Деградация почв в Алтайском крае

     Широкая экологическая амплитуда лиственницы сибирской объясняется ее эколого-биологическими особенностями. Лиственница сибирская может успешно применяться на землях сельскохозяйственного назначения при создании защитных лесных насаждений. Исключением могут быть все сильно засоленные, средне- и слабозасоленные почвы тяжелого механического состава. Она относится к числу светолюбивых древесных пород, плохо переносит затенение и неудовлетворительно растет под пологом других пород (Сочава, 1956). Одним из биологических качеств лиственницы сибирской, ценных для полезащитного лесоразведения, является ее способность расти, при довольно высокой атмосферной засухе.

     В вою очередь сосна обыкновенная в защитном лесоразведении и особенно в полезащитном встречается редко и в небольших объемах. Введение в защитные насаждения хвойных пород сдерживалось их способностью плохой очищаемости от сучьев при полном солнечном освещении. Долгое время среди специалистов существовало мнение о нежелательности введения сосны в полезащитные полосы, так как она способствует формированию высоких сугробов, и нет равномерного распределения снега в межполосных пространствах (Ишутин, 2005). Сравнительно значительные площади занимает лиственница сибирская в государственных защитных лесных полосах, но участие ее и сосны обыкновенной в полезащитных полосах оказалось менее значительным. Но все же в периоды массового создания лесополос и нехватки посадочного материала лиственных пород использовались и сеянцы сосны. В настоящее время в крае сосновых лесополос различного возраста имеется 981 га, в том числе в сухой степи 36 га, в засушливой степи 404 га, в лесостепи левобережья 95 га, в лесостепи правобережья 446 га. А из общего объема посаженных защитных лесных насаждений на долю хвойных пород приходится 4,34 % (Симоненко, 2003).

     Создание  полезащитных полос из сосны обыкновенной в сухой степи целесообразно, так как сосна является более  долговечной и засухоустойчивой породой, т.е. сосна является более жизнеспособным видом в экстремальных климатических условиях (Никитин, 1972). Она успешно плодоносит. Эта порода хороша еще и тем, что не дает поросли от пня, а срезанные боковые ветви не отрастают (Симоненко, Симоненко, 2003). По экономному расходованию почвенной влаги сосна обыкновенная не имеет себе равных среди других главных пород, и она значительно в меньшей степени реагирует на корнедоступность грунтовых вод.

     Для недопущения превращения полосы в непродуваемую, за ней следует  проводить лесохозяйственный уход, заключающийся в уборке отставших  в росте экземпляров и обрезке  сучьев от 0,5 м до высоты 1,5 м (Ишутин, 2005). В этом случае полоса остается продуваемой конструкции, накапливает внутри себя количество снега, необходимого для ее роста, и способствует равномерному его распределению на межполосных полях. Учитывая интенсивность роста в высоту деревьев, можно ожидать продолжительность действия на окружающую среду более длительным в сравнении с березовым или тополевыми лесополосами. В то время как большинство лиственных пород в 20 летнем возрасте начинают отмирать, сосна обыкновенная остается жизнеспособной еще длительное время (Агапонов, 2003).

2.3. Роль лесополос

     Защитные  лесные насаждения в Кулундинской степи имеют огромное природоохранное значение. Они служат фактором восстановления равновесия в природных комплексах, средством преобразования малопродуктивных экосистем в более продуктивные. Создание лесных насаждений на бросовых и неудобных для сельскохозяйственных производств землях позволяет возвратить их в хозяйственное использование.

     Активную  роль в охране почв от эрозии играют защитные лесные насаждения, которые существенно изменяют агрохимические и физико-химические свойства почвы. Защитные насаждения оказывают влияние на изменение морфологических признаков почвенного профиля. Изменения эти связаны с активизацией дней биологической аккумуляции под лесными полосами, насыщением кальцием, азотом, фосфором за счет остатков травянистых растений и выщелачивания элементов из почвенного профиля древесными компонентами.

     На  полях в системе лесных полос  повышается потенциальное плодородие почвы, увеличивается содержание гумуса, активизируются микробиологические процессы. Защитные лесные насаждения увеличивают мощность гумусового горизонта не только под лесными полосами, но и на прилегающих полях. На прилегающих к лесным полосам полях создаются условия для увеличения численности микроорганизмов в 1,5–2 раза. Под влиянием микрофлоры и беспозвоночных животных происходит более качественное разложение органического материала с образованием перегноя (гумуса) (Чеканышкин, Скачков, 2003; Ишутин, 2005).

     Лесополосы  способствуют увеличению экологического разнообразия флоры и фауны, расширению энергетических связей между лесными и полевыми биотопами, служат экологическими нишами, в них развиваются и находят укрытие, кроме насекомых, птицы и звери.

     Активную  роль в переработке мертвого органического  субстрата в почве (опад, подстилка, корни и т.д.) и в процессах почвообразования играют многоножки (Данилов и др., 1983). Значительная часть многоножек обитает в лесных полосах, а на прилегающих полях их значительно меньше. В результате жизнедеятельности многоножек происходит перемешивание и перетирание подстилки, и рыхление поверхностных слоев почвы.

     Полезащитным  лесным полосам свойственны все функции массивного леса: очищение воздуха от пыли и обогащение его кислородом, улучшение гидрологического режима местности, химических, радиационных и бактериологических показателей поверхностных и грунтовых вод (Виноградов, 1980). Они, предотвращая пыльные бури, снижают возможность переноса различных химических и радиоактивных веществ вместе с пылью и попадание этих веществ в населенные пункты.

     Защитные  лесные насаждения способствуют, ослаблению силы ветра, на прилегающих пахотных склонах, на 30–50 %, повышают влажность воздуха на 5–6 %, увеличивают запас влаги в поверхностных слоях почвы на 40–100 мм, уменьшают испарение до 30 %, глубина промерзания почвы уменьшается на 15–50 %, сокращается образование ледяной корки с 8 до 12 %, способствуют снижению интенсивности снеготаяния в 2–2,5 раза, сокращению стока в 1,6–3,9 раза в зависимости от облесенности. Обеспечивают равномерное накопление снега по территории полей, защищают многолетние травы и озимые хлеба от вымерзания (Горбачев, Куприянов, 2003; Чеканышкин, Скачков, 2003).

     Таким образом, современное состояние  агросферы и многочисленные доказательства разнообразного благотворного воздействия  на нее системы защитных лесных насаждений позволяет рассматривать их уже  не только как средство защиты полей от засухи и суховеев, но и как важный биосферный фактор постепенного ослабления процесса деградации и восстановления исходного потенциала агроэкосистемы. Поэтому система защитных лесных насаждений является не только элементом земледелия, но играет многогранную агроэкологическую роль по устойчивому природопользованию, особенно в зонах рискованного земледелия.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ДРЕВЕСНЫХ  ХВОЙНЫХ ПОРОД  НА

СВОЙСТВА ПОЧВЫ

3.1. Морфологические  свойства

     Величина  и характер изменений морфологических  признаков почв зависят в определенной степени от породного состава, возраста, высоты насаждения, от природно-климатических и почвенных условий их произрастания (Симоненко, Ишутин, 2005).

     Хвойные лесонасаждения оказывают влияние на изменение морфологических признаков почвенного профиля. Изменения эти связаны с активизацией биологической аккумуляции под лесными полосами, насыщением кальцием за счет остатков травянистых растений и выщелачивания элементов из почвенного профиля древесными компонентами.

     В условиях Алтайского края под хвойными полезащитными лесными полосами 22–32-летнего возраста мощность горизонта А+В увеличилась на 4–7 см, глубина вскипания снизилась на 8–15 см по сравнению с пахотной почвой в середине поля. Окраска почвы под лесными полосами становится более темной, однородной (Ильясов, 1995). Почвенная структура улучшается, грани структурных отдельностей становятся более гладкими, почвенные карбонаты под лесными полосами – более сцементированными, белоглазка карбонатов выражена не очень отчетливо.

     Под старовозрастными полезащитными лесными  полосами 25–35-летнего возраста морфологические и физико-химические свойства существенно изменяются: изменяется почвенный профиль: образовывается горизонт А₀ (Ильиных, 1978). Переходы между генетическими горизонтами становятся более плавными, гумусовый горизонт становится более мощным и темной окраски. Изменяется структурное строение горизонта А, пылевато-комковатая структура переходит в комковатую. В горизонтах В и ВС наблюдаются гумусовые затеки. Заметно опускается глубина выделения карбонатов.

     В зоне защиты лесной полосы улучшается структура не только в пахотном горизонте, но и в более глубоких слоях – вплоть до горизонта АВ. Это связано с изменением физических и физико-химических свойств почвенного профиля, увлажненности почвы.

     Многие  исследователи указывают на положительное  влияние полезащитных лесных полос на структуру почвы. Увеличение структурных и водопрочных агрегатов размером более 1 мм идет от центра поля к полезащитным лесным полосам, по мере удаления от лесных полос изменяется объемный вес почвы.

     Под лесными полосами на прилегающих  полях до 40–50 м в обе стороны  от них происходит активное выщелачивание  солей. Вынос легкорастворимых солей обусловлен увеличенным накоплением снега в полосах (Маттис, Крючков, 2001).

3.2. Физические свойства

     Хвойные лесонасаждения уменьшают плотность  сложения всей верхней толщи почвы (0–35 см), это связано с разрыхляющим действием корневой системы древесных пород на почвы.

     В отличие от пахотных почв песчаные почвы под сосновыми фитоценозами характеризуются высокой скважностью (39–60 %). Лесная подстилка обладает высокой скважностью, которая на песчаных почвах более развита, чем на почвах тяжелого механического состава. Объемный вес подстилки колеблется в пределах 0,08–0,17, а скважность от 82,7 до 97,7 % (Молчанов, 1960).

     Сосновые  насаждения улучшают водно-физические свойства пахотных песчаных почв. В  частности в верхнем пахотном горизонте уменьшается объемный вес, увеличивается скважность и величины полной влагоемкости (ПВ) и наименьшей влагоемкости (НВ). Полная влагоемкость лесных почв хорошо коррелируется с содержанием гумуса. В целом разрыхляющая деятельность древесных растений на песчаных почвах проявляется до глубины 80–100 см.

     Супесчаные  почвы под хвойными фитоценозами характеризуются дифференцированным строением, слоистостью, поэтому наблюдаются и более резкие колебания физических свойств. Гумусовые горизонты выделяются небольшим объемным весом и высокой скважностью (свыше 50 %) (Симоненко, 2003). Меньший объемный вес и более высокая скважность характерны для лесных супесчаных почв на протяжении всего почвенного профиля по сравнению с пахотными. Почвы под еловыми насаждениями характеризуются меньшим объемным весом и более высокой скважностью.

     Высокая биологическая активность и мощная корневая система древостоев, произрастающих на легкосуглинистых почвах, способствуют формированию почв с высокой общей и некапиллярной скважностью.

     Лесная  растительность оказывает благоприятное воздействие на физические свойства почв: уменьшает объемный вес, снижает величину максимальной гигроскопичности и увеличивает полную влагоемкость (Паулюкявичюс, 1989).

     Глинистые лесные почвы характеризуются более  уплотненными иллювиальными горизонтами. Разрыхляющее действие древесной растительности проявляется на меньшую глубину по сравнению с почвами более легкого механического состава.

     К физическим свойствам почвы относится  такой показатель, как плотность твердой фазы. Плотность твердой фазы – это физическая характеристика почвы, которая зависит от содержания в почве минеральных компонентов и органического вещества (Баранова и др., 1989). Содержание в почве гумуса, равное 2–5 % от навески, уменьшает плотность твердой фазы на 0,03–0,05 г/см³.

     Общая удельная поверхность почвы зависит  от гранулометрического и минералогического  состава горизонтов. Преобладание каолинита, иллита в составе почвенных минералов  определяет невысокие значения удельной поверхности почвы (Куфаев, 2003). С увеличением возраста леса величина удельной поверхности почвы сначала увеличивается, затем несколько снижается, коррелируя с содержанием гумуса.

     Пластичность. В лесных почвах происходит изменение числа и пределов пластичности верхних гумусовых горизонтов. Горизонты А₂, А₂В, В и ВС имеют близкие значения этих величин. Самые благоприятные пределы пластичности имеют старопахотные горизонты почв 70–100-летнего леса (36,5–44 % и 39–45 %).

3.3. Водный режим

     Известно, что лес изменяет водный режим  больших территорий как покрытых древостоями, так и открытых безлесных, расположенных неподалеку и даже на значительном расстоянии от него. По сравнению с безлесными участками лес уменьшает сток, что создает условия для повышения уровня грунтовых вод. Конкретное влияние лесов па водный баланс местности зависит от лесорастительных условий и природных зон, а также от состава и возраста лесов. Но в той или иной степени оно присуще любому лесному насаждению – естественному или искусственно созданному.

     В лесостепных районах Западной Сибири отмечается превышение запасов влаги под защитой лесных полос по сравнению с открытой степью на 36 мм. При этом увлажненность почвы на облесенном поле не бывает равномерной, а увеличивается по мере приближения к лесным полосам, т. е. соответствует характеру снегоотложения (Петров, 1975; Симоненко, Ишутин, 2005).