Содержание к диссертации
Введение
1 Природные условия района исследований 9
1.1 Географическое положение 9
1.2 Климат 10
1.3 Геология, геоморфология, рельеф и покровные отложения 14
1.4 Почвы и грунтовые воды Терско-Кумской низменности 16
1.5 Растительный покров 18
1.6 Мелиоративно-хозяйственные типы песков междуречья 20
2 Объекты, программа и методика исследований 23
2.1 Объекты исследований 23
2.2 Программа исследований 24
2.3 Методика исследований 24
3 Состояние проблемы 30
3.1 Современное состояние и потребность в лесной мелиорации песчаных земель исследуемого региона 30
3.2 Биологические особенности сосны, перспективные виды для использования в лесной мелиорации 33
3.3 Лесорастительные условии и лесопригодность песков засушливой зоны... 38
3.4 Технологии создания культур сосны на песчаных землях 43
3.5 Водный режим и засухоустойчивость сосновых насаждений 49
4 Опыт создания, особенности роста и состояния культур сосны в терско-кумском междуречье 53
4.1 История и особенности агротехники культур сосны в регионе 53
4.2 Характеристика насаждений сосны на пробных площадях 62
4.3 Закономерности роста сосновых древостоев на Бажиганских и Терских песчаных массивах 93
4.4 Классификация лесорастительных условий и особенности агротехники культур сосны на песках Терско-Кумского междуречья з
5 Эколого-мелиоративиая роль сосновых насаждений на песчаных землях 100
5.1 Мелиоративное влияние лесонасаждений на пастбищные экосистемы... 102
5.2 Аэромелиоративная эффективность хвойных насаждений 107
6 Эколого-экономическая эффективность лесомелиорации пастбищ на песчаных землях терско кумского междуречья 112
Заключение 116
Рекомендации производству 122
Библиографический список
- Геология, геоморфология, рельеф и покровные отложения
- Программа исследований
- Биологические особенности сосны, перспективные виды для использования в лесной мелиорации
- Характеристика насаждений сосны на пробных площадях
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Более века лесомелиорация служит основным звеном в системе мер по комплексному хозяйственному освоению Терско-Кумского междуречья, закреплению подвижных песков, повышению устойчивости к деградации и экологической емкости ландшафтов.
Многолетний опыт показал, что используемые здесь лиственные породы деревьев и кустарников: робиния, вяз приземистый, тополи, дуб черешчатый, айва, смородина золотая, джузгун и др., хотя и образуют полнотные насаждения, но быстро расходуют буферные запасы почвенной влаги, доступную грунтовую воду (ГВ) и сравнительно недолговечны. В последние десятилетия накоплены сведения о том, что в условиях полупустыни и сухой степи региона преимущество имеют защитные лесонасаждения (ЗЛН) из хвойных пород (сосны крымской и обыкновенной), более экономно (в 1,5-2 раза) расходующие влагу. Их рост не сопровождается значительным снижением уровня верховодки и соленакоплением в капиллярной кайме при потреблении минерализованной ГВ (Петров, 1972, 1986, 1989 и др.). Вследствие этого, продуктивность, долговечность и мелиоративная эффективность сосновых древостоев могут быть значительно выше, чем древостоев лиственных пород.
Несмотря на эти и другие преимущества хвойных насаждений, до последнего времени сосна не получила широкого применения в лесной мелиорации и лесоразведении на песках региона.
Цель и задачи исследования. Цель работы – выявить особенности роста и функционирования сосновых насаждений на песках Терско-Кумского междуречья и оценить перспективу их использования в лесной мелиорации деградированных земель.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
изучить природно-ресурсный потенциал, состояние и потребность в лесной мелиорации песчаных земель исследуемого региона;
изучить биоэкологические особенности, отечественный и местный опыт выращивания культур сосны на песках засушливой зоны;
подобрать объекты, изучить рост и состояние культур сосны на разных типах песков Бажиганского и Терского массивов;
- провести оценку эколого-мелиоративного воздействия сосновых
насаждений на прилегающие угодья;
- разработать экономическое обоснование перспективы использования
культур сосны в лесомелиорации земель Восточного Предкавказья.
Научная новизна исследования. Получена оценка современной потребности песчаных земель Терско-Кумского междуречья в лесной мелиорации, местного опыта создания культур сосны. Установлены закономерности роста и динамики состояния сосновых насаждений на песках переходного пояса сухая степь – полупустыня. Разработаны математические модели роста древостоев на разных этапах развития насаждений, классификация лесопригодности песчаных земель региона под культуры сосны, предложения к технологии их создания и выращивания. Определены мелиоративное воздействие на прилегающую территорию и утилитарная ценность сосновых насаждений, эффективность и перспектива их использования в практике лесной мелиорации.
Теоретическая значимость. Теоретическое значение имеют установленные закономерности и математические модели роста, динамики долговечности сосновых насаждений в разных почвенно-грунтовых условиях и при различных способах их создания в условиях повышенного дефицита атмосферного увлажнения территории.
Практическая значимость. Ценность работы заключается в обосновании преимущества сосны крымской над сосной обыкновенной в защитных лесонасаждениях на полиминеральных песках засушливой зоны, классификации лесопригодности песчаных земель Терско-Кумского междуречья и предложениях к технологии создания и выращивания сосновых насаждений. Для обоснования проектов лесомелиоративных мероприятий значение имеет оценка продуктивности, мелиоративного воздействия древостоев сосны на пастбищные экосистемы и окружающую среду, экономической эффективности использования сосны крымской в пастбищезащитном лесоразведении.
Методология и методы исследования. Методология исследований базируется на системном анализе данных полевых наблюдений и экспериментов. Для их получения использовались типовые методики, применяемые в почвоведении, лесной таксации, лесоводстве, геоботанике и экологии.
На защиту выносятся следующие положения:
- закономерности и математические модели роста насаждений сосны
крымской и обыкновенной на песках Терско-Кумского междуречья;
- классификация лесопригодности песков междуречья под культуры сосны;
- предложения к технологии создания насаждений хвойных пород на
песках засушливой зоны;
- оценка эффективности разведения и перспективы использования
насаждений сосны в практике защитного лесоразведения на песках Восточ
ного Предкавказья.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивается многолетним мониторингом объектов исследования, тщательным подбором пробных площадей, использованием современных методик, методов получения и математического анализа данных.
Личный вклад. Автором разработана программа и методика исследования, проведен сбор, обработка и анализ литературного и полевого материала, сформулированы выводы и предложения производству по повышению эффективности выращивания культур сосны при мелиорации песчаных земель засушливого региона.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждены на Международных, Всероссийских и Региональных научно-практических конференциях: «Агролесомелиоративное обустройство агроландшафтов» (Волгоград, 2007), «Проблемы и перспективы развития лесомелиорации и лесного хозяйства в Южном федеральном округе» (Новочеркасск, 2010), «Защитное лесоразведение в Российской Федерации» (Волгоград, 2011), «Наука на службе сельского хозяйства» (Николаев, 2013), «Агролесомелиорация в системе адаптивно-ландшафтного земледелия: поиск новой модели» (Волгоград, 2013), «Агролесомелиорация в 21 веке» (Волгоград, 2015), и на годовых отчетах перед Ученым советом ВНИАЛМИ в 2007-2015 гг.
Публикации. По материалам исследования опубликовано 11 научных работ,
общим объемом 4,73 п.л., личное участие автора – 2,94 п.л., в т. ч. одно методическое руководство, 10 статей, из них 3 – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ для публикации материалов кандидатских и докторских диссертаций. В работах, написанных в соавторстве, доля участия автора составляет более 60%.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах машинописного текста, включает в себя введение, шесть глав, заключение, рекомендации производству, библиографический список и приложения.
Материалы исследования иллюстрированы 14 таблицами, 32 рисунками и 15 приложениями. Список использованной литературы включает 215 наименований, в т. ч. 11 – на иностранных языках.
Геология, геоморфология, рельеф и покровные отложения
По физико-географическому районированию Терско-Кумское междуречье относится к сухим степям и полупустыням Восточного Предкавказья, высоко обеспеченное теплом [116]. Продолжительность солнечного сияния повсеместно выше 2000 часов в году. Годовой суммарный приток солнечной радиации достигает 130-140 ккал/см2 и более, месячный - быстро увеличивается от зимы к лету с 1,5-3 (в декабре) до 16-17 ккал/см2 и более (в июле). Расход энергии на отражение и эффективное излучение составляет 66-68 ккал/см2. Из них на испарение тратится в сухой степи - 21-25, на юго-востоке региона всего 15-11 ккал/см2 в год. Годовой радиационный баланс, в среднем, равен 40-45 ккал/см2. Зимой он близок к нулю. Летом избыток тепла составляет 8-9 ккал/см2 мес, что обусловливает повышенную засушливость этого периода.
Отсутствие орографических препятствий с севера и востока способствует свободному проникновению сюда зимой холодных, а летом сухих воздушных масс и поэтому климат региона отличается континентальностью, которому присуще жаркое лето и относительно мягкая зима [7].
Температура воздуха. Благодаря южному географическому положению, территория получает много тепла. Среднегодовая температура воздуха 10,2-12,6С (таблица 1). Средняя температура воздуха самого жаркого месяца в году (июля) колеблется от 23,5 до 31,6С, а самого холодного (января) - от -1,1 С до -3,2С. За период наблюдений с 1891 года абсолютный максимум температуры воздуха в регионе составил +44С, а минимум —34С. Сумма положительных температур 3800-4100, эффективных 3400-3600. Испаряемость увеличивается с северо-запада на юго-запад до 800-1000 мм/год.
Весна в Терско-Кумском междуречье очень короткая, а лето продолжительное и жаркое. Суровые зимы здесь случаются редко. Обычно толщина снегового покрова составляет 5-10 см, но в отдельные годы она достигает 30-40 см и более. Продолжительность теплого периода в среднем составляет около девяти месяцев, безморозного - 280-290 дней.
Как правило, теплый период начинается в первой декаде марта и заканчивается 5-10 декабря [194].
Осадки, относительная влажность воздуха. Каспийское море несколько смягчает климат региона, однако его влияние распространяется лишь на 30-40 км вглубь материка, в этом же направлении усиливается и аридность климата. Климат в относительно влажной части района исследований оценивается нормализованным индексом аридности (NIA) 0,30-0,50, аридной - 0,60-0,70. Годовая сумма осадков уменьшается с запада (ст. Наурская - 390 мм) на восток (п. Черноземельский - 220 мм), при этом возрастает доля зимней составляющей (таблица 2, приложение А), что несколько улучшает водный баланс лесонасаждений и природных фитоценозов. [113]
Для холодного периода года характерны моросящие и обложные дожди, летнего - ливневые. Выпадение твердых осадков возможно с октября по март, однако наиболее вероятны они в декабре и январе, что связано с крайне неустойчивым характером зимы на территории региона. Летние месячные суммы осадков превышают зимние. Максимум осадков приходится на июнь - июль, связан он с активизацией холодных фронтов атлантических циклонов. Минимум месячных осадков отмечается в феврале - марте. В целом осадки теплого периода более чем вдвое превышают осадки холодного периода. Эффективность осадков в большей мере зависит от условий их испарения.
Величина испарения (И) в регионе, рассчитанная по формуле Н. Н. Иванова (И=ЕД, где Е - испаряемость, а Д - среднесуточный недостаток насыщения воздуха водяным паром), за период вегетации колеблются от 800 до 1100 мм и практически равны годовой испаряемости. За зиму испаряется лишь 50-100 мм. Оптимальные условия увлажнения создаются в случаях, когда выпадающие осадки близки к величине испаряемости. На исследуемой территории разница между этими величинами составляет 500-900 мм, что свидетельствует о значительном дефиците влаги (рисунок 1). На питание сомкнутых древостоев здесь может использоваться в среднем 150-200 мм осадков с большими колебаниями по годам, поэтому лесопригодность песков существенно дифференцирована почвенно-грунтовыми условиями [122].
Среднегодовая относительная влажность воздуха изменяется в небольших пределах и составляет 67-68%, но она значительно колеблется по сезонам года и отдельным годам. Летом среднемесячная влажность снижается до 45-55% (в отдельные годы до 30-35%). Наиболее сухие месяцы июнь и июль (рисунок 2). В этот период бывает до 45 дней с атмосферной засухой, а за теплый период - 100 дней. При суховеях относительная влажность воздуха опускается до 7-11%. В годы с сильными юго-восточными ветрами ее минимумы отмечаются уже в апреле.
КлимадиаграммаТерско-Кумского междуречья ВетрыТ єірско-Кумскоє междуречье находится под преимущественным влиянием азиатского антициклона, что обуславливает частую повторяемость ветров восточных румбов (60-65%) скоростью до 3-15 м/сек и более. Зимой они вызывают холодную погоду. Весной - теплую и засушливую с суховеями и пыльными бурями, сопровождающимися дефляцией легких почв и песков, лишенных древесной и травянистой растительности.
Сильные ветры в теплый период (весна, лето) случаются 1-2 раза, а суховеи в течение 3-9 дней в месяц. Осенью ветры преимущественно западного и юго-западного направления, скорость которых достигает 5-12 м/с и более. Активный ветровой режим является основной причиной, периодически возникающих на территории междуречья, вспышек дефляционного опустынивания земель[174]. Дефляционная опасность увеличивается к юго-востоку региона. Повторяемость дефляционно-опасных потоков выше в холодный (40-50%) и несколько меньше в теплый период (30-40%).
Опасные ветры восточных румбов повторяются в среднем в 1,5 раза чаще западных, чем и определяется главное направление переноса песка и характер эолового рельефообразования. В среднем число дней с сильными ветрами составляет 5-35, но в отдельные годы их количество может значительно возрастать (до 50-120) и наносить большой урон кормовым фитоценозам. В этих условиях осуществление лесомелиоративных мероприятий позволяет существенно ослабить негативное воздействие ветра на природные экосистемы и хозяйственную инфраструктуру [166].
Программа исследований
Оценка роста и развития культур сосны на Терских и Бажигаских песках проведена по материалам комплексного обследования опытных насаждений на территории землепользования Ачикулакской НИЛОС в квартале (3, 44, 69, 76, 98). Таксация древостоев на пробных площадях проводилась по методике Н. П. Анучина [1], а дендрохронологический анализ хода роста модельных деревьев в высоту и по диаметру с использованием методических подходов Битвинскаса Т.Т. [11] и Прозорова Н.А. [170,171].
Пробные площади закладывали прямоугольной формы площадью 0,25-0,30 га, с тем, чтобы в ней было не менее 200 деревьев сосны[181]. На пробных площадях проводили подробное описание местоположения рельеф, состав почвы, время и способ создания насаждения, схема размещения посадочных мест, характер лесоводственных уходов, сомкнутость крон и т.д., а также состояние напочвенного покрова, подлеска, подроста, других характеристик насаждений. Таксацию деревьев проводили по 2- сантиметровым ступеням толщины на высоте 1,3 м. Деревья распределялись по классам роста Крафта Э. Ф. [155] и категориям состояния: здоровые, угнетенные, суховершинные и усохшие. Для каждой ступени определялась средняя высота деревьев. Среднюю высоту насаждения определяли по графику высот [1,181], а средний диаметр - рассчитывали через сумму площадей сечений по специальной таблице.
На каждой пробе брали по одному среднему модельному дереву. Измеряли длину ствола, длину и протяженность живой кроны, определяли массу хвои. По мутовкам сучьев производился обмер текущих приростов в высоту с учетом высоты пня.
По окончании внешних измерений модельного дерева брали выпилы у шейки корня дерева, на высоте 1,3 м и на середине каждого метрового отрезка ствола для последующего анализа радиального прироста.
Буровое зондирование толщи почвогрунта проводили до уровня грунтовой воды или на глубину не менее 3 м. Отмечались тип почвы, мощность гумусового горизонта, окраска, влажность, гранулометрический состав, структура, наличие корней растений, включений, новообразований, солей, характер перехода в следующий горизонт и др. по общепринятой методике [83] Из каждого генетического горизонта и слоя грунта отбирались образцы почвы для лабораторных исследований (приложения Б и В).
На учетных площадях изучался характер подстилки по мощности и составу, травяной покров по видам, обилию и степени покрытия почвы. Степень покрытия определялась глазомерно в десятых долях. В случае, когда живой напочвенный покров состоял в основном из злаков, понятие «степень покрытия» заменяли на «степень задернения». Для оценки участия отдельных видов травянистых растений в составе покрова применялась методика Нестерова В. Г. [156], построенная на базе шкалы обилия Друде.
При анализе хода роста главное внимание уделялось установлению тесноты связи по Доспехову Б.А. [83] текущего и среднего прироста деревьев в высоту, продолжительность периода их быстрого роста с атмосферными осадками за соответствующие гидрологические годы и периоды года при разном содержание физической глины в верхнем 3-метровом слое ризосферы культур, различной глубине залегания и минерализацией грунтовой воды, ширине междурядий. Сила отзыва на изменение атмосферного увлажнения, характера почвы и лесокультурные особенности определялась также для всего текущего радиального прироста и отдельно для колец ранней и поздней древесины [170].
С помощью множественных и парных регрессионных функций описывалась зависимость среднего прироста модельных деревьев в высоту в период большого роста насаждений при сомкнутом состоянии крон (с 7-10-летнего возраста до возраста кульминации текущего прироста в высоту и в последующий период жизни), а также прироста по диаметру от ряда факторов: средневзвешенного содержания физической глины в верхнем 3-метровом слое почвогрунта, глубины залегания грунтовых вод (а при их залегании ближе 3-3,5м - от минерализации воды), ширины междурядий.
При этом принимались во внимание следующие обстоятельства: 1) доступность почвенной влаги для сосны определяется не только влажностью и капиллярностью питающего слоя, но и его насыщенностью корнями, которая быстро снижается с глубиной [160]; 2) величина текущего прироста сосны в высоту является функцией влагообеспеченности насаждения в предыдущем гидрологическом году (ГГ), а по диаметру в текущем ГГ [11]; 3) продолжительность периода большого роста сосны (текущий прирост в высоту 40 см и более) увеличивается с улучшением лесорастительных условий [149]; 4) при отсутствии альтернативных источников влаги изменчивость текущего прироста сосны по годам прямо пропорциональна динамичности атмосферного увлажнения и влагоемкости корнеобитаемого слоя (КС) [132]; 5) доля участия поздней древесины в формировании радиального прироста сосны прямо пропорциональна обеспеченности насаждений влагой во второй половине вегетационного периода [171].
Математический анализ данных проводился на ПЭВМ с использованием типовых программ Microsoft Excel, STATISTICA и др. Определялись: средняя арифметическая (М) ряда признака, ошибка средней арифметической (т), ТОЧНОСТЬ наблюдений (Р), коэффициент вариации признака (V), достоверность разницы средних показателей и др.
По величине коэффициента вариации (V) устанавливались характеристики изменчивости признака: до 5% - слабая; 6-10% - умеренная; 11-20%-значительная; 21-50% - большая и более 50% - очень большая.
Между приростами, осадками и почвенно-грунтовыми условиями по величине коэффициента корреляции (г) определялся характер связи. Если коэффициент корреляции (г) был в пределах 0,0-0,30, то связь характеризовалась слабой, при 0,31-0,50 -умеренной, при 0,51-0,70 -значительной, при 0,71-0,90 - высокой, при 0,91 и более - очень высокой [82].
Биологические особенности сосны, перспективные виды для использования в лесной мелиорации
Сосна (Pinus) - род вечнозелёных хвойных (голосеменных) деревьев семейства сосновых, насчитывающий около 100 видов. Крона молодых деревьев коническая с горизонтально отходящими ветвями в мутовках, с возрастом -округлая или зонтиковидная. Укороченные побеги несут пучки из 2, 3, 5 (реже 1, 4 или 8) хвоинок. Хвоя узкая мягкая или колючая, сохраняется на дереве 2-9 лет. Кора или тонкая и гладкая, отслаивающаяся или растрескивающаяся, толстая и глубокобороздчатая серая, красно-бурая или чёрная. Корневая система хорошо развита, как правило, с грибами - микоризообразователями. Опыляется ветром. Зрелые шишки различаются по величине и форме, бывают прямостоячие или свисающие; семенные чешуи на конце утолщены. Семена орешковидные, чаще крылатые; созревают на 2-й, реже 3-й год. Размножается семенами, некоторые виды дают поросль от пня, в культуре - также прививкой, редко черенкованием. Многие виды быстро растут, светолюбивы, нетребовательны к почве, холодо- и засухоустойчивы, страдают от снеговала и снеголома [20, 21, 22, 23, 26]. На территории б. СССР произрастает более 12 аборигенных видов и около 70 интродуцированных [27]. Как показывает многолетний опыт, практический интерес для степного лесоразведения представляют только два вида: сосна крымская и обыкновенная [28].
Сосна обыкновенная {Pinus sylvestris L). Дерево первой величины, в лучших условиях произрастания достигает высоты до 40 м и 400-летнего возраста [29].
Кора ствола буровато-серая, а на ветвях желтоватая, тонкошелушащаяся. Хвоя длиной 4-7см сосредоточена по две в пучке на укороченном побеге. Сохраняется обычно 3-4 года и опадает.
Сосна обыкновенная - однодомное растение. Цветет в мае - первой половине июня. От начала цветения до созревания семян проходит около 18 месяцев. Семена развиваются в шишках. В марте - мае шишки раскрываются, и семена из них выпадают. Масса из числа 1000 семян - около 6 г [30].
В сомкнутом насаждении она начинает плодоносить в возрасте 30 лет, на свободе - 15 лет. Семеносит почти ежегодно, обильное семеношение повторяется обычно через 3-4 года, на севере реже.
Обширный ареал сосны свидетельствует о малой требовательности ее к теплу и малой чувствительности к засухам [31]. Хорошо переносит холод и заморозки, к влажности почвы она также малотребовательна [32]. Растет на самых разнообразных почвах (на сухих песках, торфянистых почвах, черноземах), светолюбива, но по требовательности к свету уступает лиственнице [33]. На бедных песчаных почвах сосна формирует чистые, а на более плодородных -смешанные насаждения. На глубоких торфянистых почвах и бедных песках она имеет поверхностную корневую систему, на супесчаных, суглинистых почвах корневая система мощная, глубоко уходящая в почву. Здесь сосна становится довольно ветроустойчивой древесной породой [34, 35, 36].
Естественный ареал сосны обыкновенной в сравнении с другими древесными породами - самый обширный. Обусловлено это её интрозональностью - малой требовательностью к экологическим условиям. Она произрастает в таёжной, лесостепной и степной зонах, а в культурах - даже в полупустынных условиях [37, 38]. При создании культур сосны на песках безлесных степных областей особое внимание обращают на район заготовки семян и почвенно-климатические условия, отведённых для их закладки участков [39].
Для лесоразведения на юге европейской части России пригодна и сосна крымская, или Палласа (Pinus pallasiana LAMB). Естественный ареал её ограничен горами Крыма, Закавказья и Балкан. Образованные этой сосной горные леса имеют большое почвозащитное, водоохранное и эстетическое значение [40]. От сосны обыкновенной она отличается более длинной очень плотной колючей хвоей, крупными шишками, темной корой. Может расти на сухих известковых почвах. Не выносит глубоких кварцевых песков. В сухой степи сосна крымская более засухо-и жароустойчива, чем сосна обыкновенная [41, 42, 43]. Сосна крымская - также дерево первой величины высотой более 30 м и в диаметре 0,5 м с темно-серой, трещиноватой корой. Доживает она до 350-400 лет. Крона широкояйцевидная, с возрастом обретает плоскую, зонтикообразную форму; ветви мутовчатые, горизонтально простертые, на концах приподнятые вверх. Побеги желтые или желтовато-коричневые, блестящие, почки конические, острые, с коричневатыми чешуйками, склеенными смолой. Хвоя темно-зеленая, жесткая, искривленная, 8-18см длиной. Шишки расположены поодиночке или по 2-4, вертикально стоящие на очень коротком черешке или почти сидячие 5-10 см длиной и 4-5 см толщиной [13]. Семена пятнистые, почти черные 5-6 мм длиной с буроватым крылом до 25мм длиной, созревают в октябре. Масса 1000 семян составляет 22-26 г. [47, 48, 49].
Сосна крымская содержит смолистые летучие вещества (фитонциды), улучшающие санитарно-гигиенические условия окружающей среды. В городах устойчива к повышенной запыленности и загазованности атмосферы [44].
Основные вредители - майский хрущ, большой сосновый долгоносик, сосновая пяденица, сосновая совка, сосновый коконопряд. Поражается корневой губкой, шютте, ржавчинными грибами. Большой вред сосновым культурам наносят некоторые млекопитающие, особенно лось [45].
Древесина сосны широко используется как сырьё для многих отраслей производства. Из хвои получают витамин «С», витаминную муку, сосновое масло, хвойный экстракт, из живицы канифоль и скипидар [46].
Сосна крымская относительно теневынослива, теплолюбива, жаро- , соле- и засухоустойчива. Она способна использовать среднеминерализованную грунтовую воду [146]. Лучшего роста достигает на суглинках, подстилаемых известняками. Широко используется в защитном лесоразведении на песках в Крыму, на юге Украины, в Приазовье и Предкавказье [50, 51, 53].
В схожих лесорастительных условиях на песках Юго-Востока культуры сосны крымской в первые 30 лет обнаруживают существенное биологическое отличие от культур сосны обыкновенной заметным отставанием от них в росте в высоту и по диаметру ствола. Но затем энергия прироста сосны крымской значительно возрастает и к 40-50 годам она превосходит сосну обыкновенную по высоте и диаметру ствола [54, 55, 56].
По засухоустойчивости со стадии жердняка сосна обыкновенная также начинает уступать крымской. Отмечено, что с этой стадии её насаждения развиваются лучше, чем древостой сосны обыкновенной, перенося без видимых признаков ослабления продолжительные засухи [57]. Кроме того, по данным многих исследователей у сосны крымской транспирационный расход влаги значительно ниже чем у обыкновенной, более выражены также у неё и глубина проникновения в почву и степень развития корневой системы, а также устойчивость к вредителям и болезням [58, 59, 60].
Особо ценно применение этих видов сосен в лесомелиорации песков и песчаных земель, защите почв от эрозии и дефляции. Сосну обыкновенную и крымскую широко используют при создании полезащитных лесных полос на землях сельхозугодий, для облесения бросовых земель, оврагов и балок, а также озеленения населённых пунктов [61, 62, 63, 64].
Сосна - быстрорастущая порода. При отсутствии затенения наибольший прирост по высоте в благоприятных условиях произрастании наблюдается в 15-20-летнем, а в худших 25-30-летнем возрасте. После 40-50 лет прирост по высоте начинает постепенно уменьшаться, хотя и после он может сохраняться весьма продолжительный период. Прирост сосны по диаметру имеет корреляционную зависимость от температуры воздуха и осадков вегетационного периода [65, 66].
Со снижением температуры прирост сосны резко уменьшается. Во второй половине лета, когда запасы влаги в почве истощаются, рост ее по диаметру также заметно ослабевает, а во время продолжительных засух - вовсе прекращается и возобновляется только после выпадения дождей [67].
Характеристика насаждений сосны на пробных площадях
До 15 насаждение росло сравнительно быстро (рисунок 28,1).Несмотря на глубокие депрессии текущего прироста в высоту, по-видимому, вызванные засушливыми годами, в период после 5-летнего возраста он неоднократно достигал 80 см. Но уже после 15 лет рост сосны постепенно замедлялся -следствие сокращения буферного запаса почвенной влаги в ризосфере сосны. Но в глубоких слоях зоны аэрации и к тридцати годам он был еще не окончательно израсходован (возможно, вследствие медленного нисходящего роста корней в песчаной толще). Кривая хода роста в высоту носит плавно изогнутый характер - без резких переломов.
В толщину сосна на этом участке наиболее энергично росла с 7 до 15 лет (рисунок 29,1). В последующий период ее радиальный прирост стал постепенно затухать как следствие увеличения дефицита почвенной влаги.
Хороший рост насаждения на относительно низковлагоемких, но мощных отложений (1111 9), в течение 2,0-2,5 десятилетий обязан качественной предпосадочной обработке почвы и своевременным агротехническим уходам, изреживанию древостоя. Однако имеются основания полагать, что уже в ближайшие годы буферный запас влаги будет исчерпан и оно начнет интенсивно распадаться.
Пробная площадь 10 (Бажиганский песчаный массив, кв. 44, выд. 21, состав насаждения 10 Ск, возраст 27 лет, размер 1111 14 х 40 м, рельеф - слабо наклоненная на север равнина, сложенная, как и на участке ПП 9, слоями легких грунтов преимущественно песчано-супесчаного состава. ГВ минерализацией 6,4 г/л залегает на глубине 6,4 м) заложена в культурах 1981 г. (Г.А. Сурхаева) площадью 5,3 га (рисунок 30). Ширина междурядий 4,5 м. Сомкнутость полога 0,8-0,9. Средняя высота сосны - 10,9 м, диаметр (на высоте груди) - 17 см. Запас стволовой древесины 180 м3/га. Текущий прирост - 49 см, средний - 38,9 см.
В насаждении густотой 1519 дер./га здоровые - составляют 86 %. Сомкнутость полога 1,0-0,9. Насаждение мертвопокровное. Подрост отсутствует. Живая крона занимает менее 1/3 высоты дерева (протяженность 3-4 м). Охвоенность невысокая. Много обезвершинных 7-Ю лет назад деревьев. Пней (возрастом до 5 лет, диаметром 12-16 см) мало. Подстилка сплошная толщиной от 3 см (в середине междурядий) до 2,5 см - в ряду. В среднем, толщина хвойной подстилки составила 2,5-4,0 см. летнее насаждение сосны крымской, созданное посадкой сеянцев машиной М1І11-1 на слоистых песчаных отложениях Бажиганского массива (ПП 10). Апрель, 2008 г, Состояние насаждения удовлетворительное, но оно остро нуждается в лесоводственном уходе. Необходимо провести выборочную рубку древостоя интенсивностью 15-20 % по числу стволов.
До 10 лет (возраст смыкания культур) сосна на этом участке росла очень медленно (рисунок 28,2). Отставание по высоте от сосны на ПП 9 (с одинаковой стратиграфией отложений) составила 2 м, что, без сомнения, явилось следствием агротехнических упущений. С 10 до 20 лет рост культур резко ускорился. В отдельные годы текущий прирост превышал 80 см. После 20 лет последовало снижение скорости роста в высоту, но период большого роста, начавшийся в 10 лет, к 28 годам еще не закончился, текущий прирост остается значительным.
Прирост сосны по диаметру в этих культурах, несмотря на их большую густоту и меньшую ширину междурядий, напротив, опережал его в культурах на ПП 9 (рисунок 29,2). Наиболее интенсивно он протекал в период с 10 до 15 лет, т.е. уже в сомкнутом молодняке. После этого он начал постепенно уменьшаться, но до 27 лет практически не опустился ниже 4 мм/год, что свидетельствует о неполном (не на всю толщу) освоении корнями зоны аэрации и наличии в ней буферного запаса влаги.
Ход роста древостоя на 1111 10 также свидетельствует о положительном влиянии на развитие сосновых культур большой мощности зоны аэрации слоистых песков, позволяющей накапливать и большой буферный запас почвенной влаги.
Пробная площадь 11 (сосна П. Г. Язана). Бажиганский массив, кв. 3, выд. 8. Состав насаждения 8Ск2Тб+Дч+Кт, возраст основной породы 54 года, размер пробной площади 15 х 23 м. Рельеф участка слабовогнутое понижение, сложенное супесчано-суглинистыми отложениями. ГВ минерализацией 1,6 г/л залегает на глубине 2,5-3,5 м.
Здоровые деревья сосны сосредоточены на повышенных участках -периферии депрессии. Сомкнутость их полога достигает 0,9, средняя высота -15,0 м, диаметр (на высоте 1,3 м ) - 23 см, густота насаждения на 1га составила бы 492 деревьев. Запас стволовой древесины - 167 м3/га, средний прирост в высоту -32,5 см (рисунок 31). Древостой преимущественно прямоствольный, очищенный от сучьев до высоты 3,0-3,5 м. Крона короткая притуплённая, расположена на высоте 11-12 м. Охвоенность средняя.
Живой напочвенный покров и подлесок слабо развиты. Первый состоит из широколистных трав (подмаренник, осока и др.), подлесок - из жимолости татарской. Подрост средней густоты состоит из тополя белого высотой 8-10 м, единично встречаются экземпляры дуба черешчатого. Подстилку толщиной 1,5-3 см образует хвойный и лиственный опад.
В наиболее низкой части депрессии сосна практически выпала, много полусгнившего валежника и пней. Процесс распада распространяется и на повышенные участки.
Медленный рост сосны до 8 лет (в период формирования насаждения) сменился здесь его резким ускорением и большими годичными приростами в высоту до 35-36 лет (рисунок 28,3). Затем наметилось его устойчивое снижение с возрастом, не смотря на постоянный контакт корней со слабоминерализованной ГВ. Последние 10-12 лет у деревьев в наиболее низкой части участка текущий прирост колебался в пределах 8-15 см, свидетельствуя об угасании их
Раннее отмирание древостоя сосны на этом участке, очевидно, объясняется большими сезонными колебаниями уровня ГВ и минерализации почвенного раствора в корнеобитаемом слое - периодическим повышением солесодержания в ризосфере (вплоть до токсичной концентрации) от весны к осени вследствие интенсивной десукции смешанным высокополнотным насаждением,
Исследования на ПП 11 также свидетельствуют о том, что лесопригодность экотопов с минерализованной верховодкой, сложенных высоко капиллярными грунтами, в засушливых условиях повышается с увеличением мощности их зоны аэрации (мощности корнеобитаемого слоя).
Таким образом, рост и современное состояние культур сосны на песках Терско-Кумского междуречья заметно отличаются и зависят от возраста, биологии породы, мощности и связности отложений, агротехники создания насаждений.
На мощных (6-8 м) влагоемких (слоистых) песках междуречья древостой сосны обыкновенной до 25-30 лет, сосны крымской 30-35 лет растут по I-II классам бонитета (см. таблицу 9), имеют высокую охвоенность. В этом возрасте различия в их развитии обусловлены различиями в агротехнике создания, влагоемкости почвогрунта, воздействием случайных факторов (повреждение рубками, пожарами и т. п.). Однако в насаждениях сосны обыкновенной с 15-20 лет, сосны крымской 25-30 лет резко снижается прирост в высоту. После этого в них усиливается отпад деревьев, а почва постепенно зарастает степными травами. Очевидно, что к указанному времени заканчиваются буферные запасы грунтовой влаги и насаждения переходят на питание осадками текущего периода. Преимущество постепенно переходит к сосне крымской. Ее насаждения дольше сохраняют повышенную густоту и сомкнутость лесного полога, но при расширении междурядий с 2,5-3,0 м до 4,0-4,5 м сильнее разрастаются кроны деревьев, замедляется их рост в высоту. К 40 годам производительность насаждений сосны обыкновенной и крымской достигает 60-100 и 130-260 м3/га.
На глинистых песках при уровне слабоминерализованной ГВ 2,0-3,5 м, устойчивый рост деревьев сосны крымской продолжается до 50-55 лет, а запас стволовой древесины может достигать 200-250 м3/га и более [190].
На слабо слоистых и однофазных песках при залегании ГВ глубже 2 м в первые 15-20 лет сосна крымская растет менее энергично. В последующие годы ее рост либо быстро угасает, либо еще долго поддерживается на высоком уровне и зависит от доступности грунтовой воды. При контакте корней сосны с пресной ГВ на глубине 3-5 м формируются древостой, способные доживать до высокого возраста.
Имеются основания полагать, что в условиях острого дефицита атмосферного увлажнения для формирования устойчивых насаждений сосны на песках решающее значение имеет агротехника обработки почвы, способствующая накапливанию большого запаса почвенной влаги в потенциальной ризосфере древостоя, а также его своевременное изреживание как средство экономии этого запаса.