14758 (Лесопригодность почв)

Министерство образования и науки

Российской Федерации

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет управления и региональной экономики

Кафедра экономики природопользования

КУРСОВАЯ работа

"ЛЕСОПРИГОДНОСТЬ ПОЧВ"

Волгоград, 2007

Введение

Неблагоприятные природные условия для развития сельского хозяйства отмечаются на большей части территории Российской Федерации. В структуре земельного фонда сельскохозяйственные угодья занимают 222 млн. га или 13%, из которых большая часть находится под пашней (66.1%) и пастбищами (24,7%). Три четверти площади пашни размещены в лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зонах, причем более половины ее периодически испытывает недостаток влаги. Около трети подвержены водной и ветровой эрозии, техногенному загрязнению. Почвы с низким и средним содержанием гумуса занимают около 88%. Около 39% земель засолены, а 34% пахотных угодий относится к категории дефлированных земель.

Из-за неустойчивой социально-политической ситуации и преимущественно ресурсозатратного ведения хозяйства сельскохозяйственные земли России в подавляющем большинстве находятся в состоянии мелиоративного и экологического кризиса. Между тем в системе мер по стабилизации и оздоровлению экологической обстановки, рациональному использованию и охране земельных ресурсов одно из ведущих мест принадлежит агролесомелиорации и многоцелевому лесоразведению. Лесомелиорация является наиболее доступным, длительно действующим и экологически чистым фактором биологической мелиорации почв, а практическая и теоретическая значимость решения лесомелиоративных проблем следует уже из масштабов имеющихся в настоящее время около 2,8 млн. га и необходимых на дальнюю перспективу создания защитных лесных насаждений ЗЛН. Этим обусловлена актуальность работы.

Предметом исследований есть характеристики почвы, оказывающие влияние на лесопригодность.

Объектом исследований – площади земель под защитными естественными и искусственными лесными насаждениями

Цель исследований: выявить общие параметры лесопригодности почв. Соответственно, это включает в себя следующие задачи:

1. Рассмотреть в историческом аспекте смену представлений о взаимовлиянии леса и почвы.

2. Выявить влияние различных параметров почвы и почвообразующей породы на лесопригодность (водообеспеченность, агрофизические и химические показатели, засоленность и др.), а также другие условия местности.

3. Проанализировать в связи с этим способы повышения лесопригодности

Уже имеющиеся результаты и возрастающие темпы исследований позволят в будущем составить наиболее эффективную систему агролесомелиоративного использования почв на основе рационального соединения классических генетических принципов почвенной теории с точной количественной характеристикой современных процессов.

1. Краткая история вопроса о взаимовлиянии леса и почвы

Основная территория активного земледелия и скотоводства России расположена в неблагоприятных природных условиях, имеет континентальным климат. Периодическим недостатком влаги страдает даже южнотаежно-лесная и лесостепная зоны, где на больших площадях вырублены леса. С продвижением на юг дефицит увлажнения, неравномерность выпадения осадков по годам и сезонам резко возрастают. Сильные ветры, высокая температура и низкая влажность воздуха в период вегетации растений сопровождаются частыми засухами и суховеями. В южных зонах широко распространены песчаные и засоленные малоплодородные земли. Повсеместно развиты плоскостная и линейная водная эрозия почвы. На Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье, на юге Западной и Средней Сибири активно проявляется дефляция почвы.

Низкая продуктивность земли, частые неурожаи, сопровождающиеся голодом и разорением хозяйств, отрицательно сказывались на экономическом, военном и политическом потенциале царской России. Вместе с тем, до середины XYIII века, да и позже, уровень ведения сельскохозяйственного производства в стране оставался примитивным, а отечественная сельскохозяйственная наука только зарождалась. Но уже впервые в 1757 году А.Т. Болотовым подается мысль о защите полей с помощью леса. К середине XIX века А.Е. Теплоуховым ставится вопрос о водоохраной и водорегулирующей роли лесов. Складываются представления о взаимовлиянии леса и почвы [2].

Одно из первых наблюдений влияния леса на почву принадлежит М.В. Ломоносову, которой предвосхитил важнейшие положения лесного почвоведения о почвообразовании, роли различных древесных пород в образовании гумуса. В отличие от хвойных под лиственными лесами от «согнития и перетлевания лиственные подошвы черною землею покрываются» [4]. А.А. Нартов дает более подробные сведения о зависимости между почвенными условиями и лесной растительностью, рассматривает теоретические вопросы отношения древесных пород к почве [2].

В первой половине XIX века трудами И.Я. Данилевского, В.Я. Ломи-ковского, В.Е Граффа, а позже H.K. Генко и других лесоводов, рождается степное лесоразведение. В этот начальный период степного лесоразведения созданием широких водораздельных вероломных лесных полос предполагалось изменить со временем не только климат, но и почву. Вскоре стало очевидным, что такие зеленые защитные преграды могут выполнить лишь локальные функции. Более обоснованными оказались предположения о защитных функциях системы взаимодействующих и относительно узких лесных насаждений. В этот период возникает необходимость развития агролесомелиоративного почвоведения [2].

В.В. Докучаев явился пионером в развитии агролесомелиоративного почвоведения. По его инициативе была создана «Особая экспедиция Лесного департамента по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях Россия», заложены Каменностепной, Старобельский, Велико-Анадольский водораздельные лесные опытные стационары, организованы мониторинговые наблюдения за гидрологическим режимом, лесорастительными свойствами почв [2]. В.В. Докучаев указывал на тесную зависимость свойств почв от характера лесной растительности, отмечая особенности генезиса лесных почв, подчеркивал необходимость комплексной мелиорации степных почв [12].

В становлении и развитии лесного почвоведения исключительно важную роль сыграли плодотворные идеи В.И. Вернадского о взаимоотношении живых организмов с земной корой; В.Р. Вильямса о ведущей роли растительности в почвообразовании [12].

Большой вклад в познание взаимоотношений леса и почвы внес выдающийся лесовод Г.Ф. Морозов, основоположник лесной типологии и биогеоценологии.

Ученик В.В. Докучаева Г.H. Высоцкий [2] проделал большую работу при разработке теоретических вопросов взаимовлияния леса с почвами, особенно на основе изучения водного режима почв, лесорастительных свойств почв.

Большое влияние на изучение взаимосвязи лесной растительности и природной среды оказала дискуссия ученых о зональном взаимоотношении леса и степи, о деградации или реградации почв. Ф.Н. Рупрехт, В.В. Докучаев, Г.Н. Высоцкий, Г.И. Танфильев и др. безлесье наших степей объясняли климатическими и почвенными условиями С.И. Коржинский указал на вытеснение степи лесом, самооблесение степи [1].

Основываясь на лабораторном опыте П.А. Костычева, П.С. Коссович развивал идею о оподзоливании черноземов под лесной растительностью, поддержанную М.А. Ткаченко [12].

В довоенный период идея о деградации почв под лесом продолжала интересовать исследователей. Г.М. Тумин в Каменной степи эволюцию обыкновенного чернозема под лесными полосами связывает с перераспределением полуторных окислов, уменьшением поглощенного кальция, понижением глубины вскипания, а Н.Н. Усов в Нижнем Поволжье – с незначительным увеличением в отдельных разрезах кремнезема, что могло быть и следствием биогенного его накопления при минерализации опада [2].

В.Р. Вильямс исходя из учения о едином почвообразовательном процессе, образование почв связывал с продлением к северу природных зон после отступления ледника и древесная растительность в своем продвижении на север уступала место травянистой [25]. Основываясь на этих положениях и на своих классических исследованиях биопродуктивности и круговорота химических элементов под пологом лесной растительности Н.П. Ремезов предложил схему эволюции почвообразовательного процесса от тундровых почв вследствие различных смен типов лесов. Обобщив массовый материал по аккумулятивной почвоулучшающей роли лесной растительности, С.В. Зонн [11] доказал несостоятельность представление о ее повсеместном оподзоливающем влиянии.

В послевоенный период с дальнейшим развитием защитного лесоразведения, согласно так называемого «Плана преобразования природы», резко увеличивается география исследований по вопросу агролесомелиорации почв. Под руководством В.Н. Сукачева организуются: комплексная научная экспедиция по полезащитному лесоразведению, стационары в Джаныбеке, Аршань-Зельмене, мониторинговые наблюдения в системе лесных полос.

Во второй половине XX века большой вклад в развитие агролесомелиоративного почвоведения внесли коллективы исследователей, МГУ, ВНИАЛМИ, УкрНИИЛХА и др.

2. Лесопригодность почв

Разнообразие природно-климатических условий по природным зонам и районам еще в большей мере усиливается своеобразием почвенных и лесорастительных условий.

2.1 Категории лесопригодности лесных ценозов

Естественные леса наиболее экологически сбалансированы, адаптированы к условиям произрастания, способны существовать неопределенно долго в рамках естественных сукцессий. Исходя из тесной зависимости лесов от природных лесорастительных условий Г.Ф. Морозов [2] в лесной типологии предложил следующие таксоны:

1. Биом – лесная область (по типам грунтов);

2. Тип лесных массивов (нагорная дубрава, бор, пойменный лес и другие);

3. Тип леса (по почвенно-грунтовым условиям и рельефу);

В последующем В.А. Крюденером была создана классификация типов леса, обоснованная Е.В. Алексеевым П.С. Погребняком и др. По С.В. Белову каждый тип леса определяется ведущими факторами (преобладающая порода древостоя, рельеф, гранулометрический состав, влажность почвы) и вспомогательными (бонитет насаждений, напочвенный покров) факторами.

Развивая идеи Г.Ф. Морозова, В.С. Сукачев, С.В. Зонн [11] и др. обосновали лесную биогеоценологию. Согласно им, все разнообразие фито-, зоо-, микробоценозов, эдафона, тесная их взаимосвязь, обмен между ними, между окружающими сообществами и средой предопределяет многообразие лесных биогеоценозов (БГЦ). Относительно близкие между собой БГЦ и соответствующие им леса объединяют в отдельные типы леса.

Типологический принцип в лесоводстве для местоположений с искусственными лесами впервые обоснован Ю.П. Бялловичем [2]. Однако еще Г.Н. Высоцкий об искусственных лесах писал, что в них нет типологического соответствия, которое преобладает в природных лесах, и допускал пользоваться термином «состав насаждений» вместо «типа» [6]. А.Л. Бельгард [3] предложил типологию искусственных лесов строить на трех единицах различного таксономического ранга:

1. Тип лесорастительных условий;

2. Тип экологической структуры насаждения;

3. Тип древостоя.

Тип лесорастительных условий – это объединение участков территории, отличающихся однородной растительной способностью. При этом С.В. Зонн [11] предлагает выделение двух родов лесорастительных условий: 1) послелесные (ранее бывшие под лесом) и 2) безлесные (под степями, лугами и т.п.). В связи с этим очевидно, что типологическое значение типа почв в благоприятных для произрастания лесных зонах будет снижаться, а в аридные – повышаться.

Рост, продуктивность и долговечность деревьев и кустарников в естественных и искусственных фитоценозах зависит от многих природно-климатических факторов. Одним из определяющих являются климатические гидротермические факторы [15]. Повышение температуры воздуха, суммы атмосферных осадков благоприятно влияют на растения, их разнообразие в направлении от лесотундры до степной зоны. Южной границей произрастания нагорных лесов является полоса с равным отношением выпадающих осадков и испарения, с гидротермическим коэффициентом (ГТК) равным 1. Наличие в зоне распространения корневых систем (зоне аэрации) стабильных пресных грунтовых вод оптимизирует влагообеспеченность деревьев и кустарников. Гидрологические условия ухудшаются с дренированностью территорий, например, гидрографической и овражной сетью, с наличием подстилающих рыхлых трещиноватых и песчаных горных пород. Вместе с тем, наличие влагоемких (опока, мергель) пород и водоупоров обеспечивает накопление и использование водных запасов. Повышенные элементы рельефа, особенно в горной местности обычно более водообеспечены и лесопригодны [5]. Склоны северной экспозиции более обеспечены влагой и менее теплом по сравнению с южными.

С продвижением на юг и восток напряженность гидротермических показателей возрастает. Оптимальная лесопригодность здесь складывается лишь в речных долинах, поймах и понижениях с дополнительным увлажнением на интразональных лугово-черноземных, лугово-каштановых, лугово-болотных почвах [16]. Засушливость климата, ухудшение водообеспеченности почв и грунтов здесь усугубляется их засоленностью, активным развитием деградации почв, опустыниванием территории [14].

2.2 Параметры лесопригодности почв

Приуроченность разных древесных и кустарниковых видов к почвам определенного уровня плодородия была установлена на самых ранних этапах земледельческой культуры. Еще Плиний Старший писал в 1 в.н.э., что блузник, терн, дуб, дикая груша и яблоня являются признаками хлебной почвы [12].

Лесопригодность степных почв, на которых древесная и кустарниковая растительность ранее не произрастала, является важнейшим качественным показателем плодородия, бонитета почв, определяющим возможность лесоразведения, продуктивность, долговечность и мелиоративную эффективность лесонасаждений.

По мнению Г.Н. Высоцкого лесопригодной почвой называется лишь та, на которой может быть создано устойчивые натурализирующиеся сомкнутые древесные насаждения соответствующие местным условиям произрастания [17].

По качественному признаку лесопригодность почв подразделяется на крупные градации, которые позволяют, ограничивают или вовсе исключают произрастание деревьев и кустарников на основании большого перечня почвенных параметров [8].

Г.Н. Высоцкий предложил различать 5 градаций лесопригодности почв степной зоны: высшая, средняя, низшая, сомнительная и лесонепригодная, критериями которых являлись геоморфология местности, водообеспеченность и засоленность почв. Им выделены семь типов лесорастительных условий в степных лесничествах, однако они оставались необоснованными, как и предложенный им один из ведущих критериев для бонитировки лесорастительных условий – горизонт вскипания карбонатов [1].

Начиная с работы Комплексной научной экспедиции по вопросам полезащитного лесоразведения АН СССР и по настоящее время в практике оценки лесопригодности условий руководствуются только особенностями почвенного покрова, свойств почв. С.В. Зонн и В.Н. Мина [11] предложили выделение четырех групп почв. Группой почвоведов во главе с Е.Н. Ивановой [17] эта группировка была уточнена с учетом водобеспеченности почв, агротехнических мероприятий, снабжена систематическим списком почв, ассортиментом деревьев и кустарников.

В настоящее время поддержано предложение о выделении принятых в практике защитного лесоразведения четырех групп почв по лесопригодности: I – вполне удовлетворительная, II – удовлетворительная, III – условно удовлетворительная, IV – неудовлетворительная.