели обрабатывают площадки размером 1.5х1.5 м в количестве 500800 на 1 га. Площадки не зарастают травой в течение двух-четырех лет и не нуждаются в уходе. К недостаткам обработки почвы бульдозером относятся удаление с площадок верхнего плодородного слоя почвы и образование на лесокультурной площади ям и куч. Комплекс перспективных машин по зонам для частичной обработки почвы, при создании культур в равнинных условиях приведен в таблице 4.4. Таблица 4.4 - Комплекс машин для частичной обработки почвы [29] Операция 1 Наименование Условия выполнения операции машины и ее марка 2 3 Вырубки с дренированными почвами Нарезка борозд с шириной междурядья 3-5 м Плуг лесной Вырубки с числом пней до комбинирован600 шт./га, почвы супесчаные и ный ПКЛ-70 легкий суглинок, задернелые Плуг лесной Вырубки с числом пней до 600 широкозахват- шт./га, почвы сильно зарастающие ный ПЛШ-1.2 травянистой растительностью Полосное рыхлеПлуг лесной Вырубки с числом пней до ние с шириной дисковый 600 шт./га, почвы супесчаные и междурядий 3-5 м ПЛД-1.2 суглинистые Фреза лесная Вырубки после срезки надземной унифицирован- части пней, почвы бедные, слабоная ФЛУ-0.8 задернелые Вырубки с временно переувлажнёнными почвами Обработка почвы Плуг лесной поВырубки с числом пней до с образованием лосный 600 шт./га без предварительной двух пластов, ПЛП-135 расчистки ширина междурядий до 5 м Плуг лесной Вырубки после раскорчёвки двухкорпусной одноотвальный ПЛ-2-50 Обработка почвы Плуг лесной для Вырубки после полосной с образованием обработки почрасчистки и раскорчевки пней микроповышения вы микроповы(гряды), ширина шениями междурядий 4-5 м ПЛМ-1.3 Фреза лесная Вырубки с числом пней до шнековая 600 шт./га без предварительной ФЛШ-1.2 корчевки или после удаления на почвах со слабым травяным покровом Окончание таблицы 4.4 1 2 3 Вырубки с постоянно избыточно увлажнёнными почвами с мощностью торфяного горизонта до 20 см 1. Создание лесных культур по расчищенным полосам между осушительными каналами Обработку почвы не производят 2. Создание лесных культур по пластам осушительных канав Обработка почвы пластами по раскорчёванным полосам Плуг канавокопатель лесной ПКЛН-500А Канавокопатель лесной навесной ЛКН-600 Обработка почвы Плуг лесной одпластами по раснокорпусный корчеванным поПЛО-400 лосам Плуг лесной шнековый ПШ-1 Прикатывание Трактор ЛХТпластов 55МБ Минеральные грунты с мощностью торфяного горизонта до 40 см Торфяники с моховым покровом Минеральные грунты с мощностью торфяного слоя до 20 см Минеральные грунты Торфяные и минеральные грунты с мощностью торфяного слоя до 20 см Осушенные болота и выработанные торфяники Обработка почвы Фреза лесная унифицированная ФЛУ-0.8 Вырубки и гари, возобновившиеся лиственными породами (реконструкция) с дренированными и временно переувлажненными почвами Обработка почвы, как и на вырубках с дренированными и временно переувлажненными почвами 4.5.3 Обработка почвы с использованием химических средств Под этим видом обработки понимают предварительное уничтожение нежелательных растений на лесокультурной площади с помощью гербицидов и арборицидов. Гербициды применяют для уничтожения или подавления сорняков, а арборициды для борьбы с нежелательной древесной и кустарниковой растительностью. Химическую обработку почвы проводят вместо механической, или в комплексе с ней. Обработку арборицидами осуществляют в июне – августе и не ранее чем через год после рубки леса, т. е. после того, как в значительной степени упадет порослевая способность лиственных пород. Для уничтожения поросли мягколиственных пород при подготовке почвы под лесные культуры применяют препараты 2,4-Д в дозе 1-4 кг/га. Для уничтожения травянистых растений могут быть использованы противозлаковые гербициды: далапон (3-5 г/м2) и трихлорацетат натрия (ТХА) (6-15 г/м2). Они эффективны на участках, где травяной покров представлен злаками, и невозможно использовать почвообрабатывающие орудия. Оба препарата применяют за год до посадки культур, в некоторых случаях – перед механической обработкой почвы. Вносят их с таким расчетом, чтобы после вспашки они оказались под пластом и на прилегающей к внешней стороне пласта полосе шириной до 0,5 м. Проводят также предпосадочную об- работку после вспашки почвы. Использовать гербициды и арборициды следует строго в соответствии с требованиями, изложенными в технических указаниях, инструкциях и рекомендациях. Эффективными гербицидами для химической обработки почвы под культуры являются гербициды на основе глифосата (раундап, утал и др.) и велпар. Утал, раундап и др. препараты на основе глифосата применяют за год до производства культур любых пород, а велпар - при обработке почвы под культуры устойчивой к нему сосны. Глифосат рекомендуется использовать на лесокультурных площадях сильно заросшими злаками и осоками. Опрыскивание травянистых растений проводят во время их вегетации (в июне-сентябре). При обработке в июне– июле глифосат применяют в дозах 0,2-0,3 г/м2, при обработке в августесентябре – 0,4-0,5 г/м2. Велпар в дозах 0,5-1,0 г/м2 в качестве гербицида можно применять в любое время года, но лучше в мае-июне. Посадка сосны может производиться сразу после весеннего внесения велпара, либо на следующий год при других сроках химической обработки. 4.5.4 Огневой способ обработки почвы Огневая обработка почвы в настоящее время практикуется крайне редко. Она применяется главным образом в виде обжига верхней части лесной подстилки при сжигании порубочных остатков. Порубочные остатки при очистке мест рубок укладываются в кучи или валы с таким расчетом, чтобы при сжигании не повреждался подрост, молодняк, семенные группы и куртины, а также древостои по границам лесосеки. На огневищах (кострищах) накапливается большое количество золы. Избыток золы снижает количество всходов и приживаемость высаженных сеянцев и саженцев, поэтому перед посевом или посадкой золу надо разбросать вокруг кострищ, а дно кострищ разрыхлить граблями. При сильном прогорании лесной подстилки на кострищах летней рубки семена высевают в края кострища, а при слабом прогорании подстилки – в цент кострища. На бедных боровых почвах в лишайниковых, вересковых борах, а иногда и в сосняках брусничниковых огневая обработка почвы воспрещается, так как приводит к обеднению почвы питательными веществами и к снижению приживаемости и роста лесных культур. Обработка почвы огнем может компенсировать очистку лесосеки от порубочных остатков и обработку почвы на дренированных почвах. Обработка огнем наиболее эффективна на тех участках, где имеется большое количество неубранных порубочных остатков, большое задернение, завалуненность или почва поражена пестрой гнилью. 4.5.5 Посадка леса Посадка леса – посадка лесного посадочного материала одной или нескольких древесных пород с целью создания лесных культур (ГОСТ 1755982). Посадка является основным методом искусственного лесовосстановления. В определенных условиях посадка более надежна и экономически оправдана, чем посев. Посадка имеет следующие преимущества перед посевом: сокращается срок выращивания насаждений, высаженные сеянцы и саженцы меньше страдают от сорной растительности и пересыхания верхних слоев почвы; на выращивание в питомнике необходимого количества сеянцев для посадки их на 1 га требуется семян в 5-7 раз меньше, чем для посева на лесокультурную площадь. Отрицательными сторонами посадки являются деформация корневой системы и более сложная техника посадочных работ. Посадке следует отдавать предпочтение перед посевом на сухих почвах с быстро пересыхающими верхними горизонтами, на избыточно увлажненных почвах, на плодородных почвах, где буйно и быстро развивается травянистая растительность, а также на участках, поврежденных водной и ветровой эрозией. При создании лесных культур обычно используют сеянцы и саженцы. Применяемый для лесокультурных целей посадочный материал должен быть высококачественным и отвечать требованиям ГОСТа. Качество сеянцев и саженцев характеризуется высотой стволика, диаметром корневой шейки и некоторыми внешними признаками, а также степенью развития фитомассы отдельных частей растений и их соотношением. Сеянцы и саженцы должны иметь ровные стволики, полностью одревесневшие верхушки побегов и окончательно сформировавшиеся почки, находящиеся в состоянии покоя, здоровую, достаточно разветвлённую корневую систему с достаточным количеством мочковатых корней. Не допускаются сеянцы и саженцы с двойными стволиками и раздвоением главного побега, с механическими повреждениями и зараженные вредителями и болезнями. Сеянцы должны быть выращены из семян местного происхождения или из семян, завезённых из других районов в соответствии с лесосеменным районированием. Посадочный материал, доставленный на лесокультурную площадь, немедленно прикапывают в защищенном от солнца и ветра месте. Извлечённые из прикопки сеянцы и саженцы просматривают, подрезают корневую систему до установленной ГОСТом длины, а также подрезают корни, повреждённые при выкопке. При выкопке посадочного материала, а также сортировке, хранении и посадке его на лесокультурную площадь не допускается даже незначительного подсыхания корневых систем, так как это приводит к снижению приживаемости и ухудшению роста культур. На площадях с развитым травянистым покровом следует высаживать наиболее крупномерный посадочный материал, чем на площадях с неразвитым травянистым покровом. В соответствии с этим возраст посадочного материала увеличивается по мере перехода от зеленомошных типов леса к травяным, а также от свежих вырубок к старым. На северных склонах лучше для посадок использовать крупномерный посадочный материал. Количество посадочных мест при использовании саженцев уменьшается и составляет 50-60 % от необходимого количества высаживаемых сеянцев (должно быть не менее 2,5 тыс. шт./га). Чаще всего саженцами создают культуры ели, которые хорошо переносят пересадку в более старшем возрасте. В лесной зоне посадка лесных культур хвойных пород может производиться в три срока: весной, в конце лета и осенью. Критерием определения срока посадки для позднелетнего срока служит наличие полностью сформированной верхушечной почки; осенняя посадка производится в начале листопада. Лучшим сроком посадки в условиях Сибири является ранняя весна. Этот период характеризуется наиболее благоприятными экологическими условиями. Весной сеянцы и саженцы древесных растений обладают высокой корнеобразовательной способностью, что способствует сокращению срока и повышению процента приживаемости посадочного материала. Весеннюю посадку лучше всего начинать до вегетационного периода и проводить в более сжатые сроки, до пересыхания верхних слоёв почвы и начала развёртывания почек у сеянцев. Запаздывание с посадкой приводит к снижению приживаемости, торможению роста культур и значительному отпаду сеянцев. Это связано с нарушением водообмена и усиленным расходом запасных питательных веществ, а повреждённая при выкопке и посадке корневая система не может в полной мере обеспечить растения минеральным питанием и восполнить расход влаги на транспирацию, особенно в засушливый период. Осеннюю посадку осуществляют в тех районах, где имеются достаточная влажность почвы и благоприятные температурные условия, которые обеспечивают высокую приживаемость сеянцев и саженцев и исключают вымокание или выжимание их ранними заморозками. Посадку проводят после начала листопада, когда происходит второй период роста корней, и заканчивают после листопада, когда наступают устойчивые заморозки, но еще до промерзания почвы. В этом случае корневая система успевает частично или полностью восстановить мелкие сосущие корни до наступления морозов. Осенние посадки хвойных начинают при пожелтении отдельных листьев на березах и осинах, а лиственных – при пожелтении примерно половины листьев. Позднеосенние и ранневесенние посадки на тяжелых глинистых и суглинистых почвах не рекомендуются, так как при неблагоприятных метеорологических условиях они дают отрицательный результат. При посадке культур необходимо надёжно защищать корневую систему сеянцев и саженцев от подсыхания с целью предотвращения обезвоживания тканей растений и гибели микоризы на корнях. Поэтому корни посадочного материала следует тщательно заделывать в почву, не допуская загибов корней и пустот вокруг них. В противном случае сеянцы и саженцы плохо приживаются, имеют замедленный рост в культурах. Хорошо заделанный сеянец с трудом вытаскивается из земли. Необходимо строго выдерживать установленную глубину посадки, которая определяется почвенно-климатическими условиями и биологическими особенностями высаживаемой породы. От глубины посадки в значительной степени зависит рост и приживаемость лесных культур. На тяжелых и влажных почвах следует проводить посадку с таким расчетом, чтобы корневая шейка была заглублена в почву на 1-2 см, на легких песчаных и структурных почвах глубина заделки увеличивается. В зависимости от лесорастительных зон рекомендуется следующая примерная глубина заделки корневой шейки: в лесной зоне – 1-2 см, лесостепной – 3-4 см, степной – 5-7 см, в засушливой степи и в полупустыне – 8-10 см. На песчаных землях, сильно подверженных эрозии, для снижения поражаемости высаженных сеянцев сосны следует проводить глубокую посадку – на 1/2-2/3 их высоты. В таких условиях сеянцы сосны, посаженные мелко, выдуваются ветром и засыпаются песком, а при глубокой посадке растут и успешно развиваются. При окончательном определении глубины посадки надо учитывать местные условия и особенности культивируемой породы. Высаживаемые ряды культур должны быть прямолинейными или с плавными искривлениями. Размещение посадочных мест в ряду и между рядами должно соответствовать установленному типу смешения высаженных пород. При создании культур сосны, дуба, ясеня, ореха, ели и других пород на нелесных землях эффективной мерой, способствующей повышению приживаемости и роста растений, является микоризация корневых систем посадочного материала. Посадка лесных культур может быть механизированной, автоматизированной и ручной. При механизированной и автоматизированной посадках используют лесопосадочные машины с ручной или автоматической подачей сеянцев и саженцев в захваты высаживаемого аппарата. Посадку производят по обработанной почве, реже одновременно с обработкой почвы или без нее. Марку лесопосадочной машины выбирают с учетом почвенноклиматических условий, состояния и происхождения лесокультурной площади, способа обработки почвы, вида посадочного материала и его размеров. В настоящее время механизированная посадка является основным способом создания культур. В равнинных условиях при создании лесных культур на сплошь обработанной почве применяют машину для посадки сеянцев ССН-1. На вырубках с дренированными почвами используют следующие лесопосадочные машины: при обработке почвы полосами, бороздами и без обработки почвы – машину лесопосадочную универсальную МЛУ-1, автомат для подачи сеянцев АПА-1, посадочное приспособление с автоматической подачей сеянцев к плугу ПКЛ-70 марки ПЛА-1 и др.; на вырубках с временно переувлажненными почвами – машину лесопосадочную грядковую СЛГ-1, машину для посадки и посева леса по пластам СЛ-2, машину лесопосадочную универсальную МЛУ-1 и др.; на вырубках с постоянно избыточно увлажненными почвами с мощностью торфяного горизонта до 20 см – машину для посадки и посева леса по пластам СЛ-2 и машину лесопосадочную МЛ-1. Для посадки сеянцев на склонах крутизной до 120 и на террасах применяют лесопосадочную машину горную ЛМГ-1, для посадки саженцев в тех же условиях – лесопосадочный агрегат ЛПА. Посадку саженцев с закрытой корневой системой производят машиной для посадки брикетированных саженцев САБ-1 (таблица 4.5). Таблица 4.5 – Лесопосадочные машины [29] Операция Наименование машины и Условия выполнеее марка ния операции Вырубки с дренированными почвами Посадка лесных Машина лесопосадочная По бороздам, разкультур сеянцами и универсальная МЛУ-1 рыхленным полосаженцами с открытой сам корневой системой Автомат для подачи сеянАвтоматическая цев АПА-1 подача сеянцев в захваты сажалок СБН-1А и МЛУ-1 Машина лесопосадочная Без предварительуниверсальная МЛУ-1 ной обработки почвы, в дно плужных борозд Посадочное приспособлеПо плужным боние с автоматической по- роздам с одновредачей сеянцев к плугу менной их нарезПКЛ-70 марки ПЛА-1 кой для посадки сеянцев Вырубки с временно переувлажненными почвами Посадка лесных культур: а) сеянцами Машина лесопосадочная По микроповышегрядковая СЛГ-1 ниям (грядам). По пластам По пластам двухотвальных плугов Машина для посадки и посева леса по пластам СЛ-2 б) саженцами Машина лесопосадочная По разрыхленным универсальная МЛУ-1 полосам Вырубки с постоянно избыточно увлажненными почвами с мощностью торфяного горизонта до 20 см. Создание лесных культур по пластам осушительных канав Посадка лесных кульМашина для посадки и По пластам двухотур посева леса по пластам твальных плугов СЛ-2 Осушенные болота и выработанные торфяники Посадка сеянцев и саМашина лесопосадочная женцев МЛ-1 Великолукский завод «Лесхозмаш» Министерства лесного хозяйства РСФСР в 1968 г. создал принципиально новую лесопосадочную машину «Дружба-2» для посадки крупномерных саженцев с комом земли или в специальных горшочках. В производственных условиях «Дружба-2» работала в 1969 г. в Быстрицком лесничестве Оричевского лесхоза Кировской области. Машина агрегатировалась с трактором ЛХТ-55, оборудованным ходоуменьшителем. Результаты испытаний показали, что конструкция машины «Дружба-2» позволяет ее использовать на лесовосстановительных работах (раскорчеванных и нераскорчеванных вырубках). Опыт Тихвинского лесхоза Ленинградского управления по выращиванию крупномерных саженцев показывает, что эту задачу можно решить двумя путями: выращивать саженцы в школьных отделениях питомников или непосредственно в посевных отделениях с последующим перешколиванием в теплицы с полиэтиленовым покрытием. Недостаток этого способа – сравнительно малое количество посадочных мест и то, что посадка в школьных отделениях ведется вручную. Саженцы в школьном отделении растут до 40-50 см. Они имеют хорошо развитую надземную часть и корневую систему. В ряде лесхозов Ленинградской области проводятся опыты по выращиванию укрупненных сеянцев путем изреживания посевов ели в посевных отделениях. Технология выращивания укрупненных сеянцев заключается в следующем. Весной проводится подрезка рядков выкопочной скобой НВС-1.2 на глубину 15-20 см. Затем вручную выбирают лучшие сеянцы для обычных культур или для перешколивания. В посевном отделении оставляют 500-600 тыс. сеянцев. Затем почва уплотняется, и сеянцы доращивают еще в течение двух лет. В этот период производится частичная подкормка сеянцев мине- ральными удобрениями. Установлено, что 4-летние сеянцы почти не уступают саженцам того же возраста. При этом методе упрощается и удешевляется получение посадочного материала, так как в школьном отделении отпадает необходимость обработки почвы и пересадки сеянцев. 4.5.6 Посев леса Посев леса – это посев семян одной или нескольких древесных пород с целью создания лесных культур (ГОСТ 17559-82). Создание лесных культур посевом имеет ряд преимуществ: техника посева проще, корневая система не подвергается механическим повреждениям и деформации, не требуется закладки питомников, насаждения биологически более устойчивы и долговечны. К недостаткам посева относят: необходимость проведения тщательных и частых уходов в течение длительного срока; большой расход семян, ограниченность участков, на которых можно применять посев; при посеве мелких семян хвойных пород не всегда удается получить дружные всходы. Лесные культуры методом посева можно создавать: на свежих вырубках, где нельзя ожидать буйного развития травянистой растительности и поросли древесных пород: при создании культур лиственных видов, имеющих крупные семена (дуб, орехоплодные, каштан и др.) или предварительных культурах под пологом леса, на каменистых почвах при достаточном количестве осадков. Особенно широко распространен посев желудей дуба. При посеве желудей дубки имеют хорошо развитый и глубоко проникающий в почву стержневой корень. Посевом семян производят также культуры саксаула, черкеза и других пород в условиях Средней Азии. Посевы хвойных пород (сосна, ель) не рекомендуют проводить на мокрых и очень сухих почвах, на участках, подверженных водной и ветровой эрозии, на плодородных почвах, быстро зарастающих травянистой растительностью. В лесной зоне семена сосны и ели можно высевать на свежих незадернелых или полузадернелых площадях с легкими и средними почвами, в зоне смешанных лесов - на легких почвах. Сроки посева. Лучшие результаты дает весенний посев, который следует проводить в наиболее ранние сроки, чтобы до наступления сухой жаркой погоды всходы успели укорениться. Ранние посевы способствуют выращиванию наиболее развитых растений. Исключение составляют ель, пихта и некоторые другие породы, осенние и ранневесенние посевы которых часто страдают от поздних весенних заморозков. Глубина заделки семян зависит от их размера (таблица 4.6), почвы, климатических условий, срока высева и других факторов. На легких и сухих почвах при осенних посевах и в засушливых условиях семена заделывают глубже. Глубина заделки меньше при высеве на тяжелых, заплывающих и влажных почвах при весенних посевах и в условиях достаточного увлажнения. Таблица 4.6 - Глубина заделки семян Группа семян Порода I (самые мелкие) Берёза, ольха, ива, саксаул II (мелкие) Сосна обыкновенная, ель, лиственница сибирская и др. III (средней велиСосна крымская, липа мелкочины) листная, ясень обыкновенный, кедр сибирский V (крупные) Бук, клен остролистный, явор, лещина IV (очень крупные) Дуб, абрикос, конский каштан, орехи маньчжурский, грецкий Глубина заделки семян, см Слегка присыпают землей 0,5-1,5 1,5-3 3-5 5-8 Норма высева семян зависит от качества посевного материала, а также от почвенно-климатических условий и агротехники, применяемой до появления массовых всходов, так как, все эти факторы влияют на грунтовую всхожесть. При создании культур сосны посевом рекомендуют высевать 0,4-1,3 кг/га, при посеве ели – 0,6-1,8 и дуба – 35-125 кг/га. Посев семян хвойных пород на гарях проводят через один-два года после пожара. При перемешивании золы с минеральным слоем почвы посев можно проводить на следующий год после пожара. Так же поступают при слабом и среднем огневом воздействии на почву. В зависимости от биологических особенностей пород и условий местопроизрастания посевы семян производят следующими способами: рядовым, строчно-луночным, ленточным, биогруппами и вразброс. Рядовой посев выполняют непрерывной строчкой и производят его так же, как в питомнике, но с пониженной нормой высева. Строчно-луночный посев осуществляют в небольшие лунки, размещенные равномерно по ряду на расстоянии 0,5-1 м одна от другой или звеньями по три лунки вместе (трехлуночный посев) с расстоянием между звеньями 1,5-3 м. В каждую лунку высевают несколько семян. Ленточный посев может быть 2-3-строчный, производят его лунками равномерным распределением их в каждой строчке. Расстояние между строчками 30-40 см, а между лентами 3-5 м. При посеве биогруппами подготавливают площадки (обычно размером 1 м2), куда и высевают семена. При посеве вразброс семена высевают сплошь по всей лесокультурной площади [42]. Посев семян на лесокультурной площади может быть произведен путем раскладки брикетов или выбрасыванием сеялкой тестообразной смеси, состоящей из субстрата, высеваемых семян, удобрений, ростовых веществ и других добавок. В этом случае создаются лучшие условия для прорастания семян, появления всходов и роста сеянцев. 4.5.7 Агротехнический уход за лесными культурами 4.5.7.1 Механический уход К агротехническим уходам относят: а) оправку сеянцев и саженцев после их механизированной посадки, а также в отдельных случаях при значительных повреждениях растений выжиманием, размывом, выдуванием или засыпанием песком (высаженный, но плохо заделанный посадочный материал, отаптывают или пересаживают, а также производят посадку в пропущенных местах); б) рыхление почвы с одновременным удалением травы, появившегося самосева, корневых отпрысков и поросли нежелательных пород в рядах и междурядьях, а при частичной обработке почвы – в бороздах, полосах и площадках; в) скашивание травы или ее прикатывание в осенний период в рядах культур; г) сплошное или направленное нанесение растворов гербицидов или арборицидов на поверхность почвы и на близко расположенную нежелательную травянистую и древесную растительность (применение гербицидов и арборицидов в лесах I группы запрещено, а в лесах II и III групп ограничено). Рыхление почвы и борьба с травянистой растительностью – основной вид агротехнического ухода. Его проводят до выхода лесных культур из-под угнетающего влияния травянистой растительности. При этом сокращается расход влаги на испарение поверхностью почвы, улучшаются условия для поглощения атмосферных осадков, повышается аэрация, уничтожается травянистая растительность, изменяется тепловой режим почвы. Своевременный и правильный уход за почвой способствует высокой приживаемости культур, а также является средством обеспечения их хорошего роста и быстрого смыкания. Количество уходов зависит от почвенно-климатических условий, биологических особенностей древесных и кустарниковых пород, возраста посадочного материала и ширины междурядий, определяющих сроки смыкания лесных культур. Примерное количество уходов за культурами различных лесорастительных зон приведено в таблице 4.7. Таблица 4.7 – Количество рекомендуемых уходов по зонам Возраст культур, лет сухой степи 1 2 3 4 5 6 Всего 6 5 4 3 2 1 21 Количество уходов в зоне степной лесостепхвойноной широколиственных лесов 5 4 3 4 3 2 3 2 1 2 1 1 15 10 6 таежнохвойных лесов 1-2 1-2 1 3-5 Как правило, чем выше плодородие почв и чем больше развивается травостой, тем интенсивнее и продолжительнее должен быть агротехнический уход в культурах. В условиях лесной зоны агротехнические уходы, проведенные в слишком ранние сроки, могут способствовать усилению побегообразования у большинства видов многолетних трав. Поэтому однократный агротехнический уход в начале вегетационного периода вызывает к концу этого периода увеличение массы травяного покрова. В этом случае для предотвращения усиленного развития травяного покрова, необходим повторный уход через 15-20 дней после первого. Наиболее важны уходы в первой половине вегетационного периода, когда наиболее интенсивно растут не только культуры, но и травянистая растительность. В этот период необходимо чаще проводить уходы, чем во вторую половину вегетационного периода, с таким расчётом, чтобы не допускать появление сорняков и уплотнения поверхностного слоя почвы. В лесной зоне хвойных лесов рекомендуется в первый год после посадки одно-, двукратные уходы, а в последующие годы допускается по одному уходу. Культуры, высаженные на тяжёлых почвах, могут выжиматься морозами, поэтому не следует пропалывать и рыхлить культуры во второй половине лета, траву и сорную растительность вдоль борозд и полос к осени надо скосить. Оптимальная глубина рыхления на преобладающих суглинистых и глинистых почвах 10-12 см, для супесчаных почв 6-8 см. На нераскорчёванных или частично раскорчёванных вырубках почву обрабатывают с каждой стороны ряда полосой, ширина которой 0,5-0,7 см. Наиболее приемлемыми в этих условиях являются дисковые орудия. Основным таким орудием для ухода за почвой в однорядных культурах на вырубках служит лесной дисковый культиватор КЛБ-1.7. Этот культиватор предназначен для ухода за лесными культурами, созданными на вырубках посадкой или посевом по дну борозд, подготовленных плугом ПКЛ-70. При выращивании лесных культур в первые годы можно применять междурядное сельскохозяйственное пользование (кроме степных и засушливых районов со светлыми и светло-каштановыми почвами). Это сокращает расходы по уходу за почвой в культурах, улучшает рост древесных и кустарниковых пород и дает возможность получить дополнительно сельскохозяйственные продукты. Длительность уходов колеблется от 3 до 5 лет. Их проводят до момента смыкания растений в рядах или достижения высоты, превышающей высоту травяного покрова. При использовании в качестве посадочного материала саженцев агротехнические уходы в условиях достаточного увлажнения, как правило, не проводят, так как появившаяся травянистая растительность не оказывает сильного заглушающего влияния на культуры, которые к тому же быстро становятся выше травяного покрова. Культуры, высаженные на тяжелых почвах, могут выжиматься морозами. Чтобы предотвратить это явление, не следует пропалывать и рыхлить культуры во второй половине лета. Траву и сорную растительность вокруг площадок, вдоль борозд и полос к осени скашивают. 4.5.7.2 Химический уход Механический способ борьбы с сорняками эффективен, прежде всего, в сплошных культурах на ровных, открытых площадях со слабой и средней засоренностью. В условиях сильного зарастания травой и нежелательными лиственными породами, особенно в однорядных культурах, созданных по частично обработанной почве, более целесообразен химический метод ухода. При этом для уничтожения сорняков используют гербициды, а нежелательных лиственных пород – арборициды. Применение гербицидов планируется проектом лесных культур. При проектировании и проведении химического ухода за лесными культурами, выборе гербицида, доз и сроков его внесения учитывают биологические особенности древесных пород, характер токсического действия гербицидов, почвенные условия культур, способ обработки почвы и вид посадочного места (посадка в пласт или борозду). ЛенНИИЛХ [16] рекомендует при уходе за лесными культурами сосны, ели и дуба использовать, г/м2: гардоприм – 0,51,5, пропазин – 1-2, атразин – 0,5-1,5; в культурах ели и дуба – симазин – 0,52, префикс – 0,5-1,5 и касарон – 1-2, а в культурах сосны – велпар – 0,2-0,75. При опасности повреждения культур гербицидом применяют направленное опрыскивание, предотвращающее попадание химиката на кроны высаженных растений. В этом случае высота древесных растений должна быть не менее 30-40 см, а гербицид разбрызгиваться на высоте 10-12 см. Применение гербицидов в рядах культур сопровождают обработкой почвы в междурядьях. Сочетание механических и химических обработок создает условие для успешного роста культур при значительном сокращении труда и средств. При химическом уходе за лесными культурами доля площади, фактически обрабатываемой гербицидами на 1 га культур, может быть различной (от 20-30 до 100 %). Содержание действующего вещества (д.в.) в гербицидах также неодинаково. Древесные породы по-разному реагируют на воздействие химических веществ, поэтому для химического ухода рекомендуются дозы и способы внесения гербицидов с учетом видового состава лесных культур. Культуры сосны обыкновенной создают на почвах разного механического состава и с разным содержанием гумуса. Наиболее эффективными гербицидами для ухода за культурами сосны являются велпар и гардоприм. Гардоприм лучше применять весной до начала роста саженцев сосны или осенью после окончания их роста, велпар - весной. Ель обыкновенная характеризуется более высокой чувствительностью почти ко всем рекомендуемым гербицидам. Культуры этой породы создают на более богатых почвах, в результате – сильнее зарастают травянистой растительностью. Наиболее универсальными для ухода за культурами ели являются гербициды на основе глифосата (раундап, утал и др.). Гербициды вносят весной или осенью в период покоя древесных растений. Однократная обработка обеспечивает защиту лесных культур на один-два года. Наиболее эффективными гербицидами для борьбы с сорняками в культурах кедра сибирского являются гардоприм и атразин. При химической обработке необходимо обеспечить равномерное распределение гербицидов по площади. Водные растворы или суспензии гербицидов вносят на обрабатываемую поверхность с помощью тракторных опрыскивателей АЛХ-2, ГОЛ-1, ОН-400 или ручных ранцевых опрыскивателей «Эра». Расход жидкости на 1000 м2 обрабатываемой площади для тракторных опрыскивателей составляет 20-30 л, для ранцевых – 30-50 л. Опрыскивание проводят при штиле или слабом ветре (скоростью до 4 м/с), лучше всего в утренние или вечерние часы. Струя распыленной жидкости должна выбрасываться в подветренную сторону, вверх над вершинами деревьев с таким расчетом, чтобы капли оседали на крону сверху. Нельзя направлять струю распыленной жидкости в упор в кроны деревьев, так как это ведет к неравномерному распределению химиката по площади и к ожогу хвои ели и сосны. Эффект от применения гербицидов может быть получен тогда, когда они используются по определенной системе, в комплексе с другими агротехническими мероприятиями. 4.5.7.3 Дополнение лесных культур Высаженные на лесокультурную площадь растения в первые два года приспосабливаются к новым условиям среды и восстанавливают повреждённую при выкопке корневую систему, причём некоторая часть растений не приживается. В связи с этим проводят дополнение культур – посадка сеянцев в места погибших растений. Необходимость дополнения устанавливается после осенней инвентаризации лесных культур и определяется их приживаемостью - величиной, определяемой отношением числа посадочных мест занятых деревьями к общему числу учётных посадочных мест, согласно акту технической приёмки, выраженной в %. Культуры приживаемостью менее 25 % считаются погибшими и не дополняются. В культурах с приживаемостью 90 % и более дополнение не проводят. Дополняют культуры с приживаемостью 25 % и выше. Эта работа проводится, как правило, весной следующего года после посадки, по хорошо обработанной почве в посадочных местах. В случае необходимости дополнение можно проводить весной, на третий год роста культур. Для этого используют высококачественный посадочный материал, желательно имеющий возраст, соответствующий возрасту данных культур. 4.5.7.4 Лесоводственный уход Культуры хвойных пород, созданные по частично обработанной почве на свежих вырубках, часто интенсивно зарастают нежелательными лиственными породами, которые с ранних лет угнетают высаженные растения. Вырастить культуры в таких условиях и сформировать хвойные насаждения можно только при своевременном осветлении их в раннем возрасте способами, обеспечивающими создание благоприятных экологических условий для высаженных растений. Эту работу начинают, как правило, до перевода лесных культур в покрытую лесом площадь, не дожидаясь заметного снижения прироста по высоте и диаметру и значительного отпада. Тогда создаются наиболее благоприятные экологические условия для роста высаженных сеянцев и саженцев хвойных пород, в результате чего культуры раньше вступают в период быстрого роста, а лесокультурное производство скорее становится завершенным. Применительно к лесовосстановительным работам на вырубках, зарастающих корнеотпрысковыми и порослевыми породами (осиной, березой), под завершенным лесокультурным производством следует понимать такое состояние лесных культур, когда они гарантированы от заглушения травой и нежелательными лиственными породами, т. е. с момента выравнивания по высоте хвойных и нежелательных лиственных пород. Длительность завершенного лесокультурного производства зависит от агротехники создания и выращивания лесных культур, вида (сеянцы или саженцы) и возраста посадочного материала и условий местопроизрастания. Например, в зоне смешанных лесов при своевременных и качественных осветлениях культур, созданных на вырубках интенсивно зарастающих лиственными породами, лесокультурное производство может быть завершено к 10 годам при посадке сеянцев сосны или саженцев ели и к 15 годам при посадке сеянцев ели [42]. Осветления культур проводят механическим или химическим способом. При механическом осветлении используют кусторез ранцевый механизированный «Секор-3», кусторез-измельчитель навесной КИН-2, катокосветитель культур КОК-2 и др. Осветление следует производить путем сплошного удаления нежелательных пород в междурядьях и рядах или полосами, ширина которых обеспечивает создание благоприятных экологических условий для культур. Так, в зоне смешанных лесов осветление следует проводить в культурах до 5 лет и при высоте нежелательных лиственных пород до 2 м путем сплошного их удаления на 2-метровой полосе (по 1 м с каждой стороны ряда культур): в культурах старше 5 лет и при высоте лиственных более 2 м путем сплошного удаления осины, березы и других лиственных. Эффективным способом осветления является применение арборицидов путем сплошной (полосной, куртинной) обработки культур. Обработку крон деревьев проводят наземным способом или с помощью авиации. В качестве арборицида чаще всего используют гербициды избирательного действия – препараты 2.4-Д. После опрыскивания листьев они передвигаются в корни и подавляют способность к образованию поросли и отпрысков. Обработку осуществляют после одревеснения побегов сосны и ели, когда верхушечные побеги становятся упругими, а молодая хвоя приобретает размеры хвои прошлогодних побегов. Опрыскивание проводят в безветренную погоду или при слабом ветре (скоростью до 4 м/с) в утренние и вечерние часы. Струя распыленной жидкости выбрасывается в подветренную сторону вверх над вершинами деревьев с таким расчетом, чтобы капли осели на кроны деревьев сверху. Дозы арборицидов устанавливают по преобладающему лиственному виду. Если в состав молодняка входят лиственные древесные растения, отличающиеся друг от друга по степени устойчивости к арборицидам (береза и осина), то дозы устанавливают по наиболее устойчивой из них (в данном случае по осине). Минимальные дозы арборицидов употребляют при обработке молодняков высотой до 3-4 м, средние – для обработки насаждений высотой 5-6 м, максимальные – при авиаопрыскивании. Обработку молодняков ели и сосны препаратами 2.4-Д проводят с помощью вертолетов, тракторных и ручных опрыскивателей и аэрозольных генераторов. 4.5.8 Машины и орудия для ухода за лесными культурами Для рыхления почвы и уничтожения сорняков используют культиваторы. В однородных культурах, созданных на дренированных вырубках по сплошь обработанной почве, полосами, бороздами (посадка в дно борозд) для ухода в рядах применяют культиватор КЛБ-1.7, а на временно переувлажненных почвах, сильно заросших травянистой растительностью и порослью древесных пород диаметром до 2 см – лесной фрезерный культиватор КФЛ-1.4. На участках со сплошной обработкой почвы, слабо заросших сорняками, для ухода в междурядьях применяют культиваторы КЛ-2.6, КОН-2.8ПМ, КРН-4.2, КРН-2.8МО, КРСШ-2.8А и др. Для обработки междурядий, сильно заросших сорняками, нередко используют дисковые бороны БДН-1.3, БДН-2.0, БДН-3.0 и др. Уход за почвой в защитных зонах и рядах молодых лесных культур высотой до 0,8-1,0 м, созданных по сплошь обработанной почве, осуществляют при помощи культиватора ротационного лесного КРЛ-1М, культиватора бокового лесного КБЛ-1, приспособления для ухода в рядах ПРО-1, культиватора-рыхлителя КРШ-1 и др. Уход в защитных зонах и рядах лесных культур высотой до 1,8-2,0 м проводят культиватором боковым лесным КБЛ-1 и культиватором с выдвижными рабочими органами КВЛ-1. При задернении почвы допускается осенняя перепашка междурядий с обязательным созданием вдоль рядов растений защитной зоны (до 20 см с каждой стороны), обеспечивающей сохранность растений и их корневой системы. Марки орудий, рекомендуемых для ухода за лесными культурами, приведены в таблице 4.8. Таблица 4.8 - Машины, рекомендуемые для ухода за лесными культурами [29] Операция 1 Агротехнический уход за культурами Осветление культур Наименование маУсловия выполнения операции шины и ее марка 2 3 Вырубки с дренированными почвами Культиватор лесной Культуры, созданные по борозбороздной КЛБ-1.7 дам и разрыхленным полосам на вырубках с числом пней до 600 шт./га Кусторез ранцевый Небольшие по площади вырубки моторизованный и тракторонепроходимые усло«Секор-3» вия с частичным возобновлением главных пород в междурядьях Кусторез измельчи- Все зоны. В культурах на вырубтель навесной ках смешанных лесов и в лесоКИН-2 степи Продолжение таблицы 4.8 1 2 Лесной аэрозольный генераторопрыскиватель ЛАГО-У Агрегат лесной химический АЛХ-2 3 В культурах на вырубках лесов III группы В культурах на хорошо проходимых вырубках или по технологическим коридорам лесов III группы Вырубки с временно переувлажненными почвами Агротехниче- Культиватор лесной Культуры, созданные по микроский уход за бороздной КЛБ-1.7 повышениям и разрыхленным культурами полосам на вырубках с числом пней до 600 шт./га Культиватор фреКультуры, созданные по микрозерный лесной повышениям и разрыхленным КФЛ-1.4 полосам на вырубках после полосной расчистки Двуследный диско- Культуры, созданные по разрыхвый культиватор ленным полосам на вырубках подля склонов сле полосной расчистки КДС-1.8 Осветление Кусторез ранцевый Небольшие по площади вырубки культур моторизованный и тракторонепроходимые усло«Секор-3» вия с частичным возобновлением главных пород в междурядьях Осветление Кусторез измельчи- Все зоны. В культурах на вырубкультур тель навесной ках зоны смешанных лесов КИН-2 Лесной аэрозольВ культурах на вырубках III ный генераторгруппы лесов опрыскиватель ЛАГО-У Агрегат лесной хи- В культурах на хорошо проходимический АЛХ-2 мых вырубках или по технологическим коридорам лесов III группы Продолжение таблицы 4.8 1 2 3 Вырубки с постоянно избыточно увлажненными почвами и мощностью торфяного горизонта до 20 см 1 Создание лесных культур по расчищенным полосам между осушительными канавами Осветление Агрегат лесной хиКультуры на хорошо проходикультур мический АЛХ-2 мых вырубках лесов III группы 2 Создание лесных культур по пластам осушительных канав АгротехничеАгрегат лесной хиКультуры на хорошо проходиский уход за мический АЛХ-2 мых вырубках лесов III группы культурами Осветление Агрегат лесной хиКультуры на хорошо проходикультур мический АЛХ-2 мых вырубках лесов III группы Кусторез ранцевый Небольшие по площади вырубки моторизованный и тракторонепроходимые участки «Секор-3» Осушенные болота и выработанные торфяники Осветление Кусторез измельчи- В культурах на вырубках в зоне культур тель навесной смешанных лесов КИН-2 Агрегат лесной хи- В культурах на хорошо проходимический АЛХ-2 мых вырубках или по технологическим коридорам лесов III группы Вырубки и гари, возобновившиеся лиственными породами (реконструкция) с дренированными и временно переувлажненными почвами 1 Вырубки и гари с дренированными почвами Агротехниче- Культиватор лесной Культуры, созданные по борозский уход за бороздной КЛБ-1.7 дам и разрыхленным полосам на культурами вырубках с числом пней до 600 шт./га Культиватор фреКультуры, созданные по микрозерный лесной повышениям, бороздам и разКФЛ-1.4 рыхленным полосам на расчищенных полосах Осветление Кусторез ранцевый Небольшие по площади вырубки культур моторизованный и тракторонепроходимые усло«Секор-3» вия с частичным возобновлением главных пород в междурядьях Окончание таблицы 4.8 1 Осветление культур 2 Кусторез измельчитель навесной КИН-2 Лесной аэрозольный генераторопрыскиватель ЛАГО-У Агрегат лесной химический АЛХ-2 3 В культурах на вырубках смешанных лесов в лесостепи В культурах на вырубках лесов III группы В культурах на хорошо проходимых вырубках или по технологическим коридорам лесов III группы 2 Вырубки и гари с временно переувлажненными почвами Агротехниче- Культиватор лесной Культуры, созданные по микроский уход за бороздной КЛБ-1.7 повышениям и разрыхленным культурами полосам на вырубках с числом пней до 600 шт./га Культиватор фреКультуры, созданные по микрозерный лесной повышениям, бороздам и разКФЛ-1.4 рыхленным полосам на вырубках после полосной расчистки Двухследный дис- Культуры, созданные по разрыхковый культиватор ленным полосам на вырубках подля склонов сле полосной расчистки КДС-1.8 Осветление Кусторез ранцевый Небольшие по площади вырубки культур моторизованный и тракторонепроходимые усло«Секор-3» вия с частичным возобновлением главных пород в междурядьях Кусторез измельчиВ культурах на вырубках сметель навесной шанных лесов КИН-2 Лесной аэрозольВ культурах на вырубках лесов ный генераторIII группы опрыскиватель ЛАГО-У Агрегат лесной хи- В культурах на хорошо проходимический АЛХ-2 мых вырубках или по технологи- ческим коридорам лесов III группы Технологическая схема выращивания лесных культур включает тип культур, агротехнику и технологию их выращивания, а при создании искусственных насаждений на вырубках, интенсивно зарастающих нежелательными лиственными породами, уходы, устраняющие заглушение культур в раннем возрасте (часто начиная с 2-4 лет) естественно возобновившихся лиственными породами. Под технологией создания лесных культур понимают совокупность последовательных приемов и операций, обеспечивающих выращивание лесных культур заданного качества. Таким образом, технологическая схема выращивания лесных культур должна охватывать весь период лесокультурного производства. В этом случае достигается наибольший эффект искусственного лесовозобновления. На рисунке 4.7 представлена технологическая схема создания лесных культур сосны обыкновенной, на свежей вырубке с дренированными почвами. Она включает частичную обработку почвы плугом ПКЛ-70 в двухотвальном варианте, механизированную посадку сеянцев сосны обыкновенной лесопосадочной машиной МЛУ-1 в дно борозды и агротехнические механизированные уходы дисковым культиватором КЛБ-1.7 в течение первых 3-х лет. Все механизмы агрегатируются с лесохозяйственным трактором ЛХТ-55. В условиях длительного весеннего переувлажнения почвы с сильно развитым напочвенным покровом для создания лесных культур применяют поделку микроповышений. Так на рисунке 4.8 представлена технологическая схема создания лесных культур кедра сибирского на вырубке ельника широкотравного. Обработку почвы в данном случае проводят во второй половине лета широкозахватным плугом ПЛП-135 в агрегате с тракторами Т-100, Т-130, в результате которой образуются два микроповышения-пласта плотно прижатые к поверхности почвы гусеницами трактора. Весной следующего года по пластам ведётся механизированная посадка лесопосадочными машинами СЛП-2 (СЛ-2) в агрегате с трактором Т-100МПГ. Ввиду отсутствия культиватора по уходу за культурами созданным по пластам, предусмотрен двукратный механизированный химический уход агрегатом АЛХ-2 на базе трактора ЛХТ-55. 4.6 Формирование лесных культур Выращивание и, собственно, формирование искусственного насаждения является завершающим методологическим этапом лесокультурного дела. Он базируется на фундаментальной основе типа лесных культур, выращенного в натуре закладкой лесокультур и на выращивании культур до фазы их смыкания. Формирование искусственного насаждения начинается с фазы «чащи» и осуществляется лесоводственными приемами, направленными на увеличение экологической емкости лесокультурных участков и достижения ими необходимого целевого назначения [38]. 4.6.1 Сплошные и частичные, чистые и смешанные лесные культуры Сплошные лесные культуры – это культуры с относительно равномерным размещением культивируемых пород, обеспечивающим их преобладающее участие в составе насаждения. Их создают на участках, где отсутствует естественное возобновление, или на площадях, не бывших под лесом. Эти культуры предполагают образование насаждения преимущественно из высаживаемых растений. Частичные лесные культуры – это культуры, размещенные на площади в местах, лишенных подроста главной породы. Они увеличивают полноту и улучшают породный состав насаждения и в сочетании с имеющимся подростом образуют насаждение. Частичные культуры создают на вырубках или других площадях с неудовлетворительно возобновившимися хозяйственно ценными породами или возобновившимися нежелательными лиственными. Цель таких культур - введение главной породы и за ее счет формирование основного полога насаждения. Частичные культуры нередко создают в малоценных насаждениях с целью их реконструкции лесокультурными методами, т. е. для улучшения породного состава и повышения продуктивности. Главную породу в этом случае вводят коридорным или куртинно-групповым способами. Чистые лесные культуры – это культуры, состоящие из одного вида деревьев или кустарников. Их обычно создают в тех случаях, когда условия местопроизрастания отвечают требованиям только одной какой-либо породы (культуры сосны на сухих и очень сухих песках, насаждения черной ольхи на ольховых трясинах, вяз на засоленных почвах). В жестких лесорастительных условиях такие культуры более продуктивны и устойчивы, часто единственно возможны. Чистые культуры также выращивают при целевом ведении хозяйства (например, плантационные культуры ели, предназначенные для ускоренного выращивания древесины для целлюлозно-бумажной промышленности). В ряде случаев чистые культуры с течением времени становятся смешанными за счет появления естественного возобновления лиственных пород. Это можно наблюдать на вырубках. Чистые лесные культуры различаются по густоте, характеру размещения посадочных мест, технологии создания. Смешанные лесные культуры – это культуры, состоящие из двух и более видов деревьев и кустарников. Они состоят из главной и сопутствующей пород, нередко и кустарников. Главный вид выполняет основную целевую функцию в лесных насаждениях: дает основную и наиболее ценную массу древесины, в первую очередь обеспечивает выполнение насаждением защитной, декоративной роли и т. п. Главный вид в дальнейшем образует верхний полог. При создании смешанных культур на вырубках чаще всего вводят один главный вид. Один из ведущих признаков его определения – показатель производительности почв. Если на лесокультурной площади могут успешно расти два главных вида (например, сосна обыкновенная и ель обыкновенная), выбирают ту из них, которая образует насаждение, наиболее полно удовлетворяющее его целевому назначению. Например, при создании культур, основная цель которых получение высокоценной деловой древесины для мебельной промышленности, в качестве главного вида выбирают сосну, а при выращивании древесины для целлюлозно-бумажных комбинатов создают культуры ели. Главный вид выбирают также с учетом интенсивности ведения лесного хозяйства. Так, на суглинистых почвах успешно растет сосна и ель. Однако сосна является светолюбивым видом, не переносящая затенения и требующая поэтому, своевременных уходов. Поэтому сосну следует высаживать лишь в тех случаях, когда имеется возможность с ранних лет проводить своевременные агротехнические и лесоводственные уходы, устраняя заглушение культур сосны травянистой растительностью и естественно возобновившимися нежелательными лиственными породами [42]. Сопутствующий вид образует второй ярус и создает лучшие условия для роста главного вида. Поэтому следует ориентироваться главным образом на густокронные и преимущественно медленнорастущие древесные виды. Эти виды иногда называют подгоночными. Смешанные культуры на вырубках чаще всего имеют один главный и один сопутствующий вид. Для подавления развития травянистой растительности, особенно в первые годы, обогащения верхних горизонтов почвы питательными веществами и создания благоприятных условий полезным птицам и диким животным в таких культурах высаживают кустарник. При соответствующем выборе деревьев и кустарников смешанные насаждения наиболее полно используют условия внешней среды, более устойчивы против неблагоприятных факторов, более производительны и имеют высокие водоохранно-защитные свойства. Кустарники создают в насаждении почвозащитный подлесок, способствуют лучшему росту деревьев, служат приютом для насекомоядных птиц. В некоторых случаях кустарники выращивают в эксплуатационных целях (бересклеты, лещина, кедровый стланик, ягодники). Кустарники и деревья второго яруса (теневые) выполняют в насаждении главным образом почвозащитную роль. Они притеняют почву и тем самым снижают расход почвенной влаги и создают неблагоприятные условия для развития трав, предохраняя почву от задернения и уплотнения. Кроме того, кустарники и сопутствующие виды дают большое количество листового опада, который способствует улучшению почвенных условий и снижению испарения влаги. Лесная подстилка предохраняет верхние слои почвы от разрушения и от заиления. Она способствует переводу поверхностного стока талых и дождевых вод во внутрипочвенный, защищая почву от смыва и размы- ва. Почвозащитная роль древесно-кустарниковой растительности особенно важна в условиях засушливого климата лесостепной и степной зон, а также в условиях горных и водоохранных лесов. Смешанные лесные культуры характеризуют: тип смешения древеснокустарниковой растительности и способы смешения деревьев и кустарников. Тип смешения отражает участие отдельных групп древеснокустарниковой растительности в лесных культурах. Смешанные культуры могут быть сформированы по древесно-кустарниковому, древесно-теневому или комбинированному типам смешения. Древесно-кустарниковый тип смешения предложен Г.Н. Высоцким, который исходил из того, что в условиях засушливых степей деревья должны размещаться редко, чтобы на каждое из них приходилась большая площадь питания. Остальное место должно быть занято кустарниками, которые меньше, чем деревья, иссушают почву и в то же время отеняют ее и тем самым препятствуют развитию травяного покрова. Чаще всего применяют одно-кустарниковый тип смешения, при котором деревья и кустарник составляют по 50 % посадочных мест. Смешение может быть в рядах по схеме: древесный вид – кустарник – древесная вид – кустарник и т.д. или рядами: древесный вид – кустарник – древесный вид – кустарник и т.д. Древесно-теневой тип смешения включает главные и сопутствующие (теневые) древесные виды, которые чередуются между собой рядами (ряд главный вид – ряд сопутствующий – ряд главный вид и т. д.), или же древесные виды чередуются в рядах (главный – сопутствующий – главный и т.д.). Комбинированный (древесно-тенево-кустарниковый) тип смешения образуется введением главного вида, сопутствующего и кустарника. Чаще смешение деревьев и кустарников проводится рядами по схеме: главный вид – кустарник – сопутствующий вид – кустарник – главный вид – кустарник и т. д. При смешении в рядах посадочные места главного и сопутствующего вида чередуются с местами кустарника. Способ смешения древесной растительности предусматривает чередование в культурах отдельных видов деревьев и кустарников. При создании смешанных лесных культур возможно следующие способы смешения: чистыми рядами – ряд одного вида деревьев или кустарников чередуется с рядом другого вида; в рядах – в одном ряду один вид чередуется с другим; звеньями – несколько экземпляров одного вида чередуются с одним или несколькими экземплярами другого вида; кулисами – несколько чистых рядов одного вида деревьев или кустарников чередуются с одним или несколькими чистыми рядами другого вида; группами – чередование видов происходит отдельными биогруппами. Смешение древесных растений в рядах и смешение рядами часто применяют при выращивании деревьев с кустарниками. Деревьям присуща более глубоко укореняющаяся корневая система и высоко поднятая крона, чем у кустарников. Кустарники меньше транспирируют влаги, лучше притеняют почву и более теневыносливы, чем деревья. Эти различия способствуют ослаблению конкуренции и развитию взаимопомощи между ними. В некоторых случаях и кустарники при чрезмерном развитии могут оказаться более вредными, чем полезными, например карагана древовидная под дубом в сухих степях или шелюга с сосной на песках. Смешение рядами и в рядах дает хорошие результаты при чередовании светолюбивых быстрорастущих деревьев с теневыносливыми медленнорастущими: дуба с липой, ели с лиственницей, кедра с березой, лиственницы с рябиной или липой. При таком смешении искусственные насаждения полнее используют солнечную энергию и поэтому, как правило, имеют высокую производительность. Для деревьев с резко выраженным отрицательным взаимовлиянием при их смешении в рядах или рядами применяют кулисное или групповое смешение. Так, при смешении сосны, ели или лиственницы с березой последняя оказывает отрицательное влияние на хвойные растения во всех формах: физической, биофизической и биохимической. Она охлестывает хвойные виды, сбивая у них хвою, а иногда и верхушечные почки, и у них ослабляется рост, образуются двойные или тройные вершинки или искривленные стволы (физическое воздействие). Береза, как правило, растет быстрее хвойных пород и заглушает их, а иногда перехватывает у них влагу и питательные вещества (биофизические взаимовлияния). Выделения продуктов жизнедеятельности березы оказывают отрицательное влияние на интенсивность ферментативных процессов у хвойных (биохимические влияния) [21]. При кулисном, или полосном, смешении видов-антагонистов отрицательное влияние их друг на друга проявляется в основном лишь в граничащих между собой рядах. Чтобы уменьшить отрицательное влияние одного вида на другой, между ними высаживают ряд кустарника или сопутствующего вида. Недостаток кулисного способа смешения древесных растений состоит в том, что светолюбивые виды (сосна, лиственница, береза) в больших кулисах пропускают много света сквозь свои кроны, способствуя задернению почвы под пологом кулис и ухудшению роста культур. Шахматное и кулисно-звеньевое смешение видов способствует уменьшению указанного выше недостатка. При данном способе смешения полосы (кулисы) проводят на небольшом расстоянии: при шахматном смешении длина кулис равна их ширине, а при кулисно-звеньевом – несколько больше. Смешение группами заключается в том, что один или несколько видов вводят в культуры отдельными площадками, группами, звеньями. Такова густая культура дуба местами, предложенная В.В. Огиевским, посев семян хвойных видов в площадки, гнездовые культуры дуба по методу Т.Д. Лысенко, строчно-луночные культуры, смешение звеньями. Куртинные посадки представляют собой сочетание больших групп деревьев отдельных видов, каждый из которых занимает площадь до 0,1 га. Куртинные посадки образуют устойчивые насаждения, обладают хорошим ростом, требуют меньше ухода, и создают красивый ландшафт, особенно ценный в лесопарках и зеленых зонах вокруг населенных пунктов. Кроме того, куртинное смешение видов способствует более полному поглощению талых вод, сокращению поверхностного стока и тем самым повышает водоохранную роль насаждений. Вкраплением называется такое смешение видов, когда отдельные деревья вводят в культуры в ограниченном количестве и равномерно по площади. Этот способ смешения применяют при выращивании особо ценных экзотов или плодовых деревьев, требующих большого простора для развития широких крон: орехов, кедров, каштанов. При выращивании смешанных насаждений необходимо стремиться к формированию ярусности древостоев, как мощного средства создания среды леса и важного условия устойчивости и продуктивности лесных насаждений. Однако сложные насаждения являются наиболее продуктивными лишь в том случае, когда первый ярус составляют главные, наиболее ценные и продуктивные древесные виды, а остальные ярусы выполняют служебную роль и представлены второстепенными видами. 4.6.2 Густота лесных культур Эффективность искусственного лесовозобновления в значительной степени определяется густотой культур – числом деревьев и кустарников, культивируемых на единице площади, а также характером размещения посадочных мест на лесокультурной площади – расстоянием между рядами культур и шагом посадки сеянцев и саженцев в ряду. Густота культур и характер размещения посадочных мест на площади влияют на ход роста и формирование насаждений, сроки смыкания крон растений в рядах и междурядьях, количество необходимых уходов за почвой и дополнений, возможность механизации производственных процессов, дифференциацию деревьев и естественное изреживание насаждений, сроки начала лесоводственных уходов, размер промежуточного пользования, общую продуктивность и хозяйственную ценность искусственных насаждений и, в конечном итоге, на затраты при создании и выращивании лесных культур. Необходимо добиваться оптимальной густоты и характера размещения посадочных мест на лесокультурной площади. В этом случае создаются благоприятные условия почвенного и светового питания, которые позволяют выращивать высокопродуктивный древостой. Оптимальная густота – понятие динамическое, и с возрастом насаждения она уменьшается. В связи с этим при проектировании и посадке искусственных насаждений устанавливают первоначальную густоту культур, то есть количество высаживаемых растений на единицу площади. Первоначальная густота и размещение посадочных мест зависят от: 1) биологических свойств древесных видов (более светолюбивые породы следует выращивать в менее густых древостоях, чем теневыносливые); 2) состава культур (чистые можно выращивать гуще, смешанные реже с учетом последствий взаимовлияния древесных и кустарниковых видов); 3) географических и почвенно-климатических условий, типов условий местопроизрастания (в более бедных и сухих гуще, в более богатых и влажных реже); 4) цели выращивания древесины – на балансы для целлюлознобумажного производства гуще, на пиловочник реже; 5) экономических условий и режима выращивания – при наличии потребности в древесине от рубок ухода и возможностей их проведения гуще, в противном случае реже; 6) состояния и происхождения лесокультурной площади, которые обусловливают выбор способа обработки почвы, а также от метода выращивания и способа производства культур (на площадях, допускающих сплошную обработку почвы, создают более густые сплошные культуры, а на площадях с частичной обработкой почвы и при наличии или ожидаемом естественном возобновлении создают более редкие культуры). Первоначальная густота посадки культур сосны в группе типов леса с сухими почвами (лишайниковые, вересковые) на незахрущевленных участках должна быть не менее 7 тыс., а на вырубках с дренированными почвами (брусничниковые, кисличниковые и сложные типы леса) – не менее 5 тыс. деревьев на 1 га. На участках с полосной раскорчевкой пней допускается снижение количества посадочных мест лиственницы, ели, сосны и кедра до 2,5-3 тыс. шт. Снижение густоты культур до 2,5 тыс. шт. на 1 га допустимо также при создании их 3-5-летними саженцами. 4.7 Особенности закладки и формирования некоторых систем лесных культур Существуют различные классификации лесных культур в зависимости от времени их создания относительно рубки древостоя, характера формирования будущего насаждения, методов и способов создания искусственных лесных насаждений. По мнению А.И. Писаренко и М.Д. Мерзленко [37], искусственное лесовосстановление осуществляется путем создания систем лесных культур исходя из потенциальных лесорастительных условий и времени их производства. Существуют системы закрытых и открытых культур. Первая из них (подпологовые культуры) предназначена для замены поступаю- щих в ближайшие годы в рубку спелых древостоев или для создания более сложных по форме и смешанных по составу насаждений, вторая основная (искусственное лесовыращивание) – для закладки культур как на лесных, но не покрытых лесом землях (вырубки, гари, редины, прогалины и пр.), так и нелесных (земель, вышедших из-под сельскохозяйственного пользования, рекультивируемых земель и пр.). Особым видом комбинированного лесовосстановления (наряду с посевом и посадкой используется и естественное возобновление) и особым направлением лесокультурной деятельности является реконструкция молодняков лесокультурными методами – замена малоценных насаждений хозяйственно ценными путем создания лесных культур. 4.7.1 Предварительные и подпологовые лесные культуры Предварительные лесные культуры создают в насаждениях, поступающих в ближайшие 3-10 лет в рубку. Преимущества таких культур: повышение продуктивности культур, предупреждение нежелательной смены пород, использование защитных свойств древесного полога для повышения приживаемости и роста лесных культур в первые годы, экономия посадочного материала и снижение затрат на создание и выращивание культур. К недостаткам таких культур относятся меньшая обеспеченность культивируемых пород светом под пологом древостоя, конкуренция корневых систем существующего древостоя, трудности механизации обработки почвы, посадки и уходов, повреждение или гибель части растений во время рубки древостоя. Наиболее полно к настоящему времени разработаны рекомендации по выращиванию предварительных культур ели на Северо-Западе. Объектами первой очереди для создания предварительных культур ели могут быть малоценные спелые древостои березы, осины, ольхи серой без возобновления ели, а второй – хвойно-лиственные древостои из группы зеленомошниковых типов леса с примесью лиственных пород не менее 30 %, в которых нет предварительного возобновления хвойных пород. Полнота древостоев должна быть в пределах 0,3-0,7. Культуры создаются за 3-10 лет до рубки. Созданию лесных культур должна предшествовать подготовка древостоя в виде выборочной или санитарной рубки, а также разбивка будущей лесосеки на пасеки и волоки. Культуры необходимо создавать только на пасеках и с учетом наличия благонадежного подроста. Обработка почвы проводится в середине лета предшествующего посадке культур года в виде напашки борозд, гребней всвал или полос плугами, оборудованными дополнительными ножами для обрезки корней материнского полога. В сухих и свежих типах условий местопроизрастания посадка проводится в дно борозды, во влажных и сыроватых – в гребни. Глубина обработки в первом случае – 8-12, во втором – до 20 см. Борозды размещают через 4-5 м, можно попарно сближать их. Общая протяженность борозд или гребней должна быть в пределах 2-3 тыс. м. Возможна также обработка почвы в виде площадок – механизированным путем и вручную, особенно при большой захламленности и в лесах зеленых зон. Рекомендуется 400-600 площадок размером 1х1 м на 1 га. Желательна окопка площадок по периферии или обрезка корней материнского полога лопатой. Культуры ели лучше создавать посадкой 4-5 –летних саженцев весной или летом – от 3 до 4 тыс. шт./га. Подпологовые лесные культуры, создают под пологом низкополнотного насаждения для повышения его продуктивности, устойчивости и декоративных свойств. Подпологовые культуры создают в таком возрасте существующих низкополнотных древостоев, чтобы ко времени их рубки они дали товарную древесину (подпологовые культуры рубят одновременно с основным древостоем), а также повысили продуктивность и устойчивость основного полога. Эти культуры рекомендуют создавать в насаждениях II и III классов возраста с полнотой не более 0,7 путем посадки саженцев, сеянцев или посева семян. В основном подпологовые культуры создают как частичные посадкой 1,3-2 тыс. шт./га саженцев и до 4 тыс. сеянцев. Процесс формирования культур происходит на протяжении всей их жизни под пологом леса, поэтому такие культуры иногда называют закрытыми. Производство подпологовых культур, прежде всего, направлено на преобразование простых насаждений из светолюбивых видов (сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, березы повислой и др.) в сложные, более полно использующие плодородие лесной почвы и солнечную радиацию, на повышение продуктивности и устойчивости древостоев. Подпологовые культуры имеют большое мелиорирующее значение, а также существенно улучшают кормовую базу для охотничье-промысловой фауны, усиливают почвозащитные, водоохранные, санитарно-гигиенические и эстетические свойства насаждений. Продуктивность насаждения увеличивается за счет древесины подпологовых лесных культур и древесины, полученной в результате усиления роста деревьев верхнего полога вследствие мелиорирующего влияния высаженных растений. На современном этапе развития науки и передового опыта раскрываются широкие возможности предварительных и подпологовых культур. С их помощью успешно разрешаются важные лесохозяйственные задачи: сокращение сроков выращивания леса на 10-15 лет, обеспечение постоянной занятости территории лесом, что особенно важно на водосборах, повышенных формах рельефа, в рекреационных и других лесах специального назначения; предупреждение смены пород и восстановление хозяйственно ценных видов на месте расстроенных и малоценных древостоев; повышение комплексной продуктивности лесных насаждений; повышение биологической устойчивости и ценности чистых простых по структуре сосновых и дубовых древостоев; улучшение лесорастительных условий и ускорение роста деревьев основного полога, увеличение долговечности перестойных деревьев в лесопарко- вых и заповедных лесах, выполняющих социально-защитные функции; рациональное использование незанятого пространства в низкополнотных древостоях для выращивания новогодних елок, лекарственных растений, расширения кормовой базы охотничье промысловой фауны, повышения эффективности интродукционных и селекционных работ [33]. После рубки леса на вырубках резко изменяется экологическая обстановка. Повышается приток тепла и влаги к поверхности почвы, увеличивается амплитуда колебаний температуры почвы и приземного слоя воздуха. Изменяются водно-физические свойства почвы. Происходит смена состава травяного покрова и степени покрытия им почвы. Усиливается опасность возникновения заморозков на почве, возможно обмерзание молодых побегов культивируемых пород. Подпологовые культуры меньше, чем культуры на вырубках, зарастают травянистой растительностью, не повреждаются заморозками и высокими летними температурами, что снижает объёмы работ на обработку почвы, посадку, дополнение и уходы за лесными культурами. В то же время полог леса создает конкуренцию между саженцами подпологовых культур и деревьями верхнего полога за свет, влагу и питательные вещества. При закладке подпологовых культур труднее, чем при создании культур на вырубке, механизировать лесокультурные работы. На вырубках, из-за отсутствия защитного полога, производство культур значительно дороже. Здесь приходится производить большие затраты на уход за лесными культурами, на ликвидацию сорняков, поросли и отпрысков лиственных пород. Основным преимуществом последующих лесных культур является возможность комплексной механизации всех работ и создания смешанных по составу и сложных по структуре насаждений. 4.7.2 Реконструкция малоценных насаждений методом лесных культур Под реконструкцией понимают замену малоценных насаждений хозяйственно ценными путём создания лесных культур или проведения рубок ухода (ГОСТ 17559-72). Лесные культуры, выполняемые в порядке реконструкции, отличаются от общепринятых тем, что создаются на покрытых лесом площадях, т.е. лес создаётся на участках, где он уже есть. Поэтому реконструкцию методом лесных культур нельзя отнести ни к лесовосстановлению, ни к лесоразведению. Она выделена в самостоятельную систему лесных культур под названием искусственное возобновление в сочетании с естественным. По способу создания такие культуры будут частичными, а в будущем насаждение, по всем параметрам (возраст, состав пород, происхождение), будет смешанным. К малоценным насаждениям, подлежащим реконструкции, относят: вырубки, возобновившиеся нежелательными лиственными породами, до- стигшими смыкания крон и высоты 2 м и более, сомкнутые и редкостойные порослевые и корнеотпрысковые насаждения, произрастающие в условиях, где можно вырастить более ценные и продуктивные древостои, порослевые дубравы на плодородных почвах, где низкоствольное хозяйство целесообразно перевести в высокоствольное. Одним из путей повышения продуктивности этих насаждений и улучшения качественного состава является их реконструкция лесокультурными методами. Под этим понимают комплекс лесокультурных мероприятий по исправлению и коренному изменению имеющегося состава и структуры малоценных и низкополнотных насаждений путем ввода в них ценных, преимущественно хвойных и твердолиственных древесных видов в соответствии с целевым направлением хозяйства на каждом конкретном лесном участке (если состав и структуру насаждения нельзя улучшить обычными рубками ухода). Классификация малоценных насаждений. Первая и очень важная задача, которую необходимо решить перед производством реконструкции, это установление насаждений, требующих исправления и замены. Эта задача обычно решается при лесоустройстве путём тщательного изучения лесорастительных условий и лесоводственных особенностей древостоев с учётом перспектив развития хозяйства. Не менее важным является установление очерёдности производства реконструкции. Для этих целей разрабатывают классификации малоценных насаждений [35]. В нашей стране впервые классификацию малоценных насаждений предложил профессор В.П. Тимофеев. Всё разнообразие малоценных насаждений он разделил на четыре категории. Первая категория – малоценные насаждения лиственных пород, образовавшиеся в результате смены коренных типов производными. Эта категория является самой большой по площади, т.к. смена пород происходила и 10, и 20, и 100 лет назад и происходит в настоящее время. Следовательно, в данную категорию входят насаждения всех возрастов – от молодняков до спелых, поступающих в рубку главного пользования. Вторая категория – ценные по составу, но неудовлетворительные по состоянию, полноте и качеству стволов культуры, а также молодняки естественного происхождения. Насаждения этой категории по площади значительно меньше первой, но располагаются они обычно возле дорог и населённых пунктов и поэтому имеют важное хозяйственное значение. Третья категория – редины и малополнотные насаждения старших возрастов, а также усыхающие древостои по причинам изменения водного режима, повреждений вредителями и болезнями, пожарами и т.п. Насаждения этой категории также как и второй, являются результатом несоблюдения хозяйственных требований на разных этапах лесовыращивания. Четвертая категория – заболоченные площади, слабо облесившиеся голые пески и прочие участки, нуждающиеся в проведении мелиоративных мероприятий. В первую очередь должны подлежать реконструкции насаждения второй категории, затем третьей и в последнюю очередь четвёртой. В пределах одной категории может быть установлена своя очередность производства реконструкции. При этом принимаются во внимание такие факторы, как условия среды на участке, возраст малоценного насаждения, удалённость от дорог и населённых пунктов и т.д. Согласно инструкции по устройству лесов СССР (1964) малоценные насаждения делятся на три категории: первая – молодняки мягколиственных древесных видов, а также других в несоответствующих условиях лесопроизрастания, в которых исключается возможность выращивания высокопродуктивных насаждений данных видов; вторая – расстроенные, низкополнотные насаждения любых видов, которые по своему состоянию не могут образовать ценные древостои; третья – насаждения в лесах I группы, не соответствующие своему назначению. В реконструктивный фонд первой очереди освоения должны включаться: кустарниковые заросли, малоценные молодняки лиственных видов на богатых почвах, ценные по составу, но неудовлетворительные по состоянию естественные и искусственные молодняки, малоценные насаждения в лесах первой группы. Способы реконструкции малоценных насаждений методом лесных культур. В настоящее время разработаны и широко применяются следующие способы реконструкции малоценных насаждений лесокультурными методами: коридорный, биогруппами, котловинно-групповой и сплошной. Выбор того или иного способа реконструкции осуществляют в соответствии с различиями насаждений по составу, возрасту, форме, полноте, состоянию и происхождению. Основным способом, позволяющим полностью механизировать весь процесс реконструкции, является коридорный. Коридорный способ применяют в молодняках, чаще всего 5-15-летнего возраста и высотой до 6 м. Он заключается в предварительной прорубке или расчистке в насаждении коридоров различной ширины (обычно 3-6 м) с оставлением нетронутых межкоридорных кулис примерно той же ширины. Ширина коридоров должна быть не менее высоты реконструируемого молодняка. Затем в коридорах проводят обработку почвы с последующей посадкой от одного до четырех рядов сеянцев или саженцев. Межкоридорные кулисы в последующем вырубают или изреживают. Для подготовки коридоров могут использоваться различные орудия. В древесно-кустарниковых зарослях высотой до 1,5 м для нарезки коридоров применяют плуг ПКЛ-70 в двухотвальном варианте. Ширина коридора при однократном проходе плуга равна 1,4 м. В малоценных молодняках высотой до 3 м подготовка коридоров может осуществляться плугом ПЛП-135, образующим при однократном проходе коридор шириной 2,5-2,7 м. В обоих случаях одновременно с расчисткой коридоров производится обработка почвы. В некоторых лесхозах расчистку коридоров малоценных молодняков осуществляют бульдозером, на нож которого наварены зубья из рельсового железа. Наварены они таким образом, что являются как бы продолжением ножа бульдозера. Работает этот агрегат по принципу корчевателя-собирателя, но при этом имеет два существенных преимущества: во-первых, ширина захвата этого орудия в два раза больше, чем у корчевателя-собирателя и, вовторых, нож бульдозера одновременно хорошо планирует почву. В ряде случаев для расчистки коридоров в малоценных молодняках высотой до 4-4,5 м широко используют кусторезы марки Д-174, Д-513А, Д-514А и КБ-4А. Рабочий орган кустореза представляет собой клинообразный отвал, вдоль нижних кромок которого, укреплены болтами горизонтальные режущие ножи. Навешивается отвал впереди трактора марки Т-100, Т-130. Лучше всего работы проводить в зимнее время, т.к. в этот период не повреждается верхний гумусовый горизонт почвы, а древесина легко режется ножом. Ширина коридоров, образуемых за один проход кусторезов Д-174, Д-513А и Д514А – 3,6 м, КБ-4А - 4 м. В заболоченных лесах северо-запада РФ ЛенНИИЛХ предложил использовать канавокапатели типа ЛК-2М. При этом образуется коридор шириной 3 м, дренирующая борозда и два мощных пласта. При устройстве коридоров они обычно располагаются параллельными рядами по всей площади малоценного насаждения, чередуясь с нетронутыми полосами лиственного молодняка, которые получили название кулисы. Ширина оставляемых кулис зависит от ширины коридоров. В свою очередь ширина коридоров, а также их направление имеют большое значение как для успешного роста вводимых в процессе реконструкции пород, так и для проведения уходов за ними. Фотосинтез в растениях лучше и наиболее интенсивно протекает в утренние и вечерние часы. Днём интенсивность фотосинтеза падает почти до нуля, растения только испаряют влагу, чтобы защитить себя от перегрева под действием прямых солнечных лучей. Исходя из этого, лучшим направлением коридоров при спокойном рельефе местности будет широтное, т.е. с востока на запад. Если в коридор вводится два ряда культур, его ширина увеличивается на размер междурядья. Как уже отмечалось, при расчистке коридоров орудиями ПКЛ-70, ПЛП-135 и канавокопателями одновременно производится и обработка почвы. В коридорах, расчищаемых кусторезами, обработка почвы может произ- водиться бороздами, а также полосами с оборотом или без оборота пласта. В коридорах, расчищаемых кусторезами или корчевателями, а также другими специальными машинами, обработка почвы производится бороздами или полосами. Рекомендуются следующие способы обработки почвы [40]: 1) фрезами без оборота пласта, если верхний горизонт почвы рыхлый и нет задернения; 2) сплошная вспашка с оборотом пласта кустарниково-болотными, сельскохозяйственными или лесохозяйственными плугами с последующей культивацией и боронованием; желательно временное 2-3-летнее сельхозпользование; 3) вспашка песчаных и супесчаных почв в кулисах полосами различной ширины с оборотом пласта кустарниково-болотными плугами с последующим дискованием; 4) напашка борозд на сплошь расчищенных площадях и в кулисах на дренированных почвах лесными и кустарниково-болотными плугами; 5) рыхление незадернелой почвы полосами различной ширины без оборота пласта дисковыми боронами, плугами и культиваторами с вычесыванием корней корчевателем-собирателем; 6) подготовка почвы площадками, ямками, переносным моторизованным инструментом и ямокопателями; 7) подготовка микроповышений и пластов с одновременной нарезкой дренирующих борозд специальными лесными плугами и канавокопателями на тяге тракторов повышенной мощности и проходимости – на избыточно увлажненных почвах. Выбор того или иного способа обработки почвы зависит от конкретных лесорастительных условий. Возможно производство культур в коридорах и без предварительной обработки почвы. При реконструкции, как ни в каком другом случае, важно обеспечить быстрый рост вводимого древесного вида, выход его в полог малоценного насаждения и создание для него устойчивого положения в этом пологе. В связи с этим при создании культур безусловное предпочтение следует отдавать методу посадки. В сравнении с посевами посадки быстрее растут, они гораздо устойчивее против неблагоприятных условий среды, успешнее противостоят как поросли древесно-кустарниковых пород, так и травянистой растительности. О преимуществах посадок говорит и опыт дальневосточных лесхозов: реконструктивные культуры, созданные посевом, через 2-3 года списываются, как неудачные [35]. При реконструкции малоценных насаждений обычно создаются культуры одного вида. Высаживать несколько древесных видов нецелесообразно, т.к. в дальнейшем, так или иначе формируется смешанное насаждение, в котором главный вид искусственного происхождения, а сопутствующие - естественного. В качестве главных видов используются хвойные: кедр сибирский и корейский, сосна обыкновенная, ель сибирская и обыкновенная, пихта си- бирская, лиственница сибирская и другие виды. Густота посадки - 2-3 тыс. шт. на 1 га. При использовании крупномерного посадочного материала и высокой агротехнике работ густоту посадки можно снижать до 1,5 тыс. шт. саженцев на 1 га. С целью быстрейшего смыкания саженцев в ряду шаг посадки должен быть не более 1 м. Для посадки сеянцев в коридорах используют различные лесопосадочные машины: в дно борозд - СБН-1А, МЛУ-1; по пластам - СЛ-2 и СЛП-2; по полосам с оборотом пласта - СЛН-1 и ССН-1; по полосам без оборота пласта, а также без обработки почвы - СКЛ-1, МЛУ-1, ЛМБ-1. Агротехнические уходы продолжаются обычно не более трёх лет. Цикл уходов по годам зависит от качества обработки почвы и степени развития сорняков. Варианты могут быть такие: 3-2-1, 2-2-1, 1-2-1 и т.д. Применяются культиваторы ДКЛН-6/8 и КЛБ-1,7. При посадке культур по пластам механизировать уход невозможно. Такие культуры обычно остаются безуходными. Сложность реконструкции лесокультурным методом заключается в том, что одновременно с ростом главных видов, растут и развиваются малоценные. Культуры, созданные при реконструкции насаждений, требуют таких же уходов, что и частичные культуры на вырубках, зарастающих нежелательными лиственными видами. Вместе с тем в этих условиях возможно более раннее и интенсивное заглушение высаженных растений мягколиственными. Возникает необходимость проведения лесоводственных мер ухода как в самих коридорах, так и в межкоридорных пространствах - кулисах. Выполнять рубки ухода необходимо систематически до тех пор, пока главный культивируемый вид не займёт господствующего положения в верхнем пологе реконструируемого насаждения. Надобность в первом осветлении реконструктивных культур возникает на 3-5 годы после посадки. Интенсивность рубки при этом невысокая: вырубаются только те малоценные древесно-кустарниковые породы или части их, которые препятствуют нормальному росту и развитию культур. В дальнейшем интенсивность рубок ухода должна возрастать до 30-50 % по числу деревьев. Повторяемость рубок ухода зависит от быстроты роста главной породы и может колебаться от двух до пяти лет. На склонах крутизной свыше 12-150, а также в переросших молодняках применяется способ реконструкции биогруппами. Этот способ рассчитан почти полностью на ручной труд, поэтому использовать его на больших площадях не представляется возможным. При реконструкции биогруппами обработка почвы в малоценных насаждениях производится площадками размером 0,7х0,7 м или 1х1 м. Площадки обычно готовятся сдиранием подстилки граблями. В каждую площадку высаживается под меч Колесова или под лопату биогруппа хвойных видов (ель сибирская и обыкновенная, кедр сибирский, пихта сибирская), состоящая из 3-5 саженцев. На 1 га размещается 400-600 площадок. Уходы за культурами по большей части примитивные. Заключаются они в отаптывании или скашивании травостоя вокруг площадок, вырубке затеняющего саженцы подлеска. Прополка и рыхление почвы непосредственно в площадках, как правило, не нужны. Чрезвычайно важное значение имеют лесоводственные меры ухода. Рубки ухода необходимо начинать не позже, чем на третий год после посадки культур. В первый приём вырубается до 20 % стволов малоценного насаждения, во второй приём, который проводится через 2-3 года после 1, степень изреживания доводится до 50 %. Ещё через 2-3 года малоценное насаждение рекомендуется вырубать полностью. Такая система проведения рубок ухода даёт хорошие результаты при реконструкции культурами кедра корейского биогруппами. Котловинно-групповой способ реконструкции применяется в малоценных насаждениях с куртинным расположением. При этом посадки ценных хвойных пород приурачиваются к окнам, прогалинам, котловинам малоценного насаждения. В связи с этим размеры биогрупп и количество саженцев в них могут быть разнообразными. Обработка почвы осуществляется площадками, ямками вручную или специальными орудиями. В зелёных зонах и лесопарках в котловины высаживается не один вид, а несколько. Таким образом, достигается разнообразие групп древесных растений. Сплошную реконструкцию применяют в условиях, где необходимо предварительно убрать полог реконструируемого насаждения. Она включает полную расчистку территории от возобновившихся малоценных насаждений и создание культур по оптимальному для данных условий местопроизрастания типу. При реконструкции редкостойных молодняков небольшой высоты без ликвидной древесины кустарниковые заросли и мелколесье можно уничтожать с помощью арборицидов. После уничтожения лиственных древесных растений проводят сплошную вспашку почвы, а затем ее обрабатывают дисковой бороной. В течение 2-3 лет участок используют под сельскохозяйственные культуры. Первоначальная густота культур при реконструкции насаждений определяется типами лесных культур для данных лесорастительных условий и наличием естественного возобновления главного вида в невырубленных кулисах (при коридорном способе) и на лесокультурной площади (при реконструкции биогруппами и котловинно-групповом способе). При реконструкции малоценных насаждений в качестве посадочного материала можно использовать сеянцы и саженцы. В высокопроизводительных типах леса, где наблюдается интенсивный рост травянистой растительности и нежелательных лиственных древесных видов, предпочтение следует отдавать саженцам. Культуры, созданные таким посадочным материалом, могут быть выращены без агротехнических уходов и с меньшим количеством осветлений. При реконструкции насаждений главные древесные виды вводят с учетом состава насаждений, возобновительной способности сопутствующих древесных видов и условий местопроизрастания. Реконструкцию малоценных насаждений выполняют в счет планов лесокультурных работ. На каждый участок реконструируемых насаждений составляют проект лесных культур. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1) Значение и сущность лесокультурного районирования. 2) Цели создания предварительных и подпологовых лесных культур. 3) Положительные и отрицательные стороны чистых и смешанных лесных культур. 4) Условия, определяющие первоначальную густоту культур. 5) Технологические основы выбора способов подготовки площади и обработки почвы под лесные культуры. 6) Преимущества и недостатки посадки и посева леса. 7) Условия, определяющие выбор вида и размеров посадочного материала. 8) Основные способы реконструкции малоценных насаждений. 9) Влияние типа леса или типа условий местопроизрастания на выбор вида обработки почвы и почвообрабатывающего орудия. 10) Основные преимущества и недостатки химической обработки почвы. 11) Применение удобрения при выращивании лесных культур? 12) Агротехнический уход за лесными культурами. 13) Отличительная особенность уходов в культурах, быстро зарастающих лиственными породам. 14) Дополнение лесных культур. 5 РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ 5.1 Направления и этапы рекультивации Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленный на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. На действующих предприятиях, связанных с нарушением земель, рекультивация земель должна быть неотъемлемой частью технологических процессов. Рекультивация ландшафтов: а) рекультивация земель, предусматривающая преобразование земель в общей системе мер по оптимизации техногенных ландшафтов; б) комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной, медико-биологической и эстетической ценности нарушенных ландшафтов. Важное отличие понятий “рекультивация земель” и “рекультивация ландшафтов” заключается не столько в проведении конкретных мероприятий, сколько в подходе к проблеме, что наглядно вытекает из анализа В.В. Владимирова и др. [7] терминов “нарушенные территории” и “нарушенные ландшафты”, которые часто употребляются как синонимы, поскольку обозначают одно и то же явление действительности. По мнению данных авторов, говоря о “нарушенных территориях”, рассматривают проблему в аспекте землепользования, в том числе и градостроительного, в их связи с другими функциональными зонами, которая часто определяет на практике очерёдность их восстановления. Термин “нарушенные ландшафты” отражает аспект деградации естественных экологических связей, разрыва цепочки связей между компонентами ландшафта. Это служит основой для прогноза дальнейшего развития разрушений (или их замедления в зависимости от конкретных условий) и оценки потенциального воздействия объекта на окружение. При сопоставлении обоих аспектов может быть правильно определена очерёдность освоения того или иного участка. Отсюда объекты рекультивации не только отдельные, но и изолированные земельные участки в планировочной структуре окружения. Рекультивации подлежат природнотерриториальные комплексы в целом, и место каждого нарушенного участка должно быть определено в системе ландшафтного окружения. Рекультивация имеет различные направления: сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рыбохозяйственное, водохозяйственное, рекреационное, санитарно-гигиеническое, строительное (ГОСТ 17.51.01-78). По расчётам Государственного института земельных ресурсов, в сельское хозяйство должно возвращаться 40 %, в лесное – 30 %, в водное – 30 % нарушенных земель. Восстановление нарушенных территорий – достаточно сложный и длительный процесс, в котором выделяют три основных этапа: подготовительный, технический и биологический. Первый этап – подготовительный. Он включает в себя обследование и типизацию нарушенных территорий, изучение специфики условий, в частности геологического строения и состава пород, оценку их пригодности к биологической рекультивации и конкретному виду использования, прогноз динамики гидрологических и других условий. На основании этого определяют направление рекультивации и целевое использование восстановленных земель, устанавливают соответствующие требования к последующим этапам рекультивации. Затем составляют технико-экономические обоснования и рабочий проект рекультивации. Второй этап – технический. Он состоит в горнотехнической и инженерной подготовке территории к различным видам её целевого использования. В горнотехническую рекультивацию входят мероприятия по выравниванию рельефа территории, выполаживанию откосов карьеров, планированию откосов, нанесению на поверхность плодородных грунтов, проведению химической мелиорации токсичных для растений горных пород в отвалах, устройству дренажной сети, подъездных путей и других инженерных сооружений. Важнейшими технологическими проблемами на горнотехническом этапе рекультивации являются [24]: - разработка технологии промышленного производства (в частности горных разработок), позволяющей сократить отходы и обеспечить возможность последующей ландшафтной утилизации отходов, экономически эффективных способов мелиорации пород и трансплантации почвенного покрова; - стандартизация вскрышных геологических пород в экологическом отношении; - включение рекультивации в технологический процесс ведения горных работ; - создание типовых технологических схем и структур комплексной механизации рекультивационных работ, оптимальных регулируемых (управляемых) природно-техногенных ландшафтных комплексов; - селективное снятие, укладка горных пород и почв во время вскрыши и дальнейшей рекультивации; - формирование оптимального рельефа, предотвращение и ликвидация просадок, эрозии отравления отвальных пород; рациональная организация территории землепользования в согласовании с районной планировкой; - нормализация почвообразовательных процессов, повышение интенсивности гумусо- и азотонакопления, структурообразования и воспроизводство на этой основе продуктивных, устойчивых и саморегулирующихся биогеоценозов; - проведение ремонтных работ, контроль за состоянием новообразованных ландшафтов как составной части мониторинга. Третий этап – биологическая рекультивация. Он означает переход к запланированному целевому использованию рекультивируемых территорий. Цель биологической рекультивации – создание растительного покрова на рекультивируемых землях, восстановления плодородия отвальных грунтов, создание благоприятных условий среды, возвращение нарушенных земель для использования в сельском или лесном хозяйстве. Сюда входят окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель, создание сельскохозяйственных и лесохозяйственных угодий или приспособление под рекреацию и застройку. Выбор направления биологической рекультивации (сельскохозяйственной или лесохозяйственной) определяется, прежде всего, качественной характеристикой отвальных грунтов и характером нарушения почвенной структуры и общей экологической среды рекультивируемого участка, а также климатической зоны и экономической целесообразностью тех или иных работ. На биологическом этапе рекультивации нарушенных ландшафтов широко применяют методы фитомелиорации, или использование преобразовательной роли растительности. Наиболее активными мероприятиями являются противоэрозионные и противоселевые, а также создание санитарно- защитных зон вокруг промышленных предприятий и комплексов. Процесс закрепления поверхности отвалов путём создания древесной и травянистой растительности – это завершающая стадия рекультивационных работ, в результате которых снижается до минимума, а по мере укрепления растительного покрова и полностью ликвидируется вредное влияние промышленных отвалов на окружающую природу. Первоочередные задачи науки или теории рекультивации следующие [24]: – составление научной классификации техногенных ландшафтов, подлежащих рекультивации, с учетом разнообразия природно-экономических условий (проблемы типизации, районирования и кадастра техногенных ландшафтов); – познание механизмов, управляющих формированием продуктивной растительности и плодородием почв на техногенных неоэкотопах, а также способствующих моделированию и прогнозированию путей превращения бесплодных площадей в культурные угодья заданного назначения и высокой экономической ценности; – создание сети долговременных рекультивационных стационаров в условиях промышленных окультуренных ландшафтов; такие стационары целесообразно организовать в каждой природной зоне. 5.2 Классификация нарушенных земель Категории нарушенных земель. Все нарушенные при добыче минерального сырья и топлива земли подразделяют на следующие категории [14]: – терриконы, образованные при подземной добыче угля, прогибы, провалы и оползни на отвалах и шахтных полях; – выемки – глубокие карьеры и отвалы, возникающие в результате добычи руд и угля, шламохвостохранилища, золотоотвалы; – карьеры без отвалов с изменением рельефа, образовавшиеся при добыче строительных материалов или торфа; – нарушенные участки почв при строительстве дорог, укладке кабеля, газопроводов и нефтепроводов и т.п.; – нарушенные участки почв при добыче нефти; – нарушенные участки почв при производстве геологоразведочных, строительных и других работ. Определение возможности биологической рекультивации нарушенных разработками земель производят на основе оценки пригодности их для использования в сельском или лесном хозяйстве. Условия произрастания растительности на вскрышных породах характеризуются большим разнообразием, они определяются географическим положением и геологическим строе- нием местности, морфометрическим строением и способом формирования новообразований мезорельефа и другими факторами. Классификация нарушенных земель по характеру рельефа. С учетом характера рельефа нарушенные земли различают по глубине, площади и по крутизне склонов: а) очень глубокими элементами рельефа считаются те, которые имеют глубину свыше 100 м; глубокими – 30-100 м; средней глубины – 15-30 м; неглубокими – 5-10 м; мелкими – до 5 м; высокими – 30-100 м; средней высоты – 10-30 м, невысокими – до 10 м; б) по площади элементы рельефа разделяют на крупные – свыше 50 га, средней площади – 1-50 га, мелкоконтурные – до 1 га; в) по крутизне склонов различают: обрывистые – более 450, очень крутые – 30-450, крутые – 15-300, умеренно крутые – 10-150, покатые – 5-100, пологие – до 50. Классификация нарушенных земель по характеру рельефа и возможности их хозяйственного использования приведены в приложении А. Классификация нарушенных земель по характеру обводнения. В зависимости от характера увлажнения (обводнения) выделяют следующие группы нарушенных земель: I – сухие, II – недостаточного увлажнения, III – нормального увлажнения, IV – кратковременного переувлажнения, V – избыточного увлажнения, VI – заполненные водой (приложение Б). Классификация вскрышных горных пород по степени пригодности для биологической рекультивации. Лесорастительные свойства вскрышных пород характеризуются большим разнообразием. В отвалах горные породы чаще всего представлены техническими грунтосмесями. Гумусовый слой и вскрышные породы по степени пригодности для биологической рекультивации подразделяют на три основные группы: 1 – пригодные; II – малопригодные: а) по физическим свойствам, б) по химическим свойствам; III – непригодные: а) по физическим свойствам, б) по химическим свойствам (приложение В). Пригодные: плодородные и потенциально плодородные грунты, гумусовый слой почв, мягкие связные горные породы с благоприятным минералогическим и механическим составом. Эти горные породы могут быть подстилающими при создании пашни и непосредственно использоваться при лесной рекультивации. После мелиорации они пригодны под пашню. Малопригодные для биологической рекультивации по физическим свойствам: рыхлые, несвязные и полускальные породы, характеризуются наряду с незначительным содержанием гумуса незначительным – до 10 % или, наоборот, большим – свыше 75 % содержанием илистой фракции. Это песчаные и глинистые почвы, пригодные для лесоразведения после глинования или пескования; при создании на них пашни необходимо землевание. Малопригодные для биологической рекультивации по химическим свойствам (кислые, среднесоленые и солонцеватые) горные породы требуют известкования, пескования, гипсования и промывки. После мелиорации для создания пашни их покрывают гумусированным слоем почвы, для лесоразведения эти грунты пригодны после улучшения их свойств (глинование, пескование). К непригодным для биологической рекультивации по физическим свойствам относят скальные горные породы и конгломераты. Породы, непригодные по химическим свойствам (сульфидсодержащие и сильнозасоленные солонцы и т.п.) разного механического состава, перед биологической рекультивацией перекрывают природными грунтами слоем не менее 1-2 м. При отвалообразовании их необходимо укладывать в основание отвалов. При выходе на дневную поверхность эти породы нуждаются в коренной длительной мелиорации. Классификация нарушенных земель по их пригодности для биологической рекультивации приведены в приложении В. Существуют и другие классификации пород вскрышной толщи по степени пригодности для биологической рекультивации. По классификации центральной лаборатории охраны природы Министерства сельского хозяйства СССР нарушенные земли разделены на следующие группы: I – плодородные, II – потенциально плодородные, III – бесплодные, IV – фитотоксичные (малотоксичные, токсичные и сильно токсичные). При комплексной классификации земель номера группы пригодности приняты по классификации земель на основе оценки их пригодности для биологической рекультивации. Комплексная оценка нарушенных земель для целей рекультивации приведена в приложении Г. Группы земель по их хозяйственному значению: А – пахотного значения; Б – сенокосно-пастбищного значения; В – лесохозяйственного назначения; Г – водохозяйственного назначения; Д – земли ограниченного хозяйственного использования; Е – земли непригодные для хозяйственного использования. К категории земель ограниченного хозяйственного значения относятся земли, которые используются в основном для создания фитомелиоративных, почво-, водо-, и санитарно-защитных лесонасаждений или под задернение, для создания зон отдыха, и т.п. Земли не пригодные для хозяйственного использования, это земли очень сложного нарушения, с сильным отрицательным влиянием на окружающую среду, для которых должны предусматриваться меры предотвращения катастрофических последствий. 5.3 Сельскохозяйственная рекультивация Рекультивацию с целью использования территории в качестве сельскохозяйственных угодий проводят сравнительно широко. Для выращивания сельскохозяйственных культур проводят предварительную подготовку территории с целью образования плодородного слоя почвы. В ходе карьерных разработок происходит существенное уплотнение подпочвы. Ее периодически разрыхляют на глубину не менее 50 см. На заключительном этапе послойно наносят пахотный слой почвы, частично смешивая его с подпочвой. Сельскохозяйственная рекультивация проводится на потенциально плодородных горных породах или на бедных грунтах после землевания – комплекса работ по снятию, транспортировке и нанесению плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород на неплодородные субстраты с целью их улучшения. Качество будущих сельскохозяйственных угодий зависит от освоения на всю глубину пахотного слоя и активации субстрата. Важную роль играет возделывание вспомогательных (авангардных) видов растений (люцерна, люпин). Рациональное сельскохозяйственное использование территории связано также с формой участков. Необходимо еще на стадии планирования работ в карьере предусмотреть возможности правильной организации севооборотных массивов и полей севооборота. Размещение пахотных угодий предполагает наличие участков достаточного размера, их минимальная площадь составляет не менее 2 га. Особой проблемой рекультивации сельскохозяйственных угодий в местах сухой выемки грунта является формирование склонов. В принципе здесь возможны два решения [39]: а) рекультивируемую территорию стыкуют с окружающей местностью пологими склонами, позволяющими использовать их в качестве сельскохозяйственных угодий, при этом крутизна склонов не должна превышать 1:5, то есть 20 %, а на склоне осуществляют необходимые мелиоративные работы; б) по краям рекультивируемой территории, отличающейся по высоте от прилегающей местности, формируют крутые склоны, не используемые в качестве сельскохозяйственных угодий. Крутизна склонов должна составлять в этом случае около 1:2, то есть 50 %, но ни в коем случае не превышать 1:1,5, то есть 66,7 %. При большей глубине карьера склоны прерывают через каждые 5-7 м в высоту лотковыми уступами шириной около 2 м. Задача этих уступов – защита склонов от обширной эрозии и обеспечение доступа к рекультивируемым угодьям для их обработки. Сельскохозяйственная рекультивация даже пологих склонов связана с определенными трудностями, поскольку очень сложно бывает предотвратить водную эрозию почв. Крутые склоны, хотя и занимают некоторую часть угодий, обеспечивают возможность дальнейшей разработки месторождения и закладки древесно-кустарниковых растений на непригодных для сельского хозяйства угодьях. Ценность этих насаждений для сельского хозяйства заключается в создании микроклимата и их биологических функциях. На рекультивируемых землях сельскохозяйственного назначения устраивают полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, размещая их вдоль бровок откосов, а при площади откосов 80-100 га и на их поверхности, на расстоянии 350-400 м, чтобы площадь межполосной клетки была не менее 40-50 га. Лесные полосы создают из быстрорастущих видов (березы, тополей) в сочетании с долговечными видами (дубом, лиственницей). В лесные полосы вводят кустарники, мало требовательные к плодородию почвы и отличающиеся быстрым ростом – облепиху крушиновую, лох серебристый, карагану древовидную и другие. Наиболее распространена следующая структура лесных полос: – в опушечные ряды вводят быстрорастущие виды в смеси с кустарником, а несколько центральных рядов занимают долговечным главным видом. Противодефляционные и противоэрозионные лесные насаждения на сельскохозяйственных землях выращивают в едином комплексе мелиоративных мероприятий, который включает в себя, кроме защитных лесных насаждений, организационно-хозяйственные, агро- и лугомелиоративные мероприятия, а, при необходимости, и простейшие противоэрозионные гидротехнические сооружения. 5.4 Лесная рекультивация 5.4.1 Виды лесных насаждений Лесная рекультивация проводится в том случае, если рекультивируемые земли не используют в сельском хозяйстве, вследствие непригодности грунтов для выращивания сельскохозяйственных культур, удаленности территории от населенных пунктов, при восстановлении леса, при рекультивации земель в зеленых зонах городов и в других случаях. На нарушенных промышленными разработками землях создают лесные насаждения общего хозяйственного назначения, противоэрозионные лесные насаждения и промышленные плантации. Лесные насаждения общего назначения создают на достаточно плодородных грунтах, на суглинистых и глинистых отвалах ровного рельефа или в виде пологих склонов площадью более 50 га. Возможно также создание насаждений сосны, ели на выработанных торфяниках и насаждений сосны на песчаных землях. Лесные культуры общего назначения на рекультивируемых землях создают общепринятыми методами и способами с использованием минеральных удобрений и посевов сидератов в междурядьях. Культуры создают из таких видов как дуб черешчатый, сосна обыкновенная, береза повислая, тополя в смешении с почвоулучшающими кустарниками. Создание предварительных культур из почвоулучшающих видов не рекомендуется. Густота культур общего назначения на рекультивируемых землях с учетом большего отпада растений должна быть выше принятой в данной лесорастительной зоне на 30-35 %. При использовании посадочного материала с закрытой корневой системой густоту посадки можно не повышать. Уходы за культурами проводят по мере их зарастания. Противоэрозионные насаждения на рекультивируемых землях обычно создают с целью предотвращения ветровой и водной эрозии почв, улучшения экологической среды, выполнения санитарно-гигиенических функций. Для создания противоэрозионных насаждений используют отвалы с крутизной склонов более 8-100, а также поверхности и пологие склоны меловых, песчаных, песчано-меловых и меломергельных отвалов при площади более 50 га. Меломергельные виды нуждаются в предварительном песковании. Создание противоэрозионных насаждений производят обычно без предварительной коренной мелиорации грунтов, поэтому в первую очередь используют мало требовательные к плодородию, отличающиеся быстрым ростом и почвоулучшающие виды – облепиху крушиновую, ольху серую, робинию лжеакацию, карагану древовидную. Противоэрозионные насаждения из облепихи, робинии, терна, ольхи серой и других корнеотпрысковых растений наиболее эффективны для закрепления откосов отвалов. Такие насаждения создают в виде чистых культур с густотой посадки 3-5 тысяч посадочных мест на 1 га. Противоэрозионные насаждения из ольхи серой и ивы белой лучше закладывать по древесно-кустарниковому типу с размещением посадочных мест 2.5х0.7 м. Культуры сосны на песках и песчано-меловых грунтосмесях создают после предварительного закрепления песков посевом трав, посадкой полос из лиственных видов, шелюгования или закрепления отвалов другими средствами [52]. Опыт выращивания противоэрозионных лесных насаждений на рекультивируемых территориях Кузбасса показал, что наиболее целесообразны следующие схемы смешения, когда три-пять рядов главного вида чередуются с двумя-тремя рядами почвоулучшающего кустарника. Например: сосна – сосна – сосна – сосна – облепиха – облепиха и т. д.; лиственница – лиственница – лиственница – лох – лох и т. д. На сухих местоположениях, песчаных и меломергельных грунтосмесях, культуры создают с первоначальной густотой от 10 до 20 тыс. шт. на 1 га. Агротехнический уход в противоэрозионных насаждениях на рекультивируемых землях проводят при образовании корки или появления сорняков. Желательно также внесение удобрений. Промышленные плантации плодовых, ягодных и технических культур создают на рекультивируемых землях с хорошо сохраненным слоем почвы или с достаточно плодородными грунтами при хорошем увлажнении, или при возможности регулярного полива. При этом предусматривается интенсивная технология выращивании технических плантаций и использование сортового посадочного материала. 5.4.2 Подготовка территории нарушенных земель к последующему биологическому освоению Подготовка территории нарушенных земель к последующему биологическому освоению заключается в проведении необходимой горнотехнической рекультивации. Нарушенные земли, предназначенные для лесохозяйственного использования, должны быть обеспечены соответствующей глубиной корнеобитаемого горизонта, необходимого для произрастания древесной растительности, оборудованы необходимыми мелиоративными, гидротехническими, противоэрозионными и другими сооружениями в соответствии с утвержденным проектом. При назначении нарушенных земель на лесохозяйственную рекультивацию необходимо, как и при любой биологической рекультивации, обеспечить планировку участка, покрытие поверхности почвенным слоем, если это необходимо, а также выполнить мелиоративные работы, химическую мелиорацию токсичных грунтов, устроить подъездные дороги и т.д. Планировку поверхности осуществляют дважды: сначала общую, а через один-два года окончательную. Спланированные отвалы должны иметь уклоны не более 4050 % и обеспечить нормальную работу машин и механизмов при последующих операциях. Если агрохимический анализ спланированной поверхности покажет токсичность грунтов, то применяют известкование, гипсование, промывку грунта или засыпку его плодородным слоем. После этого приступают к лесохозяйственному освоению нарушенных земель [29]. Чаще всего при лесохозяйственной рекультивации применяют обычную, принятую в данном регионе, обработку почвы под лесные культуры. Для увеличения мощности обрабатываемого слоя, улучшения физических свойств и водного режима в целях более глубокого проникновения корневых систем культивируемых растений обычные способы обработки почвы дополняют глубоким безотвальным рыхлением. Обработку поверхностного слоя грунтов под лесные культуры на выровненных территориях проводят сплошную, на откосах отвалов – частичную. На участках, сильно заросших однолетней сорной растительностью, применяют обработку почвы по системе зяблевой вспашки, а при наличии корнеотпрысковых сорняков – по системе черного пара. На выровненных площадях горных пород тяжелого механического состава с незначительным количеством сорняков проводят безотвальную вспашку на глубину 27-30 см, реже отвальную. При освоении бесплодных грунтов для обогащения их азотом рекомендуют осуществлять обработку почвы по системе сидерального пара с люпином и донником и в течение первых трех-четырех лет выращивания занимать междурядья лесных культур посевами бобовых трав. На выположенных откосах отвалов с уклоном до 120 и большой протяженности для предотвращения возможной эрозии лесные культуры создают полосами из четырех-пяти рядов, чередующимися с полосами залужения (1015 м); при незначительной протяженности (менее 20 м) откосы облесяют сплошь. При создании лесных культур на откосах высоких насыпных отвалов крутизной 18-350 нарезают террасы, устраивают площадки. Сеянцы сажают в борозды или посадочные лунки. На крутых неустойчивых откосах, при небольших объемах работ, устраивают плетни из ивовых прутьев. На откосах небольшой длины применяют гидропосев многолетних трав, кустарников или их смеси с мульчированием [28]. 5.4.3 Формирование склонов отвала Отвалы пустой породы, бытового, строительного и промышленного мусора и других отходов вызывают, наряду с техническими, юридическими, санитарными, организационными и другими проблемами, отрицательное влияние на природную среду и ландшафт, обусловливая тем самым необходимость принятия разнообразных мер по формированию и обустройству ландшафта. Любые отвалы, терриконы и свалки наносят ущерб ландшафту. Они вызывают нарушение равновесия в природе, например, попадание отходов в окружающую среду в результате выветривания или смыва, влияние на водный режим, ухудшение качества грунтовых вод, изменение воздушных потоков, ослабление регенерационного потенциала ландшафта. Кроме того, нарушается внешний вид местности: бесформенный, бросающийся в глаза отвал обезображивает пейзаж. Задачу предотвращения и устранения ущерба, наносимого ландшафту отвалами, а также их удовлетворительного обустройства решают путем правильного выбора места и эксплуатации отвала, а также приданием ему соответствующей формы и надлежащим озеленением, т. е. используя то, что называют интеграцией объекта в ландшафт. При любых обстоятельствах формированию отвала должно предшествовать снятие верхнего слоя почвы. Равным образом следует своевременно снимать верхний слой почвы для его дальнейшего использования со всех территорий, где предстоит выемка грунта. Форма отвала представляет интерес с точки зрения ландшафта. Она бросается в глаза или определяет картину пейзажа, выглядит неуместно или вписывается в ландшафт. Форма отвала оказывает влияние на успешность будущего озеленения и определяет возможности дальнейшего использования территории. Как непригодную следует отклонить прежнюю форму отвала в виде островерхого конуса с высокими и крутыми склонами и значительной дифференциацией материала, пересыханием в верхней части и сильной склонностью к эрозии. Конусовидные терриконы требуют больших затрат на обустройство. Наиболее целесообразной формой отвала является форма стола, особенно террасированная столовая гора с крутизной склона до 1:1,5 (66,7 %), а лучше 1:3 (33,3 %). Всегда оправдано еще более пологое округление подножия насыпи. На всех отвалах высотой более 10 м формируют уступы. Они расчленяют откосы большой протяженности, предотвращают эрозию и поверхностный сток, служат в качестве дорог для хозяйственного освоения территории и обеспечивают возможность поэтапного озеленения откоса. Каждую готовую насыпную террасу озеленяют. Окончательная ширина уступов склона составляет не менее 4 м. Более широкие террасы обеспечивают возможность придания откосу более живописной формы и высадки растительности на плоских участках. Процесс создания растительного покрова проходит множество стадий, каждая из которых заключает в себе определенные возможности и требует определенных мер. Этот процесс нельзя свести к однократной посадке растительности, а тем более только к посеву семенами. Различают два основных типа озеленения отвалов: а) покрытие отвала плодородным слоем почвы; б) активация бедной почвы. На отвал наносят покровный слой, состоящий из биологически активной, тонкозернистой почвы или субстратов с уравновешенным балансом питательных веществ и мощным потенциалом реактивации (например, смесь лесса и гравия). Если намечено создание лесопосадок на неподдающихся освоению материалах, то толщина покровного слоя должна составлять не менее 1 м. Слой меньшей толщины в таких условиях непригоден для обеспечения развития древесно-кустарниковой растительности на длительный срок. Если материал отвала непроницаем для корней, то функция обеспечения растительности питательными веществами и влагой ложится на поверхностный слой почвы. Для развития травянистого покрова достаточно поверхностного слоя толщиной лишь несколько дециметров. Толщина покровного слоя при высадке деревьев и кустарников может быть уменьшена, если материал отвала обеспечивает развитие растительности, т. е. осваивается корневой системой растений. При покрытии склонов плодородным слоем почвы большой толщины необходимы меры по предотвращению оползней. Склоны не должны быть чересчур крутыми (1:2), а их поверхности придают как можно большую шероховатость, не исключая использование с этой целью инженернобиологических средств (плетенки, фашины, хворостяные выстилки). Биолого-экологические проблемы озеленения отвалов начинаются там, где создание мощного покровного слоя невозможно и сам материал отвала должен стать субстратом для растений. Активация бедной почвы – чрезвычайно многосторонняя проблема различной степени сложности. Процесс, в естественных условиях длящийся от нескольких десятилетий до многих ве- ков, приходится сжимать до короткого промежутка времени, чтобы устранить повреждения, вызванные образованием отвала. Предварительным условием успешной активации бедной почвы является тщательное изучение местности. Следует выявить и оценить все факторы, препятствующие развитию растительности. Следовательно, необходимы подробные химические и биологические исследования, которые могут быть дополнены сериями экспериментов или даже лабораторными испытаниями в вегетационных сосудах. Наконец, целенаправленные меры по улучшению почвенных условий, т.е. мелиорация, создают условия для развития растительности. Эти меры делятся на три группы: а) улучшение физической структуры бедной почвы; б) улучшение химических условий роста растений; в) биологическая активация. Тесная взаимосвязь отдельных мелиоративных мер абсолютно очевидна: за счет биологической активации улучшается физическая структура почвы, например, способность удерживать влагу, и наоборот. Решающее значение, однако, имеют изменения химического состава субстрата. Цель мелиорации – обеспечить растения достаточным количеством питательных веществ и устранить все факторы, препятствующие их развитию: токсичные вещества связываются, избыточная кислотность или, что встречается реже, избыточное содержание оснований, в почве уменьшается, мобилизуются имеющиеся и вносятся недостающие питательные вещества. Почвенные условия должны быть улучшены, по меньшей мере, настолько, чтобы обеспечить образование сплошного растительного покрова. Этот растительный покров, в свою очередь, естественным путем продолжит улучшение условий для роста и процесса почвообразования. На уплотненных почвах целесообразно механическое рыхление в сочетании с заделкой внесенных удобрений. Также и биологически активный поверхностный слой почвы, даже если его толщина составляет лишь несколько сантиметров, смешивают с бедной почвой. Использование любого здорового поверхностного почвенного слоя – большое подспорье для активации субстрата. После создания достаточно гармоничных почвенных условий биологическая активность может быть повышена и другими способами, например внесением гумуса и почвенных бактерий, обогащением почвы гумусообразующими веществами или покрытием (мульчированием) органическими (например, солома) или неорганическими (например, пенопласт) материалами. 5.4.4 Ассортимент деревьев и кустарников Ассортимент деревьев и кустарников в лесных культурах, создаваемых на нарушенных землях, определяют хозяйственное назначение создаваемых насаждений, токсичность грунтов на участке, их водный режим, лесорастительная зона и биологические особенности культивируемых растений. На нарушенных землях рекомендуют создавать смешанные насаждения: 60 % главной породы; 20-30 % сопутствующих и 10-20 % кустарников. Наиболее распространенное размещение посадочных мест 2.5х0.5-1 м. На относительно плодородных, нетоксичных грунтах ассортимент культивируемых видов может быть существенно расширен. Но во всех случаях следует иметь в виду, что на нарушенных землях культуры, особенно в первые годы жизни, растут медленнее, чем на типичных почвах данной лесорастительной зоны. На основании многолетнего опыта по энергии роста на нарушенных землях лесные культуры разделяют на виды слабого роста - ель обыкновенная, лиственница сибирская, ясень зеленый; среднего роста – вяз мелколистный, клен ясенелистный и остролистный, сосна обыкновенная и Банкса, яблони, груши, рябина обыкновенная, ива плакучая и серая, дуб черешчатый, терн, лещина, пузыреплодник калинолистный, жимолость татарская, малина; интенсивного роста – робиния лжеакация, карагана древовидная, тополя, береза повислая, облепиха крушиновая. Выбор ассортимента древесно-кустарниковой растительности осуществляют в зависимости от механического состава грунтов. На бедных песках предпочтение отдают соснам – обыкновенной и крымской, шелюге; на песчано-меловых и мело-мергельных грунтосмесях с примесью суглинка – клену ясенелистному и шелюге; на четвертичных суглинках – березе повислой, бузине красной, вязу обыкновенному, груше обыкновенной, дубу черешчатому, жимолости татарской, клену ясенелистному, пузыреплоднику калинолистному, сосне обыкновенной, яблоне лесной; на глинах – березе повислой, бузине красной, вязу обыкновенному, дубу черешчатому, жимолости татарской, рябине обыкновенной, пузыреплоднику калинолистному, смородине золотой, терну, ясеню зеленому, яблоне лесной. При изучении успешности произрастания различных видов деревьев и кустарников на нарушенных землях Кузбасса [3], их подразделили на категории пригодных, ограниченно пригодных и перспективных. К категории пригодных отнесены виды, которые имеют лучшие показатели приживаемости и роста на рекультивируемых землях, соответствующие таковым в обычных условиях или близким к ним. Биоэкологические свойства этих видов позволяют использовать их в широком спектре лесорастительных условий техногенных территорий. Это виды – олиготрофы, малотребовательные к почвенному плодородию, способные к усвоению элементов питания через микоризу или путем симбиоза с микроорганизмами – лиственница сибирская, сосна обыкновенная, береза повислая, кедр сибирский, облепиха крушиновая, лох серебристый, карагана древовидная, бузина сибирская. К категории ограниченно пригодных отнесены виды, требующие для нормального развития повышенного уровня плодородия и влажности грунтов – тополь бальзамический, береза пушистая, пихта сибирская, вяз перистоветвистый, липа мелколистная, ясень зеленый, клен ясенелистный, рябина сибирская, черемуха обыкновенная, таволга средняя, пузыреплодник калинолистный, дерен белый, кизильник черноплодный, клен гиннала, смородина золотая, вишня Бессея, роза коричная, жимолость татарская, рябинник рябинолистный, ивы – козья и русская, шелюга сибирская. К категории перспективных отнесены интродуцируемые виды, которые по своей биоэкологии могут соответствовать условиям нарушенных территорий, но период наблюдений за ними и полученные результаты недостаточны для отнесения их к названным категориям. Рекомендуются они только для опытных посадок. К ним отнесены шеффердия серебристая, вишня войлочная, леспедеца двухцветная. 5.5 Рекреационная рекультивация 5.5.1 Основные принципы ландшафтно-структурной организации территории Особенность создания зон отдыха на нарушенных территориях заключается в том, что существующий ландшафт, часто непригодный для рекреации в санитарно-гигиеническом, микроклиматическом, инженерно-строительном и других отношениях, необходимо сформировать в ландшафт, благоприятный для различных видов отдыха. К основным принципам архитектурно-планировочной организации садов и парков в специфических условиях нарушенных территорий можно отнести следующие [7]: – многофункциональность, то есть формирование зоны отдыха в соответствии с основными функциями зеленых насаждений – рекреационной, санитарно-защитной и оздоровительной, природоохранной, пространственноорганизующей; – соответствие архитектурно-планировочной организации зоны отдыха рекреационным возможностям ландшафта; – соответствие приемов формирования растительного покрова характеристикам ландшафта и климата, градостроительной ситуации и рекреационной специфике участков зоны отдыха. Архитектурно-планировочная организация парков осуществляется обычно на основе результатов комплексной оценки нарушенных территорий. Целью комплексной оценки, восстанавливаемых в целях рекреации нарушенных территорий, является определение направленности их функционального использования, оптимальной с точки зрения биологической и рекреационной жизнеспособности будущей зоны отдыха. Результатом комплексной оценки являются рекомендации по рекреационному использованию территории и мероприятия по их преобразованию, а также основные параметры и ограничения преобразования ландшафта. В процессе оценки участка определяется рекреационная специфика рассматриваемой территории, ее архитектурно-планировочные и ландшафтные характеристики. Направления преобразования и рекреационного использования определяют в результате согласования возможностей ландшафта и потребности города в рекреации с определенной функцией. Особенностью оценки территории является также определение возможностей ее преобразования и использования. В ходе оценки изучаются: степень и характер нарушенности, состояние рельефа, геологическое строение почвы, возможности произрастания растительности, особенности микроклимата, степень обводненности, уровень грунтовых вод, гидрологические условия. 5.5.2 Формирование «ландшафтных» отвалов Отвалы в форме террасированной столовой горы всегда, по меньшей мере при большой высоте, будут казаться инородным телом пейзажа, даже будучи покрытыми растительностью. Любой отвал для создания гармоничного и более или менее достоверного, с топографической точки зрения, пейзажа требует значительно большей площади. Откосы обязательно должны быть пологими, подножье мягко округленным, связанным с окружающим рельефом местности плавно, без излома. Так же должна быть закруглена и вершина. Стремление придать отвалу более округленную форму оправдано именно на пересеченной местности, где особенно бросается в глаза крутизна склонов отвала в форме столовой горы. При использовании территории в целях отдыха и создания растительного покрова можно добиться успеха лишь, достигая соответствия отвала рельефу местности. Ясно, что при равной площади земельного участка здесь помещается меньше материала, чем в терриконе с крутыми склонами. При создании отвалов округленной и пологой формы следует обратить особое внимание на регулирование стока воды и предотвращение эрозии почвы. Обеспечить контроль над поверхностным стоком воды можно, проложив дороги в виде уступов или небольшие каналы на склонах. Первое вспомогательное средство обустройства отвалов – окаймление их зелеными насаждениями. Его можно осуществить еще до начала формирования отвала материала: при этом растительность обеспечивает защиту окружающей территории на достаточно ранней стадии, являясь маскировочным и, в некоторой степени, пылезащитным средством. В отдельных случаях окаймление полосой насаждений представляет собой вообще единственную возможность обустройства, а именно при формировании отвалов из горных пород, препятствующих росту растительности, и невозможности создания плодородного слоя почвы (например, отвалы пустой породы при добыче ка- лийных солей). Эффективность полосы насаждений по периметру отвала достигается лишь при ее ширине не менее 5 м. При озеленении нарушенных территорий стремятся к созданию насаждений в виде крупных парковых массивов, способных улучшить окружающую среду. Однако инженерно-геологические и почвенные условия участка не всегда позволяют осуществить работы по крупномасштабному озеленению. В подобных случаях создают отдельные массивы насаждений, местоположения которых определяется планировочными и почвенными условиями. Массивы закладывают простые из одного-двух видов деревьев и сложные насаждения с несколькими видами деревьев, с кустарниковым подлеском. Массивы лучше создавать методом лесных культур. Сомкнутые лесного типа насаждения уже в первые годы роста обладают сравнительно высоким декоративным эффектом, создают посетителям благоприятную обстановку для отдыха. Кроме того, насаждения, сформированные методом культур, позволяют облегчить работы по созданию насаждений и уходу за ними. Посадки со свободным размещением деревьев и кустарников создают при особо сложных условиях рекультивации и формируют в виде небольших парковых массивов и куртин. Они отличаются большей живописностью, чем рядовые. С целью быстрейшего смыкания крон и создания лесной обстановки растения размещают через 2-3 м. С этой же целью по периметру массивов саженцы высаживают с большей густотой стояния. Массивные рядовые посадки целесообразно декорировать по периметру посадкой саженцев со свободным размещением. Группы следует создавать разными по величине, они должны иметь свободные контуры и естественно вписываться в основные насаждения, гармонируя или контрастируя с ними. Они могут быть чистыми и смешанными, из комбинации разных видов деревьев и кустарников. В смешанную группу рекомендуется включать не более 3-5 видов, выбранных с учетом почвенных условий и декоративных качеств – формы и размера кроны, окраски листьев и характера цветения, рисунка и окраски коры и т. п. 5.5.3 Формирование и обустройство карьеров Места добычи песка и гравия представляют собой в первую очередь “раны” ландшафта: они вызывают разрушение ценнейших почв, уничтожают биотопы и часто служат причиной негативного изменения местного водного режима. Кроме того, при недостаточном контроле в этих местах возникают стихийные свалки, что ведет к загрязнению грунтовых вод. Не исключено проявление ветровой и водной эрозии почв. Ко всему этому добавляется обезображивание местности. В то же время песчаные и гравийные карьеры, в особенности затопленные, при надлежащем обустройстве превращаются в зоны отдыха, способствуют биологическому обогащению ландшафта. Добыча камня и других строительных материалов приводит к образованию карьеров, которые вызывают полное изменение природных условий. Добыча камня должна проводиться и завершаться таким образом, чтобы обеспечить создание нового ландшафта на пострадавшей территории. С точки зрения обустройства ландшафта характер местности по завершению добычи камня может принимать следующие формы: а) насыпи, отвалы, терриконы; б) подошва выработки, складские площадки; в) склон выработки. Насыпи включают непригодный для производственных целей грунт, бывший поверхностным слоем месторождения. Этот грунт подразделяется на ценные плодородные слои почвы и расположенную под ними материнскую породу или выветренные скальные породы. Все отвалы формируют и озеленяют, как описано выше. Всем отвалам придают как можно более пологую форму. Подошва выработанной каменоломни, а также уплотненные в результате движения транспортных средств, производственные и складские площадки непригодны для непосредственного обустройства ландшафта. Посадка растений возможна лишь при нанесении слоя разрыхленного грунта, толщиной не менее 1 м. Растительный покров подошвы выработки страдает не только от неблагоприятных свойств почвы, но и от жесткого микроклимата: не исключено скопление холодного воздуха. Поэтому карьеру и отвалам придают форму, обеспечивающую возможность оттока холодного воздуха. В некоторых случаях территория каменоломни после завершения эксплуатации заполняется водой. Использование таких каменоломен под водоемы ограничено многими факторами, и в первую очередь опасностью отвесных берегов; их экологическое развитие также происходит в весьма узких пределах. Заброшенные каменоломни, как и другие карьеры, часто используют под свалки бытового и строительного мусора. Если это не причиняет вреда ландшафту и не создает опасности загрязнения грунтовых вод, то такое использование каменоломен вполне допустимо. Через некоторое время выемка заполняется и исчезает. Дальнейшее использование или озеленение территории зависит от толщины и состава покровного слоя. После завершения эксплуатации месторождения остаются откосы различной протяженности. С точки зрения обустройства ландшафта нет необходимости придавать этим отвесным стенам более пологую форму. Примером их обустройства могут служить естественные отвесные скалы. В принципе должна быть сформирована абсолютно устойчивая скала крутизной около 600, по возможности шероховатая и расчлененная. При высоте не менее 30 м отвесная скала прерывается уступами шириной несколько метров (рисунок 5.5). Эти уступы, как правило, образуются из отдельных горизонтов выра- ботки карьера. Они служат целям безопасности. Для обеспечения естественного вида скалы желательны разновысокость и неодинаковая ширина уступов. Озеленение скального склона начинают с ссыпания сверху мелкозернистой почвы. Она задерживается на уступах и неровностях скалы, создавая возможность для естественного распространения травянистой и древеснокустарниковой растительности. Ускорить этот процесс можно с помощью гидросева семян, удобрений и других вспомогательных веществ. Посадка древесно-кустарниковой растительности на уступах целесообразна только лишь при большой их ширине (не менее 10 м), что дает возможность обеспечить подвоз почвы и безопасность работы. Вдоль верхней кромки откоса создают защитную полосу насаждений из колючих кустарников и сооружают защитную ограду. Наряду с сельскохозяйственной или лесной рекультивацией, места сухой выемки грунта могут использоваться и в других целях, например, для строительства, создания спортивных и игровых площадок и т.д. В принципе возможна и засыпка выемки, а также использование ее под организованные свалки мусора. Использование территории выемки после засыпки в значительной степени зависит от характера верхнего насыпного слоя. Места мокрой выемки грунта, то есть затопляемые карьеры, можно превратить в хорошую среду обитания животных и растений и прекрасное место отдыха. Для осуществления этого необходимо выполнение системы организационных, технических и биологических мероприятий. Затопленные безнадзорные карьеры таят в себе постоянную опасность. Их интеграции в ландшафт силами самой природы, происходят чрезвычайно медленно, если происходят вообще. При устройстве водоема происходит затопление карьера грунтовыми водами. Озерная вода может загрязняться стоками с прилегающей территории или в связи с использованием территории для рыбной ловли, рыбоводства или купания. Поддержание безупречного качества воды становится проблемой саморегуляции водоема. Все внешние влияния, которые могут вызвать загрязнение воды необходимо нейтрализовать на подступах к озеру. Само же озеро подлежит такому обустройству, чтобы растения и животные обеспечивали чистоту воды. Решающее значение имеет при этом зона тростника на прибрежном мелководье, будучи производителем кислорода и местом обитания макро- и микроорганизмов, разлагающих вредные вещества. При полном нарушении естественного ландшафта бывших карьеров основной задачей проектирования зон отдыха на их территории является создание жизнеспособного озелененного пространства, благоприятного для целей рекреации. Поэтому основными критериями, определяющими возможности их рекреационного использования, являются: степень сложности релье- фа, плотность и свойства грунтов, их несущая способность, условия произрастания растительности. Создание на нарушенных территориях полноценных условий для отдыха предполагает осуществление мероприятий по формированию рельефа, достаточно устойчивого и удобного для рекреационного использования и закреплению растительного покрова, по оздоровлению среды – улучшению почв, водоемов, растительности, воздушного бассейна, способствующих оздоровлению микроклимата, как, например, было предложено при преобразовании территории и формировании гидропарка в Павлограде [5]. Наиболее широким диапазоном возможностей организации различных видов отдыха обладают территории бывших шахтных разработок и подтопляемые участки. Они имеют различные виды нарушений и обладают определенными условиями для формирования разнообразного типа зон отдыха. Сочетание искусственных и естественных элементов позволяет создать своеобразные ландшафтные композиции. Большими возможностями обладают затопляемые территории с сетью водоемов и небольшим количеством инженерных сооружений. Специфическими для данных видов неудобных территорий являются следующие виды организации территории: луго- и гидропарки, водно-прогулочные, водноспортивные и пляжные зоны отдыха, зоны экспозиции природных форм ландшафта, включая заповедные участки, участки водных аттракционов, а также предназначенные для рыбной ловли. При этом, образовавшиеся водоемы разной глубины и качества активно используются населением как места кратковременного отдыха. Например, крупнейший карагандинский МайскоДунайский карьер к моменту завершения работ по добыче камня оказался в зоне городской застройки. На основе проекта рекультивации и благоустройства его территории было предложено создать зону отдыха площадью 320 га, композиционной основой которого является каскад прудов для купания, катания на лодках и разведения рыбы. Структура гидропарков обычно характеризуется крупномасштабным расчленением территории, пейзажным, свободным размещением древеснокустарниковой растительности. Композиции гидропарков чаще всего строят на контрастном сочетании больших открытых поверхностей луга с плотными насаждениями крупных и средних живописных массивов, групп и рощиц. При этом луговые пространства, занимающие в обычных парках 35-40 %, на рекультивируемых территориях могут составлять 50-55 % территории. Важным моментом формирования и обустройства ландшафта является определение формы будущего водоема. Формирование изгибов береговой линии для создания живописного ландшафта (рисунок 5.8) особенно важно в тех случаях, когда глубина залегания грунтовых вод весьма велика, что ведет к появлению очень высоких сухих склонов выемки, определяющих внешний вид территории карьера. В карьерах с высоким уровнем воды фор- мирование пейзажа намного легче обеспечивается созданием насаждений по краям карьера. При создании гидро- и лугопарков в ассортименте преобладают деревья и кустарники, наиболее характерные для пойменных условий – ива, тополь, вяз, дуб, клен, береза, рябина и др. На участках пляжей может формироваться ландшафт песчаных дюн с отдельными группами деревьев и кустарников. Открытые ландшафты здесь составляют до 80 % территории. В этих условиях предпочтительнее высаживать иву, тополь, кустарниковую иву (козью, пурпурную, красную, шелюгу и др.), ольху серую, спирею, калину, черемуху и др. При озеленении водоемов используют растения водной флоры – красивоцветущие и декоративно-лиственные растения, средой обитания которых являются различные глубины, а также береговые кромки водоема. Это эстетически обогащает пейзаж и является одним из способов биологической борьбы против цветения воды. При озеленении водного комплекса надо следить, чтобы посадки не уменьшали пляжное пространство. Они должны лишь украшать склоны карьеров, формировать опушки и создавать полуоткрытые пространства для отдыха. В случае необходимости посадки могут располагаться со всех сторон водоема, однако к берегам водоема непременно должен быть оставлен свободный проход. Для этой цели, а также во избежание монотонности растения следует высаживать не сплошной стеной вокруг водоема, а отдельными живописными группами и куртинами различного размера, используя при этом деревья и кустарники с различными формами крон, окраской листьев и хвои. Такой прием открывает вид на водную поверхность, обеспечивает обозримость водоема, придает живописный вид прибрежному пейзажу, создает игру светотени [48]. На дальних берегах выращивают густые группы деревьев с резко очерченными контурами. Их высаживают на разных расстояниях от берега, чтобы контуры групп не повторяли очертания водоема. Водоемы с северной стороны защищают густыми посадками, а с южной - располагают деревья единично или малыми группами. Посадки несколько отодвигают от воды, вводя группы кустарника под их полог или между ними. Восточный берег оставляют открытым или же посадки на нем отодвигают на такое расстояние, чтобы утренние лучи солнца освещали противоположный берег, где обычно устраивают пляжи. На западном берегу создают групповые посадки, что дает возможность с восточного берега любоваться видом вечернего неба. Выбор ассортимента для озеленения водоема определяется, наряду с общеизвестными требованиями, двумя обстоятельствами: гармоничным сочетанием растительности с водной поверхностью и условиями периодического затопления, в которых окажется часть посадок, расположенных на затопляемой части берега. Наиболее гармонично сочетаются с гладкой поверхно- стью воды плакучие формы крон (ива и береза повислая), а также контрастирующие с ними островершинные кроны ели. Хорошо сочетаются с водной поверхностью деревья и кустарники с серебристой окраской листьев (серебристый клен, лох серебристый). Для единичных посадок надо брать деревья, образующие широкие кроны (черная ольха, дуб, сосна). Условием удовлетворительного развития древесно-кустарниковой растительности наряду с пологими склонами и правильным выбором видового состава, является улучшение субстрата путем нанесения достаточного верхнего почвенного слоя и использования приемов по повышению его плодородия (внесение удобрений, посев бобовых культур). 5.6 Рекультивация свалок 5.6.1 Устройство и эксплуатация свалки Проблема мусора столь широка, что необходимо сделать ограничение. Здесь речь идет лишь о ландшафте и мерах при закладке, эксплуатации и рекультивации свалок мусора, в особенности отвалов в форме терриконов. Этот вид утилизации отходов продолжает оставаться наиболее распространенным и дешевым путем избавления от мусора. Вероятно, несмотря ни на что, он сохранит свое значение еще долгое время. Возражения против такого способа утилизации отходов направлены не только против возможных вредных последствий свалок мусора для внешнего вида и природного равновесия ландшафта, качества грунтовых и поверхностных вод, но и в принципе против ссыпания в отвалы материалов, которые сами по себе представляют определенную ценность. Не приходится сомневаться в том, что обусловленные высоким уровнем развития производства и жизни огромные количества отходов не могут в будущем быть устранены этим ставшим уже традиционным способом. Требования охраны окружающей среды и возможность сокращения сырьевых ресурсов во всем мире говорят в пользу извлечения ценных веществ из отходов и вторичного их использования в хозяйственном обороте и круговороте веществ в природе. С точки зрения обустройства ландшафта оптимальной формой устранения отходов следует считать компостирование мусора. Оно ведет к существенному сокращению объема отходов, обеспечивает нейтрализацию мусора с санитарной точки зрения, создает возможность отделения сырья для промышленной утилизации, использования отстойного шлака в процессе разложения и, наконец, образует ценное средство улучшения свойств почвы. Такая форма утилизации особенно хороша для бытового мусора. Однако остается еще достаточно материалов (промышленные отходы, строительный мусор), которые не подлежат утилизации и поступают в отвалы. Несмотря на принципиальные возражения против формирования мусора в виде отвалов, далее мы рассмотрим ход эксплуатации организованной мусорной свалки. Наряду с региональными, экономическими и транспортными интересами при выборе территорий для свалок мусора исходят из следующих соображений: – сведение к минимуму отрицательных последствий эксплуатации свалки для прилегающих территорий; – исключение нарушений природного равновесия ландшафта и вредного воздействия на качество грунтовых и поверхностных вод. Соответственно этим соображениям для свалки мусора могут использоваться закрытые участки местности. Если естественная маскировка отсутствует, следует создать ее заблаговременно. Предпочтение отдают территориям, которые не представляют значительной ценности с сельскохозяйственной и ландшафтно-экологической точек зрения. И наоборот, следует избегать отведения под свалки мусора участков, представляющих ценность для ландшафта, сельского хозяйства и окружающей среды, а также зон паводкового затопления и всех территорий, где не исключена опасность загрязнения грунтовых вод. При невозможности выбора другой территории для свалки защиту грунтовых вод обеспечивают путем уплотнения подошвы отвала и организации контролируемого стока просачивающейся воды, а также при помощи засыпания близкой к уровню грунтовых вод зоны абсолютно безопасным материалом. Свалку мусора организуют и эксплуатируют в строгом соответствии с планом обустройства ландшафта. Дальнейшее использование территории свалки продумывают заранее во всех подробностях. Характер дальнейшего использования территории определяет форму отвала и порядок его формирования. Внесение изменений по ходу эксплуатации свалки практически невозможно. Мусорному отвалу придают форму столовой горы с террасами. Крутизна склонов горы составляет у подножия 1:4, а в верхней части – не более 1:2. После снятия плодородного слоя почвы отходы ссыпают в организованном месте слоями толщиной около 2 м каждый. Их максимально уплотняют, а в конце рабочего дня засыпают тонким слоем минерализованного грунта. Это предотвращает проникновение в мусор вредителей, возгорание и разнесение бумаги ветром. По уступам склонов обеспечивают безопасный отвод поверхностных вод. Само собой разумеется, предпочтительны отвалы более пологой, естественной формы. Они предоставляют более широкие возможности дальнейшего использования. При эксплуатации свалки мусора следует обращать внимание на то, чтобы крупный, стерильный и препятствующий развитию растений мусор попадал вглубь отвала, а не в близкие к поверхности зоны. Процесс и способ озеленения территории свалки определяются характером поверхностного слоя. Покрытие мусора верхним почвенным слоем или другими слоями грунта прекращает доступ воздуха к отходам. Даже при небольшой толщине поверхностного слоя создаются анаэробные условия, препятствующие разложению мусора и способствующие процессу гниения, вызывающего образование метана и веществ, тормозящих развитие растительности. Поэтому толщину покровного слоя рассчитывают таким образом, чтобы он длительное время обеспечивал развитие растительности независимо от вида подпочвы. Для трав необходим слой почвы толщиной 10-15 см, для полевых сельскохозяйственных культур - не менее 1 м, для лесной растительности - свыше 2 м. Именно в последнем случае объем верхнего слоя почвы весьма значителен. Гораздо более удобным способом, чем нанесение покровного слоя, представляется организация компостной свалки, позволяющей обеспечить разложение отходов, которые сами по себе представляют определенную ценность. На компостной свалке мусор укладывается без уплотнения. Он быстро разогревается, органические вещества разлагаются, и уже через 4-6 месяцев его структура изменяется, и количество сильно уменьшается, что дает возможность насыпать новый поверхностный слой. Особенно предпочтителен этот способ для создания поверхностного слоя мусорного отвала: при завершении эксплуатации свалки ссыпается измельченный бытовой мусор, иногда в смеси с верхним слоем почвы, толщиной не более 2 м. Примерно через 6 месяцев разложение мусора и его температурный режим достигают такой стадии, что обеспечивается возможность планомерного озеленения территории отвала. Однако и без тщательной подготовки обычный мусорный отвал, не подвергшийся уплотнению и оставшийся без поверхностного слоя, превращается в процессе разложения отходов в ценную для развития растительности почву. Свалки мусора и отходов также могут быть использованы для организации парков с повышенной рекреационной нагрузкой, с высоким уровнем благоустройства и оборудования, что сократит затраты на биологическую рекультивацию. В таких случаях целесообразно использовать технические возможности и приемы формирования искусственного ландшафта с новыми свойствами, а не пытаться воспроизвести его природные формы. Как правило, такие территории занимают незначительные площади, поэтому возможны следующие направления их использования и функционально-планировочные решения [5]: – создание монофункционального парка или парка с одной ведущей функцией. В этом случае наиболее характерным решением является относительно равномерное насыщение территории функциональными объектами, подчинение планировки удобству пешеходных связей входов с расположенными здесь объектами (центры развлечений и досуга, концертные эстрады, игровые и спортивные комплексы, декоративные водоемы, искусственные холмы и др.); – концентрация ведущих функциональных сооружений в едином ядре с организацией озелененных открытых пространств. Такое решение целесообразно при озеленении участков большой площади и создании функционального ядра на ограниченной территории. Центральное ядро ведущих функций может быть решено как мощный урбанизированный комплекс с высоким уровнем благоустройства. Остальная часть зоны отдыха может формироваться по принципу построения паркового пространства; – рассредоточенное размещение функциональных зон, что может быть вызвано сложностью восстановления всей территории или градостроительной ситуации. В таком случае наиболее развитые рекреационные центры целесообразно размещать у входных узлов, а пространство на главный композиционный центр – парковое сооружение, насыпной холм, водоем и т.д. Характерным в планировочной организации зон отдыха, создаваемых на территории бывших свалок мусора, является трассировка аллей, размещение площадок и сооружений, а также формирование рельефа в соответствии с градостроительной ситуацией, так как в подобных случаях ландшафт создается искусственно. 5.6.2 Создание растительного покрова Озеленение территории начинают сразу же после завершения эксплуатации свалки, чтобы предотвратить смыв почвы, улучшить ее освоение, украсить внешний вид ландшафта и уменьшить просачивание воды в отвал за счет испарения ее растениями. Как правило, занесенные ветром, или содержащиеся в мусоре семена дают начало спонтанному развитию пышной растительности. Ее желательно поддерживать или направлять развитие в нужное русло путем высева ценных культурных растений, особенно бобовых. Деревья и кустарники не высаживают, пока не закончится процесс нагревания и разложения отходов. Температура почвы на уровне корней не должна превышать 25 0С, а процесс оседания почвы должен в основном завершиться. Не исключено, что придется подождать вымывания токсичных веществ из поверхностного почвенного слоя. Срок высадки древеснокустарниковой растительности наступит, по-видимому, через два года. Правда, и позже не исключено повреждение саженцев вследствие выхода метана, образования трещин в почве и местного нагревания. Почва мусорного отвала очень плодородна, она обеспечивает хорошие предпосылки для развития древесно-кустарниковой растительности, особенно на рыхлом отвале. Главная проблема – борьба с сорными растениями на ранней стадии развития саженцев деревьев и кустарников. С целью ее облегчения, а также для скорейшего и разностороннего освоения почвы используют авангардные виды деревьев и кустарников. Рекомендуется также применять для посадки более крупные растения (молодые саженцы). Опыт посадок древесно-кустарниковой растительности на мусорных отвалах без поверхностного слоя свидетельствует о том, что лишь небольшое число видов деревьев непригодно для этой цели. Это – береза повислая, ясень обыкновенный и все хвойные породы. Создание древесно-кустарниковых насаждений и уход за ними осуществляют в соответствии с принципами озеленения отвалов. За зелеными насаждениями, созданными на отвалах и бедных почвах, обязательно необходим надлежащий уход. Озеленение подобных территорий не завершается посадкой растений, а представляет собой длительный и трудоемкий процесс, требующий регулярного вмешательства человека. Только постоянный уход за насаждениями обеспечивает успех и реализацию возможностей, открывающихся в процессе развития растительности. Уход за насаждениями можно подразделить на начальные и текущие работы. Уход начинают с эффективного удаления сорняков, внесения удобрений, посадки растений на месте погибших саженцев и защиты от потравы дикими животными. Позднее, в ходе нескольких санитарных рубок, удаляют авангардные виды растительности, одновременно создавая насаждения из основных видов деревьев. Сроки проведения рубок зависят от условий развития насаждений, целевого назначения насаждений и их видового состава, первоначальной густоты посадки и т.п. Чем интенсивнее развитие растений, тем быстрее возникает необходимость в проведении лесоводственных уходов с целью предупреждения нежелательной конкуренции. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1) Влияние горнопромышленных работ на ландшафт. 2) Цели, задачи и направления рекультивации ландшафта. 3) Единство и различие понятий «рекультивация ландшафта» и «рекультивация земель». 4) Содержание горнотехнического и биологических этапов рекультивации земель. 5) Оценка пригодности нарушенных земель для хозяйственного использования и биологической рекультивации. 6) Особенности различных направлений рекультивации: сельскохозяйственной, лесохозяйственной, рекреационной, водохозяйственной. 7) Агротехника создания и выращивания лесных насаждений различного назначения: общего хозяйственного, полезащитного, противоэрозионного, рекреационного и промышленных плантаций. 8) Требования к выбору ассортимента деревьев и кустарников для лесных насаждений на рекультивируемых землях. 9) Отрицательное воздействие неорганизованных свалок на окружающую среду. 10) Хозяйственное использование свалок. 11) Основные направления формирования искусственного ландшафта на территории организованных свалок. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Александров А.И., Дроздов И.И. Основы лесокультурного проектирования: Учебное пособие. – М.: МЛТИ, 1979. – 82 с. 2. Альбенский А.В., Калашников А.Ф. и др. Агролесомелиорация. – М.: Лесная промышленность, 1972. – 230 с. 3. Баранник Л.П. Биоэкологические принципы лесной рекультивации. – Новосибирск: Наука, 1988. – 80 с. 4. Бодров В.А. Лесная мелиорация. – М.-Л.: Гослесбумиздат, 1951.– 460 с. 5. Болдырь Ю.А. Благоустройство нарушенных территорий. – Киев: 1984. – 71 с. 6. Буренина Т.А. Влияние лесных экосистем на ветровой режим. – Красноярск: ИЛиД СО АН РАН, 1988. – 133 с. 7. Владимиров В.В., Микулина Е.М., Яргина З.Н. Город и ландшафт (проблемы, конструктивные задачи и решения). – М.: Мысль, 1986. – 238 с. 8. Волобуев Г.П., Гольбрайх Э.С. Прогрессивная технология посадки лесных культур лесопосадочной машиной «Дружба-2» // Лесное хозяйство № 7, 1970. – С. 46-52. 9. Генсирук С.А. Рациональное природопользование – М.: Лесная промышленность, 1979. – 312 с. 10. ГОСТ 17559-82. Лесные культуры. Термины и определения. – М.: Издво стандартов, 1982. – 12 с. 11. ГОСТ 17.5.1.022-85. Охрана природы Земли. Классификация нарушенных земель для рекультивации. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 26 с. 12. Заславский М.Н. Эрозия почв. – М.: Мысль, 1979. – 245 с. 13. Ивонин В.М. Охрана природы в лесомелиорации и лесном хозяйстве: Учебное пособие. – Новочеркасск, НИМИ, 1986. – 80 с. 14. Ивонин В.М. Экология и лесные мелиорации: Учебное пособие. – Новочеркасск, НИМИ, 1988. – 98 с. 15. Инструктивные указания по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий РСФСР. - М.: Россельхозиздат, 1979. - 44 с. 16. Инструкции по применению гербицидов в лесных культурах /Сост. В.П. Бельков, А.Я. Омельченко, Б.Е. Чижов, И.Ф. Мотузинский. – М.: ЛенНИИЛХ, 1985. – 44 с. 17. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. – М.: Высшая школа, 1991. – 366 с. 18. Калинин М.И. Лесные мелиорации в условиях расчленённого рельефа. - Львов: Вища школа, 1982. - 279 с. 19. Калиниченко Н.П., Ильинский В.В. Лесомелиорация овражнобалочных систем. - М.: Лесная промышленность, 1976. - 200 с. 20. Калиниченко Н.П., Писаренко А.И., Смирнов Н.А. Лесовосстановление на вырубках. – М.: Экология, 1991. – 384 с. 21. Колесниченко М.В. Лесомелиорация с основами лесоводства. - М.: Колос, 1981. – 335 с. 22. Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование территории СССР. – М.: Наука, 1973. - 204 с. 23. Крылов Г.В. Лесные ресурсы и лесорастительное районирование Сибири и Дальнего Востока. – Новосибирск, СО АН СССР, 1962. – 240 с. 24. Лаптев А.А. и др. Охрана и оптимизация окружающей среды /А.А. Лаптев, С.И. Приемов, И.Д. Родичкин, Ю.С. Шемшученко /Под ред. А.А. Лаптева. – К.: Лыбидь, 1990. – 256 с. 25. Мелехов И.С. Лесоведение.–М.: Лесная промышленность, 1980.– 435 с. 26. Митрюшкин К.П., Павловский Е.С. Лес и поле.–М.: Колос, 1979.-279 с. 27. Моторина Л.В., Овчинников В.А. Промышленность и рекультивация земель. – М.: Мысль, 1975. – 240 с. 28. Николаенко В.Т., Бабанин А.В. Агролесомелиорация в борьбе с ветровой и водной эрозией. - М.: Лесная промышленность, 1971. - 176 с. 29. Новосельцева А.И., Родин А.Р. Справочник по лесным культурам. – М.: Лесная промышленность, 1984. – 312 с. 30. Огиевский В.В. Искусственное лесоразведение в Сибири. – М.: Гослесбумиздат, 1962. – 175 с. 31. Огиевский В.В., Родин А.Р. Лесные культуры и мелиорации. - М.: Лесная промышленность, 1974. - 376 с. 32. Огиевский В.В. Лесные мелиорации. - Красноярск: СТИ, 1977. - 84 с. 33. Ониськив Н.И. Создание культур под пологом низкопродуктивных насаждений. – М.: Лесная промышленность, 1979. – 110 с. 34. Охрана ландшафтов: Толковый словарь. - М.: Прогресс, 1982. - 270 с. 35. Павленко И.А. Искусственное лесовосстановление на Дальнем Востоке /Учебное пособие. – Уссурийск: Приморский сельскохозяйственный институт, 1979. – 92 с. 36. Петров Н.Г. Система лесных полос. – М.: Россельхозиздат, 1975.–117 с. 37. Писаренко А.И., Мерзленко М.Д. Создание искусственных лесов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 240 с. 38. Писаренко А.И., Редько Г.И., Мерзленко М.Д. Искусственные леса. Часть 2. – М.: ВНИИЦЛесресурс, 1992. – 240 с. 39. Пойкер Х. Культурный ландшафт: формирование и уход. /Пер. с нем. В.В. Цветкова. – М.: Агропромиздат, 1987. – 176 с. 40. Редько Г.И., Родин А.Р., Трещевский И.В. Лесные культуры: Учебник для вузов. Изд. 2-ое. - М.: Лесная промышленность, 1985. - 400 с. 41. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. - 638 с. 42. Родин А.Р., Родин С.А. Лесные культуры и лесомелиорация: Учебник для техникумов. – М.: Агропромиздат, 1987. - 1987 с. 43. Родин А.Р., Родин С.А. Защитное лесоразведение и лесомелиорация ландшафтов: Учебное пособие. – М.: МГУЛ, 1999. – 94 с. 44. Рожков А.Г. Борьба с оврагами. М.: Колос, 1981. – 200 с. 45. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в лесах Восточной Сибири. – М.: Лесная промышленность, 1972. – 103 с. 46. Руководство по проведению лесовосстановительных работ в лесах Западной Сибири. – М.: ЦБНТИлесхоз. – 120 с. 47. Соболев С.С. Защита почв от эрозии и повышение их плодородия. – М.: Колос, 1961. – 232 с. 48. Строительство и реконструкция лесопарковых зон: на примере Ленинграда /В.С. Моисеев, Л.Н. Яновский, В.А. Максимов и др. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние. – 1990. – 288 с. 49. Сукачев В.Н. Дендрология с основами геоботаники. – Л.: Гослестехиздат, 1938. – 240 с. 50. Технология искусственного лесовосстановления: Методические указания для самостоятельной работы студентов /И.И. Дроздов, М.Д. Мерзленко, Г.В. Силаев, А.А. Коженкова, С.Д. Рысин. – М.: МГУЛ, 1993. – 74 с. 51. Трещевский И.В., Бибиков Г.М. и др. Организация и технология противоэрозионных работ. – М.: Лесная промышленность, 1970. – 128 с. 52. Трещевский И.В., Шаталов В.Г. Лесные мелиорации и зональные системы противоэрозионных мероприятий: Учебное пособие. - Воронеж: изд-во ВГУ, 1982. - 264 с. Лидия Романовна Нипа Николай Владимирович Ковылин РЕКУЛЬТИВАЦИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ЛАНДШАФТА. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛАНДШАФТА Учебное пособие для студентов специальностей 260400, 260500 и 320800 всех форм обучения Научный редактор – доктор с.-х. наук, проф. Р.Н. Матвеева Редактор РИО С.Н. Цыбенко Техн. редактор Т.П. Попова Подписано к печати 26.12.02 Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ. л. 11,5. Заказ № Изд. № 69 Сдано в производство 20.01.03 Печать офсетная. Тираж 350 экз. Лицензия ИД № 06543 16.01.2002 Редакционно-издательский отдел СибГТУ 660049. Красноярск, пр. Мира, 82, тип. СибГТУ ПРИЛОЖЕНИЕ Д ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ Таблица Д1 – ЗАЩИТНЫЕ ЛЕСНЫЕ НАСАЖДЕНИЯ 1) Название защитных лесных насаждений определяет: 1) преобладающее мелиоративное влияние; 2) приуроченность к различным элементам рельефа; 3) видовой состав и форма насаждений; 4) схема смешения и схема размещения деревьев и кустарников. 2) Ветроломную роль выполняют следующие виды лесных насаждений: 1) стокорегулирующие лесные полосы; 2) приовражные и прибалочные лесные полосы; 3) полезащитные лесные полосы; 4) овражно-балочные лесные насаждения. 3) Противоэрозионную роль выполняют следующие виды защитных лесных насаждений: 1) стокорегулирующие, приовражные, прибалочные лесные полосы; 2) лесные полосы вдоль оросительных каналов; 3) лесные полосы на осушаемых землях; 4) овражно-балочные лесные насаждения. 4) Лесные полосы продуваемой конструкции характеризуют следующие данные по наличию и характеру просветов: 1) крупные просветы между стволами (> 60 %) и практически нет просветов (< 10 %) в кронах; 2) мелкие просветы (15-35 %) в кронах и крупные (>60 %) просветы между стволами; 3) мелкие просветы (< 10 %), равномерно распределенные по всему профилю полосы; 4) мелкие просветы (15-35 %), равномерно распределенные по всему вертикальному профилю лесной полосы. 5) Влияние лесной полосы на элементы микроклимата определяют следующие факторы: 1) аэродинамические свойства лесных полос; 2) высота главного вида; 3) особенности размещения лесных полос на территории. Окончание таблицы Д-1 6) Лесные полосы ажурной конструкции характеризуют следующие данные по наличию и характеру просветов: 1) мелкие просветы (15-35 %) в кронах и крупные (>60 %) просветы между стволами; 2) мелкие просветы (< 10 %), равномерно распределенные по всему профилю полосы; 3) мелкие просветы (15-35 %), равномерно распределенные по всему вертикальному профилю лесной полосы; 4) крупные просветы между стволами (> 60 %) и практически нет просветов (< 10 %) в кронах. 7) Лесные полосы плотной конструкции характеризуют следующие данные по наличию и характеру просветов: 1) мелкие просветы (15-35 %) в кронах и крупные (>60 %) просветы между стволами; 2) крупные просветы между стволами (> 60 %) и практически нет просветов (< 10 %) в кронах; 3) мелкие просветы (< 10 %), равномерно распределенные по всему профилю полосы; 4) мелкие просветы (15-35 %), равномерно распределенные по всему вертикальному профилю лесной полосы. Таблица Д2 – РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЛЕСНЫХ ЛАНДШАФТОВ 1) Предварительные 1) после рубки древостоя, на свежих вырубках; лесные культуры 2) спустя 5-10 лет после рубки древостоя, на стасоздают: рых вырубках; 3) в насаждениях, поступающих в ближайшие 3-10 лет в рубку; 4) за 10-20 лет до рубки древостоя. 2) Подпологовые лесные культуры создают с целью: 1) замены поступающих в рубку в ближайшие годы спелых древостоев; 2) повышения продуктивности и устойчивости низкополнотных насаждений; 3) повышения декоративных свойств низкополнотных насаждений; 4) снижения затрат на искусственное лесовосстановление. Окончание таблицы Д-2 3) Количество посадочных мест, шт./га, при посадке куль- 1) 2000; тур ели в пласты плуга ПЛП-135 при расстоянии между 2) 3000; осями борозд 5 м и шаге посадки 1 м составляет: 3) 4000; 4) 5000. 4) Успешность лесных культур определяют следующие факторы: 1) правильный выбор ассортимента деревьев и кустарников; 2) соответствие агротехники выращивания условиям местопроизрастания; 3) правильный выбор метода и способа выращивания лесных культур; 4) верны все ответы. 5) Наиболее целесообразным типом лесокультурного посадочного места в ельнике крупнотравном является: 6) Посадке следует отдавать предпочтение перед посевом: 1) нулевой – полосы (ПЛ-1.2; ДЛКН-6/8); 2) микроповышение - пласты (ПЛП-135; ПЛШ-1.2); 3) микроповышение – гряды (ПЛД-1.2; ПЛМ-1.3; фрезы); 4) микропонижения - борозды (ПЛП-135; ПКЛ-70; ПЛ-1). 1) на очень сухих, сухих и избыточно увлажненных почвах; 2) на более плодородных почвах, обильно зарастающих травянистой растительностью; 3) на землях, подверженных ветровой и водной эрозии; 4) верны все ответы. Таблица Д3 – РЕКУЛЬТИВАЦИЯ СВАЛОК 1) Основные направления рекультивации земель: 1) лесохозяйственное, сельскохозяйственное, рыбохозяйственное, водохозяйственное; 2) рекреационное, санитарно-гигиеническое, строительное; 3) полезащитное, противоэрозионное, водорегулирующее; 4) почвозащитное, снегораспределительное, противоэрозионное. 2) Основная задача технического этапа рекультивации земель: 1) восстановление флоры и фауны; 2) планировка, формирование откосов; 3) строительство дорог и гидротехнических сооружений; 4) подготовка земель для последующего целевого использования. 3) Виды лесных насаждений, создаваемых на рекультивируемых землях: 1) общего хозяйственного назначения, промышленные плантации; 2) полезащитные и противоэрозионные; 3) рекреационные и санитарно-гигиенические; 4) верны все ответы. 4) Наиболее приемлемая форма рекультивируемого отвала: 1) конус с высокими и крутыми склонами; 2) форма стола с крутизной склонов 1:1.5 (66,7 %) – 1:3 (33,33 %); 3) террасированная столовая гора; 4) нет верного ответа. СОДЕРЖАНИЕ Введение ……………………………………………………………. 1 Основные положения формирования культурного ландшафта … 1.1 Цели, задачи и направления формирования культурного ландшафта …………..……………………….………………… 1.2 Система мероприятий по формированию культурного ландшафта ….………..……………………….………………… 2 Неблагоприятные природные явления …………………………… 2.1 Засуха, суховеи, холодные и метелевые ветры, дефляция почв …………………..……………………….………………… 2.2 Водная эрозия почв ....……………………….………………… 2.2.1 Виды водной эрозии ……………………………………….. 2.2.2 Овраги ………………………………………………………. 2.3 Факторы развития неблагоприятных природных явлений ….. 3 Защитные лесные насаждения ………..…………………………… 3.1 Категории, состав и формы защитных лесных насаждений ... 3.2 Виды и системы защитных лесных насаждений …………….. 3.3 Конструкция лесных полос ………………………..………….. 3.4 Защитные лесные насаждения и окружающая среда ……….. 3.4.1 Влияние лесных полос на элементы микроклимата …….. 3.4.2 Влияние лесных полос на поверхностный сток, влажность почвы и грунтовые воды ……………………… 3.4.3 Влияние лесных полос на транспирацию и урожайность сельскохозяйственных растений ………………………….. 3.4.4 Экологическое значение защитного лесоразведения ……. 4 Рекультивация лесных ландшафтов ……………………………… 4.1 Основные положения лесовыращивания …………………….. 4.1.1 Направления лесовыращивания …………………………... 4.1.2 Виды лесных культур ………………………….…………... 4.1.3 Лесокультурные площади и лесокультурный фонд ……... 4.2 Экологические основы лесовыращивания ..………………….. 4.2.1 Лесорастительное и лесокультурное районирование …… 4.2.2 Тип условий местопроизрастания ………………………… 4.3 Основные этапы лесокультурного дела …………..………….. 4.4 Проектирование типа лесных культур …..………..………….. 4.4.1 Выбор и обследование лесокультурной площади ……….. 4.4.2 Содержание проекта лесных культур ……………………. 4.5 Производство лесных культур …………...………..………….. 4.5.1 Подготовка площади ………………………………………. 4.5.2 Обработка почвы …………………………………………... 4.5.2.1 Основные требования ….……………………………… 3 4 4 6 10 10 12 12 14 21 39 39 41 45 48 48 52 54 54 57 57 57 58 59 60 60 62 66 66 69 69 72 72 75 75 4.5.2.2 Сплошная обработка почвы ………………………….. 4.5.2.3 Частичная обработка почвы .………………………….. 4.5.3 Обработка почвы с использованием химических средств 4.5.4 Огневой способ обработки почвы ………………………… 4.5.5 Посадка леса ……………………………………………….. 4.5.6 Посев леса ………………………………………………….. 4.5.7 Агротехнический уход за лесными культурами …………. 4.5.7.1 Механический уход ………...………………………….. 4.5.7.2 Химический уход …………...………………………….. 4.5.7.3 Дополнение лесных культур ………………………….. 4.5.7.4 Лесоводственный уход …….………………………….. 4.5.8 Машины и орудия для ухода за лесными культурами ….. 4.6 Формирование лесных культур ………...………..……………. 4.6.1 Сплошные и частичные, чистые и смешанные лесные культуры ……………………………………………………. 4.6.2 Густота лесных культур …………………………………… 4.7 Особенности закладки и формирования некоторых систем лесных культур …………………..……...………..……………. 4.7.1 Предварительные и подпологовые лесные культуры …… 4.7.2 Реконструкция малоценных насаждений методом лесных культур ……………………………………………………… 5 Рекультивация нарушенных ландшафтов ………………………... 5.1 Направления и этапы рекультивации .....………..……………. 5.2 Классификация нарушенных земель ......………..……………. 5.3 Сельскохозяйственная рекультивация ...………..……………. 5.4 Лесная рекультивация …………………..………..……………. 5.4.1 Виды лесных насаждений …………………………………. 5.4.2 Подготовка территории нарушенных земель к последующему биологическому освоению ……………... 5.4.3 Формирование склонов отвала …………….……………… 5.4.4 Ассортимент деревьев и кустарников …………….……… 5.5 Рекреационная рекультивация ..………..………..……………. 5.5.1 Основные принципы ландшафтно-структурной организации территории …………….…………………….. 5.5.2 Формирование «ландшафтных» отвалов …………….…... 5.5.3 Формирование и обустройство карьеров …………….…... 5.6 Рекультивация свалок ………..………..……………………… 5.6.1 Устройство и эксплуатация свалки ……..…………….…... 5.6.2 Создание растительного покрова ……....…………….…... 77 78 84 85 86 93 95 95 97 99 99 100 105 108 113 114 114 117 124 124 127 129 131 131 133 134 138 139 139 140 142 150 150 154 Библиографический список ……………………………………….. Приложение А Классификация нарушенных земель по характеру рельефа, сформированного в результате добычи и переработки полезных ископаемых и торфа, а также строительства линейных сооружений ……………………………………………………. Приложение Б Группировка нарушенных земель по характеру обводнения (увлажнения) …………………………………………. Приложение В Классификация нарушенных земель по их пригодности для биологической рекультивации …………………….. Приложение Г Комплексная оценка нарушенных земель для целей рекультивации …………………………………………………. Приложение Д Тестовые задания …………………………………. 156 159 163 165 167 175 СОДЕРЖАНИЕ Введение ………………………………………………………………….. 1 Основные положения формирования культурного ландшафта ……… 1.1 Цели, задачи и направления формирования культурного ландшафта …………..……………………….………………………. 1.2 Система мероприятий по формированию культурного ландшафта ….………..……………………….……………………… 2 Неблагоприятные природные явления …………………………………. 2.1 Засуха, суховеи, холодные и метелевые ветры, дефляция почв … 2.2 Водная эрозия почв ....……………………….………………………. 2.3 Факторы развития неблагоприятных природных явлений ……….. 3 Защитные лесные насаждения ………..………………………………… 3.1 Категории, состав и формы защитных лесных насаждений .…….. 3.2 Виды и системы защитных лесных насаждений ………………….. 3.3 Конструкция лесных полос ………………………..………………... 3.4 Защитные лесные насаждения и окружающая среда ……………... 4 Рекультивация лесных ландшафтов ……………………………………. 4.1 Основные положения лесовыращивания ………………………….. 4.2 Экологические основы лесовыращивания ..……………………….. 4.3 Основные этапы лесокультурного дела …………..……………….. 4.4 Проектирование типа лесных культур …..………..……………….. 4.5 Производство лесных культур …………...………..……………….. 4.6 Формирование лесных культур ………...………..…………………. 4.7 Особенности закладки и формирования некоторых систем лесных культур …………………..……...………..…………………. 5 Рекультивация нарушенных ландшафтов ……………………….……... 5.1 Направления и этапы рекультивации .....………..…………………. 5.2 Классификация нарушенных земель ......………..…………………. 5.3 Сельскохозяйственная рекультивация ...………..…………………. 5.4 Лесная рекультивация …………………..………..…………………. 5.5 Рекреационная рекультивация ..………..………..…………………. 5.6 Рекультивация свалок ………..………..…………………………… Библиографический список ……………………………………………... Приложение А Классификация нарушенных земель по характеру рельефа, сформированного в результате добычи и переработки полезных ископаемых и торфа, а также строительства линейных сооружений ………………………………………………………………. Приложение Б Группировка нарушенных земель по характеру обводнения (увлажнения) ……………………………………………….. Приложение В Классификация нарушенных земель по их пригодности для биологической рекультивации ……………………… Приложение Г Комплексная оценка нарушенных земель для целей рекультивации …………………………………………………………… 3 4 4 6 10 10 12 21 39 39 41 45 48 57 57 60 66 66 72 105 114 124 124 127 129 131 139 150 156 159 163 165 167 Приложение Д Тестовые задания ………………………………………. 175 Форма 1 Проект лесных культур НА ВЕСНУ, ОСЕНЬ 20 г. ____________________________лесничество___________________ лесхоза (леспромхоза)____________________________________________________ № квартала и литеры участков______________________________________ План участка М 1:10000 1. Площадь участка_______________________________ 2. Категория лесокультурной площади (вырубка, состояние, очистка, количество пней на 1 га, гарь______ года, пустырь, редина, прогалина, овраг, балка, эродируемые земли и т.д.)______________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 3. Рельеф________________________________________________________ 4. Почва и степень её влажности____________________________________ 5. Почвенный покров (важнейшие растения-индикаторы)_______________ 6. Тип леса (тип вырубки, или тип условий места произрастания)_________ ________________________________________________________________ 7. Наличие естественного возобновления (количество на 1 га, породный состав, размещение________________________________________________ ________________________________________________________________ 8. Степень зараженности почвы личинками хрущей____________________ 9. Способы и время обработки почвы (механизированная, конная, ручная, сплошная, полосами, бороздами, площадками и др.) глубина обработки________________________________________________ 10. Размещение площадок, полос, борозд на 1 га, размеры площадок, ширина полос и борозд_______________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 11. Состав, возраст, полнота реконструируемого насаждения____________ ________________________________________________________________ 12. Способ реконструкции: ширина коридоров, кулис, размеры “окон”, их количество на 1 га________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 13. Площадь и вид раскорчевки_____________________________________ 14. Метод производства культур (посадка, посев, рядовой, строчный, вразброс, аэросев, ручной, конный, механизированный и др. ________________ ________________________________________________________________ 15. Расстояние между рядами и в рядах, количество сеянцев на площадке__ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 16. Общее количество посадочных мест на 1 га________________________ ________________________________________________________________ 17. Схема смешения видов _________________________________________ 18. Главный вид __________________________________________________ 19. Характеристика посадочного (посевного) материала (класс качества семян и их происхождение), возраст сеянцев, саженцев и др.____________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 20. Способ подготовки семян к посеву_______________________________ ________________________________________________________________ 21. Намечаемые уходы за культурами в течение ____________ лет, количество уходов______________________________________________________ 22. Противопожарные мероприятия (размер участков, ширина противопожарных разрывов, минерализованных полос и др.)_____________________ ________________________________________________________________ 23. Год перевода культур в покрытые лесом земли_____________________ ________________________________________________________________ Проектную часть составил лесничий_____________________ (фамилия, подпись) Дата_________________________ Проект проверил инженер лесных культур_______________________ Дата_________________________ Настоящий проект утверждается с внесением следующих изменений Главный лесничий_____________________________________ (подпись) Дата_________________________ ПРИЛОЖЕНИЕ А Классификация нарушенных земель по характеру рельефа, сформированного в результате добычи и переработки полезных ископаемых и торфа, а также строительства линейных сооружений Морфометрическая характеристика по относипо по крутизне тельной площади склонов глубине 1 2 3 Очень глубокие Крупные Обрывистые Глубокие То же То же Средней глубины Крупные и средние Обрывистые Среднеглубокие Среднекрупные Крутые Характеристика по взаимному сочетанию элементов рельефа Возможность использования при прочих благоприятных условиях 4 5 Карьеры террасированные Очень сложные - включают Сложные гидротехнические сооружения для вомножество простых форм: дохозяйственных целей свыше 10 уступов террас Сложные - включают не- Эрозионно-защитные и фитомелиоративные сколько простых форм (2-3 лесопосадки; водоёмы ограниченного хозяйуступа террасы) ственного использования (по сочетанию элементов рельефа более пригодны для создания зон отдыха) Осложненные - несколько Сельскохозяйственное (сенокосы, пастбища, простых форм (2-3 уступа эрозионно-защитные, фитомелиоративные летеррасы) сопосадки); водохозяйственное при условии создания мелководной зоны путем выполаживания склонов Карьеры котловинообразные Осложненные - включают Сельскохозяйственное (сенокосы, пастбища, останцы (породы в коренном эрозионно-защитные, фитомелиоративные лезалегании), гряды и одиноч- сопосадки); водохозяйственное при условии соные конусы вскрышных пород здания мелководной зоны путем выполаживания склонов Продолжение приложения А 1 2 Средней площади 3 4 5 Карьеры блюдцеобразные (западинные) Покатые до Простые Сельскохозяйственное (сенокосы, крутых лесо- или водохозяйственное пастбища), Неглубокие Мелкоконтурные То же Простые Целевое назначение определяется в натуре в соответствии с проектом хозяйственной организации территории (при использовании под пашню требуется полная засыпка) Карьеры котловинно-грядовые (карьеры гидротрофа) Неглубокие Крупные Покатые до Осложненные - характеризу- Водохозяйственное; при осушении возможно крутых ются большой густотой пло- сельскохозяйственное (пашня, сенокосы, пастщадного расчленения (чере- бища) и лесохозяйственное дование карьеров с перемычками) Карьеры траншейно-грядовые Мелкие Узкие Обрывистые Осложненные - характеризу- Лесохозяйственное, водохозяйственное (до 5 м) сильновыются большой густотой растянутые членения площади (чередование траншей с перемычками) Карьеры выровненные (фрезерные поля) Мелкие Крупные Очень Простые Сельскохозяйственное, эрозионно-защитные, пологие и полофитомелиоративные лесопосадки по уступамгие террасам высотного расположения Карьеры нагорно-террасированные глубинные Глубокие и Крупные Обрывистые Очень сложные (включают Стокорегулирующие, эрозионно-защитные, фисредней и средние множество простых форм - томелиоративные лесопосадки по уступамглубины свыше 10 уступов) террасам высотного расположения Продолжение приложения А 1 В связи с выступной формой глубины не имеют 2 3 4 5 Карьеры нагорно-террасированные разомкнутые (высотного расположения) Средней Крутые до Сложные: включают несколь- Стокорегулирующие, эрозионно-защитные, площади обрывистых ко простых форм фитомелиоративные лесопосадки по уступамтеррасам высотного расположения Средней глубины Вытянутые, средней площади Крутые до обрывистых Средней глубины Округлые мелкоконтурные Крутые и очень крутые Провалы каньонообразные Сложные - включают остан- Целевое назначение определяется в натуре в цы, осыпи соответствии с проектом хозяйственной организации территории: для продуктивного использования требуют полной засыпки Провалы кольцевые Простые То же Провалы ложбинообразные Неглубокие Сильновытянутые, средней площади Пологопокатые Простые То же Провалы блюдцеообразные (впадины) Мелкие Округлые или вытянутые, средней площади Пологие Простые То же Траншеи, канавы трапециевидные или вогнутые (V-образные) Мелкие Узкие, вытянутые, мелкоконтурные От крутых до обрывистых Простые То же Окончание приложения А 1 Невысокие Невысокие Средней высоты Высокие 2 Узкие, вытянутые, мелкоконтурные Средней площади Крупные и средней площади Отвалы плоские (гидро-, хвосто-, шлако- и золотоотвалы) Умеренно круПростые Удобные для сельско- и лесохозяйственного тые освоения Отвалы платообразные террасированные Противоэрозионные, фитомелиоративные леОсложненные - включают не- сонасаждения; сельскохозяйственное пользоОбрывистые сколько простых форм (2-3 вание и лесные культуры эксплуатационного яруса или 1-2 террасы) назначения после вертикальной планировки Крупные и средней площади Средней высоты (высота гребней до 5 м) Средней высоты и высокие (при высоте гребней до 40 м) Высокие 3 4 5 Насыпи, дамбы трапециевидные или выпуклые ( -образные) Крутые Для использования требуют разравнивания и очень Простые крутые Сложные - включают неОбрывистые сколько простых форм (свы- То же после сложной вертикальной планировше 3 ярусов или 2 террас) ки Отвалы гребневидные (система гребней) Крупные Крутые Сложные - имеют большую Сельско- или лесохозяйственное освоение и очень частоту площадного рас- после горизонтальной планировки крутые членения Крупные Очень Очень сложные - имеют То же после сложной вертикальной и горикрутые большое линейное и по- зонтальной планировки верхностное расчленение Мелкоконтурные Очень крутые Осложненные Противоэрозионные, фитомелиоративные насаждения; для более продуктивного использования требуют полной разработки или разравнивания ПРИЛОЖЕНИЕ Б Группировка нарушенных земель по характеру обводнения (увлажнения) Тип нарушенных земель 1 Карьеры Группа нарушенных земель по хаОпределение выделенных групп рактеру увлажнения (обводнения) 2 3 Сухие Гидрологический режим связан с поверхностным стоком; частичное заполнение водой происходит только в паводковый период, атмосферные воды не скапливаются в связи с их недостатком, либо с высокой фильтрационной способностью Кратковременного Гидрологический режим связан с поверхностпереувлажнения ным стоком; заполнение водой происходит за счёт паводковых вод, атмосферных осадков, а также за счёт временных водоносных горизонтов; характерны сезонные колебания уровня аккумулируемых вод до полного исчезновения в меженный период Заполненные во- Гидрологический режим связан с подземным дой стоком; заполнение водой происходит за счёт вод постоянных водоносных горизонтов; колебания уровня зеркала по сезонам незначительны Возможность использования при прочих благоприятных условиях 4 Сельскохозяйственное (пашни, сенокосы, пастбища), лесохозяйственное Сельскохозяйственное (сенокосы, пастбища), стокорегулирующие лесонасаждения; продуктивное водохозяйственное использование возможно на основе регулируемого дренажа Водохозяйственное при условии благоприятности водной среды по физическим и химическим свойствам Окончание приложения Б 1 2 Отвалы Недостаточного увлажнения 3 Увлажнение происходит только за счёт атмосферных осадков; сыпучие (легкие) породы, а также породы с высокой фильтрационной способностью не задерживают воду Увлажнение происходит только за счёт атмосферных осадков; породы обеспечивают нормальный внутрипочвенный сток Нормального увлажнения (искусственно осушенные при отвалообразовании гидроспособом) Избыточно увлаж- Увлажнение происходит только за счёт атмоненные сферных осадков; породы со слабой фильтрационной способностью способствуют скоплению атмосферных вод; имеют место глеевые процессы или заболачивание 4 Фитомелиоративные, стокорегулирующие, противоэрозионные лесонасаждения Сельскохозяйственное (пашни, сенокосы, пастбища) и лесохозяйственное Сельскохозяйственное (сенокосы, пастбища), лесохозяйственное; при коренном улучшении - использование под пашню ПРИЛОЖЕНИЕ В Классификация нарушенных земель по их пригодности для биологической рекультивации Группа пригодности Наименование почв и горных пород сухой остаток 1 2 3 I. Пригодные: а) плодоГумусирован- 0.1-0.5 родные ный слой почвы б) потенциально плодородные Почвообразующие и другие породы благоприятного механического и минералогического состава II. Малопригодные: а) по физиПесчаные и ческим свой- глинистые поствам роды Признаки пригодности Использование рН подвиж- Na, % от фракция гумус, при биологической рекультивации водный ный Al, емкости 0,01 % мг/100 поглоще- мм, % г ния 4 5 6 7 8 9 5.5-8.0 0.4 0-10 >20 >1 0.1-0.5 5.5-8.0 0.4 0-10 10-75 <1 0.1-0.5 5.5-8.0 0.4 0-10 10-75 Нет Складируется при вскрышных работах и используется для создания пашни или других сельхозугодий Пригодны как подстилающие при создании сельхозугодий. После улучшения и мелиоративной подготовки могут быть использованы под пашню. Для лесной рекультивации используются непосредственно Необходимо глинование или пескование. При создании сельхозугодий перекрывают пригодными грунтами. Под лесные культуры используют после проведения мероприятий по улучшению Окончание приложения В 1 2 б) по химиКислые, средческим свой- незасоленные и ствам солонцеватые почвы и породы III. Непригодные: а) по физиСкальные поческим свой- роды, конглоствам мераты б) по химическим свойствам Сульфидсодержащие и сильно засоленные породы, солонцы 3 0.5-0.7 4 3.5-9.0 Коэффи- До 3.5 циент крепости по М.И.Протодьякову >0.7 <3.5 5 0-15 >15 6 0-25 7 10-75 8 <1 9 Необходимы известкование, гипсование, промывка. После мелиорации используют под лесные культуры или покрывают гумусированным слоем для последующего использования под пашню >3-4 - Нет Перекрывают пригодными грунтами слоем не менее 2 м >25 Различного механического состава Нет При отвалообразовании укладывают в основание отвалов. При сельхозиспользовании или посадке лесных культур изолируют слоем не менее 2 м. При невозможности этого применяют химическую мелиорацию (промывку, известкование высокими дозами, гипсование и т.д.), затем используют под лесные культуры или засыпают гумусированным слоем для создания пашни ПРИЛОЖЕНИЕ Г Комплексная оценка нарушенных земель для целей рекультивации Тип нарушенных земель Группа земель по их хозяйственному значению Признак пригодности нарушенных земель для различных видов хозяйственного использования Возможные способы РазноХарактер Породы, слагающие поулучшения площадей видности увлажнения верхностный слой; группа рельефа их пригодности для биологической рекультивации 1 2 3 4 5 6 Земли, нарушенные при открытых горных работах Карьеры А. Пахотного Выровнен Сухие Низинный торф (Iа) назначения ровненные Б. СенокосТо же КратковреТо же При осушении могут переходить в группу А нопастбищменного пеного назнареувлажнечения ния БлюдцеСухие Верховой торф (IIб) образные То же Четвертичные глины и су- При коренном улучшении пород или покрыглинки (Iб, IIа) тии плодородным слоем почвы могут переходить в группу А В. ЛесохоГрядовоСухие и Низинный и верховой торф При коренном улучшении пород или покрызяйственного траншей- кратковре(Iа, IIб) тии плодородным слоем почвы могут переназначения ные менного пеходить в группу А реувлажнения БлюдцеСухие Четвертичные супеси, пес- При коренном улучшении могут переходить образные ки (IIа) в группу Б Продолжение приложения Г 1 Карьеры 2 Г. Водохозяйственного значения 3 Траншейногрядовые 4 Заполненные водой КотловинноТо же грядовые (карьеры гидроторфа) БлюдцеЗаполненобразные ные водой Д. Земли огра- КотловинноТо же ниченного хообразные зяйственного использования ТеррасиКратковрерованные (до менного 2-3 уступов переувлатеррас) жнения Заполненные водой Е. Земли неТеррасироКраткопригодные для ванные (до 2- временнохозяйственно3 уступов го перего использотеррас) увлажневания ния 5 Низинный и верховой торф (Iа, IIа) 6 При осушении могут переходить в группу Б Низинный торф (Iа) При осушении могут переходить в группы А и Б Верховой торф (IIб) Четвертичные породы (Iб, IIа) БиВ Четвертичные и коренные не- При частичной засыпке могут перетоксичные породы (Iб, IIа, б) ходить в группы Б и В, при зарегулировании с поверхностным стоком - в группу Г Четвертичные и коренные неТо же токсичные породы (Iб, IIа, б) Четвертичные и коренные нетоксичные породы (Iа, IIа, б) Коренные токсичные породы (IIIб) После создания мелководной зоны (путем планировки бортов или частичной засыпки) могут переходить в группу Г После засыпки до уровня, исключающего транспорт токсичных веществ в акваторию, могут переходить в группу Д Продолжение приложения Г 1 2 3 Террасированные (свыше 3 уступов, глубинные) 4 Независимо от характера увлажнения Отвалы А. Пахотного назначения Платообразные и гребневидные Б. Сенокоснопастбищного назначения В. Лесохозяйственного назначения Плоские, платообразные и гребневидные Плоские, платообразные и гребневидные Д. Земли ограниченного хозяйственного использования Плоские Нормального Лёсс и лёссовидные увлажнения в породы (Iб) соответствии с зональными условиями То же Четвертичные и коренные нетоксичные глины, суглинки (IIа) То же Четвертичные и коренные рыхлые нетоксичные пески, супеси (IIа), коренные крепкие нетоксичные сланцы, аргилиты элевролиты и другие (IIа, б) легко поддающиеся выветриванию породы ОбводненЧетвертичные и коренные ные рыхлые породы (нетоксичные Iб, IIа, б) Отвалы 5 Независимо от состава пород 6 Требуют наряду с мероприятиями по рекультивации чисто технических средств закрепления бортов. При строительстве сложных гидротехнических сооружений могут переходить в группу Г Гребневидные отвалы требуют горизонтальной планировки При коренном улучшении грунтов или покрытии плодородным слоем почвы могут переходить в группу А При коренном улучшении могут переходить в группу Б После осушения могут переходить в группы Б и В Продолжение приложения Г 1 2 3 Платообразные 4 5 6 Нормального Четвертичные щебенисто- При коренном улучшении могут или недоста- галечниковые породы (IIIа) переходить в группу В точного увлажнения Платообразные Нормального Четвертичные породы коВ зонах с достаточным атмотеррасирован- или недоста- ренные рыхлые нетоксичсферным увлажнением или при ные средней выточного ные и крепкие, легко подосушении могут переходить в соты, гребневид- увлажнения дающиеся выветриванию группу В. Гребневидные требуют ные (при высоте породы (IIа, б) горизонтальной планировки гребней до 40 м) Платообразные Нормального Коренные нетоксичные террасирован- или недоста- рыхлые и крепкие, легко ные высокие точного поддающиеся выветриваувлажнения нию породы (IIа, б) Е. Земли неПлатообразные Независимо Коренные рыхлые токсич- При коренном улучшении пород пригодные для террасированот условий ные и крепкие, не поддамогут переходить в группу Д хозяйственно- ные, гребневид- увлажнения ющиеся выветриванию го использоные породы (IIIа, б) вания Земли, нарушенные при подземных горных работах Провалы Б. Сенокосно- Блюдцеобразные ДренированС охранившимся слоем При засыпке и выполаживании пастбищного или посадочные ные или зональных почв могут быть переведены в группу А назначения впадины кратковременного переувлажнения Продолжение приложения Г 1 Отвалы 2 В. Лесохозяйственного назначения Г. Водохозяйственного значения Е. Земли непригодные для хозяйственного использования То же 3 Ложбинообразные Блюдце- и ложбинообразные Кольцевые, Каньонообразные 4 Кратковременного переувлажнения Заполненные водой Сухие или кратковременного переувлажнения 5 С сохранившимся слоем зональных почв С сохранившимся слоем почвы и четвертичные породы Независимо от состава пород 6 При мелиорации (осушении) могут быть переведены в группу Б, при засыпке - в группу А При мелиорации могут переходить в группу Б Требуют полной засыпки и планировки, целевое назначение определяется в натуре в соответствии с проектом хозяйственной организации территории То же Заполненные Четвертичные и коренные При возможности создать мелководой нетоксичные породы (IIа, б) водную зону переходят в группу Г Б. Сенокосно- Платообраз- Нормального в Четвертичные породы При коренном улучшении пород пастбищного ные соответствии с (глины, суглинки, Iб, IIа) или покрытии плодородным слоем назначения зональными могут переходить в группу А условиями увлажнения В. ЛесохозяйТо же То же Четвертичные и коренные При коренном улучшении могут пественного рыхлые (супеси, пески) или реходить в группу Б назначения крепкие, легко поддающиеся выветриванию породы (IIа, б) Д. Земли огра- Платообраз- Нормального в Четвертичные щебенисто- При коренном улучшении могут пениченного хоные соответствии с галечниковые отложения, реходить в группу Б зяйственного зональными элювий плотных пород (IIIа) использования условиями увлажнения Продолжение приложения Г 1 Отвалы 2 3 Конические (терриконы) 4 То же 5 6 Коренные (нетоксичные) рыхлые или крепкие, легко поддающиеся выветриванию (IIа, б) породы Коренные токсичные или При экранировании могут перехокрепкие, не поддающиеся дить в группу Д выветриванию породы (IIIа, б) Е. Земли не- Платообраз- Иссушенные, пригодные для ные, коничетермически хозяйственноские активные го использования Земли, нарушенные при переработке полезных ископаемых Б. СенокосноПлоские Осушенные Субстраты неминерального В зависимости от условий хозяйпастбищного (шламо-, хво- (нормального происхождения (аналогич- ственной организации территории назначения сто-, золоот- увлажнения) ные породам группы IIа) могут входить в группу В (земель валы) лесохозяйственного назначения) Платообраз- Нормального То же То же ные увлажнения Д. Земли ограПлоские Избыточного Субстраты неминерального При осушении могут переходить в ниченного хоувлажнения происхождения (аналогич- группы Б и В зяйственного ные породам группы IIа) использования Платообраз- Нормального То же ные, терраили недостасированные, точного гребневидувлажнения ные Продолжение приложения Г 1 2 3 4 5 6 Е. Земли не- Плоские, пла- Независимо Субстраты, содержащие После коренного улучшения субпригодные для тообразные от условий токсичные вещества (ана- стратов или их экранирования мохозяйственно- (в том числе увлажнения логичные III группе пород) гут переходить в группы Б и В го использотеррасирования ванные), гребневидные Земли, нарушенные при строительстве транспортных коммуникаций и линейных сооружений Разрезы Б. Сенокосно- Блюдцеобраз- Сухие и кратЧетвертичные породы По условиям хозяйственной орга(карьеры) пастбищного ные ковременного суглинки, глины, (Iб, IIа) низации территории могут переназначения переувлажнеходить в группу В (земель лесохония зяйственного назначения) и в группу А (земель пахотного назначения) - при условии засыпки и нанесения плодородного слоя почвы В. ЛесохозяйТо же Сухие и кратЧетвертичные породы При коренном улучшении могут ственного ковременного (супеси, пески; IIа) переходить в группу В, а при заназначения переувлажсыпке - в группу А нения Г. Водохозяй- Блюдцеобраз- Заполненные Четвертичные породы ственного знаные водой (Iб, IIа, б) чения Д. Земли То же Сухие Четвертичные породы При коренном улучшении могут ограниченного (щебень, галечники, IIIа) переходить в группу Б и В хозяйственного использования Окончание приложения Г 1 2 3 Траншеи, Е. Земли не- Трапециевидканавы, пригодные для ные, кюветы, хозяйственноV-образные, рвы го использовыположенвания ные (вогнутые) 4 Независимо от условий увлажнения 5 6 Независимо от состава по- Требуют полной засыпки или вырод полаживания; целевое назначение площадей определяется в натуре в соответствии с проектом хозяйственной организации территории Насыпи, дамбы Д. Земли ТрапециевидЦелевое назначение площадей ограниченного ные, То же То же определяется в натуре в соответхозяйственноствии с проектом хозяйственной -образные, го использоорганизации территории (выпуклые) вания Земли, нарушенные при строительстве нелинейных сооружений Ямы, Е. Земли неРазличных Независимо Независимо от состава Требуют полной засыпки или выкотлованы пригодные для форм (мелкоот условий пород полаживания; целевое назначение хозяйственноконтурные) увлажнения определяется в натуре в соответго использоствии с проектом хозяйственной вания организации территории Навалы строительного мусора Д. Земли ограниченного хозяйственного использования Различных форм (мелкоконтурные) То же То же Целевое назначение площадей определяется в натуре в соответствии с проектом хозяйственной организации территории
