Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние лесоразведения в степных условиях 12
2 Природно-климатические условия Восточного Приазовья 24
3 Программа, объекты, методика исследований 45
3.1 Программа и объекты исследований ... 45
3.2 Методика исследований .. 47
3.3 Объем и виды выполненных работ 61
4 Экологические основы теории и практики лесоразведения на песчано-ракушечных почвах 64
4.1 Лесорастительные условия песчано-ракушечных почв 64
4.2 Характеристика песчано-ракушечных почв 65
4.2.1 Слаборазвитые песчано-ракушечные почвы. 69
4.2.2 Гумус-карбонатные песчано-ракушечные почвы 73
4.2.3 Луговые засоленные почвы — 75
4.2.4 Лугово-болотные засоленные почвы. 78
4.2.5 Солончаки приморские 79
4.3 Грунтовые воды 80
4.3.1 Источники питания, глубина залегания и режим колебаний уровня грунтовых вод 81
4.3.2 Минерализация грунтовых вод и ее динамика 85
4.4 Эколого-лесокультурная классификация песчано-ракушечных почв 87
5 Рост лесомелиоративных насаждений на песчано-ракушечных почвах и их роль в почвообразовательном процессе 94
5.1 Влияние лесомелиоративных насаждений на почвообразовательный процесс песчано-ракушечных почв 94
5.2 Влияние лесомелиоративных насаждений на динамику влажности песчано-ракушечных почв 101
5.3. Состояние и рост лесных насаждений на песчано-ракушечных почвах 108
5.3.1 Состояние экспериментальных лесных культур на начальных этапах роста 109
5.3.2 Состояние производственных 10-32-летних лесных культур на песчано-ракушечных почвах 114
5.3.3 Формирование корневых систем в 5-летних лесных культурах на песчано-ракушечных почвах 120
5.3.4 Современное состояние и развитие молодняков основных древесных пород и кустарников 129
5.3.5 Изменчивость радиального прироста у древесных растений 143
5.3.6 Выбор ассортимента пород с учетом формирования годичного кольца древесины 147
5.3.7 Сортоиспытание тополей 150
5.3.8 Рекомендуемый ассортимент древесных пород и кустарников 153
Выводы 155
6 Пути повышения эффективности создания лесных насаждений на песчано-ракушечных почвах Восточного Приазовья 159
6.1 Основные приемы подготовки почвы 159
6.2 Влияние сроков посадки на приживаемость и сохранность лесных культур 168
6.3 Влияние глубины посадки на состояние лесных культур 171
6.4 Влияние вида и возраста посадочного материала на приживаемость и рост лесных культур 175
6.5 Эффективные способы выращивания посадочного материала 178
6.6 Использование гербицида раундап в уничтожении сорняков 191
6.7 Состояние естественного, искусственного и комбинированного возобновления и расселения растений 192
Выводы 193
7 Особенности лесорастительных условий и лесоводственно-экологическое состояние лесных насаждений Таманского полуострова 196
7.1 Почвообразующие породы Таманского полуострова 199
7.2 Почвы Таманского полуострова и их лесорастительная характеристика.. 208
7.3 Почвенно-типологическая группировка мелиоративного фонда Таманского стационара .. 212
7.4 Рост и состояние существующих лесонасаждений 256
7.5 Рекомендуемый ассортимент древесных и кустарниковых пород 291
Выводы 292
8 Лесорастительные свойства почв Кубано-Приазовской низменности и состояние произрастающих лесных насаждений 299
8.1 Пойменные аллювиальные почвы, их состав и свойства 301
8.2 Дельтовые аллювиальные почвы приплавневой части низменности, их состав и лесорастительные возможности 306
8.3 Рост и состояние лесных культур в ландшафтах Кубано- Приазовской низменности 311
Выводы 341
9 Плантационное выращивание и использование биомассы ивы 343
9.1 Изучение продуктивности плантаций ивы 343
9.2 Исследования технической характеристики однолетних побегов ивы . 347
9.3 Защита ивовых насаждений от вредителей и болезней 349
9.4 Химический состав и кормовая ценность однолетних побегов ивы 358
9.5 Результаты научно-хозяйственного опыта по изучению возможности использования биомассы однолетних побегов ивы в рационах молодняка крупного рогатого скота 362
9.6 Экономическое обоснование результатов использования однолетних побегов ивы 366
Выводы 370
Заключение и рекомендации производству 372
Список использованных источников 384
Приложения 420
- Характеристика песчано-ракушечных почв
- Влияние лесомелиоративных насаждений на динамику влажности песчано-ракушечных почв
- Влияние сроков посадки на приживаемость и сохранность лесных культур
- Почвенно-типологическая группировка мелиоративного фонда Таманского стационара
Введение к работе
Актуальность проблемы. Особенности географического положения Восточного Приазовья придают данной территории удивительное своеобразие. Сочетание климата сухой степи и смягчающего дыхания Черного и Азовского морей с каждым годом привлекает сюда все большее количество отдыхающих и туристов. Приток рекреантов вызывает перегрузку прибрежных ландшафтов., Возрастает и техногенная нагрузка: увеличивается нефтегазодобыча, расширяются порты и терминалы, промышленные предприятия, курортные комплексы.. Потеря и нерациональное использование для этих целей части активной биосферы, производящей биомассу, кислород, связывающей углекислоту и биогенный азот, наносит необратимый ущерб приморским экосистемам, нарушая их геохимический баланс. Серьезные проблемы возникли в Краснодарском крае в связи с развитием рисосеяния. Искусственное орошение, в условиях резко выраженного испарительного водного режима аридной области, неизбежно приведет к быстрому старению ландшафтов, их засолению и снижению дренажного стока минерализованных вод. Многолетняя монокультура виноградарства усиливает деградацию почв, их эрозию и загрязняет геохимический сток. Идет непрерывный процесс полихимизации окружающей среды, вызванный техногенными, агрохимическими и социальными факторами.
При этом около 50% земель приморской зоны из-за их непригодности не используется в сельском хозяйстве. Почти полное отсутствие естественной древесной растительности и незначительные площади искусственных защитных лесонасаждений делают этот регион уязвимым к водной и ветровой эрозии и некомфортным в рекреационном плане.
До сих пор облесению малоплодородных земель в рассматриваемом регионе не уделялось должного внимания. Проводимые исследования носили локальный характер, не были комплексными, многолетними и обобщающими, что не позволяло детально изучить экологические условия и их влияние на рост древесной и кустарниковой растительности, выявить роль лесных насаждений
на изменение экологии почв, а также научно обоснованно рекомендовать ассортимент древесных пород и кустарников. Вместе с тем, создание лесных насаждений в приморской зоне Восточного Приазовья является чрезвычайно актуальной проблемой сохранения экологического баланса и рационального использования земельных ресурсов.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы заключалась в теоретическом обобщении и решении научной проблемы по разработке мероприятий, направленных на рациональное использование малоплодородных приморских земель путем лесомелиоративного преобразования ландшафтов Восточного Приазовья, характеризующихся сложными лесорастительными условиями. Для достижения поставленной цели в задачу исследований входило:
проанализировать российский и зарубежный опыт лесоразведения в условиях сухой степи и приморских территорий;
провести комплексные исследования лесорастительных условий Восточного Приазовья с целью определения основных экологических факторов, лимитирующих рост лесной растительности;
разработать классификацию лесорастительных условий региона исследований;
выявить влияние лесомелиоративных насаждений на почвообразовательный процесс и микроклимат;
изучить рост и состояние лесомелиоративных насаждений в различных лесорастительных условиях;
провести испытания агротехники и технологий лесовыращивания с целью определения наиболее оптимальных из них;
разработать ассортимент древесных пород и кустарников для основных лесорастительных условий Восточного Приазовья;
разработать приемы экологизированной защиты лесных насаждений;
разработать агротехнику плантационного лесовыращивания перспективных сортов ив.
Научная новизна. На основании большого экспериментального материала, комплексного и биолого-экологического системного подхода разработаны основные положения лесоразведения на неиспользуемых до сих пор землях Восточного Приазовья. Для решения этой проблемы впервые всесторонне изучены лесорастительные, физико-химические свойства почв, доказано, что в зависимости от положения в ландшафте почвы находятся на различных стадиях почвообразовательного процесса и поэтому обладают различным лесорасти-тельным потенциалом. Установлены режимы колебания уровня грунтовых вод, их минерализация и сезонные изменения. Впервые разработана классификация лесорастительных условий и определены лимитирующие факторы лесовыра-щивания и лесопригодности почв. Длительные (26-летние) стационарные исследования за состоянием и ростом экспериментальных лесных культур 78 древесных и кустарниковых пород, заложенных автором, позволили: дать объективную сравнительную оценку их эффективности; определить прогностические модели хода роста исследуемых пород по высоте и диаметру, а также выявить особенности радиального прироста и качества древесины, характер строения корневых систем; разработать ассортимент древесных и кустарниковых пород для основных типов лесорастительных условий исследуемого района. Разработан метод предпосевной обработки лесных семян гелий-неоновым лазером; установлена почвообразующая роль лесных насаждений в биологической системе «почва - лес»; разработаны эффективные приемы лесовыращивания и экологизированной защиты лесонасаждений; разработаны технологии плантационного выращивания кустарниковых ив, гибридных тополей, шиповника, облепихи; разработаны и внедрены рекомендации. По теме диссертации получены патенты на изобретения: № 2189151, приоритет от 02.10.2001 г. (в соавторстве с Чи-ковым А.Е.); № 49543, приоритет от 20.11.2000 г.; № 52246, приоритет от 20.11.2001 г. (в соавторстве с Троханом Е.В., Федченко В.Н., Багалий С.Н., Ярыш Е.Н.). Работа поддержана грантами администрации Краснодарского края №3.11и3.18.
Обоснованность и достоверность выводов и практических рекомендаций обеспечена многолетними комплексными экспериментальными исследованиями, проведенными современными методами полевых и лабораторных испытаний с применением компьютерных программ для математической обработки данных по биометрическим, физиологическим, метеорологическим и эдафиче-ским показателям.
Практическая ценность работы обусловлена доказанной возможностью вовлечения в хозяйственный оборот ранее не используемых земель, значимость которых будет все время возрастать не только для улучшения экологической обстановки приморской зоны, но также для повышения эффективности сельскохозяйственного производства и создания рекреационной комфортности в связи с интенсивно развивающимся курортным освоением территории.
Использование в практике научно обоснованных рекомендаций будет способствовать развитию защитного лесоразведения и зеленого строительства, обеспечивая создание устойчивых и долговечных лесонасаждений. Предложенные оптимальные приемы агротехники повысят эффективность лесоразведения. Полученные результаты могут служить основой проектирования крупномасштабных облесительных работ на данной территории и для подобных лесорас-тительных условий в других регионах.
Внедрение. Разработаны и внедрены рекомендации по созданию лесопарковых насаждений и промышленных плантаций облепихи и шиповника на пес-чано-ракушечных почвах Восточного Приазовья (Краснодар, 1979), по выращиванию ивы и использованию ее для производства товаров народного потребления (Краснодар, 1990), по плантационному выращиванию лозовых ив в Краснодарском крае (Краснодар, 2002), по лазерной активации семян, черенков и вегетирующих растений лесных культур (Краснодар, 2002) в лесхозах Краснодарского края, Воронежской, Ростовской, Волгоградской областей. Данные рекомендации используются при разработке проектов государственными лесоустроительными предприятиями ФГУП «Воронежлеспроект», Кубаньлесхоз-проект, КубаньНИИгипрозем.
Результаты исследований используются в учебном процессе в Кубанском государственном аграрном университете, Воронежской государственной лесотехнической академии, Апшеронском лесхозе-техникуме.
Под руководством и при личном участии автора проведено почвенно-гидрологическое обследование на площади 6,7 тыс. га непродуцирующих земель в Восточном Приазовье и определена их лесопригодность с выдачей практических рекомендаций по лесокультурному освоению данных земель.
Исходя из научно обоснованных рекомендаций автора и под его руководством в зоне исследований созданы лесные культуры на 6,5 тыс. га (из них переведено в покрытые лесом земли 3,5 тыс. га), защитные лесонасаждения различного функционального назначения на 12,5 тыс. га (в том числе при личном участии автора: опытные лесные культуры - 35 га, плантации шиповника - 100 га, облепихи - 50 га, кустарниковых ив - 72 га, тополей - 120 га, лесных культур -5,0 тыс. га, защитных лесонасаждений - 6,5 тыс. га, облесено 790 га ракушечных песков, заложено и сформировано 10 лесопарков общей площадью 427 га). Для ведения лесного хозяйства в созданных искусственных лесонасаждениях образовано 8 лесничеств.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях (Воронеж, 1999, 2000, июнь 2001, сентябрь 2001; Минск, 2001; Москва, апрель 2002, октябрь 2002; Краснодар, май 2001, сентябрь 2001, май 2002, июнь 2002, октябрь 2002), на межвузовской конференции, посвященной 70-летию ВГЛТА (Воронеж, 2000), на научной конференции, посвященной 30-летию дендропарка «Гиагинский» (станица Гиагин-ская Краснодарского края, 2000), на конференции, посвященной 110-летнему юбилею Сочинского "Дендрария" (Сочи, 2002), на первой научной конференции НИИ экологии Кубанского госагроуниверситета (Краснодар, 2001), на региональных научных конференциях (Краснодар, 2001; Анапа, 2001; Воронеж, 2001; Ростов-на-Дону, 2001), на научной конференции по итогам НИР (Краснодар, 2001), на ежегодных краевых съездах лесничих, на российских съездах ле-
соводов (1998,2003); на объектах проведено три всероссийских семинара (1986, 1990, 1999). Получено три патента на изобретения.
Личный вклад автора состоит в разработке программы и методики исследований и постановки экспериментов, математической обработке и анализе полученного экспериментального материала, подготовке публикаций и формулировке основных положений и выводов диссертационной работы и в их внедрении в производство.
Сбор полевого материала, закладка экспериментальных культур и плантаций выполнены под руководством автора и при его личном участии. Экспериментальные материалы полевых почвенных исследований обрабатывались в почвенно-химической лаборатории (заведующая Н.С. Гвоздык) Краснодарского опытного лесхоза под руководством автора. Полевые материалы по изучению радиального прироста и качества древесины древесных растений на ракушечниках обрабатывались в расчетно-аналитическом центре НИИ лесной генетики и селекции (г. Воронеж) с участием доктора с.-х. наук, профессора В.К. Шир-нина с использованием пакета программ, разработанных кандидатом с.-х. наук В.А. Кострикиным. В сборе и обработке экспериментального материала принимали участие сотрудники Воронежской государственной лесотехнической академии: профессор Я.В. Панков, профессор В.К. Ширнин, профессор И.М. Бартенев, доцент А.И. Горобец, доцент В.И. Михин, доцент Г.А. Одноралов; сотрудники Краснодарского опытного лесхоза: В.Г. Диденко, Н.М. Денисенко, Т.П. Журба, Д.В. Клименко, Н.П. Лещенко, Е.В. Трохан, В.Н. Федченко. Всем им автор выражает искреннюю признательность и благодарность.
За консультации и советы при завершении диссертационной работы автор приносит персональную благодарность доктору с.-х. наук В.И. Ерусалимскому, доктору с.-х. наук, профессору Я.В. Панкову, доктору с.-х. наук, профессору А.И. Чернодубову, доценту Г.А. Одноралову.
Цитируемые и обсуждаемые в диссертации материалы других авторов, а также данные, полученные в соавторстве, имеют в тексте соответствующие ссылки.
Научные положения, выносимые на защиту:
- материалы комплексных исследований лесорастительных условий, их
классификация и определение лесопригодности почв;
результаты исследования роста лесных культур, представленных 78 древесными и кустарниковыми породами, в зависимости от лесорастительных условий и агротехники их создания;
ассортимент древесных и кустарниковых пород, дифференцированный по выделенным типам лесорастительных условий;
научное обоснование эффективной агротехники и методов экологизированной защиты лесных культур;
плантационное выращивание и использование биомассы кустарниковых ив.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 68 работ общим объемом 71,05 усл. печ. л., в том числе две монографии (33,94 л.), учебное пособие (16,04 л.), рекомендации - четыре наименования (6,61 л.), три патента на изобретения. В опубликованных работах изложены теоретические и практические положения диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения и рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации 505 стр., из них 147 таблиц, 34 рисунка, список литературы из 456 наименований, в том числе на иностранном языке 19. Приложение содержит 89 стр., в том числе 15 таблиц, 16 рисунков, 45 фотографий.
Характеристика песчано-ракушечных почв
Почвенно-географическое районирование юга России относит районы исследований в Приазовско-Предкавказскую провинцию мощных и сверхмощных черноземов степной зоны обыкновенных и южных черноземов, в подзону выщелоченных черноземов Азово-Кубанской низменности (В.Ф. Вальков и др., 1996,2002).
Существует достаточно много работ, посвященных классификации приморских почв (Д.А. Стирс, 1958; В.И. Ознобихин и др., 1994; М.А. Цейц, Д.В. Добрынин, 1997). Так, Д.А. Стирс (1958) рассматривает структуру и поверхность маршей как элемент рельефа прибрежной зоны и выделяет три типа маршей, различающихся по растительности. В работе В.И. Ознобихина с соавторами (1994) маршевые и приморские почвы Дальнего Востока выделяются на уровне подтипа и входят в тип торфоземов и поймоземов соответственно. С.А. Шляхов, Н.М. Костенков (1999), рассматривая засоленные почвы, объединили различные типы почв, испытывающих влияние моря, в группу талассосолей. В нее вошли как маршевые органогенные и собственно маршевые почвы литоральной зоны, подверженные периодическому затоплению морскими водами, так и гидроморфные, мезогидроморфные и автоморфные (луговые) постлито-генные почвы, испытывающие влияние моря через грунтовые воды и миграцию солей под воздействием ветра..
Своеобразие почвообразования на косах Азовского моря определяется, во-первых, молодостью ландшафтов. Причем возраст уменьшается при движении от тылового шва к вершине и от центральной оси к береговым линиям. Во-вторых, неоднородными эоловыми формами рельефа, близким к поверхности залеганием грунтовых вод и неодинаковой степенью переработки ракушки.. Все это обусловило формирование оригинальных почв, не имеющих аналога на материке, хотя некоторые признаки сближают их с рендзинами (высокая кар-бонатность), регосолями (слабо выраженный профиль) или с ареносолями (пес чаный гранулометрический состав почвообразующих пород). Положительная среднегодовая температура воздуха и гидроморфные условия способствуют во влажные периоды активности биологической деятельности. Пополняемый атмосферными осадками горизонт пресной воды блокирует влияние близко расположенной морской воды и обеспечивает транспирацию растительности. Недостаток элементов минерального питания в почвообразующей породе частично восполняется атмосферными осадками.
В этих условиях распространены слаборазвитые песчано-ракушечные почвы начальной стадии почвообразования, гумус-карбонатные, луговые, лугово-болотные, солончаки приморские. Для них типичен слабо дифференцированный профиль с маломощным (10-15 см) серым горизонтом Ai и плохо заметным переходным горизонтом мощностью 8-10 см. В органическом веществе преобладают измельченные мезофауной, но не разложившиеся остатки. Процентное содержание органического детрита возрастает по мере уменьшения размера фракций, и среди частиц меньше 0,01 мм почти вся масса состоит из органического вещества.
Естественное зарастание песчано-ракушечных отложений на косе Долгой носит не сплошной характер. Пятна растительности в основном приурочены к микропонижениям и представлены ксеро- и галофитными формами. Среди них чаще всего встречаются песчаный овес (Avena), полынь австрийская (Artemisia austriaca Jacq.), горькая (A. Absinthium L.) и чернобыльная (A. Vulgaris L.), мелколепестник (Erigeron), курай (Salsola tragus L.), кохия (Kochia prostrata L. Schrad). В условиях высокого дефицита атмосферного увлажнения и биологически важных элементов питания продуцируемая надземная масса составляет 3,2-5,0 ц/га (таблица 4.1) По продуктивности фитоценозов два исследуемых типа условий местопроизрастания уступают по запасам надземной массы ландшафтам сухой степи, где этот показатель достигает 7-9 ц/га. Общая биомасса, где доминируют корневые системы, возрастает до 11-14 ц/га. В условиях аэробиозиса, при длительном сухом и жарком лете, большая часть биомассы окисляется, минерализуется до конечных продуктов, используется другими растениями или уходит в геологический круговорот и не участвует в процессе гумусообразования. Поэтому аккумуляция гумуса здесь протекает крайне медленно.
Влияние лесомелиоративных насаждений на динамику влажности песчано-ракушечных почв
Вода является определяющим фактором лесоразведения в условиях засушливых степей. Ей принадлежит важная роль в выветривании горных пород и почвообразовании. В результате перемещения водой органических, органоми-неральных и минеральных соединений формируется почвенный профиль. Известно, что нормальное развитие растений и почвенных микроорганизмов невозможно без достаточного количества влаги.
Наблюдения за влажностью почв опытных лесных насаждений косы Долгой позволили выяснить, что источником их увлажнения являются не столько атмосферные осадки, сколько грунтовые воды, залегающие на глубине 108-170 см. К этим условиям местообитания приурочены насаждения тополя пирамидального (грунтовые воды на глубине 120 см), акации белой с тополем (грунтовые воды на глубине 108 см) и сосны крымской (грунтовые воды на глубине 170 см). В понижениях между этими увалами уровень воды поднимается до 50 см. В первых двух случаях под пологом лесных культур сформировался живой травяной напочвенный покров, в третьем случае - мертвый: мощная хвойная лесная подстилка.
Изучение динамики полевой влажности показало, что влажность почв под искусственными насаждениями и в контроле в первую очередь зависит от особенностей погоды по сезонам года (таблицы 5.5, 5.6, 5.7). Определяющее влияние оказывают осенне-зимне-весенние осадки, от количества которых зависит накопление воды в почве к началу вегетационного периода.
Летнее иссушение развивается на некоторой глубине от поверхности. Осадки, выпадающие в это время, как правило, мало изменяют влажность почвенного профиля, а осенние дожди повышают количество воды, чаще всего в верхних слоях, расположенных под органогенными горизонтами. Над зеркалом грунтовых вод в зоне капиллярной каймы влажность почв приближается к величине полной влагоемкости. Видимо, этим резервуаром и пользуются растения в жаркий летний период.
В связи с тем что выпадающие осадки измеряются в миллиметрах водного столба, целесообразно почвенную влагу выражать в этих же единицах. Кроме это-го, приведены запасы воды послойно (м /га), а также в толще 0,2-0,5 м и 1,0 м. Запас продуктивной влаги оценивался в соответствии с предложенной шкалой: в слое 0-20 см запасы: хорошие — больше 40 мм, удовлетворительные -20-40 мм, неудовлетворительные - меньше 20 мм; в слое 0-100 см запасы: очень хорошие - больше 160 мм, хорошие — 160— 130 мм, удовлетворительные - 130-90 мм, плохие - 90-60 мм, очень плохие -меньше 60 мм.
Приведенные данные показывают, что в метровой почвенной толще удовлетворительные для жизни леса условия влажности заканчиваются в апреле-мае, а начиная с июня создается экстремальная ситуация. При этом следует обратить внимание на посадки сосны крымской (разрез № 3), где мощная подстилка в июне задерживает испарение и создает благоприятные условия водного питания. Чем ближе от поверхности почвы располагаются грунтовые воды (разрез № 2), тем больше пополняются запасы продуктивной влаги осенними осадками. При подборе пород для лесных культур необходимо учитывать их устойчивость к длительному иссушению почв. Для создания лесной обстановки следует больше внимания уделить расширенному ассортименту кустарников, которые на следующем этапе освоения можно вводить биогруппами в древесные породы. Таким образом, проведенные исследования показали специфичность поч-венно-гидрологических условий Восточного Приазовья.
В результате всестороннего изучения физико-химических свойств песчано-ракушечных отложений определено, что в зависимости от положения в ландшафте почвы находятся в различных стадиях почвообразовательного процесса и поэтому обладают различным лесорастительным потенциалом.
Важнейшим критерием оценки качества лесорастительных условий в степной зоне являются грунтовые воды. Динамика колебаний уровня грунтовых вод синхронна с колебаниями уровня моря. Выявлены режимы колебания грунтовых вод в зависимости от удаленности от берега моря: прибрежный и притеррасный.
Разработана классификация песчано-ракушечных почв изучаемого района. В основу классификации положены следующие факторы: наличие питательных веществ в горизонтах почвенного профиля, глубина залегания и степень минерализации грунтовых вод. Предложенная классификация лесорастительных условий является основополагающим стержнем всех дальнейших научных, проектных и практических работ по лесомелиорации исследуемого района. В зависимости от наличия питательных веществ и концентрации легкорастворимых солей в почвенном профиле, глубины и степени минерализации грунтовых вод все песчано-ракушечные почвы дифференцированы по степени лесопригодности на четыре группы: пригодные, вполне пригодные, относительно пригодные, непригодные.
Исследованиями почв и их влажности установлено, что под влиянием лесомелиоративных насаждений за 26-летний период происходит изменение почвообразовательного процесса со степного типа на лесостепной. Доказательством этого явилось формирование органогенных горизонтов А Ао и возрастание мощности их перегнойно-аккумулятивной толщи. Воздействие леса на почвы в течение 26 лет увеличило содержание ила и физической глины в верхнем слое, благодаря чему увеличивается емкость поглощения, скорость обменных реакций в почвах, улучшается трофность. Увеличение общей биомассы ежегодного опада под лесными насаждениями, поселения под пологом леса травянистой растительности значительно увеличивают аккумуляцию гумуса и химических элементов, особенно в верхних горизонтах. Лесная подстилка существенно удерживает влагу и позволяет растениям использовать ее более длительный период, при этом мощность лесной подстилки является определяющим фактором в сохранении влаги. Определяющее влияние на влажность почв в течение года оказывают осен-не-зимне-весенние осадки, от которых зависит накопление влаги в почве к началу вегетационного периода. Над зеркалом грунтовых вод в зоне капиллярной каймы влажность почв приближается к величине полной влагоемкости. За 26-летний период роста лесных насаждений произошло улучшение ле-сорастительных условий песчано-ракушечных почв. Исследования биологической системы «почва — лес» показали роль лесонасаждений в почвообразовательном процессе. Важнейшим результатом такого воздействия является значительное накопление органических веществ в верхнем слое почвы, улучшение гранулометрического состава, почвенной емкости поглощения и водоудерживающей способности почвы. Произошло рассоление верхних слоев почвы, а в целом происходит существенная мелиорация почвы.
Влияние сроков посадки на приживаемость и сохранность лесных культур
При облесении песчано-ракушечных почв сроки посадки лесных культур имеют решающее значение для достижения высокой приживаемости. Для определения оптимальных сроков посадки лесных культур весной и осенью 1975 г. были заложены опытные культуры на трех разновидностях почв. Подготовка почвы на всех участках велась одновременно путем плантажной вспашки с оборот-том пласта на глубину 50-55 см с последующим весенним предпосадочным дискованием бороной БДТ-2,2. Посадка проводилась в периоды с 20 по 25 марта и с 20 по 25 октября. Сеянцы высаживались под лесопосадочную машину СЛН-1, а саженцы - под сажалку МПС-1 (приложение 12).
Испытывалось 14 древесных и кустарниковых пород, которые высаживались чистыми рядами с размещением 3,0 х 1,0 м. Посадка проводилась в двух повтор-ностях. Уход за культурами одинаков на всех участках: пятикратное дискование бороной БДТ-2,2 в междурядьях и двукратная ручная прополка в рядах. Установлено, что приживаемость лесных культур при осенней посадке значительно ниже у всех исследуемых пород и на всех разновидностях почв (таблица 6.4).
С ухудшением лесорастительных условий приживаемость снижается при любых сроках посадки, но при осенней посадке - особенно значительно. Так, приживаемость культур тополя пирамидального при весенней посадке колеблется от 100% на гумусированном ракушечнике до 91,5% на гумусированном глубокосреднесолончаковом ракушечнике. При осенней посадке приживаемость тополя составила 63,7-68,4%. Анализ сохранности лесных культур в 5-летнем возрасте показал, что в насаждениях всех вариантов произошел отпад. При весенней посадке он был незначительный у большинства пород. Низкая сохранность отмечена в культурах клена остролистного, софоры японской, каштана конского, ореха черного на гумусированном ракушечнике. Эти породы полностью выпали из насаждения на двух других разновидностях почв, что определяется биологическими и экологическими особенностями данных пород и непригодностью ракушечных песков для их произрастания. При осенней посадке значительное снижение сохранности наблюдается у всех пород и на всех разновидностях почв. Полностью выпали из насаждения шелковица белая, биота восточная, свидина кроваво-красная, клен остролистный, софора японская, каштан конский и орех черный. Сравнительно высокую приживаемость и сохранность при осенней посадке имеют культуры тамарикса четырехтычинкового и бирючины обыкновенной (А.П. Максименко, 1977).
Наши выводы подтверждают исследования А.А. Федорко (1975), что приживаемость лесных полос с участием акации белой, шелковицы белой, лоха узколистного, смородины золотистой и жимолости татарской наиболее высока: при посадке культур весной с 1 по 6 апреля - 91%, при посадке с 6 по 30 апреля она снизилась до 86%, а при посадке осенью с 8 до 20 октября приживаемость составила 62%.
Низкую приживаемость лесных культур при осенних посадках можно объяснить тем, что в октябре, когда происходит осенняя посадка, почва после летнего периода иссушена, а количество осадков в этом месяце самое низкое в течение года - 29 мм. Поэтому осенний рост корневых систем высаженных растений происходит в условиях дефицита почвенной влаги, и они не успевают укорениться. При более поздних посадках культур не происходит роста корней растений.
Как известно, песчаные почвы обладают большой теплопроводностью, по-розностью, малой теплоемкостью, а ракушечные пески - в особенности (А.Е. Иванов, М.М. Дрюченко, 1962). В степных условиях недостаточного увлажнения и отсутствия устойчивого снежного покрова в зимний период данные свойства песчано-ракушечных почв являются отрицательными, вызывая их сильный нагрев и охлаждение, а также сильное испарение влаги и выдувание ее восточными сухими ветрами, имеющими наибольшую силу в Восточном Приазовье в конце октября и в ноябре (Л.Я. Апостолов, 1928). Поэтому основной причиной низкой приживаемости лесных культур в условиях ракушечных песков при осенней посадке следует считать иссушение корневых систем неукоренивших-ся растений под действием крайне неблагоприятных климатических факторов и свойств почвы: недостаток почвенной влаги; иссушение почвы и корней сильными восточными суховеями в осенне-зимний период; глубокое промерзание почвы, обусловленное отсутствием устойчивого снежного покрова. Осенняя посадка большинства древесных пород и кустарников является малоэффективной, и применение ее в практике лесоразведения на песчано-ракушечных почвах нецелесообразно. Наиболее оптимальным сроком посадки лесных культур является ранневесеннии период — с первой декады марта по первую декаду апреля включительно.
Почвенно-типологическая группировка мелиоративного фонда Таманского стационара
Проведенные исследования показали, что разнообразие морфологических и физико-химических свойств почв, запасов в них элементов питания, их мелиоративные возможности в однородных макроклиматических условиях зависят в первую очередь от рельефа и особенностей геологических отложений. Исходя из этого и была поставлена цель данной работы — выявить почвенные и литологические факторы, лимитирующие продукционные процессы на различных отложениях Тамани.
Для выявления участков, в разной степени пригодных для лесовыращива-ния, было проведено детальное изучение и картирование почв на ключевых опытных участках Таманского стационара. Всего было обследовано 2850 га нелесных почв мелиоративного фонда и проведена группировка их по лесопри-годности (таблица 7.6).
Главными критериями лесопригодности, как отмечалось ранее, являются глубокая промывка почв от легкорастворимых солей, достаточная увлажненность корнеобитаемой толщи, условия залегания в рельефе. Как показали наши исследования, проведенные под лесными породами Таманского стационара, типовые особенности почв и их гранулометрический состав в меньшей степени определяют лесорастительные возможности ландшафтов. Это обстоятельство не вполне согласуется с общепринятыми представлениями о типах условий местопроизрастания, в которых трофотопы в первую очередь определяются гранулометрическим составом (СВ. Зонн, 1950; Л.О. Карпачевский, 1981; СВ. Зонн, Л.О. Карпа-чевский, 1987). Однако анализ почв в лесных массивах Дубовый Рынок, Сад Яхно, Ибрагимов лес и в полезащитных полосах на рассмотренных выше пробных плот щадях показал, что гранулометрический состав в них меняется, а качество насаждений во всех случаях остается хорошим (А.П. Максименко, 2003). Это же самое можно сказать и о номенклатуре исследованных почв.
Нами были описаны и лесные почвы под естественной дубравой, и каштановые почвы на делювиальных глинистых отложениях, и слабогумусированные пески в обширной котловине выдувания, и маломощные почвы крутых склонов под лесными культурами - во всех случаях продуктивность насаждений была высокой.
Данный факт говорит о том, что главным препятствием для роста древесной растительности на Тамани является не генетическая принадлежность почв к тому или иному типу, а климатические факторы и токсичность содержащихся в породах веществ. Распространение лесных биогеоценозов ограничивается, как это показал Л.О. Карпачевский (1981) со ссылкой на А.А. Григорьева и М.И. Будыко, в первую очередь климатическим фактором. Леса могут произрастать (по Г.Н. Высоцкому - А.А. Роде) при выпотном (с вариантом «болотный»), промывном и периодически промывном типах водного режима, то есть при значениях гидротермического коэффициента (ГТК) от 1,0 и выше. Количество воды в естественных лесных экосистемах для их устойчивого существования должно быть близким к испаряемости или даже превышать ее. Поэтому естественные леса на водоразделах не опускаются южнее лесостепи, а существование пойменных, байрачных насаждений и лесных массивов на песках в степной зоне с ГТК близким к 0,25 объясняется локальным поступлением влаги в элементарные ландшафты..
Следовательно, концептуальное решение проблемы озеленения и ландшафтного строительства на Тамани должно базироваться не на полосном размещении лесных культур, а на организации ландшафтно-геохимических и био-геоценотических каскадных систем, учитывающих особенности рельефа. На водораздельных поверхностях и верхних частях склонов, откуда начинается водный и гидрохимический сток, должны создаваться центральные ядра, которые будут управлять данной биогеоценотической каскадной системой по аналогии с уникальным естественным явлением - урочищем Дубовый Рынок. И чем сложнее получится насаждение, тем лучше оно будет выполнять функции организации центра и, наряду с регулированием жидкого и твердого стока, должно будет проявлять барьерные функции по отношению к химическим элементам - биофилам и надежно удерживать их в биологическом круговороте, тем самым предохраняя их от выноса за пределы данного биогеоценоза.
На нижних частях склонов, в балках, оврагах и на других депрессиях рельефа, вплоть до местных водоемов, должны создаваться подчиненные звенья каскадных биогеоценотических систем. Здесь в зависимости от состава поступающих с гидрохимическими стоками элементов должны проектироваться виды - накопители кальция, кремнезема, галогенов.