Повышение плодородия черноземов типичных на облесенных полях Башкирского Предуралья

В современных условиях, когда усиливается воздействие человека на сельскохозяйственные экосистемы, значение защитных лесных насаждений не только возрастает, но и приобретает особую актуальность, поскольку в лесостепных и степных районах с высокой степенью распаханности земель установившееся в тысячелетиях биологическое равновесие биогеоценозов нарушено. Создаваемые здесь защитные лесные насаждения превращаются в основное звено лесоаграрных ландшафтов, становятся постоянным его элементом, способствующим преобразованию территории, увеличивающим численность населяющих ее организмов, побуждающим зарождение и формирование новых пищевых связей и восстановление биологического разнообразия и поддерживающее его равновесие. Увеличивая рекреационный потенциал территории, защитные лесные насаждения приобретают также социальную значимость. В то же время общая экологическая значимость защитных лесных насаждений отдельных регионов, районов, хозяйств или территорий не оценена. Основной причиной отсутствия оценки экологического потенциала защитных лесных насаждений являются различные методические подходы по изучению мелиоративного эффекта и множественность показателей, требующих различных систем измерения.

Становление системы рыночных отношений предполагает разработку и реализацию в хозяйственной практике новых подходов к экономической и экологической оценке вовлекаемых в общественное производство природных ресурсов. В этой связи значимость экологической оценки защитных лесных насаждений приобретает особую актуальность при включении их как экономического объекта в производственные отношения между лесовладельцем и лесопользователем.

В виду того, что лесные защитные насаждения в реальной действительности выполняет многогранные полезные функции, эколого-экономическая оценка представляет собой комплексную оценку, выражающую долговременный хозяйственный эффект его использования (Conell, Orias, 1964).

Наука и практика в области экологически сбалансированного природо пользования накопила достаточно большой опыт, но его экологические основы еще не получили общепризнанного статуса и часто формулируются в самом общем виде. Имеются определенные трудности при определении показателей экологической продуктивности. Действительно, как оценить, в каких единицах выразить защитный эффект лесных полос, насаждений на крутосклонах? Чистотой воздуха, почвы, воды, количеством фитонцидов или здоровьем населения, количеством прибавки урожая? Требуется некий абсолютный показатель, которого на сегодня нет (Мелехов, 1975). Поэтому чаще всего применяется качественная характеристика экологической продуктивности (высокая, средняя, низкая и т. д.). В некоторых случаях для оценки средообразующей роли лесных защитных насаждений предлагается использовать стоимость среднего прироста, увеличенное в несколько раз (Фимушин, 1993; Воронков, Дудина, 2001). Однако основные параметры экологической продуктивности поддаются оценке. Базируясь на современных достижениях научных разработок в этой области, все параметры экологической продуктивности предлагаем объединить на 4 группы, непосредственно влияющие на состояние окружающей среды и характеризующиеся определенными физическими величинами (таблица 2).

Наиболее сложным моментом оценки экологической продуктивности насаждений является то, что многие результаты экологического воздействия защитных лесных насаждений — улучшение окружающей среды, условий труда и отдыха населения, снижение заболеваемости — трудно поддаются стоимостной оценке. Если первоначальный эффект от экологической продуктивности заключается в стабилизации, в сохранении динамического равновесия ландшафтов, то конечный — социально-экономический эффект — в повышении уровня жизни населения.

В общем виде определение экологической продуктивности защитных Таблица 2 Параметры экологической продуктивности лесов.

Параметры Показатели Единица измерения.

Климаторегулирующие Температурный режим иС.

Относительная влажность воздуха %.

Скорость ветра м/сек.

Водоохранно-почвозащитные Водопоглощение т/га.

Водоочищение мг/л.

Санитарно-гигиенические Выделение кислорода т/га.

Депонирование углерода т/га.

Ионизация воздуха т. шт/см.

Фитонцидность кг/га.

Фильтрация пыли и аккумуляции микроэлементов кг/га.

Шумопоглощение дБ.

Рекреационные Аттракторность ч/час./га лесных насаждений может быть рассчитано по формуле:

Пэ = ХКр + ХВП + ХСГ +1РК, где Пэ — экологическая продуктивность лесных насажденийКр — сумма величин климатообразующих параметровВп — сумма водоохранных почвообразующих величинСг — сумма величин санитарно-гигиенических показателейРк — сумма величин рекреационных параметров.

Именно они могут быть приняты в качестве диагностических признаков при определении экологической продуктивности. Так коэффициенты корреляции между лесистостью территории и климатообразующими факторами составляют 0.54- водоохраннопочвозащитными — 0.82- санитарно-гигиеническими -0.70- рекреационными -0.51 (Габдрахимов, 2002).

Корреляционные связи показывают, что не все параметры равноценны, эквивалентны в формировании экологической продуктивности. Одни из них являются ведущими, более ценными, другие менее ценными. Не исключено, что в будущем найдутся такие параметры экологической продуктивности, которые будут иметь более важное значение, чем ныне известные. На сегодня наиболее важными параметрами экологической продуктивности защитных лесных насаждений являются водоохранно-почвозащитные и санитарно-гигиенические составляющие.

Во всех агроландшафтах лесные насаждения является ядром функционирования, определяющим местный климат, почвенные и гидрологические условия. Климатообразующие факторы могут быть представлены изменением температурного режима местности, влажности воздуха и скорости ветра. Максимальная разница среднегодовых температур (10 С) между защитными лесными насаждениями и открытыми пространствами составляет по разным оценкам от 0.7 до 1 °C, т. е. среди насаждений на 0.7−1°С холоднее, чем в безлесном пространстве.

Относительная влажность воздуха как в лесу, так и внутри защитных лесных насаждений, наоборот, выше на 6−10% по сравнению с открытыми участками. Изменение скорости ветра определяется в процентном соотношении по сравнению со скоростью ветра в поле. Измерение климатообразующих параметров обычно проводят на разных расстояниях от опушек в глубь насаждений и в открытом поле.

Водоохранно-почвозащитные параметры могут быть представлены коэффициентом водопоглощения (Квп) покрытых насаждениями почв и открытых полей, снижением взвешанных веществ, в составе воды прошедших через лесные насаждения.

Ручьи и родники, образующие капилляры, артерии и водные кладовые земли, зарождаются среди лесных насаждений и поддерживаются ими. Именно они выполняют главенствующую гидрологическую роль как накопители, хранители и регуляторы влаги. В них снег лежит ровным ковром, весной медленно тает, талая вода просачивается и расходуется в течение лета. Не только общие запасы, но и чистота речной воды зависит главным образом от наличия древесной растительности на водоразделе. Если воды, стекающие с поверхности полей и проходящие через лесные насаждения, содержат в одном литре 90 кишечных палочек (воды снежного шлейфа — 80), то при выходе из сосновых лесополос в ней содержится всего 18 кишечных палочек, т. е. такая вода пригодна для питья (Хайретдинов, 1984).

Санитарно-гигиенические параметры представлены выделением кислорода (О2), депонированием углерода ©, ионизацией воздуха, фитонцидностью, фильтрацией пыли и аккумуляцией микроэлементов, а также снижением уровня шума.

Участие лесных насаждений в пополнении ресурсов кислорода важно потому, что фактически шесть миллиардов человек поглощают кислород в количестве, которое могло бы удовлетворить потребности 64 миллиардов. За последние 50 лет цивилизацией использовано кислорода в процентном отношении столько же, сколько за последний миллион лет. Драма усугубляется тем, что площадь, с которой Земля собирает урожай животворного газа, неумолимо сжимается — леса вырубаются, океан загрязняется. Уже сейчас промышленность некоторых стран потребляет кислорода больше, чем может дать вся растительность этих территорий. По сути дела, они находятся на кислородном иждивении у остальной части человечества (Хайретдинов, 1984). По данным Р. В. Боброва (1982), гектар самого лучшего древостоя выделяет 3.5−5.0 тонны кислорода, а участки насаждений меньшей продуктивности обогащают окружающий воздух на 2.23.2 тонны кислорода в год.

Восстановление потребляемого кислорода лишь часть проблемы, решаемой зелеными насаждениями. Для сохранения стабильного состава атмосферы необходимо не только пополнить ее кислородом, восстановить его баланс, но и нейтрализовать вредные промышленные выбросы, количество которых пропорционально объему производства, и без лесных насаждений, энергично поглощающих и преобразующих в органическое вещество избыточную углекислоту и многообразные токсические вещества, дальнейшая жизнь представляется невозможной. Деревья, поглощая углекислый газ, используя его для образования и развития растительных клеток, выделяют кислород. Для создания Ют сухого древесного вещества поглощается 18.3 т углекислого газа, усваивается 5.1 т углерода, при этом выделяется 13.2 т кислорода (Атрохин, Кузнецов, 1989).

Деятельность человека за последние два столетия в значительной степени способствовала увеличению содержания в атмосфере основного парникового газа — двуокиси углерода (СО2). В связи с этим не исключена возможность возникновения на планете так называемого «парникового эффекта», который может привести к глобальному изменению климата.

На Международной конференции по окружающей среде и устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 году мировое сообщество впервые признало важное экологическое значение лесных насаждений для оздоровления атмосферы Земли, благодаря поглощению ими парниковых газов и, прежде всего, углекислого газа (Саратовские леса, 1998).

В 1993 году Международным институтом леса была разработана методика оценки запасов и годичного поглощения углерода в фитомассе лесных экосистем России. Эта методика легла в основу определения депонированного углерода в защитных лесных насаждениях Предуралья. В основу расчетов приняты:

— элементарный химический состав древесины основных лесообразующих пород;

— оценка распределения покрытой лесом площади по основным лесообразующим породам и группам возраста;

— оценка соотношения между запасами стволовой древесины и общей фитомассой древостоев для основных лесообразующих пород и групп возраста, изменений запаса фитомассы и количества ежегодно поглощаемого углерода.

Расчеты показывают, что в овражно-балочных защитных лесных насаждениях накоплено 1,5 млн. т. углерода, при этом ежегодное его поглощение составляет более 113,4 тыс. т., а полезащитные лесные полосы ежегодно выделяют 20,32 тыс. т кислорода.

Удельные показатели по запасам насаждений, фитомассе, запасам и депонированию углерода по хозяйствам сильно отличаются, что связано с расположением их в различных почвенных условиях, породным составом насаждений и их производительностью.

Неодинакова способность усваивать углекислый газ и на протяжении жизни. Наибольшую способность поглощения имеют средневозрастные насаждения, поглощающие ежегодно 73,6 тыс. т углерода, что связано с преобладанием их площади. Молодняки депонируют углерод намного меньше по сравнению с средневозрастными насаждениями (22 тыс. т). Слабо поглощают углерод приспевающие насаждения (3 тыс. т), а спелые и перестойные имеют незначительную долю от общего депонированного углерода (1,4 тыс. т).

Таким образом, с экологической точки зрения наиболее полезными для избавления атмосферы от парниковых газов являются молодые, активно растущие древостой, поэтому нельзя допускать накопления спелых и перестойных древостоев. Данный вывод позволяет усомниться в необходимости проведения рубок в отдельных категориях защитности только при достижении возраста естественной спелости. Возможно, есть необходимость установления для различных категорий защитности насаждений по возрасту экологической спелости, который должен определяться по максимуму экологического эффекта.

Заслуживает внимания способность депонирования углерода отдельными древесными породами. На первое место выходит сосна (35,4%), второе и третье места делят береза (35,6 тыс. т) и тополь (28,7 тыс. т). Большой поглотительной способностью обладают лиственничники, однако их малая площадь не позволяет занимать достойное место в общем депонировании углерода.

Покрытая лесом площадь совместно с защитными лесными насаждениями здесь составляет 232,7 тыс. га (Тайчинов, Бульчук, 1975) с фитомассой 26,8 млн.т. Запасы углерода в этих насаждениях составляют примерно 4,1 млн. т и находятся они в постоянно связанном состоянии. Ежегодное поглощение углерода существующими лесами превышает 283тыс.т. Доля защитных лесных насаждений Предуральской степи в общей экологической стабилизации незначительна — она составляет всего лишь 1,7% (общая площадь лесов Республики Башкортостан — 6,2 млн га с фитомассой 590,4 млн. т, а запас углерода 91 млн. т). Однако, если взглянуть на эти насаждения с более широких позиций, то место и роль их сведутся не только к тем 1,7%. Во-первых, эти насаждения обеспечивают защиту 912тыс. га пашни, 53тыс. га сенокосов, 266тыс. га пастбищво-вторых, эти насаждения являются уникальным, образцом защитного лесоразведения не только в Республике, но и прилегающих областяхв-третьих, благодаря им, население этой зоны избавилось от пагубного действия пыльных бурь, свирепствующих через каждые 4−5 лет, а в-четвертых, оно получило прекрасную рекреационную зону в преобразованном ландшафте.

В этом заключается уникальная экологическая роль лесных насаждений: через фотосинтез оздоровлять среду обитания человека, поглощая один из основных парниковых газов — двуокись углерода, выделяя необходимый для жизни кислород.

Зеленые насаждения поддерживают ионный режим воздуха. Известно, что степень ионизации характеризуется числом положительных и отрицательных легких и тяжелых ионов в 1 см³ воздуха. В природных условиях наблюдается небольшое преобладание положительных ионов над отрицательными, тяжелых над легкими. Среднее количество легких ионов в городском воздухе значительно ниже, чем в сельских. Ионизация воздуха связана с выделением древесными растениями ароматических и смоляных веществ. Поэтому над лесами число легких ионов в 1 см 3 воздуха достигает 2000;3000, а вблизи промышленных предприятий оно составляет около 400 в 1 см 3 воздуха. Критические показатели его в закрытых помещениях (25−100) угнетающе действуют на человека. Ионизированный воздух благотворно влияет на самочувствие человека. Его лечебные свойства используются при гипертонической болезни, переутомлении и упадке сил.

Организм человека страдает не только от отрицательных физических, химических и климатических факторов. Он находится под влиянием мощного пресса микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, т. е. бактериальной флоры. В 1 м 3 городского воздуха насчитывается 40 тыс. бактерий и других микроорганизмов, в закрытых многолюдных помещениях их количество возрастает вдвое — втрое при увеличении доли патогенных.

Здесь важное значение в охране здоровья человека имеют не сами деревья, а их выделения, называемые фитонцидами. Положительное действие их на окружающую среду было замечено давно. Еще в 1780 году журнал «Экономический магазин» в статье «Некоторые замечания о черемухе» писал, что «мужики брали ветви сего дерева и обкладывали ими себя и скот, предохраняя от порчи и колдовства» (Токин, 1974).

Природа смертоносного действия фитонцидов на окружающие микроорганизмы была выявлена в 1930;е годы. Образуемые в процессе жизнедеятельности фитонциды обладают бактерицидными, фунгицидными и протестоцидными свойствами. По физическому состоянию большинство их являются газообразными, вокруг многих растений существует бактерицидная и противогрибковая зона — первая линия обороны, вторая линияэто нелетучие, жидкие и твердые фитонциды. По химической природе они являются биологически активными веществами, способными сохранить свою активность длительное время или распадаться на составные части. Фитонцидами, образно говоря, растение обеззараживает и стерилизует само себя.

Фитонцидность присуща не только деревьям и кустарникам, но и травянистым растениям. Высокую антимикробную активность проявляют возникающие под пологом защитных насаждений кровохлебка лекарственная, костяника, борщевник сибирский, земляника лесная, сныть, душица обыкновенная, прострел раскрытый (сон-трава) и многие другие. Среди древесных растений по своим фитонцидным свойствам на первом месте стоят хвойные. Смола и живица пихты, по данным Б. П. Токина (1974), убивают бактерии в столь малых концентрациях, что превышают действие таких сильных лекарств, как пенициллин и грамицидин.

Степень фитонцидности деревьев не является постоянной, она изменяется в процессе их жизнедеятельности. Установлено, что максимальное количество фитонцидов выделяется в период цветения и активного роста растений. Состав, производительность и антимикробный эффект стерилизующих фитонцидов всецело зависит от состава насаждений. В. В. Протопопов (1965) установил, что за вегетационный период 70-летние сосняки выделяют до 500 кг на 1 га летучих органических соединений.

Благодаря стерилизующему действию фитонцидов на микрофлору окружающей среды количество микробов в лесном воздухе снижается до 300−400 в м3. Имеются данные, что наряду с антимикробной активностью фитонциды некоторых растений — черемухи обыкновенной, ирги круглолистной, пихты сибирской, рябины обыкновеннойпроявляют инсектицидные свойства.

Защитные функции защитных лесных насаждений этим не ограничиваются. Деревья способны отфильтровывать огромное количество пыли, ослабляя опасность заболевания человека. С запыленностью воздуха связаны многие болезни, включая туберкулез, аллергические заболевания бронхов. Высокая концентрация в воздухе пыли вызывает атрофию оболочек носа, кровотечение и т. д.

Американские ученые указывали на прямую связь между загрязнением воздуха и частотой раковых заболеваний дыхательных путей в городах с населением свыше 1 млн. (в 4 раза чаще, чем в сельской местности).

Заболевания глаз, особенно хронические конъюктевиты, также связаны с запыленностью воздуха.

Запыленность крупных городов простирается на высоту до двух километров. Эта плотная шапка копоти травит все живое и поглощает до 20% солнечных лучей, а зимой, когда и так мало света, — половину его.

И от этой беды также помогают избавиться деревья. Суммарная поверхность только листьев одного 100-летнего дерева липы мелколистной достигает 100 м, ежегодно отфильтровываемый слой пыли в таких насаждениях составляют 5.0−7.0 т на 1 га.

Разрушительное влияние всепроникающего шума затрагивает жизненно важные интересы. Шумовая симфония индустрии мешает людям работать, снижает производительность труда, расшатывает нервную систему. Современный шум представляет собой не столько звуковую атаку, сколько вызывает боль. Шум, особенно высокочастотный, стал причиной ряда заболеваний человека, его психической неуравновешенности, издерганности, раздражительности, перенапряженности и переутомления. Шум оказывает вредное влияние на зрительный и вестибулярный анализаторы и рефлекторную деятельность.

Однако природа шума двойственна. В последние годы на основе использования гигиенических, клинических, физиологических, статистических методов исследований установлено, что шумы природного происхождения — морского прибоя, листвы и дождя — благотворно влияют на человеческий организм, создают зону акустического комфорта, следовательно, одна из важных санитарно-гигиенических функций зеленых насаждений заключается в снижении уровня шума и создании зоны акустического комфорта.

Установлено, что полоса леса шириной 30 м даже при сравнительно редкой посадке деревьев снижает уровень шума на 8−11 дБ, а снегозащитные полосы вдоль железных дорог способны уменьшить шум проходящих поездов на 2−8 дБ. Шумовая защита деревьев способна предотвращать печальные.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА последствия индустриально — урбанических «отходов» и тем самым сохранить здоровья многих, чьи нервы еще не расшатаны и чье давление еще в норме.

Когда допустимая граница не нарушена, длительное пребывание под пологом деревьев может снять аккумулированное нервной системой действие шума, вернуть человеку его реальную работоспособность. Исключительную ценность в этом отношении представляют смешанные насаждения, обладающие широким диапазоном звуковых гамм слабой силы (15−20 дБ). Подбор древесных пород в защитных насаждениях позволяет создать защитный экран от шума, тем самым, избавляя посетителей от психического дискомфорта, конструктуировать зоны лечебного шума.

При создании зон акустического комфорта густота, многоярусность и многорядность культур также необходимы, однако не меньшее значение приобретает внешнее строение деревьев.

Красота создаваемых насаждений способствует гармоническому развитию человека, творческой настроенности, она воспитывает в нем любовь и привязанность к родной земле. Общение с природой помогает людям увидеть и понять прекрасное, у них повышается чувство причастности к ее бережной охране.

Общее эстетическое впечатление ландшафта складывается из его составляющих формы и конфигурации защитных лесных полос, их размещения, повторяемости стволов, цвета, наличия контраста, игры света и тени. От подбора пород зависит сила и характер эмоционального воздействия насаждения. Замечено каждым, что сосна создает впечатление ясности, торжественности, праздничности, березалегкости и лиричности, дубвеличественности и мощи, ель — суровости и строгости.

Красоту применительно к защитным лесным насаждениям все же можно считать в какой-то степени объективным понятием, которое ассоциируется у людей с наиболее совершенными формами, созданными самой природой путем многовекового естественного отбора. А такие формации можно назвать, по В.

Н. Сукачеву, коренными типами леса. К сожалению, их становится все меньше: многовековой естественный отбор перечеркивается в результате техногенеза.

Однако, отчасти оттеснив природные уникальные насаждения, человек начинает имитировать природные модели и создавать новые, часто не уступающие, а порой и превосходящие естественные ландшафтные комплексы, экологическая значимость которых приводит в изумление.

Экологическое воздействие защитных лесных насаждений связано главным образом с их совершенством. Лесные насаждения не только создаются человеком, но и совершенствуются, их следует оценивать как художественно-выразительное предметное произведение, создаваемое по законам красоты. Особую сложность здесь вызывает то, что материалом искусства является живая природа, совокупность животного и растительного мира, рельефа и почвы, изменяющаяся во времени и пространстве и благодаря этому никогда не имеющая законченности. Эта совокупность меняет свои соотношения и художественный облик в зависимости от степени воздействия человеческого труда.

Для наиболее полного отражения аттракторных свойств насаждений применяется класс совершенства, который учитывает класс бонитета, эстетическую оценку, устойчивость насаждений и степень ценности преобладающей породы. В предложенной нами шкале оценки экологической продуктивности максимальным (самым лучшим) классом совершенства принят пятый.

2.2 Оценка экологической продуктивности защитных лесных насаждений.

Для перехода из качественной характеристики экологической продуктивности в количественную наиболее приемлема балльная оценка физических величин. Поскольку составляющие величины экологической продуктивности измеряются в различных единицах, то единственным общим знаменателем может выступать лишь бальная оценка.

Оценочный балл каждого показателя вычисляется по формуле:

Б = Пф «100 пм где Б — балл оценки;

Пф — фактическое значение показателя оцениваемого насаждения;

Пм — значение того же показателя, принятое за эталон (за эталон принимается максимальное (оптимальное) значение.

Предположим, оцениваемое насаждение выделяет 12 т/га кислорода в год. В качестве максимального (эталонного) принято выделение 20 т кислорода с 1 га в год. В этом случае балл оцениваемого насаждения будет: 12*100.

Б = = 60.

При дифференцированном подходе общий оценочный балл экологической продуктивности насаждения определяется как взвешенное по коэффициенту корреляции между лесистостью и показателями экологической продуктивности среднее арифметическое из оценки баллов отдельных показателей. Вычисление проводится по формуле:

Г, б1Г>+б1Г1±+бпГп.

П+г2+. + гп где Б0 — общий оценочный балл экологической продуктивности насаждения;

6i, 62, бп — баллы отдельных показателей насаждения;

Г], Г2, гп — коэффициенты корреляции.

Такой способ выделения баллов позволяет учесть роль и долю участия в формировании экологический продуктивности каждого диагностического показателя насаждения, которые далеко не одинаковы.

Таким образом, предлагаемый способ определения экологической продуктивности защитных лесных насаждений основан на дифференциальной оценке показателей по их значимости в экологической продуктивности. При таком подходе за 100 баллов принимается сумма всех показателей, по которым проводится определение экологической продуктивности в их максимальном значении.

Экологическая продуктивность по данной методике, предложенной K.M. Габдрахимовым (2002), определяется суммированием значений баллов, соответствующих диагностическим показателям экологической продуктивности (таблица 3).

Все непредусмотренные таблицей факторы, влияющие на экологическую продуктивность лесов, учитываются в виде поправочных коэффициентов. Так, если известны значения климатообразующих параметров по региону, то для отдельных насаждений оценочные баллы могут быть скорректированы при помощи коэффициентов, учитывающих породный состав и полноту древостоев. Эти два показателя в наибольшей степени определяют влияние насаждения на температурный режим, влажность воздуха и на скорость ветра. Для ели, пихты поправочный коэффициент максимален -1.0- для сосны-0.8- липы-0.9- для других пород -0.7. Коэффициенты по полноте могут быть такими же, как и их номинальное значение -1.0- 0.9-.0.3. При оценке водоохранно-почвозащитных параметров наибольшее значение имеют уклон местности и механический состав почв, учет которых позволяет выяснить исключительную водоохранно-почвозащитную роль лесов. При этом поправочные коэффициенты на уклон местности приняты: <5°-0.2- 5−10°-0.4- 10−20°-0.6- 20−30°-0.8- 30−40°-1.0- на мехсостав почвы для песчаных -1.0- супесчаных -0.75- суглинистых-0.5- глинистых -0.25.

При оценке санитарно-гигиенических параметров могут быть введены дополнительные коэффициенты кислородного эквивалента древесных пород, коэффициент депонированного углерода с учетом породы и возраста, коэффициенты фитонцидности, биологической активности и другие. В зависимости от категории защитности насаждений применяются дополнительные коэффициенты, учитывающие экологическую ценность данного насаждения для конкретного ландшафта.

Мы здесь остановились лишь на некоторых принципах количественной оценки параметров экологической продуктивности насаждений. Определение конкретной величины экологической продуктивности является объективной основой для решения целого ряда организационно-хозяйственных вопросов и проведения лесохозяйственных мероприятий по усилению и повышению защитных функций насаждений.

Таблица 3 Шкала оценки экологической продуктивности лесов.

Параметры экологической продуктивности Значение параметров Дифферен. оценка в баллах.

1 2 3.

1. Климаторегулирующие.

1) Температурный режим, А 1:0С К=5.0 1.0 5.0.

0.9 4.5.

0.8 4.0.

0.7 3.5.

0.6 3.0.

0.5 2.5.

0.4 2.0.

0.3 1.5.

0.2 1.0.

0.1 0.5.

2) Влажность воздуха, ДУ % К=0.6 10 6.0.

9 5.4.

8 4.8.

7 4.2.

6 3.6.

5 3.0.

4 2.4.

3 1.8.

2 1.2.

1 0.6.

3) Скорость ветра, АУ % К=0,1 100 10.0.

90 9.0.

80 8.0.

70 7.0.

60 6.0.

50 5.0.

40 4.0.

30 3.0.

20 2.0.

10 1.0.

10 1.0.

II Водоохранно-почвозащитные.

4) Водопоглощение, Квп К=22 1.0 22.0.

0.9 19.8.

0.8 17.6.

0.7 15.4.

0.6 13.2.

0.5. 11.0.

0.4 8.8.

0.3 6.6.

0.2 4.4.

0.1 2.2.

5) Водоочищение, % снижения взвесистых веществ К=0.1 100 10.

90 9.

80 8.

70 7.

60 6.

50 5.

40 4.

30 3.

20 2.

10 1.

III Санитарно-гигиенические.

6) Выделение кислорода, т/га год К=0.55 20 1.1.

18 9.9.

16 8.8.

14 7.7.

12 6.6.

10 5.5.

8 4.4.

6 3.3.

4 2.2.

2 1.1.

1 2 3.

7) Депонирование углерода, т/га год К=0.4 5 2.0.

4 1.6.

3 1.2.

2 0.8.

1 0.4.

8) Ионизация воздуха, тыс. шт./га (число легких ионов) К=0.2 5 1.0.

4 0.8.

3 0.5.

2 0.4.

1 0.2.

9) Фитонцидность, кг/га в год К=0.005 1000 5.0.

900 4.5.

800 4.0.

700 3.5.

600 3.0.

500 2.5.

400 2.0.

300 1.5.

200 1.0.

100 0.5.

10) Фильтрация пыли и аккумуляция микроэлементов, т/га в год К=0.7 10 7.0.

9 6.3.

8 5.6.

7 4.9.

6 4.2.

5 3.5.

4 2.8.

3 2.1.

2 1.4.

11) Шумопоглощение, % снижения уровня шума К=0.01 100 1.0.

90 0.9.

80 0.8.

70 0.7.

60 0.6.

50 0.5.

40 0.4.

1 2 3.

30 0.3.

20 0.2.

10 0.1.

IV Рекреационные.

12) Аттракторность, класс совершенства К=4 5 20.

4 16.

3 12.

2 8.

1 4.

Всего сумма баллов 100.

Тем более в рыночных условиях, при передаче сельскохозяйственных угодий в аренду, необходимо точно знать степень их защищенности, конкретные параметры насаждений и экологическую продуктивность.

2.3 Классификация насажденнй по экологической продуктивности.

В процессе определения экологической продуктивности, даже сравнительно небольшого участка, выделяется большое количество насаждений (выделов) с различной продуктивностью, для каждого из которых невозможно разработать лесохозяйственные мероприятия по повышению этого вида продуктивности. Нельзя забывать и о природной вариабельности экологической продуктивности защитных лесных насаждений, зависящей от их лесоводственнотаксационных показателей и условий местопроизрастания, которые сами динамичны. Необходимо также иметь ввиду ограниченную точность определения оценочных баллов.

Широкий диапазон колебаний экологической продуктивности насаждений вызывает необходимость их группировки. Тем более для большинства производственных и исследовательских целей вполне достаточно оценить определенный предел экологической продуктивности. Выделение групп продуктивности позволит перейти от индивидуального.

48 назначения хозяйственных мероприятий к более рациональному (по крупным эколого-хозяйственным блокам) и оптимизации использования материалов оценки экологической продуктивности защитных лесных насаждений.

В предлагаемой нами классификации все насаждения по их экологической продуктивности объединены в 7 хозяйственно-значимых групп (таблица 4). При этом близость средообразующих, водоохранно-почвозащитных, санитарно-гигиенических, рекреационных составляющих экологической продуктивности достигается объединением в одну группу насаждений со сходными лесорастительными условиями, лесоводственнно-таксационными показателями, биологической продуктивностью и устойчивостью в пределах одной категории защитности. Однородность экологического эффекта насаждений обеспечивается объединением насаждений с одинаковым или близким составом, производительностью, стабильностью и устойчивостью против неблагоприятных внешних факторов.

Идеальных насаждений с точки зрения выполнения ими экологических функций в природе не существует, к идеалу могут приближаться лишь отдельные показатели. Тем не менее эту группу необходимо выделять и включать в перечень особо охраняемых территорий.

В первую группу объединены насаждения, имеющие максимальные оценочные баллы (95−100). С некоторой условностью идеальную экологическую продуктивность может иметь законченная система защитных лесных насаждений, имеющих максимальную биологическую продуктивность, являющихся эталоном выполнения экологических функций. Таких насаждений немного, (например, насаждения в Каменной степи). Однако созданием целевых насаждений можно в принципе достичь идеальной экологической продуктивности. Эти насаждения, независимо от места их расположения, должны быть включены в состав особо охраняемых природных территорий. При этом статус этих уникальных насаждений должен быть на самой высокой ступени в иерархической системе охраняемых территорий.

Оптимальная группа экологической продуктивности (81−94 балла) объединяет насаждения высокой продуктивности, обеспечивающие близкие к максимуму экологический эффект, поддерживающие динамическое сбалансированное равновесие ландшафтов. В таких насаждениях необходимо вести рациональное природопользование, не причиняя вреда самому насаждению и не снижая его продуктивность. Необходимо также строго соблюдать принципы непрерывности, неистощительности и постоянства лесопользования.

В третью группу объединены насаждения со средней экологической продуктивностью с количеством оценочных баллов от 61 до 80. Экологический эффект от насаждений данной группы отвечает современным нормативным потребностям общества, однако имеются определенные резервы повышения экологической продуктивности. Это можно сделать улучшением породного состава насаждений и условий их местопроизрастания. Большинство насаждений данной группы может использоваться без дополнительного вложения средств, т. е. в обычном режиме лесопользования.

Заметное улучшение в окружающую среду вносят насаждения четвертой группы (пониженной) продуктивности. Снижение экологической продуктивности насаждений указывает на их ослабленность или нерациональное ведение лесного хозяйства. В этих насаждениях необходимо вести самый строгий режим лесопользования. Все лесохозяйственные мероприятия должны быть направлены на повышение комплексной продуктивности. Последние три группы экологической продуктивности включают насаждения, имеющие незначительную продуктивность, но оказывающие определенное влияние на окружающую среду (плотные лесные насаждения из клена ясенелистного). Насаждения, входящие в VII группу продуктивности, названную нулевой, не оказывают заметного положительного влияния на окружающую среду и нуждаются в срочном проведении реконструктивных рубок. Использование человеком экологической продукции защитных лесных насаждений намного больше, чем мы предполагаем, поскольку потребляется не сам лес, а лишь его «невидимые» продукты^.

Таблица 4 Классификация защитных лесных насаждений по экологической продуктивности.

Группы, категории продуктивное ти Оценочн ые баллы Характеристика лесов Рекомендуемые хозяйственные мероприятия.

1 2 3 4.

I. Идеальная 95−100 Экологически эталонные насаждения. Насаждения с максимальной экологической продуктивностью, идеально выполняющие все экологические функции. Включение в состав особо охраняемых природных территорий.

II. Оптимальная 81−94 Насаждения с высокой экологической продуктивностью, обеспечивающие здоровую обстановку для человека и полное равновесие между человеком и природой. Рациональное природопользова ние.

III. Нормальная 61−80 Насаждения со средней экологической продуктивностью, эффективно выполняющие экологические функции, которые отвечают современным потребностям общества. Рациональное природопользова ние. Улучшение породного состава лесов, воздействие на лесорастительные свойства почв для повышения биологической продуктивности лесов.

1 2 3 4.

IV Пониженная 41−60 Насаждения с повышенной экологической продуктивностью, вносящие заметное улучшение в состояние окружающей среды. Строгий режим природопользова ния. Коренное улучшение состояния лесов путем реконструкции, проведения рубок обновления, переформировани я.

V Низкая 21−40 Насаждения с низкой экологической продуктивностью, поддерживающие определенное экологическое равновесие ландшафтов. Ограничение определенных видов пользования лесом.

Введение

в состав лесов устойчивых, высокопродуктив ных, генетически ценных пород.

VI Кризисная 6−20 Насаждения с минимальной экологической продуктивностью. Запрещение определенных видов пользования лесом. Полная замена насаждений.

VII Нулевая До 5 Сухостойные насаждения (погибший леса) с наличием редкого подлеска, не оказывающие положительного влияния на окружающую среду. Сплошные санитарные рубки. Исследовательски е работы.

Человек является основным потребителем производимой насаждениями экологической продукции и, кроме того, компенсирует постоянный отток из экосистемы элементов питания вложениями энергии в форме внесения органических и минеральных удобрений, обработки и мелиорации почв. Приводимая классификация намного облегчает разработку мероприятий для повышения их комплексной продуктивности. Кроме того, она позволяет объективно сопоставить результаты хозяйственной деятельности отдельных подразделений. Исчерпывающая информация об экологической продуктивности такого важного восстановимого ресурса, каким являются защитные лесные насаждения, может служить объективной основой для экологической оптимизации лесоаграрных ландшафтов.

Выводы:

1. Воспроизводство и сохранение плодородия типичных черноземов Башкирского Предуралья находятся в тесной зависимости от облесенности пахотных угодий.

2. На облесенных полях типичные черноземы обладают повышенной гумуси-рованностью и как следствие этого благоприятными химическими и физико-химическими свойствами.

3. Защитные лесные насаждения являются первым звеном цепного процесса в лесоаграрных ландшафтах, последующими компонентами которого являются изменения почвенного, растительного покровов, водного и воздушного режимов.

4. Защитные лесные насаждения Башкирского Предуралья на типичных черноземах имеют удовлетворительный рост и сохранность, их средообразующие функции начинают проявляться с момента смыкания крон деревьев, т. е. с 10−12 лет.

5. По структуре и функциональному назначению защитные лесные насаждения могут быть подразделены на 13 категорий, наибольший удельный вес имеют прибалочные лесные полосы на гидрографической сети, массивы по эродированным берегам рек и полезащитные лесные полосы.

6. По экологическому потенциалу защитные лесные насаждения находятся в следующей иерархической последовательности: сосна обыкновенная, береза повислая и тополь бальзамический. Наибольший вклад в депонирование углерода вносят средневозрастные насаждения.

7. Периодичность проявления пыльных бурь и ветровой эрозии почв тесно связано с лесистостью пашни, но не имеют закономерной связи с метеоданными последних 30 лет.

8. Дефляция почв подчиняется определенным закономерностям:

— переносы мелкозема возникают при скорости ветра более 5м/сек;

— пространственная структура переносимого мелкозема является устойчивой;

— количество мелкозема, транспортируемого за единицу времени через единицу длины фронта в приземном слое воздуха пропорционально скорости ветра в третей степени.

9. В гумусообразовании и гумусонакоплении в полезащитных лесных полосах решающая роль принадлежит породному составу и структурным показателям насаждений.

10.Между средним урожаем сельскохозяйственных культур и лесистостью пашни существует тесная корреляционная связь.

11.Сельскохозяйственное производство Башкирского Предуралья находится в начале конца благоприятного периода с точки зрения защищенности угодий защитными насаждениями.

12.Защитные лесные насаждения не имеют благонадежного подроста и в силу этого рассматриваются как объекты разового пользования.

13.Регенерация искусственных защитных лесных насаждений возможно содействием естественному возобновлению лишь в узком диапазоне лесорасти-тельных условий.

14.Непрерывность пользования защитными лесными насаждениями обеспечивается созданием разновозрастных древостоев.